论文部分内容阅读
论文对现有的PEF-1实验装置进行了优化升级；以植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum)、扩展青霉(Penicilliumexpansum)、大肠杆菌(Escherichiacoli)和酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)为对象，研究了加工因素、产品因素和微生物因素对高压脉冲电场(PulsedElectricField，PEF)杀菌效果影响，利用6个数学模型分析PEF处理下植物乳杆菌和扩展青霉失活动力学变化；以酿酒酵母为材料从分子水平研究了PEF对其细胞膜、胞内蛋白含量、胞内酶活性和DNA的影响；以多酚氧化酶(Polyhenoloxidase，PPO)和脂肪氧化酶(Lipoxygenase，LOX)为材料，研究了PEF钝酶效果和动力学变化，利用电泳、圆二色谱(CD)和荧光光谱分析PEF对酶蛋白一级、二级和三级构象的影响；以鲜榨胡萝卜汁为材料，分析了PEF处理的胡萝卜汁4℃贮藏28d品质变化。主要结果和结论如下：
(1)PEF-1实验处理装置优化升级为PEF-2系统。设计了带冷却夹套的同轴式处理室PEF-2-1和串联平板式处理室PEF-2-2，并在处理室进出口处增加温度监控，将循环处理升级为连续式处理；增加了超净工作台，改善了处理环境；提高了脉冲发生器电容、降低了脉冲频率。
(2)随电场强度、脉冲时间和脉冲能量增大PEF对植物乳杆菌和扩展青霉的杀灭效果显著增加(p＜0.05)。相同总脉冲输入能量时电场强度越强，PEF对植物乳杆菌和扩展青霉杀菌效果越好。34kV/cm、1050μs时植物乳杆菌和扩展青霉最大分别降低了4.14和3.81个对数。果蔬汁的电导率或pH值越低PEF对果蔬汁中大肠杆菌杀灭效果越好。相同处理条件下PEF杀菌效果为：酿酒酵母＞大肠杆菌＞植物乳杆菌＞扩展青霉。
(3)随电场强度和脉冲时间增加物料温度显著升高(p＜0.05)，但PEF热效率下降，PEF非热能量利用率增加。30kV/cm、1050μs时物料温度比初始物料温度增加了16℃(冷却处理)和30℃(不冷却处理)，热效率最低，仅为6.51％。相同电场处理条件不冷却处理植物乳杆菌和扩展青霉的杀菌效果比冷却处理的杀菌效果显著增加(p＜0.05)，PEF热效应和非热效应之间存在协同效应，物料处理温度较高时可以获得更好的杀菌效果。
(4)应用Bigelow模型、HülshegerⅠ模型、HülshegerⅡ模型、Peleg模型、Weibull模型和Log-Logistic模型拟合PEF作用下植物乳杆菌和扩展青霉的失活曲线，经过5个模型评价参数(Af、Bf、SS、RMSE、R2)分析，Log-Logistic模型拟合度最好，Bigelow模型拟合度最差。
(5)酿酒酵母经PEF处理后，PI染色的细胞数目明显增多，荧光强度显著增强，溶液中紫外吸收物质含量随电场强度增大显著增加(p＜0.05)，细胞膜受损；细胞内蛋白质含量显著降低(p＜0.05)，APIZYM试剂盒测定发现细胞内13种酶的活性显著下降(p＜0.05)；细胞内DNA含量降低，部分细胞DNA变性。因此，微生物细胞死亡原因可能与细胞膜受损、内容物流失和胞内蛋白含量降低、酶活下降，以及DNA含量降低和变性有关。
(6)随电场强度和脉冲时间增加PEF对PPO和LOX钝化效果显著提高(p＜0.05)。24kV/cm时其活性分别最大降低68.71％和88.26％。PPO和LOX的钝化符合一级动力学，电场强度从8kV/cm增加到24kV/cm时PPO和LOX的D值分别从1701μs降低到641μs和11340μs降低到1233μs，相同电场强度下PPO的D值都低于LOX的D值，PPO和LOX的ZE值分别为39.92kV/cm和40.70kV/cm，PPO电场敏感性高于LOX。
(7)PEF不会导致PPO和LOX的氨基酸序列断裂和一级结构破坏，但改变了酶的二级和三级结构。PEF处理后PPO和LOX的CD光谱图发生了变化，随电场强度增强平均摩尔椭圆率[θ]显著降低，α-螺旋含量显著降低(p＜0.05)，α-螺旋含量和电场强度之间存在良好线性关系。PEF处理后LOX的荧光强度增加，LOX发射光谱中特征峰337nm和583nm处的相对荧光强度和电场强度之间中存在良好线性关系。
(8)胡萝卜汁经25kV/cm、200μs处理后内源酶LOX、PPO和PME活性分别降低了37.35％、52.14％和43.71％，而pH值、浊度和类胡萝卜素没有显著变化(p＞0.05)，色泽指标L，a，b和C值也没有显著变化，△E值小于2。4℃贮藏28d期间胡萝卜汁中的LOX、PPO和PME活性没有显著变化(p＞0.05)，pH值、浊度没有显著变化(p＞0.05)，但类胡萝卜素含量显著降低(p＜0.05)，L、a、b、△E和C值都没有显著变化(p＞0.05)，褐变指数有所增加，但相对未处理和热处理胡萝卜汁增加不显著(p＞0.05)。