鬼佬大哥大
  • / 14
  • 下載費用:30 金幣  

利用低頻超聲波對柑橘汁殺菌的方法.pdf

關 鍵 詞:
利用 低頻 超聲波 柑橘 殺菌 方法
  專利查詢網所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網友學習交流,未經上傳用戶書面授權,請勿作他用。
摘要
申請專利號:

CN201611144654.7

申請日:

20161213

公開號:

CN106616193A

公開日:

20170510

當前法律狀態:

有效性:

審查中

法律詳情:
IPC分類號: A23L2/50 主分類號: A23L2/50
申請人: 西南大學
發明人: 馬亞琴,李申,黃學根,孫志高,王珺
地址: 400712 重慶市北碚區天生路2號
優先權: CN201611144654A
專利代理機構: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 代理人: 鄒曉艷
PDF完整版下載: PDF下載
法律狀態
申請(專利)號:

CN201611144654.7

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明公開了一種利用低頻超聲波對柑橘汁殺菌的方法,具體步驟如下:將柑橘汁在溫度45~50℃下進行超聲波處理,超聲條件為:超聲頻率25KHz,超聲功率為685~720W,超聲時間36~46min;超聲處理完畢后殺菌過程即完成。本發明方法殺菌效果好,總殺菌率可以高達99.65%,殺菌快速、成本低、不破壞柑橘汁本身營養成分,證實了低頻超聲波技術在寬皮柑橘汁加工領域具有適用性及可行性,克服傳統熱處理過程中果汁易出現的褐變、二次沉淀等問題,可以實現商業殺菌要求以及提升活性成分與營養成分保留率的需求,為低頻超聲技術在果汁加工領域的運用提供可靠的技術參數。

權利要求書

1.一種利用低頻超聲波對柑橘汁殺菌的方法,其特征在于:具體步驟如下:將柑橘汁在溫度45~50℃下進行超聲波處理,超聲條件為:超聲頻率25KHz,超聲功率為685~720W,超聲時間36~46min;超聲處理完畢后殺菌過程即完成。2.如權利要求1所述的利用低頻超聲波對柑橘汁殺菌的方法,其特征在于:所述超聲時間為41.5~44.4min,柑橘汁溫度為48~50℃。3.如權利要求1所述的利用低頻超聲波對柑橘汁殺菌的方法,其特征在于:具體步驟如下:將柑橘汁在溫度50℃下進行超聲波處理,超聲條件為:超聲頻率25KHz,超聲功率為720W,超聲時間40min;超聲處理完畢后殺菌過程即完成。4.如權利要求3所述的利用低頻超聲波對柑橘汁殺菌的方法,其特征在于:所述柑橘為溫州蜜柑。

說明書

技術領域

本發明屬于液體飲料滅菌技術領域,具體涉及利用低頻超聲波對柑橘汁殺菌的方法。

背景技術

柑橘是世界第一大貿易水果,我國的柑橘產量以及種植面積均居世界第一,其中寬皮柑橘產量最高,2015年產量高達1850萬噸,占世界寬皮柑橘總產量的三分之二以上,出口量超過世界出口量的三分之一。果汁是柑橘類作物的主要加工產品,也是緩解鮮果滯銷壓力,增加農產品附加價值的重要途徑。目前我國柑橘汁出口量僅為進口量的10%,柑橘作物的附加產值具有極高的提升空間。我國寬皮柑橘以鮮食為主,加工產品比較單一,主要以橘瓣罐頭為主,寬皮柑橘汁經熱處理易產生異味物質,嚴重影響橘汁感官品質,是寬皮柑橘加工業以及橘汁行業發展的制約因素,也是導致其加工業滯后于種植業的重要原因,同時寬皮柑橘貯藏期短,易造成嚴重的資源浪費。

