近年来,随着人们生活水平不断提高,消费者对食品安全及品质要求也越来越高,要求食品加工过程中要在保留食品的风味、色泽的同时也尽可能保留食品营养[1-2]。超高压,也称为高静压,是一种食品的物理非热加工方式[3],是当前食品科学与工程技术领域的研究热点之一,可用于食品的杀菌、灭酶与质构改善等方面[4-5],同时对食品的营养价值、色泽和天然风味也具有独特的保护作用[6],具有广阔的前景广阔。王凤玲等[7]对比了超高压处理和热处理2种杀菌方式对猕猴桃、菠萝、芒果为原料复配果汁的品质及货架期的影响,结果表明,与传统热处理相比,在450 MPa、25 ℃、15 min超高压条件下处理复配果汁,其pH值、色泽、可溶性固形物无明显差异,可在有效杀灭微生物的同时更利于复配果汁保持天然品质及其货架期。冉露霞等[8]研究了超高压杀菌和巴氏杀菌(80 ℃/30 s)对百香果果汁贮藏期菌落总数、理化指标、抗氧化活性、营养成分及挥发性成分的影响,结果表明传统巴氏杀菌会降低百香果汁感官品质和营养品质,超高压杀菌对百香果汁品质的保持有显著优势。
随着超高压在食品领域的文献报道越来越多,需要用统计学的方法进行整理和分析,从而掌握研究热点和前沿[9]。文献计量学是用数学和统计学的方法,根据科学文献数据库和计量学特征,进行可视化分析[10-13],总结学术前沿和热点,预测研究领域的科学发展趋势的一门科学,也是一种快速获得相关类型知识结构的新方法[14-15]。
为了系统梳理和分析超高压技术在食品领域的研究现状和发展趋势,揭示该领域的研究热点和未来应用方向,采用文献计量学方法,以Web of Science(WOS)和中国知网(CNKI)数据库为主要数据来源,基于文献计量学方法,主要从发文量趋势、作者分析、研究机构、发表国家、发表期刊、高被引文章、关键词7个方面对1990—2023年超高压技术在食品领域中的应用中英文科技论文进行全面分析,总结目前主要热点研究内容,探讨未来发展方向,为未来技术创新和优化食品加工工艺提供参考。
1 研究方法
1.1 数据来源
为全面掌握超高压在食品中的应用研究,本文所选取中英文期刊论文(以下简称论文)进行系统研究,时间节点均为1990—2023年,英文文献选取WOS数据库作为数据源,以“ultra-high pressure”和“food”为主题,参数选择为 Top N=50 进行检索,共得到论文450篇。中文文献自于CNKI期刊文献数据库,以“超高压”和“食品”为主题,得到2 061篇论文。
1.2 研究工具
采用CiteSpace软件(6.2 R4版本),导入文献,运用软件内置的作者、关键词以及机构等运算分析模型,绘制出超高压在食品中的知识图谱,对其研究动态、发展进程等进行可视化分析,以此确定相关研究热点及进展。在本次可视化计量分析过程中,将时间切片“Time Slicing”的值设置为l,Selection Criteria中的值设置为Top 50。
2 结果与分析
2.1 发文量趋势分析
发文量随时间的分布情况可以反映一个研究领域的发展轨迹,是分析一个课题在研究发展趋势方面的重要基础[16]。1990—2023年,超高压在食品领域的应用科技论文发表趋势如图1所示。
a-中文;b-英文
图1 中英文论文发文趋势
Fig.1 Publication trends of Chinese and English papers
从发文的数量来看,中文论文发文数初期显示起伏波动且发文量极少,后期急剧增加(图1-a),可分为初期发展阶段(1990—2002年)和骤增阶段(2003—2023年)。在初期发展阶段共发布了84篇论文,年平均发布了约6篇。进入高速增长期以来,论文发步数猛增,共发表论文1 380篇,年均发文量约65篇。在这个阶段的年平均发文量相当于初期发展阶段年平均发文量的10.8倍。
英文论文的发文数量呈现出了与中文论文同样的发文特点(图1-b)。超高压在食品领域应用的英文文献数呈逐年增长趋势,从1990年的0篇到2004年的9篇,逐年发文量增长并不均匀。2005—2022年发文量呈逐年递增状态,并于2023年达到高峰,达50篇。这18年共发表407篇,年均发文量约为22篇,约占总发文量的90%。在对超高压在食品中的应用研究中,1990—1994年英文论文发文量均为0篇,低于同期中文论文发文量,起步较晚,中英文论文数均呈现逐年稳步增长趋势,目前此领域也逐渐成为研究的热点。
2.2 发文作者统计
通过统计中文论文发表论文数量排名在前10的作者(表1),多数该研究的作者发表论文的数量都在10篇以上,其中,杨公明30篇、廖小军28篇、胡小松26篇、励建荣26篇、胡志和18篇、唐亚丽17篇、赵光远16篇、刘成梅15篇、涂宗财14篇、李汴生13篇。这些学者为促进国内超高压在食品领域的应用的研究发挥了很重要的作用。
