高压脉冲电场杀菌技术在橙汁中的应用

。。。　。。　．　中图分类号：ＴＳ２０１．１　文献标识码：Ａ　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７—７８７１．２０１０．０７．００１　品，从而达到杀菌的目的，其基本过程就是用瞬　０前言　随着人们生活水平的提高，消费者对食品质　时高压处理放置在两极间的低温冷却食品。关于　高压脉冲电场杀菌的机理嗍现有多种假说，主要有　细胞膜穿孔效应、电磁机制模型、粘弹极性形成　量的要求也越来越高。今天的消费者不仅要求食　品新鲜，而且要求食品保持原有的天然风味。然　模型、电解产物效应、臭氧效应等㈣。归纳起来，　主要表现在两个７ｂ－面：（１）场的作用，脉冲电场产　而，传统的热处理杀菌工艺会造成食品天然色、　香、味和营养成分有不同程度的损失，以及生理　活性成分生理活性的丧失。因此，人们对非热杀　菌进行了大量探索。在众多的冷杀菌技术中，高　压脉冲电场以其良好的应用特性被国内外学者广　泛研究，成为当前最有可能实现＿３２，２ｋ化应用的冷　杀菌方法之一。目前，国内外研究人员从处理系　统设计、能量消耗与经济性、处理效果、灭菌机　生磁场，这种脉冲电场和脉冲磁场交替作用，使　细胞膜透性增加，振动加剧，细胞膜强度减弱，　因细胞膜破坏，膜内物质流出，膜外物质渗入，　细胞膜的保护作用消失；（２）电离作用，电极附近　产生的阴阳离－ｙ＝与膜内生命物质作用，阻断了膜　内正常生化反应和新陈代谢过程。同时液体介质　产生的０　具有强烈氧化作用，能与细胞内物质发　生一系列的反应。　理、影响因素等方面对此进行了大量研究　。　热处理是目前食品加工的重要手段，果蔬汁　一２高压脉冲电场杀菌特点【９】　高压脉冲电场杀菌的原理是在两个电极间产　般都是采用热处理来杀死微生物和钝化酶的活　性　。但Ｘ，ｌ－于果蔬汁这种热敏性产品的色、香、味　及营养成分等有一定程度的破坏作用，不但降低　了产品的新鲜度，甚至还产生了煮熟味，严重影　响了果蔬汁的质量。因此冷杀菌普遍受到了研究　人员的关注。　生瞬间高压，以脉冲电场作用于食品。杀菌一般　在常温下进行，处理时间为几十毫秒，这个方法　有两个特点：一是由于杀菌时间短，处理过程中　的能耗远小于热处理法；二是由于在常温、常压　下进行，处理后的食品与新鲜食品相比在物理性　１高压脉冲电场杀菌的基本原理　高压脉冲电场杀菌（Ｐｕｌｓｅｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｆｉｅｌｄｓ，ＰＥＦ）　质、化学性质、营养成分上改变很小，风味、滋　味无感觉出来的差异。高压脉冲电场杀菌效果明　显，可达到商业无菌的要求。特别适用于热敏性　高的食品，是一种值得发展的技术。　是利用高压脉冲发生器产生的脉冲电场作用于食　【收稿Ｅｔ期】２ＯｌＯ一０６－０８　【作者简介】康雅（１９８７一），女，西南大学食品科学学院农产品加工与贮藏工程专业在读硕士研究生，研究方向：现代食品加工理论与技术。　嬲　３一。。　。。　。冁　杀菌装置基本结构设计　杀菌系统㈣的基本组成见图１，其中高压脉冲　溶　电源和食品处理室是关键部件，检测仪表包括测　量进出处理室可泵流体温度的温度表及测量脉冲　电压、电流及其波形的仪表。高压脉冲电源产生　的高压电脉冲直接加在食品处理室上，ｘ，１－流过食　品处理室的食品进行杀菌。在高压电脉冲杀菌过　程中，物料的温度会Ｙｔ－高，因此需要冷却系统对　其冷却。系统的工作流程是：物料在泵的作用下进　入处理室，在处理室得到处理后经过冷却系统，最　后回到容器。依此循环，在不ＩＮ的循环时间取样。　图１杀菌系统结构示意图　４高压脉冲电场处理鲜榨橙汁　４．１材料与方法　４．１．１材料　４．１．１．１橙汁的制备　将市售新鲜成熟的脐橙（重庆奉节），清洗后对　半切、压榨、用纱布过滤，然后用无菌瓶进行分　装，放置于４￣Ｃ下贮藏备用。　４．１．１．２试验设备与仪器　精密酸度计、数显电导率仪、柳橙机、超净　工作台、手提折光仪。　４．１．２试验方法　４．１．２．１感官评价方法　主要是对ＰＥＦ与热处理对比的进行显著性分　析：在感官评定之３选１测试中，根据Ｔｒｉａｎｇｌｅ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　Ｔｅｓｔ方法Ⅱ１，１２１，即准备２份相同的ＰＥＦ处理　橙汁，１份与之不同的热处理橙汁，邀请１０位感　人员评定官分别对这３份样品进行品评，选出其　中一个不同的样品。　