蓝莓杀菌工艺的研究.docx

1文献综述1.1 蓝莓概述1.1.1蓝莓的品种 蓝莓是越橘属植物，是多年生落叶长绿灌木果树[1]蓝莓果实外观为扁圆形，口感酸甜，果肉柔软多汁，蓝莓果实的颜色一般为深蓝色蓝莓源于北美洲，蓝莓的品种有北高丛、南高丛、半高丛、矮丛、兔眼蓝莓系列我国引进的蓝莓大多以高丛蓝莓和兔眼蓝莓这两类为主[2,3]其中“都克”、“蓝丰”、“泽西”、“德雷珀”、“蓝金”成为各个产区主要栽培的北高丛蓝莓品种，“奥尼尔”、“明星”、“绿宝石”、“追雪”为主要栽培的南高丛蓝莓品种，“灿烂”、“粉蓝”、“巴尔德温”为主要栽培的兔眼蓝莓[4]研究显示，兔眼蓝莓系列的总花色苷含量显著高于高丛蓝莓系列[5]中国作为亚洲蓝莓产业的主要贡献地，蓝莓产业主要分布在东北、内蒙古、山东、安徽、浙江和贵州等省份1.1.2蓝莓的主要营养成分1.1.2.1多酚化合物蓝莓中的多酚物质较为丰富，包括花色苷、熊果苷、槲皮素、鞣花酸、酚酸等物质[6,7]酚类化合物普遍存在于植物中的次生代谢产物，具有抗氧化、抗肿瘤、抗炎、抗菌、抗心血管疾病和抗糖基化等作用，且多酚可以作为食品抗氧化剂应用于含有动植物油脂的食品中[8,9]蓝莓的多酚物质对抑制氧化损伤已在研究中得到证明，多酚物质能清除人体内的自由基，多酚的酚羟基团能与自由基结合形成黄酮自由基，所以抑制了自由基的链式反应[10]。

其中，氯原酸是酚酸的一种，在蓝莓中含量高，且氯原酸具有较强的抗氧化功能，此外氯原酸还在多种癌症的抑制方面有很好的功效研究表明，蓝莓的总酚含量远超过黑莓等其他浆果浆果的总酚含量[10]1.1.2.2花色苷蓝莓花色苷是类黄酮物质的一种水溶性色素，在植物中因pH值的不同而呈现紫色和红色等色泽[11,12]植物中常见的花色苷有矢车菊色素、天竺葵色素、飞燕草色素、牵牛花色素、芍药色素和锦葵色素这6种[13]花色苷在浆果果皮中合成，果皮中的花色苷大多在厚壁皮下细胞，少量存在表皮细胞中[14]自然界中存在的花色苷是由花色素与糖苷构成的多酚类物质，结构特征是C3-C6-C3碳骨架结构的2-苯基苯并吡喃结构（图1.1）[15,16]花色苷具有较强的抗氧化能力，因此具有延缓机体衰老、保护视力、抗炎、抗动脉粥样硬化、降低血糖及保护心血管等[17-19]相关文献表明蓝莓具有较强的抗氧化能力与蓝莓中的花色苷含量有关[20-22]相关研究表明当花色苷含量较低时，抗坏血酸的自由基清除能力与花色苷相同，当花色苷含量上升时发现，其抗氧化能力显著高于抗坏血酸相关研究指出花青素是目前发现效果最好的天然水溶性自由基清除剂，他们广泛存在于蓝莓、草莓、黑莓等浆果中。

然而，花色苷性质不稳定，容易受到光、温度、pH值、氧气等的影响而降解[23-25]Pazminoduran等发现花色苷的浓度与花色苷的稳定性成正比例关系，花色苷浓度越高，花色苷的稳定性越强，反之则越弱这可能是花由于花色苷分子之间的相互连接导致花色苷的稳定性有所提高图1-1 花色苷的基本分子结构Fig. 1-1 Basic molecular structure of anthocyanins1.1.2.3其他蓝莓果实除酚类物质外，还含有丰富的维生素包括维生素A、维生素B、维生素C和维生素E等[3,26]研究发现Vc能增强心脏功能、清除自由基、预防癌症的发生且能防止脑神经衰老等[27]花色苷能促进人体对Vc和Ve的吸收利用，增强他们在体内的抗氧化作用此外，蓝莓还含有较多的钙、钾、磷、铁等矿物质元素，是人体必须的物质，人体的代谢活动会引起一定量的矿物质流失，而人体不能自行合成，所以需及时通过食物等补充[3]1.1.3蓝莓加工现状近些年来，人们对蓝莓功能性的认识逐渐加深和我国蓝莓种植面积不断扩大，蓝莓鲜果的产量逐年增加由于蓝莓含水量高，营养物质丰富，成熟期为夏季高温多雨时节，采摘后容易受机械损伤和微生物侵染而腐烂变质[28,29]。