通过绘制中英文高发文作者共现图谱,可以从合作的集群效应角度分析作者之间的合作交流关系。由图2可知,从事超高压在食品领域的应用研究的作者相对较多,且大多数节点联系也较为紧密,绝大多作者之间存在合作关系。在中文作者发文共现图中(图2-a),较为集中的作者群是由杨公明、胡志和、胡小松、廖小军、谢慧明、潘见、段旭昌等组成的学术群体,且团队之间有一定合作交流。胡小松、廖小军与康欢等[17]联合研究了超高压处理对南瓜复合汁的杀菌效果和品质的影响。
英文论文作者的共现图谱如图2-b所示。发表英文论文的学者在该领域的研究形成了紧密的合作网络,且大多数为高发文学者带动低发文学者。在英文论文高发文学者统计表(表2)中可以看出,高发文学者大都是从2010年之后开始陆续发文,在2010年前有发文的仅有F.HERNANE、A.X.ROIGSAGUES 2位学者。发文量最高的是来自西班牙巴塞罗那自治大学兽医学院动物和动物食品系的B.GUAMIS。B.GUAMIS及其团队成员MORATA[18],使用超高压处理葡萄汁,研究超高压对非酿酒酵母(non-Saccharomyces yeasts)活性的影响,以及超高压对葡萄汁中酵母的灭活效果。
通过分析中英文发文学者可以得出,超高压在食品应用领域的研究者已经从个人向团体发展,加快形成了一批科研领军人物和稳定的科研队伍,这将是今后提高该领域研究水平和质量的重要体现。
表1 中文高发文学者统计
Table 1 Statistics of prolific authors in Chinese literature
编号发文量年份第一作者1302004杨公明2282002廖小军3262005胡小松4262002励建荣5182012胡志和6172011唐亚丽7162006赵光远8152003刘成梅9142003涂宗财10131997李汴生
a-中文;b-英文
图2 中英文高发文作者共现图谱
Fig.2 Co-occurrence network of prolific authors in Chinese and English literature
表2 英文高发文学者统计
Table 2 Statistics of prolific authors in English literature
编号发文量年份第一作者172011B.GUAMIS262018L.LCINI362018M.TREVISAN462018G.ROCCHETTI552009F.HERNANDEZ652009A.X.ROIG-SAGUÉS732014E.CANELLAS832017A.J.TRUJILLO932014C.NERIN1032020A.A.AGALARRANAGA
2.3 发文机构
有效分析发文机构及其合作关系有助于从整体上掌握超高压在食品应用领域的核心研究机构[19]。关于超高压在食品中的应用方面发文机构共线图如图3所示。图谱中的每个节点表示一个研究机构,节点间的连线反映着不同机构之间的合作关系[20]。图中字体越大机构代表该机构发文量越高。
如图3-a所示,共有208家中文发文机构发表相关研究,其中郑州轻工业学院食品与生物工程学院发文频次最高,共计发中文43次。发文量排名的前10的机构发文量皆大于15,是该领域内的核心单位,且各单位之间有合作关联,同时发文量较高的单位起到了连接各单位的枢纽作用。图中节点及连线颜色橘色、黄色、绿色偏多,连线方面绿色最多,说明单位内合作在2006—2014年最为频繁,有较多的沟通链接;节点方面,以橘色和绿色最明显,说明2006—2020年发文量较为蓬勃,增长速度较快。中国农业大学食品科学与营养学院的外圈直径最大,但是通过外圈颜色橘色外径较薄且未见红色外圈,说明该单位在2017年之后发文有下滑的趋势;华南农业大学食品学院圆圈整体为绿色,中间无黄、橙色的过渡,但是外圈为红色,说明该单位针对该领域在一段时间的消沉后重新开始研究;东北农业大学、西华大学食品与生物工程学院虽然直径较小,但是圆圈颜色整体为橙色、红色、黄色,说明皆是近期新起的单位,未来极有可能持续热度,上升排名。
