高壓脈沖電場系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其殺菌滅酶效果與對(duì)蘋果汁品質(zhì)影響研究.pdf

1、該文對(duì)PEF實(shí)驗(yàn)室處理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與優(yōu)化,并以微生物、酶和鮮榨蘋果汁為實(shí)驗(yàn)材料,研究PEF殺菌滅酶效果和對(duì)蘋果汁品質(zhì)的影響,利用模型和動(dòng)力學(xué)方程對(duì)微生物和酶滅活效果進(jìn)行分析,采用SEM、TEM和熒光顯微技術(shù)考察PEF對(duì)微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)影響,利用CD和熒光分析PEF對(duì)酶構(gòu)象影響及通過SPME/GC/MS對(duì)鮮榨菜蘋果汁芳香成分進(jìn)行分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論如下:(1)設(shè)計(jì)與建立了一套PEF實(shí)驗(yàn)室處理系統(tǒng),脈沖波形為衰減波,處理室容量為5mL,板間距

2、為1cm,電場強(qiáng)度最大可達(dá)30kV/cm.(2)隨電場強(qiáng)度(5-25kV/cm)和脈沖數(shù)(207-1449)增加PEF對(duì)大腸桿菌和釀酒酵母殺滅效果提高,釀酒酵母的殺滅效果大于大腸桿菌.平板電極中大腸桿菌和釀酒酵母最大降低了3.97和4.50個(gè)對(duì)數(shù),同軸電極中大腸桿菌和釀酒酵母最大降低了3.76和4.11個(gè)對(duì)數(shù).隨電場強(qiáng)度增大(5-25kV/cm)大腸桿菌和釀酒酵母平板電極D值逐漸下降,其對(duì)PEF敏感性增加,D值分別從16666/.67μ

3、s和333.33μs降到769.23μs和500μs.(3)Hülsheger I和Peleg模型分析表明,隨脈沖數(shù)增加大腸桿菌E<,c>值逐漸下降,相同脈沖數(shù)時(shí)同軸電極E<,c>值小于平板電極.Hülsheger I模型中E<,c>分別由7.24kV/cm和4.06kV/cm 降為5.12kV/cm和1.61kV/cm,Peleg模型中E<,c>分別由12.47kV/cm和8.04kV/cm降為6.96kV/cm和2.57kV/cm.

4、Hülsheger II模型分析表明,平板電極和同軸電極中隨電場強(qiáng)度增強(qiáng)大腸桿菌和釀酒酵母n<,c>值呈下降趨勢,大腸桿菌n<,c>值分別由144和173降為18和3,釀酒酵n<,c>值分別由137和156降為50和0.05.(4)大腸桿菌和釀酒酵母殘活率關(guān)側(cè)值-lnS與Hülsheger模型I預(yù)測值-lnS有良好的相關(guān)性,大腸桿菌相關(guān)系數(shù)R<'2>分別為0.9305和0.9617,酵母菌R<'2>分別為0.7981和0.9317.(5

5、)PEF處理后大腸桿菌和釀酒酵母細(xì)胞死亡原因是細(xì)胞臘破壞、原生質(zhì)團(tuán)聚和流失共同造成的.TEM表明,PEF處理后大腸桿菌與釀酒酵母細(xì)胞發(fā)生明顯變化,表面粗糙、褶皺,原生質(zhì)收縮、團(tuán)聚、分布不均勻,出現(xiàn)質(zhì)壁分離.大腸桿菌細(xì)胞壁和細(xì)胞膜局部變得模糊,部分細(xì)胞原生質(zhì)大量或全部流失,剩下細(xì)胞壁和細(xì)胞膜;釀酒酵母細(xì)胞芽痕增多.SEM觀察表明,PEF處理后部分大腸桿菌細(xì)胞和釀酒酵母細(xì)胞變形,有原生質(zhì)流出,酵母芽痕增多.熒光顯微觀察發(fā)現(xiàn),PEF處理后大腸

6、桿菌和釀酒酵母中被PI染色的細(xì)胞數(shù)量明顯增加.(6)隨電場強(qiáng)度和脈沖數(shù)增加,PEF對(duì)HRP和PE鈍化效果提高,HRP和PE酶活與脈沖數(shù)和電場強(qiáng)度有良好相關(guān)性,同軸異電極鈍化酶效果優(yōu)于平板電極.平板電極中HRP的Z<,E>=34.3kV/cm和PE的Z<,E>=20.2kV/cm,同軸電極中HRP的Z<,E>=31.0kV/cm.(7)PEF處理后HRP酶CD光譜圖發(fā)生變化,平均摩爾橢圓率降低,208nm處負(fù)峰高度減少,α-螺旋含量降低:

7、PEF處理后HRP和PE熒光強(qiáng)度都裝置加.(8)PEF處理后(0d)蘋果汁風(fēng)味和色澤比熱處理更接近對(duì)照,微生物數(shù)量減少,理化指標(biāo)與對(duì)照之間無顯著差異.SPME-GC測定蘋果汁中十一種主要的芳香成分發(fā)現(xiàn),與對(duì)照相比PEF處理后正丁醇和已醛2種芳香成分的含量顯著增加(p<0.05);2-甲基乙酸丁酯、乙酸已酯、丁酸己酯3種芳香成分的含量顯著降低(p<0.05);72℃/15s熱處理后正丁醇和己醛這兩種芳香成分的含量顯著增加(p<0.05);