论文部分内容阅读
草莓是一种酸甜可口、柔软多汁且营养丰富的浆果类水果。采摘后,草莓易出现失水软化、受轻微机械损伤而腐败变质的现象,严重影响新鲜草莓的货架期。草莓除鲜食之外,也适宜将其加工成为草莓汁。然而,草莓汁在加工和储运过程中,存在出汁率低、易褐变、贮藏稳定性差和传统高温钝酶易导致产品品质劣变等突出性难题。超声波作为一种食品物理加工技术,已广泛应用于果汁加工中,可以提高产品的品质和安全性。因此,本文以草莓汁为研究对象,研究多模式超声联合温热处理（Multi-mode thermosonication,MTS）对草莓汁的钝酶效果、品质属性以及贮藏稳定性的影响,并揭示MTS的钝酶机制,为开发果汁褐变热超声控制技术及工业化生产提供理论基础和技术支撑。研究的主要内容与结果如下:（1）研究了单一酶（果胶酶、纤维素酶、木聚糖酶）和复合酶（二者复合）对出汁率和澄清度的影响,在单因素实验的基础上,对复合酶用量、复合酶比例、酶解温度、酶解时间进行响应面优化,得到最佳酶解条件,并对酶解的草莓汁进行感官评价。结果表明,果胶酶和纤维素酶具有协同作用,可显著提高草莓的出汁率和澄清度,出汁率从64.16%（对照组）提高到87.38%,澄清度从2.34%（对照组）提高到72.83%;经响应面优化实验,草莓汁最佳酶解条件为:酶添加量为0.17%,复合酶比例为3:1,酶解温度为41℃,酶解时间为35min,此条件下草莓出汁率为90.72%,澄清度为84.79%。此外,复合酶所得草莓汁的感官评分最高,整体风味及口感更优。（2）研究了MTS对草莓汁褐变的抑制作用及其机理,采用双频发散式超声（TU）、双频聚能式超声（DU）、扫频发散式超声（FU）,分别在单频（20和40 k Hz）、双频顺序（20/40 k Hz）、双频同步（20+40 k Hz）模式下协同40-60℃的温热处理对草莓汁进行钝酶。分别筛选了最佳超声设备和频率模式,并研究MTS对多酚氧化酶（PPO）结构特性（二级结构、三级结构、微观结构）的影响,揭示MTS钝化PPO的机理。结果表明,双频聚能式超声钝化PPO的效果最佳,在相同功率密度的条件下,双频超声的钝酶效果优于单频超声,顺序工作模式优于同步工作模式。经热、22 k Hz、40 k Hz和22+40 k Hz处理后,PPO纯酶活性分别为29.35%、21.81%、10.23%和1.47%。PPO蛋白结构分析显示,MTS处理使其α-螺旋和β-转角含量下降,二级结构破坏,蛋白质空间结构被打开,表面粗糙度降低,蛋白质聚集程度增加,最终导致酶分子催化功能丧失。（3）以菌落总数、霉菌酵母菌和大肠菌群为指标,研究了不同的MTS处理条件对草莓汁的微生物杀菌效果、相关理化性质、感官特性和挥发性风味物质的影响。结果表明,TP-90℃、DU-60℃、DU-55℃、FU-60℃和FU-55℃处理后草莓汁均能达到商业无菌的要求,TP-90℃可以完全杀灭草莓汁中的微生物,但造成了显著的颜色变化,褐变度增加了52.38%,挥发性化合物的数量和含量都显著降低。MTS改善了草莓汁的色泽、褐变度和澄清度,并且对草莓汁的p H、TSS、TA没有显著影响,PPO显著降低。FU-60℃和FU-55℃极大地保留了草莓汁中的总酚、黄酮含量、ABTS抗氧化活性和挥发性风味物质,其中FU-60℃对整体品质的影响最小且更适用于工业生产。（4）研究了MTS处理和贮藏条件对未酶解的草莓浊汁和酶解后的草莓清汁贮藏稳定性的影响,进一步确定MTS的可行性和酶解的必要性。结果表明,在贮藏期间TSS和TA相对稳定,p H、PPO呈缓慢下降趋势,总酚、黄酮、花色苷、抗坏血酸和DPPH抗氧化能力也不断下降。MTS处理能延长草莓汁的贮藏期,在4℃下对照样品只能保质7天,而酶解后的FU和DU分别能保质21和14天。草莓浊汁由于含有大量的大分子物质保质期更短,各指标降解速度更快,新鲜样品在2天内符合要求,而FU和DU分别能保质6和4天。MTS处理可使草莓汁的颜色、褐变度和澄清度的变化程度降低,相比于DU,FU对草莓汁的品质破坏更小,FU处理结合4℃贮藏是适合草莓汁的加工贮藏方式。综上所述,MTS处理技术具有抑制草莓汁酶促褐变,杀灭微生物的效果,并可以延长草莓汁的保质期,同时对草莓汁品质的影响较小,本研究为MTS技术在果汁中的应用提供研究基础,对草莓汁工业化生产具有重要意义。