发表英文论文的机构共现知识图谱见图3-b,共得到351个机构及293条机构之间的连线,其中46家国内机构在WOS数据库中发表英文论文,中文机构发表英文论文排名前10的机构如表3所示。英文论文发文量排名前5位的国内机构分别是江南大学、广东海洋大学、中国科学院、宁波大学、湖北省农业科学院。在机构共现知识图谱中,连线数少于节点数,密度相对较低,这表明该领域有重要贡献的机构之间缺乏一定的合作关系。在国外发文机构发文前10统计中,以Autonomous University of Barcelona、Spanish Academy of Sciences、University of Vienna为首的几个机构,发文量较高,已经形成了一定规模,其他机构呈现独立分布的特征。
a-国内;b-国外
图3 中英文论文发文机构共现图谱
Fig.3 Co-occurrence network of publishing institutions in Chinese and English papers
表3 中文机构发表英文论文排名前10的机构
Table 3 Top 10 Chinese institutions in terms of publishing English-language papers
排名机构发文频次1江南大学62广东海洋大学63中国科学院34宁波大学25湖北省农业科学院26南京农业大学27长春师范大学28江西师范大学29南昌大学210昆明理工大学2
2.4 国家
根据WOS数据库检索的数据,将世界各国(地区)有关超高压在食品中应用领域的论文发文数量以年轮来直观地展示(图4),年轮大小与发文数量成正比。共有54个国家发表了超高压技术在食品领域的论文。发文量排名前5的国家由高到低分别为西班牙(63篇)、中国(58篇)、美国(41篇)、意大利(31篇)、德国(17篇)。中国作为发文量排名第2的国家,虽然对超高压在食品领域的研究起步较晚,近些年对与此领域的研究也迎头赶上,说明在此领域有一定的研究基础,研究较为深入。同时,由国家之间的连接线密集程度可以看出,发文较高的国家间的合作较为紧密,已经形成一定的国际合作关系。
图4 发文国家共现图谱
Fig.4 National co-occurrence mapping
2.5 期刊
对所搜集的文献的来源期刊进行归纳汇总,根据发文量较高频次排名前10名的期刊进行了统计排序。中文CNKI发文量排名前10的期刊如表4所示。发文量超过10篇的期刊分别有《食品科学》、《农业工程学报》、《农业机械学报》、《核农学报》,这4个期刊关于超高压在食品中的应用研究发的总发文量为181篇,占据发文量前10期刊的92%,发文量最高的期刊是《食品科学》,高达128篇的数量占总文献量的9.39%。
表4 中文发文量前10的期刊
Table 4 Top 10 journals by publication volume in Chinese literature
排名期刊文献产出量占总文献比例/%1《食品科学》1289.392《农业工程学报》302.203《农业机械学报》120.884《核农学报》110.815《水产学报》40.296《热带作物学报》30.227《中国农业科学》20.158《南方农业学报》20.159《茶叶科学》20.1510《西北农林科技大学学报》20.15
汇总英文论文发文量较高的期刊见表5。10种外文期刊发文量总计132篇,其中文献产出量排名前5的分别为Innovative Food Science Emerging Techonologies(26篇)、Journal of Chromatography A(21篇)、Food Chemistry(17篇)、LWT Food Science and Technology(14篇)、Analytical and Bioanalytical Chemistry(12篇),主要学科均为食品科学领域和分析化学领域,且在中科院分区中是2区以上,在国际上有较高影响力,反映出超高压在食品领域的应用有较高的研究意义及研究深度。
表5 英文发文量前10的期刊
Table 5 Top 10 journals by publication volume in English literature
排名期刊文献产出量占总文献比例/%1Innovative Food Science Emerging Techonologies266.482Journal of Chromatography A215.243Food Chemistry174.244LWT Food Science and Technology143.495Analytical and Bioanalytical Chemistry122.996Food Research Inthernational122.997Critical Reviews in Food Science and Nutrition92.248Food Hydrocolloids82.009Journal of Food Science71.7510Antioxidants61.50