柑橘汁富含膳食纖維、礦物質等營養物質,以及黃酮、酚酸、香豆素、類胡蘿卜素、抗壞血酸等多種活性成分,對心腦血管疾病等慢性和退行性疾病具有潛在的預防與治療作用。尤其是非濃縮還原汁,因其較好的保留了水果原有的營養與風味,日益受到消費者的青睞。柑橘汁作為一種熱敏性食品,傳統熱殺菌雖能有效的殺滅微生物并抑制酶活,但高溫處理對果汁色澤、味道、營養成分以及活性物質造成不同程度的破壞,加速色素降解,產生蒸煮異味,加劇褐變反應,降低果汁新鮮度,甚至產生醛和環氧化合物,對果汁的安全性造成一定的危害和隱患。伴隨消費者對健康關注度的上升,天然、無添加、非熱加工的健康食品的需求量也日益增加。因此,超聲波、輻照、超高壓、脈沖電泳、真空滲透脫水等非熱技術應用于果汁加工領域的潛在可能性受到廣泛關注,新型果汁加工技術也亟需深入研究與推廣應用。

超聲波作為一種非熱加工技術,具有環保、節能等特點,在實現殺菌的同時兼具提升果汁品質的潛在優勢,明確超聲技術的殺菌特性、穩定性、適用性是超聲技術推廣應用的新趨勢。超聲波是指頻率為20KHz~500MHz的聲波,超聲波的引入可引起介質發生交替壓縮和伸張的機械震動,當液體分子間的距離超過保持液體作用的臨界分子間距時會形成空穴氣泡,在超聲波的連續作用下,部分空穴氣泡會瞬間絕熱收縮至爆破,產生局部高溫、高壓(5000~500000KPa)、強烈的剪切力等超聲波特有的聲化學效應,同時引起質點線性和非線性的交變震動,并伴隨機械剪切力以及自由基的產生。空穴氣泡的大小與超聲頻率的高低呈負相關,因此低頻超聲波(20KHz~100KHz)能產生較大的空穴氣泡,氣泡崩塌時比高頻超聲波(100KHz~1MHz)更為劇烈,具有更高的超聲能量,有利于促進聲化學效應的產生。當超聲波應用于果汁殺菌時,其能量可瞬間分布于果汁中,空穴氣泡絕熱收縮至爆破的瞬間過程,產生“熱點”效應,導致細胞膜在變化的壓強條件下拉伸,破裂,并伴有膜電位的改變,因而在中低溫條件下具有顯著的殺菌效力,達到減緩熱效應(降低熱殺菌溫度/縮短熱殺菌時間)和降低能耗的效果。國內外學者基于模擬體系和真實體系開展了眾多關于超聲技術的殺菌效力及其機理的研究。超聲處理對蘋果汁、牛奶、胡蘿卜汁、橙汁中微生物的滅活效果及作用機理等方面的研究均有報道。超聲技術的輔助殺菌作用也已被證實,超聲輔助巴氏殺菌可達到美國食品藥品管理局對橙汁中大腸桿菌的衛生要求(5-log);已有研究表明超聲處理能明顯抑制番石榴汁中的嗜溫需氧菌。同時,超聲處理能顯著提高果汁濁度,提高其懸浮穩定性。除此之外,超聲聯合碳酸化處理能有效抑制L-抗壞血酸的降解,并能提升橙汁亮度,克服熱殺菌中果汁顏色劣變的問題。綜上所述,超聲波作為一種新的殺菌技術,與傳統熱殺菌相比,能減少熱效應,降低能耗,有效的減少營養成分和風味物質的損失,尤其在糖度較高的果汁中,兼具良好的均質效果,有潛力成為輔助甚至替代熱殺菌的新技術。目前為止,關于寬皮柑橘(溫州蜜柑)汁主要腐敗菌群與致病菌群(細菌、霉菌、酵母菌、大腸菌群)對低頻超聲波的耐受度尚未明確,殺菌效果對低頻超聲參數的依賴程度以及該技術對寬皮柑橘汁綜合品質影響的相關研究鮮有報道。

發明內容

本發明的目的是針對以上問題提供一種快速、成本低、殺菌效果好、果汁營養損失小的利用低頻超聲波對柑橘汁殺菌的方法。

為實現上述目的所采用的技術方案是:一種利用低頻超聲波對柑橘汁殺菌的方法,具體步驟如下:將柑橘汁在溫度45~50℃下進行超聲波處理,超聲條件為:超聲頻率25KHz,超聲功率為685~720W,超聲時間36~46min;超聲處理完畢后殺菌過程即完成。

