高场强超声波对草莓浆流变特性的影响研究

论文摘要

高场强超声波（high power ultrasound,HPU）是一种新型的非热加工技术,因其杀菌效果好且能有效保持果蔬产品的感官和营养品质,近年来成为果蔬加工中的研究热点。然而HPU在果浆中的应用研究较少,因此本论文以草莓浆为研究对象,首先研究了单独HPU处理对草莓浆品质的影响,发现了HPU改变草莓浆流变特性的现象,然后通过研究不同HPU处理条件（温度、功率密度、时间）对草莓浆流变特性、多聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase,PG）、果胶甲基酯酶（pectin methylesterase,PME）及果胶的影响,提出了HPU影响草莓浆流变特性的可能机制。主要研究结果及结论如下:（1）冰浴HPU处理后草莓浆的pH、可溶性固形物没有显著变化;而L*、a*、b*值均显著升高（p<0.05）,且各组ΔE值均大于2;花色苷含量均升高,总酚含量虽呈先升高后降低的趋势,但最大降低值只有9.5%。实验结果表明HPU能较好维持草莓浆营养物质含量并起到护色作用。（2）与未处理草莓浆相比,605 W/cm2（冰浴、25°C、35°C、45°C）处理16 min后的草莓浆表观粘度均显著增加约4倍以上,但不同处理温度之间差异较小;随时间延长、功率密度增加,草莓浆表观粘度均逐渐增大,但在605 W/cm2与968 W/cm2条件下粘度差异较小。HPU处理显著降低了草莓浆液中游离的钙离子含量。实验结果表明HPU可能促进凝胶形成,提高草莓浆粘度,增强其弹性和粘性性质。（3）单独的热（≤45°C）或HPU处理使PG残留活性均在80%以上,而两者结合处理能达到更好的钝化效果,在35°C、605 W/cm2条件下处理16 min可使酶活力降至13.72%。实验结果表明,两者单独处理对PG钝化效果不大,只有两者同时处理才能表现出显著的协同钝化效应。实验结果表明HPU可以显著钝化PG,从而减缓其对果胶的降解。（4）不同温度（冰浴、25°C、35°C、45°C）、不同功率密度（242 W/cm2、605 W/cm2、968 W/cm2）HPU处理0-16 min,草莓PME粗酶液残留活性均在70%以上。表明HPU不能显著钝化PME,残留的PME可能会使果胶发生低酯化。35°C、605 W/cm2、16 min处理可使纯PME的α-螺旋含量降低3.3%,β-折叠、β-转角含量分别升高4.2%、6.4%,α-螺旋同时向β-折叠和β-转角转化;纯PME的λmax为345 nm,上述处理条件可使其荧光强度降低42.84%,这种效果随时间延长、功率密度升高而增强。表明HPU对PME的钝化与改变酶的二级和三级结构有关。（5）草莓水溶性果胶溶液属假塑性流体,随处理时间延长,其粘度降低,并逐渐趋于牛顿流体。HPU（35°C,605 W/cm2,2、6、16 min）能降低其分子量和粒度,处理16 min可使分子量和平均粒径分别降低47.75%、69.12%。表明HPU可以改变草莓果胶的分子结构,从而降低草莓果胶的粘度。综合分析上述结果,提出HPU提高草莓浆表观粘度的可能机制为:一方面HPU处理后,草莓浆的PG被显著钝化但PME活性较高,果胶的降解被有效抑制,但是果胶的低酯化被促进,低酯化的果胶可能与果浆中的Ca2+形成凝胶;另一方面,HPU使低酯化果胶形成凝胶的速率高于其对果胶本身的降解,从而使表观粘度上升。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 草莓概述
•   1.2 高场强超声波技术概况
•     1.2.1 HPU对果浆微生物的影响
•     1.2.2 HPU对果浆酶活性的影响
•     1.2.3 HPU对果浆理化性质的影响
•     1.2.4 HPU对果浆感官品质的影响
•     1.2.5 HPU对果浆营养品质的影响
•     1.2.6 HPU对果浆贮藏期的影响
•   1.3 果浆流变特性
•     1.3.1 流变特性概述
•     1.3.2 HPU对果浆流变特性的影响
•   1.4 立题依据、研究目的和研究内容
•     1.4.1 立题思路及意义
•     1.4.2 研究目的
•     1.4.3 研究内容
•     1.4.4 技术路线
• 2 HPU对草莓浆品质影响
•   2.1 引言
•   2.2 材料与仪器
•     2.2.1 实验原料
•     2.2.2 主要实验试剂
•     2.2.3 实验仪器
•   2.3 实验方法
•     2.3.1 草莓浆制备
•     2.3.2 HPU处理
•     2.3.3 酶活测定
•     2.3.4 感官品质测定
