超高压处理对猕猴桃果汁杀菌钝酶效果和品质的影响

论文摘要

选用热敏性果汁——猕猴桃果汁为超高压处理对象,以温度、压力和时间为超高压处理参数,对猕猴桃果汁的超高压处理杀菌钝酶效果和品质变化进行研究。以菌落总数、霉菌酵母菌为指标,研究微生物在超高压处理后的变化规律,发现菌落数随着压力的升高呈明显下降趋势,30℃、400 MPa压力下猕猴桃果汁即可达到商业无菌（GB19297-2003）,说明超高压对细菌的致死效果显著。当协同处理温度为50℃时,经处理的猕猴桃果汁样品在4℃贮藏30 d后,仍然满足商业无菌要求。设计正交实验优化猕猴桃中过氧化物酶的提取工艺条件,最终提取工艺条件为缓冲液pH值7.5、缓冲液浓度0.05 mol/L、NaCl浓度1.0 mol/L、PVPP添加量2%。研究不同温度不同保压时间下压力对猕猴桃中过氧化物酶活力影响趋势,发现压力对过氧化物酶活力有显著影响,较明显的失活过程主要发生在400 MPa以上的较高压力处理阶段。钝化酶的效果随温度升高而明显增加。随着时间延长,酶活的降低就越明显。但在15 min以后,下降趋势渐缓。部分条件超高压处理后出现过氧化物酶活力反弹现象。真实的食品体系中复杂的食品成分对于过氧化物酶的酶活具有一定的保护作用。采用响应面分析和支持向量回归分析方法建立了猕猴桃过氧化物酶的超高压钝化动力学模型。经由响应面回归分析,采用Box-Behnken设计方法,对压力、温度和时间三个因素分别以X1、X2、X3表示,并以+1、0、-1分别代表自变量的高、中、低水平,得到相对残余酶活At/A0（Y）标准回归方程为:Y=0.90-0.15A-0.17B-0.056C-0.086A2 -0.075B2-0.023C2-0.022AB-0.025AC-0.027BC。采用支持向量回归分析方法,使用matlab 7.0软件,以压力、时间、温度作X轴归一化处理,以相对残留酶活为Y轴,得到X-Y关系图。对响应面法和支持向量回归分析方法进行比较,发现,由于两种方法拟合极限状态方程都存在偏差,故两种方法不可能得到精确解。但是结果误差较小,并且响应面法的计算效率较高。但支持向量回归预测值更符合实际测试值,且其泛化适用能力要远比响应面法好。在对超高压处理钝化过氧化物酶进行预测时,可以将两者结合进行分析。猕猴桃过氧化物酶的最适pH范围在6.0-8.5之间,这一范围之外,在偏酸和偏碱的两侧均迅速下降。可能是由于猕猴桃中存在多种同工酶,且各个同工酶的最适pH值不同,从而产生了较宽的最适pH范围。Native-PAGE电泳发现未处理过氧化物酶样品中存在两条同工酶酶带,在较低压力处理后活性上升,并且出现新的同工酶;在较高压力处理后,新酶带消失,活性有所抑制。由SDS-PAGE电泳分析可知,不同压力大小处理后的过氧化物酶的SDS-PAGE电泳谱图没有发生显著的变化,说明超高压对酶蛋白分子的亚基不能产生明显的影响。采用DEAE Sepharose Fast Flow离子交换色谱分离,得到酸性过氧化物酶（记为组分1）和碱性过氧化物酶（记为组分2）。并进一步通过Superdex 75凝胶过滤色谱分离,得到过氧化物酶同工酶POD I和POD II（纯度分别为99.93%和93.37%）。过氧化物酶同工酶I和II的最适pH值分别为6.0和7.5。超高压处理后酶活力随压力变化曲线也不相同,说明两者的高压稳定性不同,从而为两者结合表现出的过氧化物酶活力在高压下的不规律变化提供了新的依据。并且,CD谱也显示了其二级结构构象单元含量在压力处理后发生了不同的变化。超高压处理能够较好的保存果汁原有的感官性质,能够保持猕猴桃果汁中的天然营养成分（还原糖、Vc、氨基酸等）。温度和压力协同处理后,果汁的褐变减轻。且随着贮藏时间的延长,各样品色泽ΔE值之间的差距逐渐缩小。鲜榨猕猴桃果汁的主要挥发性风味物质分别是2-己烯醛（69.35%）和己醛（11.23%）,鲜榨猕猴桃果汁的挥发性组分中最主要的是醛类化合物（85.139%）。超高压处理后,猕猴桃果汁中醛类化合物含量有所提高,说明高压中温协同处理对猕猴桃风味有加强作用。高压和热协同处理不仅改变了果汁中粒子的形态,同时影响了网状结构的形成,使得大分子之间、颗粒之间、大分子和颗粒之间的相互作用发生了变化。猕猴桃果汁体系符合Herschel-Bulkley方程,表现出非牛顿流体特性。未经超高压处理的猕猴桃果汁,属于假塑性流体。在经超高压处理后,逐渐显示出触变性,在高于400 MPa压力处理后产生了触变环。动态流变特性研究表明,压力处理对于猕猴桃果汁体系有明显的增加黏性并降低弹性的作用。同时,处理温度也会影响高压处理对猕猴桃果汁流变特性作用的效果。猕猴桃果汁中的大分子在经过压力温度协同处理后,同时存在聚合和解聚两种现象。升高温度可以加速以上两个过程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 超高压加工技术的概念与分类