作為優選地,所述超聲時間為41.5~44.4min,柑橘汁溫度為48~50℃。在此超聲條件下,柑橘汁的總殺菌均高于98%。

作為優選地,將柑橘汁在溫度50℃下進行超聲波處理,超聲條件為:超聲頻率25KHz,超聲功率為720W,超聲時間40min;超聲處理完畢后殺菌過程即完成。在此條件下處理的柑橘汁總殺菌率高達99.65%,且表現出最高的綜合品質。

所述柑橘為溫州蜜柑。

本發明的有益效果是:本發明方法對橘汁糖酸成分無顯著性影響(P>0.05),同時橘汁抗壞血酸、總酚,以及抗氧化能力均顯著高于巴氏殺菌橘汁(P<0.05),具有提升橘汁品質的潛在作用。本發明方法殺菌效果好,總殺菌率可以高達99.65%,殺菌快速、成本低、不破壞柑橘汁本身營養成分,證實了低頻超聲波技術在寬皮柑橘汁加工領域具有適用性及可行性,克服傳統熱處理過程中果汁易出現的褐變、二次沉淀等問題,可以實現商業殺菌要求以及提升活性成分與營養成分保留率的需求,為低頻超聲技術在果汁加工領域的運用提供可靠的技術參數。

附圖說明

圖1為超聲溫度對溫州蜜柑汁殺菌效果的影響分析圖。

圖2為超聲功率對溫州蜜柑汁殺菌效果的影響分析圖;A:超聲功率對殺菌率的影響,B:超聲功率殺菌效果線性擬合。

圖3為樣品處理量對溫州蜜柑汁殺菌效果的影響分析圖。

圖4為4℃時超聲時間對溫州蜜柑汁殺菌效果的影響分析圖;A:超聲時間對殺菌率的影響,B:超聲時間殺菌效果線性擬合。

圖5為40℃時超聲時間對溫州蜜柑汁殺菌效果的影響分析圖;A:超聲時間對殺菌率的影響,B:超聲時間殺菌效果線性擬合。

具體實施方式

實施例1

1試驗方法

1.1寬皮柑橘(溫州蜜柑)汁制備

選取商業成熟度的溫州蜜柑(產自重慶市北碚區歇馬鎮)為試驗原料,洗凈、擦干并切半,用Brown手動榨汁機榨汁,經80目無菌雙層紗布過濾后裝于無菌真空封裝袋,并用真空封裝機密封后待處理。

1.2超聲處理

1.2.1超聲位點選擇

選用實驗室規模的專用低頻超聲波設備,并與恒溫水域槽連接,以實現對超聲處理過程中對介質溫度的調控。超聲換能器均勻分布于清洗槽底部。超聲場能量分布具有不均勻性以及動態變化性,參照朱攀攀等人(超聲局部效應對咖啡酸穩定性及抗氧化性的影響,2015)對超聲局部效應的研究,選取距離超聲水域槽底部垂直距離為6cm超聲輻射面,橫截面的中心位置,為樣品超聲處理位點,液面高度為12cm。

1.2.2低頻超聲技術參數試驗

選取超聲時間、超聲溫度、超聲強度、處理量為考察參數,在低頻高能超聲波25KHz下設置不同超聲參數的實驗:

1、超聲時間單因素(低溫):超聲時間梯度10、20、30、40、50min;超聲溫度4℃;超聲功率640W;超聲頻率25KHz;樣品處理量100mL。

2、超聲時間單因素(中溫):超聲時間梯度10、20、30、40、50min;超聲溫度40℃;超聲功率640W;超聲頻率25KHz;樣品處理量100mL。

3、超聲功率單因素:超聲功率梯度160、320、480、640、800W;超聲時間30min;超聲溫度40℃;超聲頻率25KHz;樣品處理量100mL。

4、超聲溫度單因素:超聲溫度梯度10、20、30、40、50℃;超聲時間30min;超聲功率640W;超聲頻率25KHz;樣品處理量100mL。

5、樣品處理量單因素:50、100、150、250mL;超聲溫度50℃;超聲時間30min;超聲功率640W;超聲頻率25KHz。

每組樣品重復處理三次。

1.3微生物測定

1.3.1細菌總數測定

用無菌水將超聲處理后的溫州蜜柑汁樣品稀釋到適當濃度并混合均勻,精確吸取1mL稀釋液,垂直滴加于細菌總數測試片中央,利用壓板模具使稀釋液均勻覆蓋于圓形培養皿面積上,靜置一分鐘使培養基凝固。將測試片置于35℃恒溫培養箱中培養48小時后計數。精確量取1mL無菌水按以上操作步驟制作空白對照。測定方法參照《3M細菌總數測試片判讀手冊》。

