超高压下鲜枸杞中外源微生物及内源多酚氧化酶的变化

摘要

超高压技术在食品中的应用是在20世纪80年代以后发展起来的，是一项非热杀菌技术。枸杞是宁夏的特色产业，其色泽鲜红、味甘甜美，果肉柔润，含有人体所需的各种营养成分，种植面积广，但是鲜果保质期短，干果营养价值损失又较大。因此本课题通过研究超高压对鲜枸杞外源微生物及内源多酚氧化酶的影响作用，以此来提高枸杞鲜果的保质期。具体研究内容和结果如下：
　　 (一)高压对微生物致死作用的实验研究
　　 1.实验研究表明，随着高压处理压力的增大，鲜枸杞外源微生物的存活量急剧下降。利用超高压对鲜枸杞进行灭菌处理非常有效。通过压力对菌落总数的影响实验表明，菌落总数在压力达到450MPa，保压时间在5、10和15min处理时，菌落总数分别是72、45、23cfu/ml，均可达到国家食品卫生标准要求。室温下，鲜枸杞的大肠菌群对压力比较敏感，压力为300MPa，保压15min即可全部杀灭；霉菌和酵母菌较大肠杆菌耐压，压力450MPa，保压10min可全部杀灭。超高压对细菌的杀灭效果主要取决于施加压力的大小，保压时间只是在一定范围内有作用，当超过一定范围后，继续延长效果不明显。高压处理后的鲜枸杞，压力在300MPa、450MPa时，其基本色泽没有变化，颗粒保持完整，但600MPa处理后的鲜果，色泽有些黑，且有一部分果实破碎。
　　 2.高压处理后的枸杞在4℃条件下储藏，实验研究表明，随着储藏时间的延长，鲜枸杞中微生物的存活量有所上升。利用超高压对鲜枸杞进行灭菌处理非常有效。通过储藏实验研究表明：①保压时间为10min处理的样品，在30d之前，微生物的数量儿乎没有变化，在储藏90d后，检测300MPa处理的样品中，微生物的数量增长很快，而450MPa和600MPa处理的样品中，微生物的数量变化较小。②保压时间为15min处理的样品，在60d之前，微生物的数量几乎没有变化，在储藏90d后，检测300MPa处理的样品中，微生物的数量增长很快，而450MPa和600MPa处理的样品中，微生物的数量几乎没有变化，但是随时间的延长，30d后，鲜果颜色都会有些变黑。
　　 3.利用实验设计软件Design Expert，通过响应面法(RSM)建立了超高压杀灭细菌总数，霉菌和酵母菌，大肠杆菌的二次多项数学模型，经检验证明是合理可靠的，同时利用模型的响应面及其等高线对影响超高压杀菌的关键因子及其相互作用进行探讨，优化出达到国家食品安全最低标准的微生物残存数量的条件为：压力为325.77MPa，保压时间10.43 min，处理温度28.74℃。
　　 (二)高压对酶钝化作用的实验研究
　　 1.①通过对五组提取缓冲液的筛选实验，最终确定A：Tris-HCl简单提取缓冲液pH=8.0，为酶的最优提取方案。
　　 ②电泳实验采用不连续垂直板聚丙烯酰胺凝胶电泳技术，浓缩胶浓度3.0％，pH6.8；分离胶浓度7.0％，pH8.9，通过实验分析了七组电泳同时，考虑到酶的染色效果，最终选定1＃为枸杞中酶类物质研究的电泳及凝胶缓冲系统。
　　 ③实验分析了在温度为20℃和40℃时，在不同压力下，枸杞中的多酚氧化酶活性会发生变化，20℃，压力在100～600MPa处理对枸杞中多酚氧化酶的活性影响不显著；40℃，压力在100～600MPa处理对枸杞中多酚氧化酶的活性影响比20℃时明显一些，在40℃时枸杞中多酚氧化酶蛋白质构象最稳定、耐压能力最强。温度升高会弱化酶蛋白质的一些氢键、疏水键、离子键和静电相互作用，而高压处理则会增强这种弱化作用的效果，使酶的三维构象受到破坏，加速多酚氧化酶的失活，但钝化效果不是很明显，实验中仅靠高压处理来彻底钝化多酚氧化酶，防止酶促褐变是行不通的，需结合其他手段来控制多酚氧化酶活性。
　　 ④实验分析了在温度为20℃和40℃时，在不同压力下，枸杞中的果胶甲基酯酶活性会发生变化，在20℃下，压力100～600MPa处理对枸杞中果胶甲基酯酶的活性影响比较明显一些。而且与多酚氧化酶活性相比较，两者成反比关系。实验表明，酚类氧化产物会对果胶甲基酯酶有抑制作用或者说酚类物质会对果胶甲基酯酶有保护作用，当多酚氧化酶活性受到抑制时，大量酚类物质便会得到保存，从而保护了果胶甲基酯酶的活性。在40℃下，压力100～600MPa处理对枸杞中果胶甲基酯酶的活性影响比20℃时更明显一些，温度高时，枸杞中果胶甲基酯酶蛋白质构象越稳定、耐压能力最强。可能是由于温度提高使细胞壁中的果胶甲基酯酶逐步释放出来，从而抵消了升温对原游离态果胶甲基酯酶的钝化效果。
　　 2.利用实验设计软件Design Expert，通过响应面法(RSM)建立了超高压钝化果胶甲基酯酶的二次多项数学模型，经检验证明是合理可靠的，同时利用模型的响应面及其等高线对影响超高压钝化酶的关键因子及其相互作用进行探讨，优化出的条件为：压力433.56MPa，保压时间11.48 min，处理温度38.01℃。
　　 综上所述，优化出高压保鲜枸杞的条件为：396.48MPa，保压时间10.57min，处理温度34.58℃。高压作用对枸杞的保鲜虽有重要作用，但理论部分还需进行近一步的实验研究。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1超高压技术在食品中的研究进程

1.2宁夏枸杞成分分析及研究进展

1.3课题来源、研究内容和意义

第二章超高压杀菌前后的实验研究

2.1实验材料与仪器

2.2实验方法

2.3实验结果与分析

2.4小结

第三章超高压杀菌后的实验研究

3.1实验材料与仪器

3.2实验方法

3.3实验结果与分析

3.4小结

第四章超高压杀菌实验的优化

4.1实验材料与仪器

4.2实验方法

4.3结果与分析

4.3小结

第五章高压处理前后鲜枸杞中酶类物质失活的研究

5.1实验材料与实验仪器

5.2实验方法

5.3结果与分析

5.4小结

第六章超高压钝化酶类物质的实验优化

6.1实验材料与仪器

6.2实验方法

6.3数据分析

6.4结果与分析

6.5小结

第七章全文结论、创新点及存在问题

参考文献

致谢

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