• 1.1.1 超高压加工技术的概念
• 1.1.2 超高压加工技术的发展历史
• 1.1.3 超高压加工技术的原理
• 1.1.4 超高压加工技术的特点
• 1.1.5 超高压加工设备简介
• 1.2 超高压杀菌研究进展
• 1.2.1 超高压杀菌机理
• 1.2.2 超高压杀菌研究进展
• 1.3 超高压钝酶研究进展
• 1.3.1 超高压钝酶的作用机理
• 1.3.2 超高压作用下酶的失活类型和影响因素
• 1.3.3 超高压钝酶研究现状
• 1.3.4 超高压钝酶动力学研究
• 1.4 超高压技术在果蔬加工中应用
• 1.5 存在的问题
• 1.6 立题背景和意义
• 1.7 主要研究内容
• 参考文献
• 第二章 高压中温协同处理对猕猴桃果汁杀菌钝酶的初步研究
• 2.1 前言
• 2.2 材料与设备
• 2.2.1 材料与试剂
• 2.2.2 主要仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 猕猴桃果汁样品的制备
• 2.3.2 猕猴桃果汁的超高压处理方法
• 2.3.3 PDA 培养基的配制
• 2.3.4 微生物检测
• 2.3.5 过氧化物酶的提取制备方法
• 2.3.6 过氧化物酶提取方法的研究
• 2.3.7 过氧化物酶的制备方法的研究
• 2.3.8 过氧化物酶活力的检测方法
• 2.3.9 猕猴桃果汁中过氧化物酶的超高压处理方法
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 处理压力对猕猴桃果汁菌落总数的影响
• 2.4.2 保压时间对猕猴桃果汁菌落总数的影响
• 2.4.3 处理温度对猕猴桃果汁菌落总数的影响
• 2.4.4 过氧化物酶提取方法的研究
• 2.4.5 猕猴桃中过氧化物酶硫酸铵分级沉淀的研究
• 2.4.6 超高压处理对猕猴桃果汁中过氧化物酶活力的影响
• 2.5 本章小结
• 参考文献
• 第三章 高压中温协同处理在缓冲体系中钝化猕猴桃过氧化物酶的研究
• 3.1 前言
• 3.2 材料与设备
• 3.2.1 材料与试剂
• 3.2.2 主要仪器
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 猕猴桃中过氧化物酶提取制备方法
• 3.3.2 过氧化物酶活力检测
• 3.3.3 超高压处理方法
• 3.3.4 响应面分析方法
• 3.3.5 支持向量回归分析方法
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 处理压力对缓冲体系中部分纯化的过氧化物酶活力的影响
• 3.4.2 保压时间对缓冲体系中部分纯化的过氧化物酶活力的影响
• 3.4.3 不同处理体系温度对猕猴桃中过氧化物酶活力的影响
• 3.4.4 超高压钝化过氧化物酶响应面分析方法和回归方程的建立
• 3.4.5 超高压钝化过氧化物酶支持向量回归分析方法及模型建立
• 3.4.6 超高压钝化过氧化物酶的响应面分析和支持向量回归分析比较
• 3.5 本章小结
• 参考文献
• 第四章 猕猴桃中过氧化物酶同工酶的初步研究及高压处理的影响
• 4.1 前言
• 4.2 材料与设备
• 4.2.1 材料与试剂
• 4.2.2 主要仪器
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 猕猴桃中过氧化物酶提取制备方法
• 4.3.2 过氧化物酶活力检测
• 4.3.3 猕猴桃中过氧化物酶最适pH 的研究
• 4.3.4 DEAE Sepharose Fast Flow 分离过氧化物酶
• 4.3.5 Superdex 75 凝胶色谱分离过氧化物酶
• 4.3.6 超高压处理方法
• 4.3.7 猕猴桃中POD 同工酶Native-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析