1.3.2霉菌/酵母菌測定

用無菌水將超聲處理后的溫州蜜柑汁樣品稀釋到適當濃度并混合均勻,精確吸取1mL稀釋液,垂直滴加在霉菌和酵母菌測試片中央,利用壓板模具使稀釋液均勻覆蓋于圓形培養皿面積上,靜置一分鐘使培養基凝固。將測試片置于25℃恒溫培養箱中培養5天后計數。精確量取1mL無菌水按以上操作步驟制作空白對照。測定方法參照《3M霉菌和酵母菌測試片判讀手冊》。

1.3.3大腸菌群測定

用無菌水將超聲處理后的溫州蜜柑汁樣品稀釋到適當濃度并混合均勻,精確吸取1mL稀釋液,垂直滴加在大腸菌群測試片中央,利用壓板模具使稀釋液均勻覆蓋于圓形培養皿面積上,靜置一分鐘使培養基凝固。將測試片置于32℃恒溫培養箱中培養24小時后計數。精確量取1mL無菌水按以上操作步驟制作空白對照。測定方法參照《3M大腸菌群測試片判讀手冊》。

1.3.4殺菌率計算

低頻超聲處理后細菌、霉菌、酵母菌、大腸菌群的滅活效果用殺菌率(sterilizing rate,SR)表示,方程式如(1)所示。

式中:N0,超聲處理前樣品中目標微生物菌群(細菌、霉菌、酵母菌、大腸菌群)菌落數,cfu/mL;NR:超聲處理后樣品中目標微生物菌群(細菌、霉菌、酵母菌、大腸菌群)菌落數,cfu/mL。

1.4可滴定酸測定

參照GB/T8210-2011《柑桔鮮果檢驗方法》中指示劑法測定。精確吸取溫州蜜柑汁樣品25mL,用蒸餾水稀釋至250mL,搖勻。吸取稀釋后果汁10mL,置于150mL錐形瓶中,加1%酚酞2~3滴。用已標定的氫氧化鈉標準溶液滴定至微紅色,30s不褪色為終點。

1.5pH值測定

使用梅特勒-托利多FE20型實驗室pH計測定。

1.6可溶性固形物測定

依照GB/T8210-2011《柑桔鮮果檢驗方法》中阿貝折射儀測法測定,測定結果統一校正到20℃條件下的數值。

1.7光學性質指標測定

1.7.1色值測定

使用Color i5色差儀測定寬皮柑橘汁L*、a*、b*值。

1.7.2總色差計算

通過L*、a*、b*計算得寬皮柑橘汁總色差值(ΔE)。ΔE表示溫州蜜柑汁總體色澤差異,值越大,差異程度越大,根據ΔE數值大小可分為:基本無差異(0~0.5)、細微差異(0.5~1.5)、易辨別的差異(1.5~3)、顯著差異(3.0~6.0)、極顯著差異(6.0~12.0)、不同顏色(12.0以上),用于表示溫州蜜柑汁的顏色變化程度及褐變程度。其計算公式如下:

1.7.3褐變度(A420)測定

參照Meydav等人的方法并加以改進。準確量取4mL溫州蜜柑汁樣品,加入等體積95%乙醇,并混合均勻,于4℃下以10000r/min的轉速離心15min測定420nm處的吸光度,所得吸光度即為該樣品的A420。

1.7.4濁度(A660)測定

參照應潔琦的方法并加以改進。準確量取5mL溫州蜜柑汁樣品,于4℃下以8000r/min的轉速離心10min測定660nm處的吸光度,所得吸光度即為該樣品的A660。

