碭山酥梨汁超高壓處理和降壓措施的研究.pdf

1、本文選用典型熱敏性果汁——碭山酥梨汁為超高壓處理對象，在壓力、保壓時間和溫度分別為100～500MPa、0～20min和19～60℃的范圍內，開展了果汁超高壓保鮮處理的可行性研究；考察了國家食品衛(wèi)生標準要求嚴格控制的菌落總數、霉菌酵母菌和大腸桿菌群指標的變化規(guī)律；主要致褐變酶(多酚氧化酶和過氧化物酶)的鈍化規(guī)律；分別選擇代表性的耐壓菌(枯草芽孢桿菌)和耐壓酶(辣根過氧化物酶)，采用響應曲面法進行了殺菌和鈍化酶的系統(tǒng)研究；開展了溫度、尼生

2、素協同降低超高壓殺菌壓力和溫度協同降低超高壓鈍化酶壓力的研究；通過超微結構分析和酶蛋白圓二色譜解析對超高壓殺菌、鈍化酶機理進行探索性研究。并得出如下結論： 1)、高壓處理對維持酶構象的次級鍵產生破壞作用，可以鈍化酶；對細胞壁、細胞膜的結構破壞，使微生物細胞內在生理功能紊亂、喪失。所以可以殺滅微生物并且鈍化酶，對梨汁進行超高壓殺菌鈍化酶可行。 2)、果汁超高壓殺菌鈍化酶的效果不僅受到處理對象的內在因素如微生物和酶的種類、果

3、汁的化學成分和體系pH值等的影響，而且受到壓力、保壓時間、施壓方式以及其它協同因素如溫度(加熱)、添加劑種類等外在因素的影響。充分利用各外在因素交互作用產生的協同效應，可以有效降低超高壓處理壓力。 3)、通過常溫和中溫協同超高壓對梨汁進行處理，考察了菌落總數、霉菌和酵母菌以及大腸菌群三項微生物指標的變化規(guī)律。結果表明：①梨汁中菌落總數、霉菌酵母菌和大腸桿菌群的高壓致死曲線均遵守一級反應動力學規(guī)律。在室溫(19℃)、保壓時間為10

4、min、梨汁pH5的條件下，三種微生物衛(wèi)生指標在500MPa壓力處理后均達到國家食品衛(wèi)生標準。證明碭山酥梨汁采用超高壓殺菌處理可行。②溫度協同超高壓殺菌效果顯著。溫度與壓力間在超高壓殺菌處理中存在二乘效應，加熱或提高超高壓處理體系的溫度，能較大幅度提高殺菌效果。 4)、采用響應曲面方法中的Box-Behnken模式，對超高壓處理枯草芽孢桿菌進行了試驗優(yōu)化設計，并進行了試驗驗證。結果表明：①壓力、溫度、保壓時間是超高壓滅菌的顯著影

5、響因子，分析表明其顯著度順序為壓力＞溫度＞保壓時間；②在本試驗條件范圍內建立并驗證了超高壓殺滅枯草芽孢桿菌的回歸模型；③優(yōu)化得出10組殺滅6個數量級枯草芽孢桿菌工藝參數的取值范圍。 5)、首次開展了尼生素協同超高壓殺菌試驗。采用響應曲面方法中的Pentagonal模式，對尼生素協同超高壓處理枯草芽孢桿菌進行了試驗優(yōu)化設計和試驗研究，發(fā)現并驗證了尼生素協同有效降低超高壓殺菌壓力的新方法。試驗證明尼生素不僅能夠用于高壓環(huán)境，而且比溫

6、度能更有效地協同超高壓殺滅枯草芽孢桿菌，并彌補了由于協同溫度的限制(熱敏性食品要求處理溫度≯60℃)帶來的超高壓殺菌壓力過高的問題。此外還建立了尼生素協同超高壓殺滅枯草芽孢桿菌的回歸模型。 6)、首次對超高壓處理前后枯草芽孢桿菌及其芽孢超微結構進行觀察分析，解析了其營養(yǎng)體以及芽孢的滅活機制，找到了超高壓處理導致微生物細胞壁膜損傷的直接證據。結果表明：超高壓處理后枯草芽孢桿菌的營養(yǎng)體細胞壁出現皺縮、缺口、胞漿泄漏、結構層次感消失，

7、并出現大片透電子區(qū)；超高壓處理后其芽孢外殼被破壞、出現缺口，芽孢內含物結構紊亂、泄漏、出現部分透電子區(qū)；甚至內含物質完全泄漏，而剩下細胞壁或芽孢外殼殘留。 7)、采用中溫協同超高壓力對梨汁中多酚氧化酶與過氧化物酶進行處理，研究了處理壓力、溫度、保壓時間以及梨汁的pH值對其活性的影響。試驗結果表明：①在處理溫度為50℃、保壓時間為10min和梨汁pH5的條件下，多酚氧化酶和過氧化物酶分別在250MPa以及200MPa壓力處理梨汁時

8、被激活，活性表現最高；隨后酶的活性開始下降，在500MPa時酶的活性分別下降到75.3％和75％。②提高溫度可以弱化維持酶構象的次級鍵，反應出溫度可以有效協同超高壓鈍化耐壓酶；在本試驗條件范圍內，有效協同超高壓鈍化多酚氧化酶與過氧化物酶的溫度為≥40℃。③介質pH值對兩種酶的耐壓能力產生顯著影響。在pH值為6時，兩種酶均表現出最為耐壓；pH小于5或大于6兩種酶的殘留活性都呈下降趨勢。 8)、首次采用響應曲面方法中的Box-Beh

9、nken模式，對超高壓處理辣根過氧化物酶進行了試驗優(yōu)化設計，并進行了試驗分析驗證。結果表明：①壓力、溫度是超高壓鈍化辣根過氧化物酶的顯著影響因子，分析表明其顯著度為壓力＞溫度；在20min范圍內，保壓時間對酶活力的影響不顯著；②在本試驗條件范圍內建立了超高壓鈍化辣根過氧化物酶的回歸模型；③優(yōu)化得出10組鈍化80％辣根過氧化物酶活力的工藝參數的取值范圍。 9)、開展了超高壓處理前后辣根過氧化物酶CD譜的測定及其二級結構與酶活力關系

10、的分析。首次探明：超高壓處理導致酶的α－螺旋、β－折疊、β轉角、無軌則卷曲各二級構象構成單元含量比例發(fā)生轉化(或稱數量轉換和消長)，從而改變了酶的二級構象，是導致酶活性降低(酶鈍化)的根本原因。試驗結果還表明：①辣根過氧化物酶的活力與β－折疊的相對含量密切相關，其含量下降酶活力下降；超高壓處理將降低酶構象中的β－折疊比例，從而使酶失活；②溫度協同超高壓處理加劇了β－折疊含量比例的下降，從而加速辣根過氧化物酶鈍化；有效協同溫度為≥40℃；