2.6 高被引论文
高被引论文是近10年来被引用频次排在前10%的论文,被引频次反映了论文的质量及研究意义。通过CiteSpace的文献共引分析也可以显示出该研究领域在1990—2023年的研究热点主题及研究认可度。
根据CNKI数据库文献互引网络数据得出被引频次较高的前10名如表6所示。通过被引结果可看出,被引用最多的高被引论文是邱伟芬于2001年在《食品科学》发表的论文《食品超高压杀菌技术及其研究进展》。邱伟芬等[21]研究了食品超高压杀菌技术的基本原理及其进展,着重讨论了压力大小和加压时间、施压方式、温度、pH值、微生物的种类和特性、食物本身的组成和添加物、水分活度等因素对灭菌效果的影响,研究结果表明,只有综合优化以上条件,才能取得最佳灭菌效果,作用被引次数最高的文献内容基本围绕在2个方面：超高压食品杀菌研究和超高压技术在果汁饮品及肉类方面的探究。
表6 中文期刊排名前10的高被引文章
Table 6 Top 10 highly cited articles in Chinese journals
编号文章题目文献类型第一作者期刊发表年份总被引次数下载量1《食品超高压杀菌技术及其研究进展》研究论文邱伟芬《食品科学》20011992 6262《草莓汁的超高压杀菌研究》研究论文潘见 《食品科学》20041429693《超高压技术在食品工业中的应用》研究论文励建荣《食品工业科技》20021171 9624《西瓜汁的超高压杀菌效果研究》研究论文曾庆梅《高压物理学报》20041087965《超高压对鲜榨果蔬汁的杀菌效果》研究论文姜斌 《农业工程学报》20091051 7896《超高压杀菌新技术》研究论文陈祥奎《食品与发酵工业》19951047157《超高压处理对荔枝果汁品质的影响》研究论文黄丽 《农业工程学报》2007981 4858《我国食品超高压技术的研究进展》研究论文张晓 《中国食品学报》2015874 4169《超高压技术在食品工业中的应用及前景》研究论文励建荣《现代食品科技》2006853 73310《超高压处理对绵羊肉嫩化机理的研究》研究论文白艳红《农业工程学报》200483777
根据WOS数据库文献互引网络得出被引频次较高的前10名如表7所示。通过被引结果可看出,被引用最多的高被引论文是RASTOGI等[22]于2007年在Critical Reviews In Food Science and Nutrition发表的“Opportunities and challenges in high pressure processing of foods”(食品高压加工的机遇与挑战),主要探讨了高压技术处理食品的优点、应用价值以及未来应用的方向。较传统食品加工方式,高压处理的可在较低的环境温度下进行食品加工,降低微生物负载,达到灭菌的效果,同时降低热损耗,避免使用化学防腐剂添加剂,从而提高食品的整体质量。文献在被引次数最高的内容基本围绕在3个方面：a)超高压对食品品质的研究;b)超高压技术在果蔬肉类方面应用的探究;c)食品高压对乳制品及家禽类制品灭菌的应用。
表7 英文期刊排名前10的高被引文章
Table 7 Top 10 most-cited articles in the leading English journals
编号文章题目文献类型国别第一作者期刊发表年份总被引次数影响因子1“Opportunities and challenges in high pressure pro-cessing of foods”综述 印度 N.K.RASTOGICritical Reviews in Food Science and Nutrition200756511.1762“Sensitivity of vegetative pathogens to high hydrostatic-pressure treatment in phosphate-buffered saline and foods”研究论文北爱尔兰M.F.PATTERSONJournal of Food Protection19953692.0773“Effects of high-hydrostatic-pressure processes on food safety and quality”研究论文德国 D.KNORRFood Technology19933230.3674“Recent advances in the use of high pressure