• 4.3.8 猕猴桃中POD 同工酶SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析
• 4.3.9 联苯胺活性染色方法
• 4.3.10 考马斯亮蓝染色方法
• 4.3.11 RP-HPLC 分析过氧化物酶
• 4.3.12 过氧化物酶CD 谱的测定
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 猕猴桃中过氧化物酶最适pH 的研究
• 4.4.2 过氧化物酶Native PAGE 电泳和SDS-PAGE 电泳分析
• 4.4.3 猕猴桃中过氧化物酶的初步分离
• 4.4.4 猕猴桃中过氧化物酶的进一步分离
• 4.4.5 猕猴桃中过氧化物酶同工酶的纯度鉴定
• 4.4.6 猕猴桃中过氧化物酶同工酶的最适pH 研究
• 4.4.7 高压处理对猕猴桃中过氧化物酶同工酶活力的影响
• 4.4.8 高压处理对猕猴桃中过氧化物酶同工酶CD 谱的影响
• 4.5 本章小结
• 参考文献
• 第五章 高压中温协同处理对猕猴桃果汁品质影响的研究
• 5.1 前言
• 5.2 材料与设备
• 5.2.1 材料与试剂
• 5.2.2 主要仪器
• 5.3 实验方法
• 5.3.1 猕猴桃果汁的制备
• 5.3.2 猕猴桃果汁的超高压处理方法
• 5.3.3 可溶性固形物含量的测定
• 5.3.4 pH 值和电导率的测定
• 5.3.5 浊度的测定
• 5.3.6 菌落总数的测定
• 5.3.7 Vc 含量的测定
• 5.3.8 果胶含量的测定
• 5.3.9 总糖的测定
• 5.3.10 还原糖的测定
• 5.3.11 总酚的测定
• 5.3.12 可滴定酸的测定
• 5.3.13 氨基酸组成的测定
• 5.3.14 贮藏实验
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 高压中温协同处理对猕猴桃果汁Brix、pH、电导率和浊度的影响
• 5.4.2 高压中温协同处理后猕猴桃果汁贮藏期间菌落总数的变化
• 5.4.3 高压中温协同处理对猕猴桃果汁中还原型Vc 含量的影响
• 5.4.4 高压中温协同处理对猕猴桃果汁中果胶的影响
• 5.4.5 高压中温协同处理对猕猴桃果汁中糖类的影响
• 5.4.6 高压中温协同处理对猕猴桃果汁中总酚和可滴定酸含量的影响
• 5.4.7 高压中温协同处理对猕猴桃果汁氨基酸物质的影响
• 5.5 本章小结
• 参考文献
• 第六章 高压中温协同处理对猕猴桃果汁色泽和挥发性风味物质影响的研究
• 6.1 前言
• 6.2 材料与设备
• 6.2.1 材料与试剂
• 6.2.2 主要仪器
• 6.3 实验方法
• 6.3.1 猕猴桃果汁的制备
• 6.3.2 猕猴桃果汁的超高压处理方法
• 6.3.3 色值的测定
• 6.3.4 贮藏实验
• 6.3.5 顶空固相微萃取（HS-SPME）法萃取
• 6.3.6 气相色谱条件
• 6.3.7 质谱条件
• 6.3.8 数据处理
• 6.4 结果与讨论
• 6.4.1 高压中温协同处理对猕猴桃果汁色泽的影响
• 6.4.2 低温贮藏过程中猕猴桃果汁色泽的变化
• 6.4.3 猕猴桃果汁中主要风味成分
• 6.4.4 压力和温度协同处理对猕猴桃果汁中风味成分的影响
• 6.5 本章小结
• 参考文献
• 第七章 高压中温协同处理对猕猴桃果汁流变特性影响的研究
• 7.1 前言
• 7.2 材料与设备
• 7.2.1 材料与试剂
• 7.2.2 主要仪器
• 7.3 实验方法
• 7.3.1 猕猴桃果汁的制备
• 7.3.2 猕猴桃果汁的超高压处理方法
• 7.3.3 光学显微镜观察猕猴桃鲜榨果汁中粒子状态
• 7.3.4 猕猴桃果汁流变特性的测定
• 7.3.5 激光动态光散射分析猕猴桃果汁粒径分布
• 7.4 结果与讨论
• 7.4.1 高压处理对猕猴桃果汁中粒子状态的影响
• 7.4.2 高压处理对猕猴桃果汁假塑性的影响
• 7.4.3 高压处理对猕猴桃果汁触变性的影响
• 7.4.4 高压处理对猕猴桃果汁动态流变特性的影响
• 7.4.5 温度协同对高压处理后猕猴桃果汁流变特性的影响
• 7.4.6 高压处理对猕猴桃果汁粒径分布的影响
• 7.5 本章小结
• 参考文献
• 主要结论
• 论文创新点
• 附录
• 致谢
• 发表文章情况