超高压对鲜榨苹果汁的杀菌效果及动力学分析解析.docx
- 文档编号:16160480
- 上传时间:2023-07-11
- 格式:DOCX
- 页数:11
- 大小:70.79KB
超高压对鲜榨苹果汁的杀菌效果及动力学分析解析.docx
《超高压对鲜榨苹果汁的杀菌效果及动力学分析解析.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《超高压对鲜榨苹果汁的杀菌效果及动力学分析解析.docx(11页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
超高压对鲜榨苹果汁的杀菌效果及动力学分析解析
※基础研究食品科学2011,Vol.32,No.0743超高压对鲜榨苹果汁杀菌效果及动力学分析
李珊,陈芹芹,李淑燕,韩帅,倪元颖*
(中国农业大学食品科学与营养工程学院,农业部果蔬加工重点开放实验室,果蔬加工教育部工程研究中心,
北京100083)
摘 要:
研究超高压对鲜榨苹果汁杀菌效果,考察细菌总数、霉菌、酵母菌数分别在300、400、500、600MPa,保压时间5、10、15、20、25min条件下变化。
结果表明:
随着压力升高和时间延长,杀菌效果增强;霉菌、酵母对压力较为敏感,500MPa处理5min即可被全部杀死。
对不同处理压力下苹果汁杀菌效果进行动力学分析,应用Weibull模型,绘制杀菌曲线,在4个压力水平下,曲线相关系数R2均大于0.900,证明拟合效果良好。
模型中,比例参数b值,随压力增加而升高;形状参数n,在400~600MPa条件下则没有显著变化。
关键词:
超高压;鲜榨苹果汁;细菌总数;霉菌;酵母菌;Weibull模型
BactericidalEffectandKineticsofHighHydrostaticPressureonFreshAppleJuice
LIShan,CHENQin-qin,LIShu-yan,HANShuai,NIYuan-ying*
(KeyLaboratoryofFruitsandVegetablesProcessing,MinistryofAgriculture,EngineeringResearchCentreforFruitsandVegetablesProcessing,MinistryofEducation,CollegeofFoodScienceandNutritionalEngineering,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing
100083,China)
Abstract:
Inordertoexplorethebactericidaleffectofhighhydrostaticpressureonnaturalmicroorganismsinfreshapplejuice,thenumbersoftotalbacteria,moldandyeastinfreshapplejuiceweremeasuredafterpressuretreatmentat300,400,500or600MPafor5,10,15,20minand25min,respectively.Theresultsshowedthatthebactericidaleffectwasimprovedwiththeincreaseofpressurelevelandpressure-holdingtime.Moldandyeastweremoresensitivetohighhydrostaticpressureandcouldbeinactivatedat500MPafor5min.TheWeibullmodelwasusedtofitthesurvivalcurve.Thecorrelationcoefficients(R2)weremorethan0.900determinedatfourpressurelevels,whichprovedthatWeibullmodelwassuitableforthekineticanalysisofbacterialinactivation.Thevaluesofscalefactorbinthemodelwereincreasedwiththeincreaseofpressure,whilethevaluesofshapefactornwerestableinthepressurerangeof400to600MPa.
