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压力/MPa
实际压力对猕猴桃过氧化物酶和多酚氧化酶活力的影响(2(Tt、20min)酶的化学本质是一种蛋白T质,与其催化作用有关的是酶蛋白分子中具有一定空间结构的活性中心。在本试验的条件下,当压力大于300MPa时,由于髙压的作用,维持酶的空间结构的盐键、氢键、疏水键被破坏,导致蛋白质的空间结构崩溃,但是蛋白质的一级结构及二级结构不受髙压作用的影响。由于蛋白质的三级结构是形成酶活力中心的基础,高压作用导致三级结构崩溃时,酶蛋白的构象和活性中心不再存在,从而改变其催化活力。随着压力的增加,酶逐渐丧失活力。
试验在18——20=€,选用500MPa和600MPa的超髙压,冷库建造对猕猴桃样品进行10、20和30min三种保压时间的处理。保压时间对猕猴桃过氧化物酶及多酚氧化酶活力的影响如实际所示。由图可知,500MPa和600MPa的高压作用lOmin,猕猴桃过氧化物酶、多酚氧化酶的活力显著降低;继续加压,酶活力的降低逐渐减缓。500MPa的超高压保持30min,过氧化物酶和多酚氧化酶的相对残留酶活力分别为10.20%和11.67%。600MPa的超高压保持30min,猕猴桃过氧化物酶和多酚氧化酶的相对残留酶活力分别500MPa,过氧化物酶600MPa,过氧化物酶500MPa,多酚氧化酶600MPa,多酚氧化酶102030
保压时间/min
实际保压时间对猕猴桃过氧化物酶和多酚氧化酶活力的影响为3.24%、4.97%,可以认为这两类酶均已失活;而600MPa的超高压保持20min,过氧化物酶和多酚氧化酶的相对残留酶活力分别为4.37%、4.91%,与保压30min相比,无显著性差异(P<0.05)。
由实际可知,经过600MPa的超高压处理,猕猴桃的L*值呈下降的趋势,a*和6*值呈增加的趋势,即称猴桃的亮度减弱,绿色减弱,黄色增强。统计分析表明,与未处理的称猴桃相比,保压20min,猕猴桃的L*值无显著变化;保压lOmin,猕猴桃的a*值无显著变化,保压20min和30min后a*发生显著变化,但保压lOmin和20min的跡猴桃的a?值无明显差异;与保压lOmin和20min不同,20%;保压30min,猕猴桃的与未处理样有显著差异。与保压lOmin和20min相比,600MPa保压30min的猕猴桃的色差值△£发生显著变化。
Omin134.18±6.39a2.72±0.17a48.75±0.60a-6.98±0.01a24.75±2.14alOmin134.01±5.27a2.76±0.18a45.90±1.46bc—6.48±0.18ab25.05±1.27a2.94±1.98a20min131.55±3.22a2.61±0.llab46.63±0.48ab-6.22±0.lib24.92±1.08a3.20士0.23a30min130.49±2.76b2.21±0.17b43.91±0.18c-4.40±0.33c29.98±2.14b7.59±0.40b注:同一列内不同字母表示具有显著性差异(P<0.05)6*为色度值。L*表征猕猴桃亮度,a*表征猕猴桃红度,6*表征猕猴桃黄度。
从酶最大程度失活以及营养成分和感官特性能够较好保留考虑,确定超高压处理条件为:600MPa,20min(18——20T;)o通过上述研究,可得出如下结论:
根据不同超高压条件对猕猴桃中过氧化物酶、多酚氧化酶和营养成分的影响,以使酶基本钝化,同时较好地保存营养成分为目的,确定了超髙压处理条件:600MPa、20min(18-20%:)。
不同预处理的高含水率脱水聯猴桃,总糖含量不同,当水分活度无显著差异时,水分含量随总糖含量的增加而增加。经超高压处理的样品水分含量最高;其次是冷冻和烫漂处理的样品;直接渗透和热风干燥的样品水分含量最低。
超高压预处理可以提高加工后高含水率脱水猕猴桃的色泽;烫漂和冷冻预处理会造成高含水率脱水猕猴桃的褐变,采用0.05%硫酸铜和0.1%氯化锌的混合溶液和0.3%亚硫酸氢钠溶液对经过漂烫和冷冻预处理的猕猴桃薄片进行复绿和护色处理,可有效改善最终样品的色泽。