as an ef-fective processing technique in the food industry”综述 爱尔兰 T.NORTONFood and Bioprocess Technology20083194.4655“Commercial opportunities and research challenges in the high pressure processing of foods”研究论文美国 J.A.TORRESJournal of Food Engineering20042645.3546“Influence of ultra high pressure processing on fruit and vegetable products”研究论文德国 P.BUTZJournal of Food Engineering20031965.3547“The combined effect of high hydrostatic pressure and mild heat on inactivation of pathogens in milk and poultry”研究论文北爱尔兰M.F.PATTERSONJournal of Food Protection19981722.0778“Effects of ultra-high pressure homogenization on mi-crobial and physicochemical shelf life of milk”研究论文西班牙 J.PEREDAJournal of Dairy Science20071534.0349“Effect of ultra-high-pressure homogenization on struc-ture and on rheological properties of soy protein-stabi-lized emulsions”研究论文法国 J.FLOURYJournal of Food Science20021493.16710“New insights into the high-pressure processing of meat and meat products”综述 法国 H.SIMONINComprehensive Reviews in Food Science and Food Safety201212812.811
2.7 关键词共现
关键词是作者精炼出的概括文章主题的词汇,是作者对于某一具体研究的学术思想、研究主题和研究内容的高度概括和提炼,故关键词亦可以成为分析研究主题的途径与方法。同时,可以通过考察该领域中关键词的出现频率来了解掌握该领域的研究热点,判断该领域研究内容的更新速度及学科研究活力[23]。
在知识图谱的分析中,某一领域的研究主题和研究热点都可以通过关键词的分析得出,在通过 Citespace软件所构建的关键词贡献网络图片中,每一个节点代表着一个关键词,节点大小(或关键词大小)代表关键词出现频率的高低。其中节点越大表明关键词出现频率越高,连线越多表明2个关键词共出现次数越多,连线越粗表明联系程度越强。
通过Citespace的“Keyword”功能所得到的国内外关键词共现图谱如下图5所示。在中文论文关键词分析(图5-a)中,所形成的图谱共有节点N=682个,连线E=1 332条,网络密度(density)=0.005 7。对频次较高的关键词汇总,结果如表8所示。除主题词超高压,食品外,品质杀菌、应用、微生物、食品加工、保鲜、研究进展、贮藏、高压杀菌、冷杀菌、肉制品、改性、食品工业、保鲜技术等关键词出现频次最多,从高频关键词出现的年份来看,研究进展、贮藏、肉制品、冷藏等关键词首次出现时间较晚,是近年来超高压在食品应用领域研究的热点问题。
英文论文关键词共现图谱如图5-b所示。由此可看到其所形成的图谱共有节点N=489个,连线E=1 484条,网络密度(density)=0.012 4。其关键词共现网络分别以inactivation、quality、milk、identification、protein、quantification、ultra high pressure等为中心展开。在此基础上对出现频次较高(排名前20)的关键词进行汇总,如表9所示。通过该图表可以得出1990—2023年英文论文在该研究领域中的研究热点,针对超高压在食品应用领域的研究主要集中在果蔬肉类、奶制品、水产品、食品质量、豆制品、食品贮存杀菌等。
a-中文;b-英文
图5 关键词分析
Fig.5 Keyword analysis