1.8抗壞血酸(ascorbic acid;Vc)測定

表1 Vc標準曲線和相關系數

參照Shinoda等人(Browning and Decomposed Products of Model Orange Juice,Bioscience Biotechnology&Biochemistry,2004,68(3):529-536)的方法并加以改進。采用高效液相色譜法測定。檢測條件:色譜柱:Waters C18(250mm×4.6mm,5μm,美國Dionex);流動相:0.05mol/L磷酸二氫鉀(磷酸調pH至3.50);流速:1.0mL/min;檢測波長:245nm;柱溫:30℃;進樣量:25μL。

Vc工作曲線繪制:精確稱取5mg Vc標準品,用1g/L草酸溶液定容至250mL,搖勻,配制成20mg/L標準溶液,經0.22μm水系濾膜過濾后備用。設定體積為0、10、20、30、40、60、80、100μL的梯度進樣序列,并在上述液相色譜條件下測定。以峰面積為橫坐標,Vc質量為縱坐標,制作標準曲線,見表1。

溫州蜜柑汁樣品測定:精確量取1mL樣品,用1g/1000mL草酸溶液稀釋至5mL。于4℃下以10000r/min的轉速離心10min,取上清液過0.22μm水系濾膜后待測。按上述液相條件測定樣品中Vc含量(以mg/100mL計算)。

1.9總酚含量測定

參照Folin-Ciocalteu法測定(CAI Y,LUO Q,SUN M,et al.Antioxidant activity and phenolic compounds of 112traditional Chinese medicinal plants associated with anticancer[J].Life Sciences,2004,74(17):2157-2184.),并加以改進。將溫州蜜柑汁樣品于10000r/min離心20min,精確量取上清液500μL于25mL具塞試管,蒸餾水稀釋至10mL。加入0.5mL 2mol/L Foline-phenol試劑并充分震蕩,靜置5min后加入5mL濃度為5g/100mL的Na2CO3溶液,定容至25mL,充分震蕩后暗室反應30min,在760nm處測定最大吸光值。精確量取500μL蒸餾水加入具塞試管,按以上操作步驟制作空白對照。

總酚工作曲線繪制:選取沒食子酸為標準品,精確稱量50mg,用蒸餾定容至25mL,配制成2mg/mL標準溶液,備用。用移液槍準確移取0、20、40、80、100μL沒食子酸標準溶液于25ml具塞試管,用蒸餾水稀釋至10mL。加入0.5mL 2mol/L Foline-phenol試劑并充分震蕩,靜置5min后加入5mL濃度為5g/100mL的Na2CO3溶液,定容至25mL,充分震蕩后暗室反應30min,在760nm處測定最大吸光值。以760nm處吸光度為橫坐標,沒食子酸質量為縱坐標制作標準曲線,得到總酚含量標準曲線:y=328.38x+1.1158(R2=0.995),總酚含量以沒食子酸當量表示(mg GAE/100ml)。

1.10抗氧化性測定

1.10.1DPPH自由基清除能力

參照朱攀攀等人(朱攀攀,馬亞琴,竇華亭,等.超聲局部效應對咖啡酸穩定性及抗氧化性的影響[J].食品科學,2015(23):12-17.)的測定方法并加以修改。精確稱取39mg DPPH標準品,用甲醇定容于100mL容量瓶,配制成0.1mmol/L DPPH工作液,備用。將溫州蜜柑汁于10000r/min離心20min,精確量取50μL上清液,與1.95mL DPPH(0.1mmol/L)工作液均勻混合后暗室反應10min,在517nm處測定最大吸光值,記為A樣品。精確量取50μL蒸餾水按以上操作步驟制作空白對照,記為A空白。DPPH自由基清除能力以下述公式(3)表示:

1.10.2鐵離子還原能力(ferric-reducing antioxidant power,FRAP)

參照朱攀攀等人的測定方法并加以修改。將溫州蜜柑汁樣品于10000r/min 離心20min備用。精確量取50μL樣品與2.45mL FRAP工作液均勻混合后暗室反應30min,在593nm處測定最大吸光值。精確量取50μL蒸餾水按以上操作步驟制作空白對照。其中,FRAP工作液配制方法為:0.1mol/L醋酸緩沖液(PH 3.6):10mmol/L TPTZ(溶于40mmol/L鹽酸):20mmol/L三氯化鐵=10:1:1(V:V:V)。