生鲜食品超声波处理保质原理及方法目前只有高功率超声波可应用于生鲜食品的贮藏,而高功率超声波处理器的投资及运行成本比较高。然而,单纯高功率超声波似乎仅仅对常压营养细胞失活有些作用,而对菌种芽孢是没有效果的。对大部分菌种,报道的常压超声波处理的营养细胞的0值是很高的。研究发现,静压力可以使超声波致死效能提高4倍。这使得压声联合处理成为室温下营养细胞失活的合适方法,因此压声联合处理也让室温下芽孢失活变得可行。然而,压声处理对芽孢的致死作用仍然是有限的。枯草芽孢杆菌芽孢的处理条件为0.5MPa、117Mm、Oms值约6min(Raso等人,1998年),因此也只有在特定的条件下,压声处理才能真正取代现今的热杀菌。
加压超声波和瞬时加热的联合甚至会让细菌失活更快。三者协同的效应是意料之外的,有报道称最佳温度下的压声处理时间可以减半。
总而言之,当原料被耐热性菌种或加热中食品成分对微生物有保护作用时,为达到生鲜食品贮藏的目的,压声处理以及与瞬时加热的联合处理对热敏性生鲜食品的保质优势更为突出,有一定的市场前景。但由于当今研究所用的超声波处理强度很高,这可能会使食品局部的某些成分和物理性质发生变化。另外高功率超声波处理器的投资及运行成本高也是应用前必须考虑的因素。正面和负面作用之间的平衡将最终决定超声波在生鲜食品加工中的运用。
下面简单介绍超声波处理保质原理及方法。
超声波使微生物失活
Harvey和Loomis(1929年)首次报道了超声波对微生物致死作用,以后的研究进展与仪器制造技术的发展是并驾齐驱的。早期超声波设备的石英压电发生器是浸在油中的,可产生高频低强度波,而现今超声波设备的压电发生器由锆钛酸晶体组成的,频率变化范围为20——60kHz。一般认为,大的细胞对超声波更敏感(Kinsloe等人,1954年;Ahmed和Ru醐,1975年),并且杆状菌比螺杆菌敏感度更高(Jaccobs和Thomley,1954年;Alliger,1975年)。革兰阳性细菌抗性比革兰阴性细菌高,芽孢比营养细胞抗性更强(Sanz等人,1985年)。
不同研究者(Kinsloe等人,1954年;Davies,1959年;Mett等人,1988年)获得的存活曲线表明了超声波处理后的存活数是时间的指数函数。
不同环境因素下微生物对超声波抗性的影响曾被认为是精确测定和稳定的微生物抗性数据(£>值和Z值)目前被证明是变化的,并受许多因素影响。因此,应该谨慎使用某些文献中报道的数据。环境因素对同一菌株的两个种群对超声波抗性的影响往往很大。
培养基成分对微生物超声波抗性的影响已得到证实。据报道,大肠杆菌在脂肪含量高的牛乳中的抗性较强(Jacobs和Thornley,1954年)。培养基pH的影响还不太清楚。虽然Kinsloe等(1954年)报道pH对抗性没有影响,但Vtsunomiya和Kosaka(1979年)却报道在酸性pH下可获较小的0值。不同学者对结果的分歧可以从不同菌种内在差异性、不同培养条件引起的差异性等方面得到解释。
单核细胞增生李斯特菌对热的抗性会改变4倍,但对超声波仅改变2倍。加热和超声波效能差异在低水分活度的培养基甚至会更明显。虽然蔗糖(水分活度为0.93)加人到处理培养基内使耐热性增加了21倍,但仅使超声波抗性增加2倍。因此,在一些培养基内,超声波处理比加热处理优势更大(Sumner等人,1991年)。
加热使微生物形成一种针对持续热处理的自我保护,主要是通过合成“热激蛋白”来实现。Parsell和Lindquist(1993年)表示,HsPs可以阻止胁迫下产生的变异蛋白质的积累,并通过阻止蛋白质聚集和修复热损伤来保护其原有结构和重要蛋白质的代谢活动。可以认为这种机制可以保护胁迫下各种结构成分或促进胁迫损伤的修复(Mackey和Bratchell,1989年;Parsell和Lindquist,1993年)。但超声波处理却不会产生HsPs,因此超声波处理的优势便再次显示出来了。
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