超声—低热联合处理对胡萝卜汁的杀菌效果及超声对其主要酶影响的机理研究

论文摘要

果蔬汁富含维生素、膳食纤维、微量元素等营养成分,果蔬汁的加工在食品行业中占据重要的地位。果蔬汁含有很多的热敏性物质,常规高温加热杀菌会导致果蔬汁的营养和外观品质的损失,可是,果蔬汁中还含有一些氧化酶类,这些酶类会使得果蔬汁产生酶促褐变,低的温度又不足以使这些酶的酶活钝化。有鉴于此,本论文开展了非热杀菌超声技术结合低温的热处理（≤60°C）对胡萝卜汁进行杀菌的研究,对杀菌过程进行逐级放大,设计并制作超声-热联合杀菌设备。同时研究了超声对胡萝卜汁中的过氧化氢酶和多酚氧化酶的相关特性的影响,主要包括酶活、酶稳定性、酶的二级结构以及酶的部分残基,具体研究结果如下:（1）通过研究发现,杀菌时间为10min,超声强度为200W/cm2,占空比为2:2是超声对胡萝卜汁的最优杀菌条件。在此优化条件下,采用15℃热处理时,杀菌率仅为70.45%,而温度为60℃时,可以达到商业无菌的要求。根据优化的结果,设计并制作超声-热联合杀菌设备,并验证其杀菌效果,基本可以达到果蔬汁关于微生物的相关国标的要求。（2）研究了超声对过氧化氢酶的酶学特性和结构的影响。研究发现,随着超声功率的增大,CAT的活性逐渐降低;而单一延长超声处理的总时间,对CAT活性的影响较小。CAT的稳定温度为37℃,稳定pH为7.4。超声对CAT酶活的稳定温度和pH没有影响。超声后的CAT的二级结构发生了很大的变化,α-螺旋略有减少,β-折叠结构减少了约12.3%,但是,β-转角结构增加了约4.89%,无规卷曲结构增加了约7.9%,总体的变化是从有序趋向无序,因此表明超声可导致结构发生变化从而影响到酶的催化活性。（3）研究了超声对PPO的酶学特性和结构的影响。研究发现:PPO酶活力随着超声时间增加而降低,随着超声功率增大先略增大然后逐渐降低;在超声作用下PPO的稳定温度和pH值分别为40℃和6.8;PPO二级结构中β-转角相对减少。荧光光谱分析表明,超声后的PPO内源性荧光有所降低,是由于超声的机械作用对PPO的酪氨酸和色氨酸造成破坏。（4）研究了超声过程中抗坏血酸、柠檬酸、亚硫酸钠及山梨酸钾对酶活性的影响。研究发现:一定浓度的抗坏血酸、柠檬酸、亚硫酸钠均能有效抑制PPO的活性,且分别在浓度为1mM、1mM、10mM时,能够实现完全抑制,同时抗坏血酸、柠檬酸联合超声处理对PPO具有协同抑制作用,能够达到更好的抑制效果;2000mM浓度以下的山梨酸钾对PPO具有促进作用,即使与超声联合处理也无法有效抑制PPO的活性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 果蔬汁杀菌的意义
• 1.2 非热杀菌技术在果蔬汁加工中应用的研究进展
• 1.2.1 超高压杀菌
• 1.2.2 磁场杀菌
• 1.2.3 脉冲电场杀菌
• 1.2.4 微波杀菌
• 1.3 超声杀菌技术研究进展
• 1.3.1 超声对微生物的影响
• 1.3.2 超声对酶的影响
• 1.3.3 超声对其它食品组分的影响
• 1.3.4 超声对果蔬汁杀菌的研究现状
• 1.3.5 超声杀菌设备的研究进展
• 1.4 本课题研究的研究背景，研究意义和研究内容
• 1.4.1 研究背景与研究意义
• 1.4.2 研究目的与内容
• 第二章 超声-低热联合作用对果蔬汁杀菌效果的影响以及中试超声杀菌设备的研制
• 2.1 材料和方法
• 2.1.1 材料与试剂
• 2.1.2 仪器与设备
• 2.1.3 实验方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 超声处理对胡萝卜汁杀菌效果的影响
• 2.2.2 超声对胡萝卜汁杀菌工艺条件的优化
• 2.2.3 温度对超声强度对胡萝卜汁的杀菌效果的影响
• 2.3 中试超声杀菌设备的研制以及效果验证
• 2.3.1 设备的放大及其研制
• 2.3.2 超声连续杀菌设备的杀菌效果验证
• 2.4 小结
• 第三章 超声对过氧化氢酶酶活影响的机理研究
• 3.1 材料和方法
• 3.1.1 材料与试剂
• 3.1.2 仪器与设备
• 3.1.3 实验方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 超声处理条件对CAT酶活的影响
• 3.2.3 超声对CAT二级结构的影响
• 3.3 小结
• 第四章 超声对多酚氧化酶酶活力的影响机理
• 4.1 材料和方法
• 4.1.1 材料与试剂
• 4.1.2 仪器与设备
• 4.1.3 实验方法
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 超声处理条件对PPO酶活力的影响
• 4.2.2 超声对PPO二级结构的影响
• 4.2.3 超声对多酚氧化酶的荧光性的影响
• 4.3 小结
• 第五章 超声作用下食品添加剂对PPO酶的影响
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 材料与试剂
• 5.1.2 仪器与设备
• 5.1.3 实验方法
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 不同溶液对PPO酶活力的影响
• 5.2.2 抑制剂联合超声处理对PPO酶活力的影响
• 5.3 小结
• 结论与展望
• 一 结论
• 二 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件