FRAP工作曲線繪制:選取Trolox為標準品,精確稱量100mg,用蒸餾水定容至250mL,配制成400mg/L標準溶液,備用。用移液槍準確移取0、25、50、75、100μL Trolox標準溶液,并用蒸餾水稀釋至100μL,與4.9mL FRAP工作液均勻混合后暗室反應30min,在593nm處測定最大吸光值。以593nm處吸光度為橫坐標,Trolox質量為縱坐標制作標準曲線,得到FRAP標準工作曲線:y=29.802x-4.1062(R2=0.997),抗氧化能力以Trolox當量表示(mg TEAC/100mL)。

1.11數據分析

應用SPSS 20.0軟件進行數據處理分析,結果以(x±s表示。運用Duncan檢驗進行顯著性分析,P<0.05表示顯著差異,P<0.01表示極顯著差異。應用Origin 8.6軟件和Excel 2013進行圖表繪制。

2結果與分析

2.1低頻超聲處理對溫州蜜柑汁中微生物滅活效果的影響

對前述“1.2.2低頻超聲技術參數試驗”設置的不同實驗得到的檢測結果進行分析。

2.1.1超聲溫度對不同微生物滅活效果的影響

超聲溫度對細菌、霉菌、酵母菌、大腸桿菌的滅活效力如圖1所示(同種微生物菌群標注不同字母表示差異顯著,相同下標數字表示同種菌群(P<0.05))。由圖1可知,超聲溫度對霉菌、酵母菌、大腸菌群以及細菌4種目標微生物群體的滅活率均具有極顯著影響(P<0.01),同時霉菌、酵母菌的失活率隨超聲溫度的變化趨勢呈現出相似性。大腸菌群的滅活率隨超聲溫度的升高而增加,且在同等溫度水平下其滅活率均高于霉菌和酵母菌,并在超聲溫度為40℃時,實現全部滅活。霉菌與酵母菌的臨界殺菌溫度均接近30℃,超聲溫度為30℃時,細菌總數僅下降4.44%,霉菌與酵母菌的滅活率分別為14.28%、18.93%,殺菌效果不理想。當超聲溫度從30℃增加至40℃,殺菌效果顯著上升,細菌總數下降66.45%,同時霉菌、酵母菌的滅活率也分別達到85.71%與95.37%,為30℃超聲溫度條件下的5倍。三種菌群對超聲溫度敏感程度不同,可能由于其不同的細胞結構導致,霉菌與酵母菌細胞壁的主要成分分別為幾丁質和葡聚糖,均表現出較好的機械強度。大腸菌群屬G-細菌,細胞壁結構中缺乏磷壁酸,構成細胞壁的肽聚糖網結構疏松,機械強度差,導致其較低的抗逆性。

2.1.2超聲功率對目標微生物滅活效果的影響

超聲功率直接決定聲場中的能量密度,是影響超聲場中物理和化學效應的重要因素,亦是影響殺菌效果的最重要的因素之一。超聲功率對不同目標微生物菌群殺菌率的影響見圖2A。試驗結果表明,超聲功率較低時,酵母菌比大腸菌群和霉菌耐受力更強。四種目標菌群的滅活率隨著超聲功率的增大均曾上升趨勢,其中細菌、霉菌、酵母菌在超聲功率為800W時達到最高滅活率分別為95.66、83.01、46.94%,而大腸菌群在超聲功率為640W時,已實現全部滅活。

分別對三種目標菌群在不同超聲功率下的滅活效果進行擬合,如圖2B所示,可得到三種目標菌群的臨界滅活功率分別為:275、263、3W。霉菌與酵母菌的臨界滅活功率相近,這可能源于二者均屬真菌均屬,具有相似的細胞機構與滅活機制。

2.1.3樣品處理量對目標微生物滅活效果的影響

由圖3可得,樣品處理量對大腸菌群的殺菌率無影響,而對霉菌、酵母菌以及細菌總數的滅活率影響顯著(P<0.05),三者的殺菌率隨處理量的上升呈下降趨勢,當超聲處理量由50ml增長至250ml時,霉菌、酵母菌以及菌落總數的滅活率分別下降了17.06、23.23、15.25%。超聲場的不均勻性以及動態變化性應該是導致該現象產生的主要原因。