Keywords:
highhydrostaticpressure;freshapplejuice;totalbacterialcount;mold;yeast;Weibullmodel中图分类号:
TS255.1文献标识码:
A文章编号:
1002-6630(2011)07-0043-04随着生活水平提高,人们对食品品质和营养要
求也不断提升。
营养好、品质高食品越来越受到消
费者青睐。
鲜榨苹果汁即是这样一种食品,它既含
有丰富营养,又保持良好天然风味,风靡日本欧洲市场[1]。
为实现一定货架期要求,保证鲜榨苹果汁
安全性,工业化生产中普遍采用热力加工达到灭菌
目。
果汁是一种热敏食品,热处理能很好杀灭和
钝化果汁中微生物和酶,但对果汁品质影响较大
[2]品微生物安全性,又能保持食品色泽、风味、营养价值等方面质量品质[3]。
超高压技术能有效杀死食品中腐败菌和致病菌,主要原因是高压能使微生物细胞膜损伤、蛋白质变性及改变细胞内pH值[4]。
其杀菌效果主要与微生物种类、压力大小、加压时间、环境因子等多种因素有关。
一般来说,酵母菌、霉菌耐压性比细菌中革兰氏阴性菌耐压性低,而革兰氏阴性菌耐压性又较革兰氏阳性菌低,病毒也可在不太高压力下灭活。
芽孢较营养。
超高压技术作为一种非热加工技术,它既能保证食
收稿日期:
2010-07-14
基金项目:
北京市科技计划重点项目(D1001)
作者简介:
李珊(1987—),女,硕士研究生,研究方向为农产品加工与贮藏。
E-mail:
*通信作者:
倪元颖(1960—),女,教授,硕士,研究方向为果蔬加工、天然产物提取和功能食品开发。
442011,Vol.32,No.07
食品科学※基础研究
细胞耐压性强[5]。
不同食品体系中,超高压技术对微生物杀灭效果也不同。
目前已有报道,应用超高压对苹果汁[6]、草莓汁[7]、猕猴桃汁[8]、枸杞[9]等进行处理,有较好杀菌效果。
苹果汁为高酸性食品,其中主要腐败菌是对压力敏感酵母、霉菌和乳酸菌[10]。
无论是食品原料中天然存在微生物还是专门接种到物料中微生物,超高压灭菌动力学曲线大多数情况下并不符合一级反应规律[11]。
研究发现[12],log-logistic模型及Weibull模型能够比线性模型更好解释超高压灭菌实验结果,而Weibull模型更加简洁、易用。
超高压处理鲜榨苹果汁灭菌动力学还未见报道。
本实验通过研究超高压对鲜榨苹果汁杀菌效果,并分析其杀菌动力学,为超高压在鲜榨苹果汁加工领域中提供一些基础数据。
11.1
材料与方法
得实验结果均为两个平行,3组重复数据平均所得。
1.41.4.1
数据统计与分析动力学分析
灭菌效果用Weibull模型分析[13-15]。
N
ln(——)=-btn
(1)N0
式中:
N0为超高压处理前样品中菌落总数/(CFU/mL);N为超高压处理后样品中菌落总数/(CFU/mL);b和n分别为尺度参数和形状参数[15]。
当n<1时Weibull分布为一个凹面向上曲线,n>1时曲线凹面向下,n=1时为一条直线。
1.4.2
数据分析
方差分析(ANOVA)及Weibull模型分析使用SPSS17.0,绘图使用MicrocalOrigin8.0软件。
22.12.1.1
结果与分析
超高压处理对鲜榨苹果汁杀菌效果研究超高压处理对菌落总数影响
-1.0-1.5-2.0-2.5-3.0-3.5-4.0
5
10
300MPa500MPa
400MPa600MPa
材料
市售山东烟台红富士苹果,于4℃度避光贮存。
市售聚乙烯塑料袋。
营养琼脂、孟加拉红培养基、抗坏血酸、氯化钠均购自北京蓝弋化学试剂公司。
1.2
仪器与设备
CAU-HHP-700超高压设备包头科发新型高技术食
品机械有限责任公司;K600(3205)Braun食品料理机德国博朗公司;SPN1501F电子天平美国奥豪斯公司;SW-lJ-1FD超净台苏州尚田洁净技术有限公司;LDZX-50KBS立式压力蒸汽灭菌器上海申安医疗器械厂;PHX智能型生化培养箱宁波莱福科技有限公司。
1.31.3.1
方法试样制备
lg(N/N0)
15时间/min
2025
图1 不同压力对苹果汁中菌落总数影响
Fig.1Effectofpressureonthebacteriainactivationinfreshapple
juice
市场购得形态良好,无病虫害山东烟台红富士苹果,用自来水清洗3遍,再用蒸馏水冲洗,切块放入榨汁机中榨汁,加入质量分数为0.15%抗坏血酸护色,用4层纱布过滤。
然后分装于聚乙烯塑料袋中(每袋40mL),抽真空热封于2℃冰箱中备用。
1.3.2
超高压实验设计
将袋装苹果汁置于高压腔,设定压力及时间参数,于室温(25℃)下采用压力分别为300、400、500、600MPa,保压时间为5、10、15、20、25min处理。
1.3.3
微生物检测
根据GB4789.2—2010《食品微生物学检验菌落总数测定》检测菌落总数;根据GB4789.15—2010《食品微生物学检验霉菌和酵母计数》进行霉菌和酵母菌计数。
