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含颗粒液体食品微波杀菌特性的研究

作　者: 李卓思
导　师: 程裕东
学　校: 上海海洋大学
专　业: 食品科学与工程
关键词: 微波杀菌含果粒糖溶液巴氏杀菌品质动力学
分类号: TS201.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

为了研究微波对含颗粒液体食品杀菌效果的影响,该研究以含有柑橘粒胞的含糖溶液为对象,考察了微波处理条件,即微波功率、果粒质量浓度等因子对样品的升温特性及微生物致死的影响,通过接种特定致病菌,并与传统巴氏杀菌结果进行了比较,计算了微生物死亡特性值。为了描述微波处理下微生物致死动力学的变化规律,并分别接种了单增李斯特菌和大肠杆菌,选用800W微波功率对样品进行杀菌处理,考察其杀菌效果。分别应用一级动力学模型、Weibull模型、Log-Logistics模型和Dose-Response模型对微波处理条件下两种微生物的失活曲线进行动力学分析。为了验证微波杀菌的有效性,考察了微波和传统巴氏两种杀菌方式过程中,不同微波功率以及不同水浴温度条件下,食品品质的变化,从热力学角度分析了比较了两种杀菌方式之间的差异。另外,为了综合考虑微波功率、果粒质量浓度、杀菌时间对样品中微生物残菌数、维生素C含量、褐变的影响,用Box- Behnken实验设计及响应面分析法进行回归分析,考察了各因素之间的交互作用,确定了微波对含果粒糖溶液样品杀菌的最佳处理条件。为了解杀菌方式对含果粒糖溶液的品质和货架期的影响,研究了经巴氏杀菌(85℃,3min)和微波杀菌(500 W,55 s)含果粒糖溶液的品质动力学,均使其加工到无菌状态,然后在不同恒温条件下(5、10、15、25℃)贮藏,每隔一段时间测定菌落总数、维生素C含量及褐变指数值。结果表明:微波功率越大样品的升温速率越快,杀菌速率越快,但低功率杀菌效果较好;果粒质量浓度越高,样品的升温速率越快,但需要较长的时间才能达到卫生标准(小于100cfu/mL)。微波杀菌和传统巴氏杀菌相比,具有较明显的优势,达到相同卫生标准时,所需要的时间是传统巴氏杀菌的1/5。通过推算得到微生物死亡特性值与温度的关系表达式,并对以菌落总数、单增李斯特菌和大肠杆菌为特定菌加以考察得到,在同一温度下,巴氏杀菌条件下菌落总数的死亡特性值D值是微波杀菌的2.4～7.8倍,微波杀菌条件下,和大肠杆菌相比单增李斯特菌死亡特性值D值较大,使其灭活需要较长时间及较高的温度。微波加热40s过程中,大肠杆菌和单增李斯特菌的活菌数迅速下降,分别下降了2.5和3.5个对数值数量级,两者的热敏感性不同,杀菌过程中致死速率存在差异,两者失活曲线形状较为相似,加热初始活菌数下降缓慢,当温度达到60℃时迅速下降,当温度超过100℃时,致死速率逐渐趋缓。一级动力学模型不能用于描述微波杀菌下两种微生物致死规律。Weibull模型、Log-Logistics模型和Dose-Response模型均能较好的拟合微波处理下两种微生物的失活曲线,用五个模型评价参数精确因子、偏差因子、根平均方差、根平方和以及决定系数综合分析比较了不同数学模型的拟合程度,Dose-Response模型能最好的拟合单增李斯特菌的失活曲线,Log-Logistic模型能最好的拟合微波杀菌条件下大肠杆菌的失活曲线。微波杀菌过程中,随着微波功率的增加,样品所能达到的最终温度也越高,VC的保留率越少而褐变程度也越严重,品质损失速率值明显增加。传统巴氏杀菌中,随着水浴温度的增加,样品中VC的保留率下降,褐变加重,品质损失速率增加。以终了温度作为基准时,选择微波和巴氏杀菌较为相近的条件比较,微波杀菌更有利于品质的保持。在保证卫生标准的前提下,选择低功率更有利于产品品质的保持。微波杀菌和传统巴氏杀菌相比,由于其不受控制的升温特性使得样品具有较高的活化能值,同时也具有较高的熵和焓值。利用响应面实验分析方法,得到了对含果粒糖溶液进行微波杀菌的最佳实验条件,为500W,果粒含量为60 g/100mL,时间为55s。得到的以微生物残活率为指标的三元二次多项回归模型方程拟合度很高,可以对不同条件下杀菌的效果进行分析和预测。以维生素C含量、褐变值为评价指标得到的拟合方程不显著。两种杀菌方式处理的含果粒糖溶液在贮藏期间,菌落总数增值速率,维生素C损失及褐变程度随贮藏时间的延长和贮藏温度的升高而增加。5-10℃低温贮藏条件下,微波杀菌的样品与巴氏杀菌的相比,基于微生物残活率其货架期延长了17.5-13.5 d,基于维生素C保留率其货架期延长了5.4-3.1 d,而基于褐变程度货架期延长了8.5-7.3 d,15-25℃较高温贮藏条件下,基于维生素C保留率和褐变程度2种杀菌方式后含果粒糖溶液的货架期差别不显著。应用建立的货架期预测模型,以维生素C质量分数和褐变程度作为评价指标,可以较为准确地预测5-25℃贮藏范围内微波处理后含果粒糖溶液的货架期,准确率达到80%以上。经过微波杀菌后的样品,较宜保存在低温条件下,以维生素C含量作为评价含果粒糖溶液货架期的最终标准,5℃低温条件下,经微波杀菌的样品推荐其货架期为9-14天,经巴氏杀菌的样品为6-9天。为微波技术的实际应用提供了一定的参考数据。

含颗粒液体食品微波杀菌特性的研究

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