2.2超聲聯合中溫技術的殺菌效力探究

圖4、5分別為在4℃與40℃的超聲溫度條件下,超聲時間對細菌、霉菌、酵母菌、大腸菌群滅活率的影響。由圖4A可得出,在4℃的超聲條件下,四種目標菌群殺菌率在超聲初期均呈現出滯后現象,并在處理時間達到30min后,存活率急劇下降,超聲處理50min后霉菌、酵母菌、大腸菌群與細菌總數的殺菌率分別達到54.54、53.04、47.50、42.5%。超聲聯合中溫(40℃)技術的殺菌效果如圖5A所示。結果表明,超聲殺菌效力的滯后得以顯著改善,超聲處理30min后,大腸菌群實現全部滅活,霉菌與酵母菌的殺菌率也分別達到84.76%與96.57%。在此基礎上,分別對4℃、40℃條件下殺菌效力進行擬合(見圖4B、5B),由圖4B、5B可得,相較于4℃,三種微生物菌群在40℃的超聲條件下,臨界殺菌分縮短了5.8、3.0和9.9min,試驗證實中溫環境能有效的緩解超聲處理的滯后效應,同時,超聲殺菌的滯后現象可聯合超高壓,脈沖電泳等技術得以緩解。

2.3低頻超聲技術對溫州蜜柑汁品質的影響

2.3.1殺菌方式對糖酸成分的影響

基于單因素試驗結果,選取超聲頻率25kHz,超聲溫度為50℃,超聲功率為720W,超聲時間為40min,超聲處理量為150mL的工藝條件處理溫州蜜柑汁,并比較分析低頻超聲波對橘汁品質的影響。由表2可知,與巴氏殺菌橘汁相比,超聲處理后橘汁中可滴定酸、可溶性固形物、pH值沒有顯著差異(P>0.05),表明超聲處理技術不會影響橘汁的基本酸甜口感。

表2殺菌方式對溫州蜜柑汁糖酸含量的影響

注:同列肩標不同字母表示列組間有顯著差異(P<0.05)。

2.3.2殺菌方式對溫州蜜柑汁光學性質的影響

表3殺菌方式對溫州蜜柑汁光學性質的影響

注:同列肩標不同字母表示列組間有顯著差異(P<0.05)。

低頻超聲技術對溫州蜜柑汁光學特性的影響見表3。實驗結果表明,相較于巴氏殺菌,低頻超聲波能顯著改善橘汁亮度水平,進而提升橘汁的商業價值。與之同時,低頻超聲技術對橘汁黃色色澤的保留與提升作用更為顯著(P<0.05)。低頻超聲處理對橘汁懸浮穩定性體現出顯著的改善作用,溫州蜜柑汁濁度水平顯著提升,橘汁平均粒徑的降低是導致該現象產生的重要原因,同時超聲處理可達到抑制果膠甲酯酶的活性效果,有效抑制果膠的降解反應,使溫州蜜柑汁穩定性得以提升。粒徑減小引起溫州蜜柑汁對光的吸收與折射性能的改變,是引發總色差顯著增加的潛在因素,同時超聲處理滅活酶和去除溶解氧的作用可抑制酶促褐變的發生,保持橘汁色澤的穩定性,超聲波技術引發的檸檬汁、橙汁色澤的微小改變不能被肉眼分辨。

2.3.3殺菌方式對溫州蜜柑汁活性成分及抗氧化性的影響

表4殺菌方式對溫州蜜柑汁營活性成分及抗氧化性的影響

注:同列肩標不同字母表示列組間有顯著差異(P<0.05)。

低頻超聲波對橘汁活性成分與抗氧化性的影響如表4所示,低頻超聲波作為一種非熱加工技術,對熱敏性營養成分具有更好的保留效果,超聲處理橘汁Vc含量顯著高于巴氏殺菌橘汁。超聲波產生的空穴效應具有消除溶解氧的作用,能有效的抑制Vc的有氧降解,降低脫氫抗壞血酸的積累水平,以脫氫抗壞血酸為底物的Vc的無氧降解也受到間接抑制。低頻超聲技術具有提升橘汁抗氧化能力的潛力,DPPH自由基清除能力比熱殺菌橘汁提高了9.7%,聲化學效應產生的OH-在酚類等活性物質的苯環結構上已有羥基基團的臨位或者對位添加,對該物質抗氧化能力的增強作用已有報道,同時低頻超聲技術的提取效應引發的細胞內含物流出以及束縛態酚類物質的釋放是引起總酚含量顯著上升的重要原因。抗氧化活性成分含量的提升與活性的增強是橘汁營養價值提升的重要體現。