表8 中文论文出现频次前20名的关键词
Table 8 Top 20 keywords by frequency in Chinese papers
编号频次中心度年份关键词15980.831995超高压21350.122005品质3980.181996杀菌4700.091999应用5690.181993微生物6490.081997食品7430.081995食品加工8360.042006保鲜9320.042008研究进展10260.022011贮藏11220.022004菌落总数12210.012005加工13200.011993高压杀菌14200.041999凝胶特性15190.031999灭菌16190.042008质构17170.042000冷杀菌18170.022009肉制品19160.022006改性20160.021993食品工业
表9 英文文献出现频次前名20的关键词
Table 9 Top 20 keywords by frequency in English papers
编号频次中心度年份关键词1640.521999food2410.242003high hydrostatic pressure3230.151995inactivation4210.112009quality5200.221995milk6190.142007identification7180.072003protein8160.112011quantification9150.032005ultra high pressure10150.122010extraction11130.062009acid12110.121997fruit13110.042010liquid chromatography14100.112011antioxidant activity15100.031999escherichia coli1680.042016blood pressure1780.022007fat globule size1880.042014antioxidant1980.072008metabolite2080.072007bovine milk
3 热点研究内容
通过对超高压在食品中的应用相关研究进行文献计量学分析,结合关键词共现分析,可以得出,目前主要研究内容集中在超高压对食品的灭菌、品质、非热加工等方面,目前已经在果蔬制品、肉制品、乳制品、蛋类食品、水产品加工及有效成分提取中已得到广泛的应用。接下来对热点内容进行具体分析。
3.1 超高压杀菌技术
超高压杀菌技术的基本原理是通过加压的方式,使得微生物的形态、结构、生物化学反应、基因机制以及细胞壁膜发生多方面的变化,从而影响微生物原有的生理活动机能,甚至使原有功能破坏或发生不可逆变化[24]。在食品工业,超高压杀菌技术的应用旨在利用这一原理,使处理后的食品得以安全保存。唐征等[25]分析不同杀菌方式对百香果汁有机物含量、色泽及褐变系数的影响,结果表明,经过超高压技术灭菌后,百香果果汁的总可溶性固体物含量最高,达到0.94 g/L,对百香果汁贮藏后的色泽、褐变系数影响最小,色差值为0.51±0.02,和空白对照组(0.52±0.08)最为接近,影响最低。刘云鹏等[26]用高温蒸汽灭菌、超高压灭菌和紫外线灭菌3种方式对螺旋藻培养基进行灭菌处理,并结合乳酸菌发酵方法,比较分析不同灭菌方式处理下发酵前后上清液与固形物中总黄酮、总酚、藻蓝素等成分含量,并对其抗氧化活性进行测定。结果表明,经过超高压灭菌的固形物醇提液中总黄酮含量最高,乳酸菌发酵提高了高压灭菌的上清液中的还原力和亚铁离子螯合能力;而发酵后固形物醇提液的总抗氧化能力、还原力和亚铁离子螯合能力均显著升高,超高压灭菌能够较好地保留螺旋藻的标志成分藻蓝素。
3.2 超高压技术保持食品原有品质
超高压加工属于非热加工,能够在最大程度地保持食品原有品质。ZHANG等[27]研究了超高压(600 MPa/2 min)、热巴氏灭菌(95 ℃/1 min)和超高温(115 ℃/5 s)对鲜榨生菜汁的颜色、感官评价、微生物、理化特性和营养成分进行灭菌。结果表明,3种灭菌方法对需氧菌总数、酵母菌和霉菌均有良好的灭活效果,而灰分、蛋白质、碳水化合物和总膳食纤维等主要营养成分无明显变化,但热巴氏灭菌和超高温灭菌会使鲜榨生菜汁的颜色从亮绿色变为浅棕色,且主要营养成分含量降低。超高压灭菌最大程度地保持了鲜榨生菜汁原有的色泽,其叶绿素、β-胡萝卜素和维生素(维生素E、维生素C、维生素K、维生素B和叶酸)含量无明显变化,为超高压技术在鲜榨生菜汁的规模化加工提供了理论依据。