４．１．２．２微生物测定　微生物测定采用平板计数法。取２５ｍｌ橙汁样　品放入含有２２５ｍｌ　０．８５％的生理盐水的玻璃瓶内，　经充分振摇做成１：１０的稀释液。将上述的检测样　稀释液１０倍梯度稀释到合适的稀释度。细菌培养　基为营养琼脂培养基，于３７￣Ｃ下培养２４ｈ，霉菌和　酵母菌培养基为孟加拉红培养基，酵母菌在２８￣Ｃ　下培养７２ｈ，霉菌在２８０（２下培养７２ｈ后开始观察，　并持续一周。　４．１．２．３橙汁品质检测方法　正　滴　稀释至２５０ｍｌ，摇匀。吸取此稀释果汁２５～５０ｍｌ（根　据总酸含量定）于２５０ｍｌ锥形瓶中，加入ｌ％酚酞　２～３滴，用０．１ｍｏｌ／Ｌ氢氧化钠标准溶液滴定至微红　色３０ｓ不退色为终点。平行试验两次，同时作空白　试验。　（５）抗坏血酸　①原理：２，６一二氯靛酚染料在酸性溶液中呈红　色，被抗坏血酸还原后，红色消失。抗坏血酸还　原染料后，本身被氧化为脱氢型坏血酸，在有杂　质－ｐ扰时，根据一定量样品提取液还原标准染料　的体积，计算样品中还原抗坏血酸的含量；　②操作方法　样品４ｚ＿ｂ．理：吸取果汁５Ｏｒａｌ加等量２％草酸溶　液，摇匀后量取２０ｍｌ加入ｌ％草酸溶液，搅拌均匀　后小心移人１ＯＯｍｌ容量瓶中，再加入１％草酸溶液　定容，振摇过滤，取滤液备用。　滴定：吸取样品滤液１０．Ｏｒａｌ，放人５Ｏｒａｌ锥形　瓶中，并加１％草酸溶液１０ｍｌ，迅速用标定过的　２，６一二氯靛酚染料滴定至出现淡红色１５ｓ不退，即　为终点。　４．２试验方案设计　４．２．１高压脉冲电场处理和热处理条件　在室温下，使用电极内径３ｒａｍ处理室，两个　处理室高压脉冲电场处理，一个处理室电极距离　为４ｒａｍ，另一个处理室的电极距离为６ｍｍ。电场　强度为１２．５ｋＶ／ｅｍ、脉冲频率为１２８Ｈｚ、脉冲宽度　为１７　ｓ、脉冲数为２０个；热处理为９０￣Ｃ１５ｓ。￣９－　别进行ＰＥＦ处理、热处理以及对照橙汁样品在０ｏＣ　下贮藏。　４．２．２试验方案　４．２．２．１　高压脉冲电场处理前后橙汁的温度变化　４．２．２．２　ｘ，１－比高压脉冲电场条件下与模拟的常规加　热条件下对纯果汁杀菌效率和对其主要理化指标　影响。　４．２．２．３每ｌＯｄ采一次样，ｘ，ｌ－比高压脉冲电场处理　和热处理橙汁在贮藏期间品质的变化。　４．２．２．４热力杀菌技术与高压脉冲杀菌技术能耗的　ｘ，１比　４．３试验结论　对比ＰＥＦ处理橙汁和传统热处理橙汁的微生　。　｜。　嚣　爨　雾雾　物杀灭效果和橙汁理化指标的变化，其结果表明，　受到更安全、更新鲜的高品质果汁饮料。　虽然高压脉冲电场没有完全杀灭果汁中的微生物，　但是细菌菌落数和霉菌与酵母菌的菌落数已经下　参考文献　降到１８ｃｆｕ／ｍｌ和１Ｏｃｆｕ／ｍｌ。结合Ｏ℃低温贮藏条件，　［１］黄书．高电压脉冲电场在食品杀菌上的应用［Ｊ】．食品工业（台　延长了橙汁的保质期。从电导率、可溶性同行物、　湾），１９９９，３１（９）：５７～６４１．　总酸、ｐＨ和ＶＣ含量等指标对比ＰＥＦ、热处理对　［２］赵武奇，殷涌光，王忠东．高压脉冲电场杀菌技术研究现状及　橙汁样品理化品质的影响，结果显示：经过ＰＥＦ　发展　．农业工程学，２００１，１７（５）：１３９～１４１．　处理和热处理的橙汁样品相对于对照橙汁样品，　【３］ＪＩＡ　Ｍ，ＺＨＡＮＧ　Ｑ　Ｈ，ＭＩＮ　Ｄ　Ｂ．Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｐｕｌｓｅｄ　ｅｌｅｃｔｉｒｃ　ｆｉｅｌｄ　电导率、可溶性固行物、总酸、ｐＨ几乎没有什么　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｏｎ　ｏｒａｎｇｅ　ｊｕｉｃｅ　ｆｌａｖｏｒ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｂｙ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｈｅａｄｓｐａｃｅ　变化，在贮藏期间这些指标也几乎没有变化。只　ｇａｓ　ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ（ａｂｓｔｒ．）【Ｃ］．