2.4響應面試驗分析

在響應面模型考察的三個超聲參數中,超聲溫度和超聲功率對總殺菌率影響程度均達到極顯著水平(P<0.01),超聲時間影響水平不顯著(P>0.05)。同時,超聲功率與超聲溫度的交互相達到極顯著水平(P<0.01),超聲時間的平方項達到顯著水平(P<0.05),其余項影響不顯著。

選取殺菌率為98%為目標值,根據響應面殺菌模型可得出,當選定超聲殺菌參數滿足以下條件:超聲時間41.52~44.40min,超聲溫度47.92~49.98℃;超聲功率為685~720W,總殺菌均高于98%,由于不同超聲參數間非簡單線性關系,故同時存在所列范圍外參數組合水平具有較好殺菌效果(總殺菌高于98%)。

溫州蜜柑汁經超聲溫度50℃,超聲功率720W,樣品處理量為150mL,處理40min后,霉菌、酵母菌、大腸菌群滅活率分別達到99.43、99.29、100%、同時總殺菌率為99.65%,符合國標中關于果蔬汁菌落總數安全限量(<100cfu/100mL)的要求。與傳統熱殺菌相比,低頻超聲技術在達到理想殺菌效果的同時,對溫州蜜柑汁的綜合品質表現出一定的提升作用:懸浮穩定性提升3倍;Vc保留水平及總酚含量分別提高5.2、3.3%;抗氧化能力提升9.7%;亮度以及黃色色值顯著提升。本發明結果證實了低頻超聲波技術在寬皮柑橘汁加工領域具有適用性及可行性,可以實現商業殺菌要求以及提升活性成分與營養成分保留率的需求。

實施例2利用低頻超聲波對柑橘汁殺菌

選取不同超聲處理組合處理溫州蜜柑汁,并對處理后橘汁殺菌效果及品質進行檢測,結果如表5所示。結果表明低頻超聲波作為一種非熱加工技術,對熱敏性營養成分具有更好的保留效果。兩組超聲處理溫州蜜柑汁的Vc保留水平、總酚含量、DPPH自由基清除率均顯著高于巴氏殺菌組橘汁,與此同時,兩組超聲處組之間的活性成分保留水平及抗氧化能力并無顯著差異,且超聲因素水平為50℃,36min,720W的溫州蜜柑汁處理組表現出最高的綜合品質。超聲波產生的空穴效用具有消除溶解氧的作用,有效的抑制的Vc的有氧降解,同時Vc厭氧降解也會因為底物的缺乏而間接受到抑制。低頻超聲技術具有提升溫州蜜柑汁抗氧化能力的潛力,兩組超聲處理橘汁DPPH自由基清除能力比熱殺菌橘汁分別提高了9.7、7.5%,聲化學效應產生的OH—在酚類等抗氧化活性成分的苯環結構上已有羥基基團的臨位或者對位添加該成分抗氧化活性能力的增強作用已被證實,同時低頻超聲技術的提取效應引發的細胞內容流出以及束縛態酚類物質的釋放是產生總酚含量顯著上升的重要原因。兩組超聲處理組溫州蜜柑汁殺菌效果差異顯著,該結果同時驗證的響應面模型中超聲溫度因素和超聲功率因素對總殺菌率具有極顯著影響的結論。

表5不同殺菌條件對總殺菌率及活性成分的影響

注:同列肩標不同字母表示列組間有顯著差異(P<0.05)。

關于本文
本文標題:利用低頻超聲波對柑橘汁殺菌的方法.pdf
鏈接地址:http://www.wwszu.club/p-7019604.html
關于我們 - 網站聲明 - 網站地圖 - 資源地圖 - 友情鏈接 - 網站客服 - 聯系我們

[email protected] 2017-2018 zhuanlichaxun.net網站版權所有
經營許可證編號:粵ICP備17046363號-1 
 


收起
展開
鬼佬大哥大