高压均质协同高压CO2对酿酒酵母菌的杀菌研究

摘要

加热杀菌是目前食品工业中常用的灭菌技术，但是加热杀菌技术会不可避免地造成部分热敏食物品质的下降，比如色泽、口感及质地的变化，因此非热灭菌技术的开发与研究尤为重要。高压CO2和高压均质杀菌均是非热杀菌技术，且已有较多的研究将高压CO2和高压均质杀菌技术应用于果蔬汁饮料中，并取得了显著的杀菌效果。本文创新性地将高压CO2和高压均质杀菌技术结合起来，构建了一个新型的高压均质协同高压CO2杀菌方法，以强化其杀菌效果并得到更好的应用。
　　本研究主要内容包括：⑴根据高压均质协同高压CO2杀菌技术的工作原理和特点，制定了杀菌装置设计方案，并成功搭建了杀菌试验装置。把复杂食品基质简化为CO2-水混合物，利用相平衡理论分析了高压均质协同高压CO2杀菌过程中为CO2相态特性，研究表明，在压力为0~200 bar的范围内，处理温度不低于15℃，就不会产生CO2水合物，可保证高压均质协同高压 CO2杀菌装置的安全运行。针对高压均质协同高压CO2杀菌中高压均质环节温度升高的问题，提出了储料容器外置冷却与均质阀内置冷却结合的双级冷却方案，测试结果表明该方案能够满足非热杀菌的要求。⑵以酿酒酵母ATCC9763为目标测试菌，以其菌悬缓冲液为研究基质，系统地研究了杀菌方式、高压CO2压力、高压均质压力、处理温度、时间等因素对高压均质协同高压CO2杀菌效果的影响规律。结果表明，高压均质协同高压CO2的杀菌效果明显优于单一的杀菌方式，且其协同杀菌效果随着CO2压力的增高、高压均质压力的增高、温度的升高以及时间的延长而逐渐提高。对不同高压CO2压力和不同高压均质压力下的杀菌动力学特性进行系统研究，并采用6种非线性曲线动力学模型对其杀菌动力学数据进行了拟合。杀菌动力学数据表明，CO2压力和高压均质压力对协同杀菌效果影响都很大，且致死动力学特性呈现出杀菌速率先快后慢的两段式致死曲线。模型拟合结果表明，这6种非线性曲线动力学模型都具有较好的拟合度，但其拟合精度却不相同，呈现出Peleg Type B>Peleg Type A>Biphasic>Modifid Gompertz>Weibull>Modifid Logistic。⑶通过对酿酒酵母细胞粒度、胞内重要物质的泄露、细胞外部形态、细胞膜通透性变化等特征的研究，并结合不同杀菌方式的杀菌效果，来揭示高压均质协同高压CO2杀菌机理。高压均质处理细胞破碎能力最强，高压CO2处理对细胞的破碎能力很弱，高压均质协同高压CO2处理对细胞的破碎能力介于两者之间。从PI染色效果来看，经高压CO2处理的细胞，被PI染色的细胞较少；经高压均质处理的细胞，被PI染色的几乎没有；经高压均质协同高压 CO2处理的酿酒酵母，被 PI染色的细胞数量随着处理时间的延长而大量增加。结合三种杀菌方式的杀菌效果，得到高压均质协同高压CO2技术的杀菌机理：一方面通过高压均质的机械破碎作用导致酿酒酵母死亡；另一方面，没有破碎的完整细胞由于机械作用力的影响，使得更多的CO2更易于进入细胞内从而改变细胞生理状态导致细胞死亡，使得其杀菌能力远高于单纯的高压均质杀菌和高压CO2杀菌。

目录

声明

第一章 绪论

1 酿酒酵母及其杀菌方法概述

2 高压CO2杀菌技术概述

3 高压均质杀菌技术概述

4 论文的选题意义

5 立题来源和研究内容

第二章 高压均质协同高压CO2杀菌装置的研发

1 前言

2 高压均质协同高压CO2的杀菌原理及特点

3 高压均质协同高压CO2杀菌装置的开发

4 本章小结

第三章 不同因素对高压均质协同高压CO2杀菌效果的影响

1 前言

2 实验材料及器材

3 方法步骤

4 结果与分析

5 本章小结

第四章 高压均质协同高压CO2对酿酒酵母的杀菌机理研究

1 前言

2 实验材料及器材

3 方法与步骤

4 结果分析与讨论

5 本章小结

第五章 结论与展望

1 结论

2 展望

参考文献

攻读硕士期间发表文章和专利

致谢