菌落总数培养基选用营养琼脂,霉菌、酵母菌计数选用孟加拉红培养基。
为保证实验数据准确性,所
由图1可知,压力和时间是影响菌落总数重要因素。
随着保压时间延长及处理压力增加,菌落总数呈现明显下降趋势。
高压处理保压5min后,600MPa处理组较300MPa处理组菌落总数对数多降低了2.2个单位。
而处理组(600MPa、25min)比处理组300MPa、5min菌落降低对数多降低了2.8个单位。
当压力从300MPa增加到400MPa时,菌落总数降幅较大。
而压力从400MPa到500MPa,500MPa到600MPa时,菌落总数降幅较小。
这是由于不同菌都有自身耐压阈值,压力敏感菌压力阈值较低(<300MPa),耐压菌阈值高,少数革兰氏阳性菌芽孢可耐受1000MPa以上压力[7]。
因此,在较低压力下提高到较高压力,能有效杀灭压力敏感菌,细菌总数大幅度减少,而继续升高压力,在一定条件下因压力达不到耐压菌阈值,菌落总数降低趋势也就相对平缓。
※基础研究
2.1.2
超高压处理对霉菌、酵母菌杀菌效果
-0.5-1.0-1.5-2.0-2.5-3.0-3.5-4.0
5
10
15时间/min
图2 不同压力对苹果汁中霉菌、酵母菌数影响
applejuice
20
食品科学
0.0-0.5-1.0-1.5-2.0-2.5-3.0-3.5
2011,Vol.32,No.07
45
lg(N/N
0)
lg(N/N0)
300MPa400MPa
0510152025
时间/min
25
0.50.0-0.5-1.0-1.5-2.0-2.5-3.0-3.5-4.0
5
10
15
20
25
时间/min
a.300MPa;b.400MPa;c.500MPa;d.600MPa。
图3 300、400、500、600MPa条件下Weibull模型拟合杀菌
动力学曲线
Fig.3Survivalcurvesofbacteriainfreshapplejuiceat300,400,500MPa
and600MPafittedwithWeibullmodel
由图2可见,随着压力增加霉菌及酵母菌数量显著降低。
400MPa处理组霉菌、酵母菌数随时间延长其降低速率更快。
在压力400MPa条件下处理20min,菌落总数由最初16000CFU/mL降至15CFU/mL,符合国家食品卫生不超过20CFU/mL标准。
结果表明,当压力提升至500MPa时,对鲜榨苹果汁处理5min则无霉菌酵母菌检出,600MPa处理5min也能达到相同效果。
2.2
超高压处理对鲜榨苹果汁杀菌效果动力学分析
表1 超高压处理鲜榨苹果汁杀菌曲线Weibull模型参数Table1TheWeibullmodelforkineticparametersofbacteriainactivationinapplejuicetreatedbyultrahighpressure
压力/MPa3
b0.7031.7332.4492.802
n0.2650.1570.0720.101
R20.9480.9950.9350.980
由图3可知,杀菌动力学曲线形状随着处理压力水平变化呈现显著变化。
由于本实验选用超高压设备升压速率为70MPa/min,升高到600MPa需9min左右,而实验以压力升高到处理压力300、400、500、600MPa后为0min开始计时,此时细菌总数已经随压力升高而有一定下降。
当处理压力在300MPa时,超高压杀菌动力学曲线弯曲度较小接近线性,但随着压力增加,杀菌曲线呈凹面状,显示明显曲率和拖尾[16]。
在较高压力400、500、600MPa条件下杀菌曲线形状较为相似。
在初始5min内,菌落对数急速降低,5min之后到25min拖尾部分仍能降低约1.5个对数。
由表1显示,Weibull模型中两个动力学参数b和n与压力相关。
在压力范围300~600MPa间b值与压力几乎成线性关系,随着压力增加而增加。
这一结果与其他文献报道[13-14]一致。
n值显示处理压力对杀菌曲线形状影响。
在压力300MPa时n值最大,表明在此压力条件下微生物细胞敏感性提高,导致微生物大
以相关系数(R2)为模型拟合好坏评价指标。
R2越大,模型拟合度越高。
由表1可见,4个压力下Weibull模型R2值都在0.900以上,表明超高压对鲜榨苹果汁灭菌效果动力学符合Weibull模型。
0.20.0-0.2-0.4-0.6-0.8-1.0-1.2-1.4-1.6-1.8
lg
(N/N0)
0510152025
量死亡。
压力从300~400MPa,n值降低最多,而400~500MPa,500~600MPa间n值变化不大。
即表明在400~600MPa下,动力学曲线形状趋于稳定。
3
结 论
本实验研究了超高压处理对鲜榨苹果汁杀菌效果影响,并对其进行了杀菌动力学分析。
得出以下结
时间/min
0.0-0.5-1.0-1.5-2.0-2.5-3.0
5
10
15
20
25
时间/min
lg
(N/N0)
论:
压力大小及保压时间对杀菌效果影响显著,在处理压力300~600MPa范围内,鲜榨苹果汁处理压力越
lg(N/N0)
