啤酒生产过程微波灭菌工艺及其机理的研究

论文摘要

随着啤酒生产工业技术的发展与国民生活水平的提高,消费者对啤酒的风味稳定性及新鲜度的要求逐渐提高。为保证啤酒的生物稳定性,必须采用适当的杀菌方法杀灭啤酒中存在的酵母和细菌。微波杀菌具有加热时间短、升温速度快、杀菌均匀等优点,既有利于保持食品功能成分的生理活性,又有利于保持原料的色、香、味及营养成分,而且无化学物质残留,安全性高。因此开展啤酒微波灭菌工艺研究具有实用价值和理论意义,既能实现节能减排,又可将杀菌方法推广到饮用水及中水消毒。本文采用微波灭菌技术,利用经改装的功率与温度可控的微波实验炉,对啤酒微波灭菌工艺进行研究,并对指示菌的微波灭菌效果及微波灭菌的作用机制进行了初步探讨。开展了啤酒微波灭菌工艺研究。经单因素实验,得到瓶装600 mL啤酒的优化微波连续灭菌条件为:当初始活菌数为10~3 CFU/mL,微波辐照功率780 W时,辐照温度72℃,连续辐照180 s,经过上述处理,可将啤酒中的细菌完全杀灭。在此条件下处理的啤酒的还原糖、总酸和原麦汁浓度的损失率,低于经巴氏灭菌法处理后的损失率。研究表明,微波灭菌法在工作时间及能耗等方面均优于巴氏灭菌法。连续式微波灭菌与间歇式微波灭菌两种处理方式的啤酒杀菌效果对比实验结果表明,后者微波每辐照50 s间歇25 s,比同条件连续微波节约能耗16.67 %,时间缩短30 s。开展了微波辐射对啤酒中常见的指示菌灭菌效果研究。实验结果表明,指示菌微波灭活难度依次为:酵母菌<大肠杆菌<枯草芽孢杆菌。微波灭菌效果受多方面因素影响,菌悬液浓度、辐照时间、辐照功率都会影响微波灭菌效果,表现为浓度越高,微波灭菌时间越长,功率越大,灭菌效果越好。此外,菌悬液pH值越偏离微生物生长的最适pH值,微波灭菌效果越好。研究探讨了微波灭菌机制。以大肠杆菌为研究对象,采用考马斯亮蓝法测定微波作用和水浴加热作用两种不同处理方法下菌体可溶性蛋白质漏出量,研究结果表明,相同时间微波作用使蛋白质漏出更多,说明微波作用使细胞膜通透性发生显著改变。采用原子力显微镜来观察微波作用前后菌体的形态变化,研究结果表明:微波辐射可使细胞壁细胞膜发生破裂,导致细胞质渗漏。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 课题研究的目的及意义
• 1.2 啤酒灭菌技术研究进展
• 1.3 微生物灭活方法研究进展
• 1.3.1 加热法
• 1.3.2 过滤法
• 1.3.3 化学法
• 1.3.4 电磁辐射法
• 1.4 微波灭菌技术研究进展
• 1.4.1 微波灭菌工艺研究进展
• 1.4.2 微波灭菌机理研究进展
• 1.5 本论文的研究内容
• 1.5.1 啤酒微波灭菌工艺实验研究
• 1.5.2 指示菌微波灭菌规律及作用机制初步研究
• 第2章 实验材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 实验啤酒
• 2.1.2 菌种
• 2.1.3 培养基
• 2.1.4 仪器与试剂
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 啤酒中微生物的初步分离方法
• 2.2.2 指示菌菌种的扩大培养方法
• 2.2.3 指示菌菌悬液的制备方法
• 2.2.4 活菌计数方法
• 2.2.5 指示菌存活曲线的制作方法
• 2.2.6 啤酒中细菌存活曲线的制作方法
• 2.2.7 啤酒中主要营养成分及理化指标的测定方法
• 2.2.8 细胞膜通透性的测定方法
• 2.2.9 原子力显微镜实验方法
• 第3章 啤酒微波灭菌工艺实验研究
• 3.1 啤酒酒样分析
• 3.1.1 啤酒酒样基本指标分析
• 3.1.2 啤酒中微生物的初步分离鉴定
• 3.2 啤酒微波灭菌效果影响因素研究
• 3.2.1 初始活菌数对啤酒微波灭菌效果的影响
• 3.2.2 微波辐照功率对啤酒灭菌效果的影响
• 3.2.3 啤酒体积对啤酒微波灭菌效果的影响
• 3.2.4 微波体系温度对啤酒微波灭菌效果的影响
• 3.3 瓶装啤酒微波连续式灭菌工艺研究
• 3.4 微波与传统灭菌方法处理效果比较
• 3.5 瓶装啤酒微波间歇式灭菌工艺研究
• 3.5.1 不同间歇时间的间歇式微波灭菌效果
• 3.5.2 不同时间梯度的间歇式微波灭菌效果
• 3.6 小结
• 第4章 啤酒中指示菌的微波灭菌效果及机理研究
• 4.1 指示菌微波灭菌效果研究
• 4.1.1 微波对指示菌灭活能力的探讨
• 4.1.2 微波与水浴加热灭菌效果比较
• 4.1.3 菌悬液浓度对指示菌杀灭效果的影响
• 4.1.4 辐照功率对指示菌杀灭效果的影响
• 4.1.5 pH 值对指示菌杀灭效果的影响
• 4.2 指示菌微波灭菌机理研究
• 4.2.1 微波对细胞膜通透性的影响研究
• 4.2.2 微波场作用后菌体形貌的 AFM 表征
• 4.3 小结
• 第5章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文及参加科研情况