电喷雾杀菌效果及其在蜂蜜树莓酒应用研究

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杀菌操作是液态食品加工过程中保证产品质量与安全的重要加工工艺之一。蜂蜜树莓酒是一种由蜂蜜和树莓酒复合调配而成的富含有益人体健康活性成分的高价值低酒精度饮品。由于蜂蜜树莓酒含糖量较高,长期存放会导致微生物大量繁殖从而造成产品品质下降。传统热处理加工会导致蜂蜜树莓酒中活性成分和特殊风味丧失。因此,选择一种合适的非热杀菌技术尤为重要。电喷雾是指,利用压力将液体注入带有高压电源的金属针头,当液滴的静电斥力大于表面张力时会裂解成微米甚至纳米级别的带电颗粒,从而形成喷雾。电喷雾技术作为一种新型非热加工技术,在液态食品钝酶和杀菌领域中具有良好的应用前景。本课题以酿酒酵母、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌模拟体系为研究对象,探究电喷雾杀菌效果和机理及其对蜂蜜树莓酒品质的影响。首先,研究了处理参数(电压、流速和针径)对酿酒酵母、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌电喷雾杀菌效果的影响。研究结果表明:电压、流速和针径显著影响电喷雾杀菌效果,其中电喷雾杀菌效果与电压大小成正比,与流速和针径成反比。当电压超过30 k V后,电喷雾杀菌效果显著提升。以蜂蜜树莓酒中微生物总致死率lg S为响应值,通过响应面分析方法得到了电喷雾杀菌最佳参数条件:电压50 k V,流速0.15 m L/min,针径0.06 mm。通过分析蜂蜜树莓酒中主要成分,研究了不同食品组分(葡萄糖、淀粉、柠檬酸、氯化钠和乳清蛋白)对电喷雾杀菌效果的影响。其中淀粉和乳清蛋白浓度与三种微生物的致死率呈负相关,柠檬酸和氯化钠浓度与三种微生物的致死率呈正相关,葡萄糖浓度对电喷雾杀菌效果的影响较小。微生物单一体系和混合体系的改变对电喷雾杀菌效果影响不大,而微生物所处环境对电喷雾杀菌效果影响较大。其次,研究了不同电压(10、30、50 k V)电喷雾处理和热处理(75℃,10 min)对三种微生物细胞结构与功能的影响。研究结果表明:当电压为10 k V或30 k V时,三种微生物细胞膜破损率与死亡率具有明显差异,电压增大至50 k V时,差异减小。三种微生物细胞膜电位绝对值、细胞内ATPase活性和细胞悬液中值粒径(D50)随着电喷雾电压增大而减小。热处理后三种微生物细胞膜电位绝对值和ATPase活性降低,但细胞悬液中值粒径增大。电喷雾和热处理会导致三种微生物细胞内容物流出,造成胞外溶液吸光值和电导率增大。电喷雾处理(50 k V)后,酿酒酵母和大肠杆菌细胞破坏严重,细胞出现断裂或穿孔现象,金黄色葡萄球菌细胞出现皱缩和穿孔现象;热处理后三种微生物细胞会出现熔融和聚集现象。最后,研究了电喷雾和热处理后蜂蜜树莓酒在贮藏期间的品质指标变化情况。研究结果表明:电喷雾和热处理后蜂蜜树莓酒中菌落总数从4.50 log CFU/m L分别降低至2.03log CFU/m L和1.94 log CFU/m L,且在贮藏期间无明显增加。电喷雾处理后蜂蜜树莓酒中花青素含量降低了22.3%,电导率增加了37.2%,理化成分(p H、SS和TA)、抗氧化成分(鞣花酸、抗坏血酸、SOD和总酚)、抗氧化能力(DPPH和ABTS自由基清除率)和主要风味物质(酯类和酮类化合物)无明显影响,且在贮藏期间具有较好的稳定性。热处理后蜂蜜树莓酒中各项品质指标均有所下降,其中抗坏血酸含量在贮藏过程中逐渐降低至检测不出,其他指标在贮藏过程中相对稳定。与热处理相比,电喷雾处理在有效杀菌的同时可以较好的保留蜂蜜树莓酒的风味、理化成分及抗氧化活性。
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