3.3 超高压技术保持食品原有风味
超高压技术能更好地保持食品的自然风味,改善食品高分子物质的构象,作用于肉类和水产品,提高了肉制品的嫩度和风味[28]。孙梦等[29]研究了不同压力的超高压杀菌处理对低盐切片腊肉品质的影响,结果表明超高压处理后,低盐切片腊肉的水分含量、亚硝酸盐含量、硬度、a*值、b*值及菌落总数均降低,pH、过氧化值、L*值、弹性、回复力及内聚性均升高。贮藏过程中,超高压增强了腊肉的持水性,减缓了脂肪氧化,有效抑制了微生物生长。气相色谱-质谱联用仪和电子鼻分析结果均显示,超高压组与对照组风味成分相似,含量占比差异较小,且超高压对腊肉风味的形成有促进和保护作用。但压力过高(600 MPa)会加剧脂肪氧化,影响腊肉的色泽和质构,进而影响其感官评分。综合分析可得,400 MPa为最佳处理压力。李彩云等[30]研究了超高压(100～400 MPa,15 min)联合乳酸钙处理对牦牛肉食用品质以及肌红蛋白消化特性的影响。结果表明在300 MPa压力下,超高压联合乳酸钙处理提高了牛肉的L*值和a*值,延缓了脂质氧化,显著提高了牛肉的嫩度(P<0.05),且肌红蛋白-胃蛋白酶结合稳定性提高,疏水相互作用和氢键减弱,显著改变肌红蛋白血红素与胃蛋白酶的相互作用构象,从而提高肌红蛋白的胃肠道消化率。所以300 MPa超高压联合乳酸钙处理能明显改善牦牛肉的色度、嫩度和脂肪氧化程度,提高肌红蛋白消化率。超高压技术也可以应用在葡萄酒酿造过程中,以达到增强提取、缩短浸渍时间、灭活微生物和氧化酶、减少化学添加剂的添加、加速陈酿、提高葡萄酒品质改善其风味[31],在酿酒的各个阶段予以应用。YI等[32]研究了不同强度(100～600 MPa)和持续时间(10～30 min)的超高压处理对马瑟兰红酒中多酚和挥发性芳香族化合物的影响。比较了HHP处理前后多酚和挥发性芳香族化合物的类型和浓度,结果表明,在超高压300 MPa处理20 min后,总多酚含量显著提高至369.70 mg/L,上升了35.82%。白藜芦醇和原儿茶酸等关键多酚的含量显著提高。此外,虽然挥发性芳香化合物的总含量没有显著变化在这种情况下,与未经处理的样品相比,酯化合物的浓度显著增加到1.81倍,从而丰富花香和水果的葡萄酒,有效地改善其芳香轮廓和感官质量。
4 展望
目前,超高压技术作为一种非热加工方式,因其可以在达到灭菌效果的同时,保持食品原有的品质和风味,已成为一种新型绿色的食品加工方式。研究热点主要集中在食品灭菌、食品品质保持、食品风味保等方面。但是在实际应用中,也存在超高压设备价格昂贵、不同食品原料的加工参数不统一、没有统一标准的问题,这些问题限制超高压技术在食品工业中的广泛应用。为了提高超高压技术的可操作性和经济性,并进一步提升产品的市场竞争力,未来可以在以下5个方面予以研究,来扩大其应用范围：
a)开展工艺优化与设备创新。当前超高压处理的设备成本较高,限制了其大规模应用。未来的研究应侧重于开发更加高效、节能的超高压设备,降低生产成本。同时,工艺优化也是一个关键方向,包括压力参数、处理时间和温度的精确控制,以提升处理效率和产品质量。
b)开展多技术联合应用。结合其他非热处理技术(如超声波、脉冲电场、紫外线等)与超高压技术的联合应用,在保证食品安全和质量的前提下,进一步提升食品的风味和质感,同时延长保质期。
c)开展对不同食品的适用性研究。不同种类的食品对超高压处理的响应不同,未来应加强对各种食品的特定响应机制的研究,包括对果蔬制品、乳制品、肉制品及海产品等的研究,以制定更为精确的加工参数和工艺方案。
d)开展食品营养和功能成分的影响研究。深入研究超高压处理对食品中营养成分、功能性成分(如多酚类、抗氧化剂、蛋白质等)以及感官特性的影响机制。特别是对营养成分和功能性成分稳定性的研究,有助于优化处理条件,最大限度地保留食品的营养价值,实现超高压处理的精准控制和个性化定制。
e)加快相关标准的制定。随着超高压技术的应用范围不断扩大,未来应加强相关法规和标准的研究和制定,确保超高压食品加工的安全性和一致性,促进其在更广范围内的推广应用。
综上所述,基于对1990—2023年间超高压技术在食品领域中应用的中英文科技论文的文献计量学分析,超高压技术在食品领域的应用已取得显著进展,未来研究可进一步开展超高压工艺优化和设备创新,多技术联合应用,对不同食品类型和消费需求的个性化研究等方向,为提高食品安全性、保质期、营养功能和感官品质提供更多科学依据和实践指导,为食品工业的可持续发展提供新的解决方案和技术支撑。
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