Fig.2Effectofpressureontheinactivationofmoldandyeastinfresh
462011,Vol.32,No.07
食品科学
[6][7][8][9]
※基础研究
大,保压时间越长,杀菌效果越好。
处理组600MPa,25min比处理组300MPa,5min菌落降低对数多降低了2.8个单位。
霉菌、酵母菌对压力更为敏感,处理压力500MPa以上保压5min则无菌落检出。
Weibull模型对超高压处理鲜榨苹果汁杀菌动力学曲线拟合良好。
比例参数b值与压力几乎呈线性关系,随压力增大而升高,b值越大杀菌效果越好。
形状参数n值与压力相关,表明压力大小影响杀菌曲线形状,300MPa压力时杀菌曲线较为接近线性,增加压力到400、500、600MPa,曲线凹度增加,且相互间变化趋于稳定。
参考文献:
[1][2][3]
赵光远,邹青松,孙鹃,等.超高压加工鲜榨苹果汁过程中主要理化变化[J].饮料研究,2007,33(11):
143-146.
钟葵,廖小军,梁楚霖,等.脉冲电场和热处理对鲜榨苹果汁贮藏期品质影响[J].食品与发酵工业,2004,30(8):
49-54.
OEYI,vanderPLANCKENL,vanLOEYA,etal.Dosehighpressureprosessinginfluencenutritionalaspectsofplantbasedfoodsystem?
[J].FoodScienceandTechnology,2008,19(6):
300-308.
[4]
SMELTJPPM.Recentadvancesinthemicrobiologyofhighpressureprocessing[J].TrendsinFoodScienceandTechnology,1998,9(4):
152-158.
[5]
李汴生,曾庆孝,彭志英,等.超高压杀菌及其反应动力学[J].食品科学,1997,18(9):
3-9.
姜斌,胡小松,廖小军,等.超高压对鲜榨果蔬汁杀菌效果[J].农业工程学报,2009,25(5):
234-237.
潘见,曾庆梅,谢慧明,等.草莓汁超高压杀菌研究[J].食品科学,2004,25
(1):
31-34.
方亮.超高压处理对猕猴桃果汁杀菌钝酶效果和品质影响[D].江南大学,2008.
张英,唐玉峰,王换玉,等.超高压处理对枸杞鲜果中微生物致死效应研究[J].内蒙古农业大学学报:
自然科学版,2009,30
(1):
146-148.
[10][11][12]
TEWARIG,JAYASDS,HOLLEYRA.Highpressureprocessingoffoods:
anoverview[J].ScienceDesAliments,1999,19:
619-661.郝秦锋,许洪高,高彦祥.超高压灭菌及其对食品品质影响[J].食品科学,2009,30(23):
498-503.
CHENHaiqiang.Useoflinear,Weibull,andlog-logisticfunctionstomodelpressureinactivationofsevenfoodbornepathogensinmilk[J].FoodMicrobiology,2007,24(3):
197-204.
[13]BUZRULS,ALPASH,BOZOGLUF.UseofWeibullfrequencydistri-butionmodeltodescribetheinactivationofAlicyclobacillusacidoterrestrisbyhighpressureatdifferenttemperatures[J].FoodResearchInternational,2005,38
(2):
151-157.
[14]CHENHaiqiang,HOOVERDG.ModelingthecombinedeffectofhighhydrostaticpressureandmildheatontheinactivationkineticsofList-eriamonocytogenesScottAinwholemilk[J].InnovativeFoodScienceandEmergingTechnologies,2003,4
(1):
25-34.
[15][16]
PELEGM.Oncalculatingsterilityinthermalandnon-thermalpreserva-tionmethods[J].FoodResearchInternational,1999,32(4):
271-278.CERFO.Tailingofsurvivalcurvesofbacterialspores[J].JournalofAppliedBacteriology,1977,42
(1):
1-19.
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 超高压 苹果汁 杀菌 效果 动力学 分析 解析