•     2.3.5 理化性质测定
•     2.3.6 营养物质含量测定
•     2.3.7 数据统计分析
•   2.4 结果与讨论
•     2.4.1 HPU对草莓浆花色苷含量、总酚含量的影响
•     2.4.2 HPU对草莓浆pH、可溶性固形物、颜色的影响
•     2.4.3 HPU对草莓浆流变特性的影响
•     2.4.4 HPU对草莓浆PME、PG酶活性的影响
•     2.4.5 HPU对草莓浆粒径分布的影响
•   2.5 本章小结
• 3 HPU对 PG酶的钝化动力学
•   3.1 引言
•   3.2 材料与仪器
•     3.2.1 主要实验试剂
•     3.2.2 实验仪器
•   3.3 实验方法
•     3.3.1 溶液配制
•     3.3.2 酶活力测定
•     3.3.3 PG酶液处理
•     3.3.4 PG酶活钝化动力学分析
•     3.3.5 数据统计分析
•   3.4 结果与讨论
•     3.4.1 不同温度对PG酶活性的影响
•     3.4.2 冰浴条件下不同HPU功率密度对PG酶活性的影响
•     3.4.3 热与HPU同时处理对PG酶活性的影响
•     3.4.4 热与HPU先后处理对PG酶活性的影响
•   3.5 本章小结
• 4 HPU对 PME的活性及构象的影响
•   4.1 引言
•   4.2 材料与仪器
•     4.2.1 实验原料
•     4.2.2 主要实验试剂
•     4.2.3 实验仪器
•   4.3 实验方法
•     4.3.1 PME酶液制备
•     4.3.2 HPU处理
•     4.3.3 PME酶活测定
•     4.3.4 圆二色谱分析
•     4.3.5 荧光光谱分析
•     4.3.6 数据统计分析
•   4.4 结果与讨论
•     4.4.1 HPU对 PME酶活性的影响
•     4.4.2 HPU对 PME二级结构的影响
•     4.4.3 HPU对 PME三级结构的影响
•   4.5 本章小结
• 5 HPU对果胶性质的影响
•   5.1 引言
•   5.2 材料与仪器
•     5.2.1 实验原料
•     5.2.2 主要实验试剂
•     5.2.3 实验仪器
•   5.3 实验方法
•     5.3.1 醇不可溶性物质的提取
•     5.3.2 水溶性果胶的提取
•     5.3.3 HPU处理
•     5.3.4 流变特性测定
•     5.3.5 果胶ζ-电势和粒度测定
•     5.3.6 果胶分子量测定
•     5.3.7 半乳糖醛酸含量测定
•     5.3.8 果胶酯化度测定
•     5.3.9 数据统计分析
•   5.4 结果与讨论
•     5.4.1 HPU对草莓果胶流变特性的影响
•     5.4.2 HPU对草莓果胶分子量的影响
•     5.4.3 HPU对草莓果胶半乳糖醛酸和酯化度的影响
•     5.4.4 HPU对草莓果胶ξ-电势的影响
•     5.4.5 HPU对草莓果胶粒度的影响
•   5.5 本章小结
• 6 HPU影响草莓浆流变特性的机制验证
•   6.1 引言
•   6.2 材料与仪器
•     6.2.1 实验原料
•     6.2.2 主要实验试剂
•     6.2.3 实验仪器
•   6.3 实验方法
•     6.3.1 草莓浆制备
•     6.3.2 HPU处理
•     6.3.3 钙含量测定
•     6.3.4 流变特性测定
•     6.3.5 数据统计分析
•   6.4 结果与讨论
•     6.4.1 HPU对草莓浆液中钙含量的影响
•     6.4.2 HPU对草莓浆静态流变特性的影响
•     6.4.3 HPU对草莓浆动态流变特性的影响
•   6.5 本章小结
• 7 结论与展望
•   7.1 结论
•   7.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈丽伊

导师: 车振明,曾泽生

关键词: 高场强超声波,草莓浆,流变特性,果胶

来源: 西华大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 物理学,轻工业手工业

单位: 西华大学

分类号: TS255.3;O426

DOI: 10.27411/d.cnki.gscgc.2019.000381

总页数: 75

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