因此，除了部分鲜食外，大部分蓝莓鲜果需要进行深加工，如加工制备蓝莓汁、蓝莓酒、蓝莓粉、蓝莓酱等蓝莓深加工可以延长产品的储藏期，也能提升蓝莓的附加值等李检等[30]研制蓝莓速溶米糊产品，获得的最优配方是蓝莓粉添加量 15%，蔗糖添加量15%，麦芽糊精添加量10%，水分添加15%，控制机筒温度160 ℃，螺杆转速155 r/min时，可提升米糊的冲调特性并且使蓝莓速溶米糊拥有独特的口感和风味刘金鹏等[31]通过浓缩蓝莓汁、啤酒麦汁、啤酒酵母等为主要原料，酿出了具有突出的蓝莓果香，口味纯正爽口的蓝莓啤酒张皊莉[32]通过辅色技术比较了茶多酚、表没食子儿茶素没食子酸酯、没食子酸和香豆酸4种辅色素对蓝莓汁花色苷稳定性的影响，结果表明没食子酸作为辅色剂，可显著提高蓝莓汁花色苷的稳定性Howard等[33]研究了不同加工方式和储藏条件对蓝莓酱多酚和抗氧化能力的影响，结果表明储藏期间无糖果酱的花青素含量较高，且蓝莓果酱冷藏后能更好地保留多酚和抗氧化能力陈贺等[34]研究通过改良明胶和果胶的添加比例，可研制出综合感官品质较好的蓝莓果冻梅玉立等[35]优化研究蓝莓酸奶的生产工艺，得到蓝莓酸奶最佳制备条件为白砂糖添加量7%，蓝莓汁添加量为10%，发酵时间7 h，发酵剂接种量6%，在此配方下能做出品质较高，口感较好的酸奶。

康凌宇等[36]优化了蓝莓核桃酸乳的配方，得出添加蓝莓汁和核桃汁的酸奶可以丰富产品的口感，提高酸乳的营养价值1.2 蓝莓汁加工现状目前，蓝莓加工的产品主要包括饮料、果酱、果冻、果酒等，而果汁是蓝莓加工的一个重要产品果汁产品具有易携带性，蓝莓加工成果汁后提高了蓝莓的储存期和易携带性，既解决了蓝莓储藏过程中的腐败问题，也可保留蓝莓中花色苷等营养物质，提高蓝莓的商业价值蓝莓汁在加工的过程中，花色苷的不稳定性，会引起色泽的衰败、花色苷的降解及抗氧化活性的降低[37-39]因此，如何在蓝莓产品的加工过程中减少营养物质的损失，近年来引起了研究者的广泛关注Zhang等[40]研究了热水浴处理和蒸汽处理对蓝莓汁花色苷和总酚含量的影响，结果表明热水浴处理和蒸汽处理都明显提高了蓝莓汁花色苷和总酚的含量，但对于果汁的出汁率增加不显著仇小妹等[41]研究了复合酶对蓝莓汁品质的影响，并分析酶解蓝莓汁的的抗氧化能力，结果表明经复合酶酶解的样品出汁率、抗氧化能力、花色苷和总酚含量均有所提高Siddiq等[42]研究了酶对蓝莓汁的出汁率、理化性质、花色苷的影响，结果表明蓝莓汁经酶处理后对总可溶性固形物、果糖和葡萄糖没有影响，而对出汁率、花色苷和澄清度明显高于对照组。

Nadulski等[43]研究了55个蓝莓汁品种的可溶性固形物、pH值、抗氧化活性、花色苷和总酚含量，结果表明兔眼系列蓝莓汁的可溶性固形物、pH值、抗氧化活性、花色苷和总酚含量较高Hou等[44]指出在蓝莓汁的加工中，低温等离子处理和热处理相比，显著的提高了酚类物质的含量，同时也更好的保持蓝莓汁的颜色Zhu等[45]比较了微芯片脉冲电场和高温短时间灭菌技术对鲜榨蓝莓果汁微生物学、理化性质和风味的影响，结果表明微芯片脉冲电场能更有效地保护蓝莓汁样品的营养还原特性和颜色宿时等[46]研究了超高压均质对蓝莓汁杀菌效果及品质的影响，并得出150 MPa处理3次或200 MPa处理1次，可达到国家食品卫生标准要求，且Vc和花色苷含量略微下降，为蓝莓汁的非热力杀菌工艺提供参考指标1.3 超声波技术的研究进展超声波是指20—106 kHz的机械波，超声波的两种形式分别为波动形式和能量形式，通过传播过程中和媒介的互相作用产生超声效应[47]超声波在液体介质中，当超声强度足够大时，液体在负压的作用下就会破坏原有结构的完整性，产生气泡，此时原先溶解在液体中的气体会进入气泡，使气泡体积不断扩大；但当超声波正压作用来临时，气泡会在收缩，使气泡中的气体重新进入液体之中，但由于气泡收缩表面积减少，使气泡中气体扩散到液体的体积减小，进入气泡的气体体积总是高于压缩时返回液体中的气体体积，从而致使气泡在传播过程中不断增大，反复多次后，气泡会无法承受气体的压力而发生破裂，从而释放出能量[48]。

