選用熱敏性果汁——獼猴桃果汁為超高壓殺菌處理的對象,以溫度、壓力和時(shí)間為超高壓殺菌處理參數(shù),對獼猴桃果汁的超高壓處理殺菌鈍酶效果和品質(zhì)變化進(jìn)行研究。 以菌落總數(shù)、霉菌酵母菌為指標(biāo),研究微生物在超高壓殺菌處理后的變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)菌落數(shù)隨著壓力的升高呈明顯下降趨勢,30℃、400 MPa壓力下獼猴桃果汁即可達(dá)到商業(yè)無菌(GB19297-2003),說明超高壓殺菌設(shè)備對細(xì)菌的致死效果顯著。當(dāng)協(xié)同處理溫度為50℃時(shí),經(jīng)處理的獼猴桃果汁樣品在4℃貯藏30 d后,仍然滿足商業(yè)無菌要求。
設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化獼猴桃中過氧化物酶的提取工藝條件,最終提取工藝條件為緩沖液pH值7.5、緩沖液濃度0.05 mol/L、NaCl濃度1.0 mol/L、PVPP添加量2%。 研究不同溫度不同保壓時(shí)間下壓力對獼猴桃中過氧化物酶活力影響趨勢,發(fā)現(xiàn)壓力對過氧化物酶活力有顯著影響,較明顯的失活過程主要發(fā)生在400 MPa以上的較高壓力處理階段。鈍化酶的效果隨溫度升高而明顯增加。隨著時(shí)間延長,酶活的降低就越明顯。但在15 min以后,下降趨勢漸緩。部分條件超高壓處理后出現(xiàn)過氧化物酶活力反彈現(xiàn)象。真實(shí)的食品體系中復(fù)雜的食品成分對于過氧化物酶的酶活具有一定的保護(hù)作用。
采用響應(yīng)面分析和支持向量回歸分析方法建立了獼猴桃過氧化物酶的超高壓鈍化動(dòng)力學(xué)模型。經(jīng)由響應(yīng)面回歸分析,采用Box-Behnken設(shè)計(jì)方法,對壓力、溫度和時(shí)間三個(gè)因素分別以X1、X2、X3表示,并以+1、0、-1分別代表自變量的高、中、低水平,得到相對殘余酶活A(yù)t/A0(Y)標(biāo)準(zhǔn)回歸方程為:Y=0.90-0.15A-0.17B-0.056C-0.086A2 -0.075B2-0.023C2-0.022AB-0.025AC-0.027BC。采用支持向量回歸分析方法,使用matlab 7.0軟件,以壓力、時(shí)間、溫度作X軸歸一化處理,以相對殘留酶活為Y軸,得到X-Y關(guān)系圖。對響應(yīng)面法和支持向量回歸分析方法進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn),由于兩種方法擬合極限狀態(tài)方程都存在偏差,故兩種方法不可能得到精確解。但是結(jié)果誤差較小,并且響應(yīng)面法的計(jì)算效率較高。但支持向量回歸預(yù)測值更符合實(shí)際測試值,且其泛化適用能力要遠(yuǎn)比響應(yīng)面法好。在對超高壓處理鈍化過氧化物酶進(jìn)行預(yù)測時(shí),可以將兩者結(jié)合進(jìn)行分析。 獼猴桃過氧化物酶的最適pH范圍在6.0-8.5之間,這一范圍之外,在偏酸和偏堿的兩側(cè)均迅速下降。可能是由于獼猴桃中存在多種同工酶,且各個(gè)同工酶的最適pH值不同,從而產(chǎn)生了較寬的最適pH范圍。
Native-PAGE電泳發(fā)現(xiàn)未處理過氧化物酶樣品中存在兩條同工酶酶帶,在較低壓力處理后活性上升,并且出現(xiàn)新的同工酶;在較高壓力處理后,新酶帶消失,活性有所抑制。由SDS-PAGE電泳分析可知,不同壓力大小處理后的過氧化物酶的SDS-PAGE電泳譜圖沒有發(fā)生顯著的變化,說明超高壓對酶蛋白分子的亞基不能產(chǎn)生明顯的影響。采用DEAE Sepharose Fast Flow離子交換色譜分離,得到酸性過氧化物酶(記為組分1)和堿性過氧化物酶(記為組分2)。并進(jìn)一步通過Superdex 75凝膠過濾色譜分離,得到過氧化物酶同工酶POD I和POD II(純度分別為99.93%和93.37%)。過氧化物酶同工酶I和II的最適pH值分別為6.0和7.5。超高壓處理后酶活力隨壓力變化曲線也不相同,說明兩者的高壓穩(wěn)定性不同,從而為兩者結(jié)合表現(xiàn)出的過氧化物酶活力在高壓下的不規(guī)律變化提供了新的依據(jù)。并且,CD譜也顯示了其二級結(jié)構(gòu)構(gòu)象單元含量在壓力處理后發(fā)生了不同的變化。
超高壓處理能夠較好的保存果汁原有的感官性質(zhì),能夠保持獼猴桃果汁中的天然營養(yǎng)成分(還原糖、Vc、氨基酸等)。溫度和壓力協(xié)同處理后,果汁的褐變減輕。且隨著貯藏時(shí)間的延長,各樣品色澤ΔE值之間的差距逐漸縮小。鮮榨獼猴桃果汁的主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分別是2-己烯醛(69.35%)和己醛(11.23%),鮮榨獼猴桃果汁的揮發(fā)性組分中最主要的是醛類化合物(85.139%)。超高壓處理后,獼猴桃果汁中醛類化合物含量有所提高,說明高壓中溫協(xié)同處理對獼猴桃風(fēng)味有加強(qiáng)作用。 高壓和熱協(xié)同處理不僅改變了果汁中粒子的形態(tài),同時(shí)影響了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成,使得大分子之間、顆粒之間、大分子和顆粒之間的相互作用發(fā)生了變化。獼猴桃果汁體系符合Herschel-Bulkley方程,表現(xiàn)出非牛頓流體特性。 未經(jīng)超高壓殺菌設(shè)備處理的獼猴桃果汁,屬于假塑性流體。
在經(jīng)超高壓殺菌設(shè)備處理后,逐漸顯示出觸變性,在高于400 MPa壓力處理后產(chǎn)生了觸變環(huán)。動(dòng)態(tài)流變特性研究表明,壓力處理對于獼猴桃果汁體系有明顯的增加黏性并降低彈性的作用。同時(shí),處理溫度也會(huì)影響高壓處理對獼猴桃果汁流變特性作用的效果。獼猴桃果汁中的大分子在經(jīng)過壓力溫度協(xié)同處理后,同時(shí)存在聚合和解聚兩種現(xiàn)象。升高溫度可以加速以上兩個(gè)過程。