Ａｎｎｕａｌ　ＩＦｒ　Ｍｅｅｔｉｎｇ，Ｎｅｗ　Ｏｒｌｅａｎｓ，　有ＶＣ含量有变化：ＰＥＦ处理的橙汁样品Ｖｃ含量　ＬＡ，１９９６．　略有减少Ｏ．４６ｍｇ／１ＯＯｇ，而热处理的橙汁样品的ＶＣ　【４］ＪＩＡ　Ｍ　Ｙ，ＺＨＡＮＧ　Ｑ　Ｈ．Ｐｕｌｓｅｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｅｆｆｅｃｔｓ　含量减少了３．７５ｍｇ／ｌＯＯｇ，损失率为１５％。在　藏　ｏｎ　Ｆｌａｖｏｒ　Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ　ａｎｄ　Ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ　ｏｆ　Ｏｒａｎｇｅ　Ｊｕｉｃｅ【Ｊ】．Ｆｏｏｄ　期间３种橙汁样品的ＶＣ含量都有所下降，对照的　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，１９９９（６５）：４４５－４５１．　橙汁样品在贮藏６０ｄ时，ＶＣ含量下降了５．Ｏｍｇ／１ＯＯｇ，　［５］蒋和体，吴永娴主编，软饮料Ｔ艺　Ｍ］．北京：中国农业科学技　ＰＥＦ处理的橙汁ＶＣ含量下降了５．５ｍｇ／１ＯＯｇ，热处　术出版社，１９９５，１２３～１２４．　理的橙汁ＶＣ含量下降了５．５８ｍ　ｇ／ｌＯＯｇ。从感官比　［６］吴岗，郑成，宁正祥．高压脉冲电场灭菌机理［Ｊ］．食品科学，　较的结果可以知道，热处理和ＰＥＦ处理的果汁在　１９９８．１９（１）：１６～１９．　色泽、香气和口感上均有显著性差异。与传统热　【７］杨方琪．食品杀菌技术【Ｍ］．北京：中国食品出版社，１９８８．　力杀菌相比，非热力技术在能耗方面有着明显的　［８］高大维，李国全．高压静电场灭菌效果研究【Ｊ１．微生物学通报，　优势，可以节约一定的能源，具有了一定的经济　１９９８．２５（５）：２６８．　效益。　［９］陈健．液态食品的高强度脉冲电场杀菌技术［Ｊ］．冷饮与速冻食　５总结与展望　品１二业，１９９８（１）：２Ｏ．　『１Ｏ１赵武奇，殷涌光，关伟，等．高压脉冲电场杀菌系统设计与　果汁杀菌的新技术主要是指一些冷杀菌技术，　试验『Ｊ１＿农业机械学报，２００２，３３（３）：６７～６９．　冷杀菌技术可避免热杀菌所造成的营养成分损失　［１　１】ＭＩＣＨＡＥＬＯ　ＭＡＨＯＮＹ．Ｓｅｎｓｏｒｙ　Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｆｏｏｄ［Ｍ］．１９８５，　及蒸煮味，可较好地保持水果原有的风味和营养　７９～９ｏ．　成分，延长其货架寿命　。但是冷杀菌技术还没有　［１２］ＭＩＣＨＡＥＬＯ　ＭＡＨＯＮＹ．Ｓｅｎｓｏｒｙ　Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｆｏｏｄ［Ｍ］．１９８５，　大规模地运用到果汁的商业灭菌中去，这里面有　３０１～３０９．　多方面的原因，如冷杀菌技术的杀菌效果没有加　［１３］ＱＩＮ　Ｂ　Ｌ，ｅｔ　ａ１．Ｆｏｏｄ　ｐａｓｔｅｕｒｉｚａｔｉｏｎ　ｕｓｉｎｇ　ｈｉｇｈ—ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　ｐｕｌｓｅｄ　热杀菌效果好，虽然果汁出厂前一般可达到卫生　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｆｉｅｌｄｓ［Ｊ］．Ｆｏｏｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌ，１９９５，４９（１２）：５５￣６０．　质量要求，但在冷链运输过程中，若环境条件控　［１４］李军，汪政富，葛毅强，等．三种致病菌在鲜榨果汁中的生　制不当，　艮可台邑造成致病菌大量增生ｌ１“ｑ，而且，一　存／死亡概率预测模型［Ｊ］．食品科学，２００５，２６（１２）：１１８～１２３．　般而言，冷杀菌技术也需要比加热杀菌更高的成　［１５］ＣＨＥＮ　Ｌ，ＲＡＯ　Ｐ　Ｅ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ａｎ　Ｎｅｗ　Ｎｏｎ－ｔｈｅｒｍａｌ　Ｐａｓｔｅｕｒｉｚａｔｉｏｎ　本，因此也限制了冷杀菌技术的发展，我们需要　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｆｏｒ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｆｏｏｄｓ［１］．Ｆｏｏｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００６，２７（１）：５７－５９．　做更多的研究工作来改变这一现状，冷杀菌技术　［１６］曾新安，高大维，李国基．高压电场灭菌效果研究［Ｊ】＿微生物　将会局部取代现有的食品热杀菌技术，人们将享　学通报，１９９８，２５（５）：２６８—２７１．　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｕｌｓｅｄ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｆｉｅｌｄ　ｓｔｅｒｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｏｒａｎｇｅ　ｊｕｉｃｅ　ＫＡＮＧＹａ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｆｏｏｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　４００７１６，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｏｄ　ｃｏｌｄ　ｓｔｅｒｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｉｓ　ａ　ｎｅｗ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｂｙ　ｗｈｉｃｈ　ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ　ａｒｅ　ｋｉｌｌｅｄ　ｗｉｈｔｏｕｔ　ｈｅａｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ，　ｔｅｘｔｕｒｅ。ｃｏｌｏｒ　ａｎｄ　ｆｌａｖｏｒ　ｏｆ　ｆｏｏｄ　ａｒｅ　ｎｏｔ　ａｆｆｅｃｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｐｕｌｓｅｄ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｆｉｅｌｄ（ＰＥＦ）ｓｔｅｒｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｗｅｒｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ，ａｎｄ　ｉｔｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｏｒａｎｇｅ　ｊｕｉｃｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ＰＥＦ　ｗａｓ　ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｗｉｈｔ　ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｈｅａｔｉｎｇ（９０￣Ｃ，１５　ｓ）ｉｎ　ｔｈｅ　ｉｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ　ａｎｄ　ｈｔｅ　ｃｈａｎｇｅｓ　ｉｎ　ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ　ｉｎｄｅｘｅｓ　ｏｆ　ｏｒｎａｇｅ　ｊｕｉｃｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｕｌｓｅｄ　ｅｌｅｃｔｉｒｃ　ｆｉｅｌｄ；ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ；ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ；ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｏｒａｎｇｅ　ｊｕｉｃｅ