振幅的大小会影响空穴效应的产生，振幅大，空化效应强，反之亦然，但当超声波强度较高时，会产生许多气泡，从而影响能量的传递，且液体的溶度过高会引起超声波空化效应的减弱此外，超声波空穴效应还取决于超声波的强度、处理介质的性质、环境温度、频率等基于空化效应的超声波技术应用于原料处理，可破坏细胞壁和细胞膜的结构，加速内容物的流出，提高原料的加工效率[49,50]研究表明经超声处理后的果汁具有较好的颜色且营养物质含量较高范琳琳等[49]用响应面法优化了超声辅助酶解制备黑莓清汁工艺，证明了超声波辅助技术制备果汁可以提高果汁的出汁率、透光率、花色苷和总酚含量Wang等[51]探讨了超声波处理对猕猴桃果汁中总酚、黄酮类化合物、抗坏血酸、抗氧化能力的影响，并且通过扫描电子显微镜观察细胞内的破裂、孔洞的形成等，解释了超声处理在提高生物活性分子的提取方面的物理机制Wang等[52]研究超声波处理对草莓汁颜色、抗坏血酸、酚类物质含量及抗氧化活性的影响，结果表明，16 min超声波处理可显著提高了样品的色泽，12 min超声处理样品中总酚、黄酮类化合物、抗坏血酸含量及抗氧化活性均最高He等[53]探讨了超声波辅助提取酒渣中的酚类物质，在最佳的超声提取工艺参数下，并比较了超声波辅助提取与提取常规溶剂的提取蓝莓酒渣的总酚和花色苷含量。

Iqbal等[54]研究了超声处理后木瓜汁中PPO的失活、聚集和结构变化，结果表明超声处理可引起PPO的初始解离和随后的聚集，从而导致结构改变，荧光分析显示，超声处理后PPO的荧光强度明显增强，且有明显的蓝移，显示出三级结构的破坏Bhat等研究超声波处理对草莓汁的pH、TSS、可滴定酸、花色苷、总酚、抗坏血酸及抗氧化能力等的影响，结果表明超声波对草莓汁pH、TSS、可滴定酸等无明显变化，而花色苷、总酚、抗坏血酸及抗氧化能力等均有显著提高，所以超声波作用于果汁的前景广阔1.4 食品杀菌技术的研究进展食品的杀菌工艺决定了食品的货架期安全性，是食品生产过程中的重要一步食品经过杀菌后能减少腐败菌和致病菌污染目前果汁的杀菌主要有两种热杀菌和非热杀菌1.4.1 热杀菌热杀菌是一种传统的杀菌方式，包括巴氏杀菌、高温短时杀菌、微波杀菌等目前食品加工中最常的是杀菌方式依然是热杀菌谢爱英等[55]研究了巴氏杀菌对贮藏期间酸奶品质的影响，结果显示原料乳杀菌加热温度大于80 ℃时，能促进酸奶黏度、硬度、稳定贮藏期间的质构和pH值的改变，及感官特征的提高张波波等[56]比较了超高压及超高温瞬时灭菌对西瓜饮料品质的影响，表明超高温瞬时与超高压处理对西瓜饮料部分品质影响类似，但口感和颜色等方面不如超高压处理。

王近近等[47]研究了微波杀菌对枇杷果汁贮藏期间品质的影响，表明微波杀菌技术具有较好的杀菌效果，同时微波杀菌的枇杷果汁总酚、Vc含量和抗氧化能力高于巴氏杀菌的枇杷果汁但在热处理杀菌的过程中往往会破会食品本身的颜色、营养价值和口感等而现代人往往追求食物本身的色、香、味，然而非热处理杀菌能更好的保存食物天然的属性1.4.2 非热杀菌目前常用的非热杀菌主要有辐照杀菌、紫外杀菌、超高压技术、高压脉冲电场杀菌等[58-61]超高压技术又称也称高静压处理技术，是先将食物放入抽真空的食品包装材料中，后密封置于压力仓中，用水作为传递压力的介质，超高压杀菌是通过高压破坏细胞膜中的磷脂分子结果，使细菌细胞膜的流动性及渗透性发生改变，从而影响细胞膜的生理功能，或改变非共价键如氨键、离子键和疏水键等空间结构，导致淀粉变性及酶失活等，从而达到杀灭微生物的目的超高压杀菌处理有以下两个特点，（1）超高压是通过液体压缩，所以不会危害食品本身的安全性，且当压力上升到设定。