[发明专利]利用低频超声波对柑橘汁杀菌的方法

说明书

技术领域

本发明属于液体饮料灭菌技术领域，具体涉及利用低频超声波对柑橘汁杀菌的方法。

背景技术

柑橘是世界第一大贸易水果，我国的柑橘产量以及种植面积均居世界第一，其中宽皮柑橘产量最高，2015年产量高达1850万吨，占世界宽皮柑橘总产量的三分之二以上，出口量超过世界出口量的三分之一。果汁是柑橘类作物的主要加工产品，也是缓解鲜果滞销压力，增加农产品附加价值的重要途径。目前我国柑橘汁出口量仅为进口量的10％，柑橘作物的附加产值具有极高的提升空间。我国宽皮柑橘以鲜食为主，加工产品比较单一，主要以橘瓣罐头为主，宽皮柑橘汁经热处理易产生异味物质，严重影响橘汁感官品质，是宽皮柑橘加工业以及橘汁行业发展的制约因素，也是导致其加工业滞后于种植业的重要原因，同时宽皮柑橘贮藏期短，易造成严重的资源浪费。

柑橘汁富含膳食纤维、矿物质等营养物质，以及黄酮、酚酸、香豆素、类胡萝卜素、抗坏血酸等多种活性成分，对心脑血管疾病等慢性和退行性疾病具有潜在的预防与治疗作用。尤其是非浓缩还原汁，因其较好的保留了水果原有的营养与风味，日益受到消费者的青睐。柑橘汁作为一种热敏性食品，传统热杀菌虽能有效的杀灭微生物并抑制酶活，但高温处理对果汁色泽、味道、营养成分以及活性物质造成不同程度的破坏，加速色素降解，产生蒸煮异味，加剧褐变反应，降低果汁新鲜度，甚至产生醛和环氧化合物，对果汁的安全性造成一定的危害和隐患。伴随消费者对健康关注度的上升，天然、无添加、非热加工的健康食品的需求量也日益增加。因此，超声波、辐照、超高压、脉冲电泳、真空渗透脱水等非热技术应用于果汁加工领域的潜在可能性受到广泛关注，新型果汁加工技术也亟需深入研究与推广应用。

超声波作为一种非热加工技术，具有环保、节能等特点，在实现杀菌的同时兼具提升果汁品质的潜在优势，明确超声技术的杀菌特性、稳定性、适用性是超声技术推广应用的新趋势。超声波是指频率为20KHz～500MHz的声波，超声波的引入可引起介质发生交替压缩和伸张的机械震动，当液体分子间的距离超过保持液体作用的临界分子间距时会形成空穴气泡，在超声波的连续作用下，部分空穴气泡会瞬间绝热收缩至爆破，产生局部高温、高压(5000～500000KPa)、强烈的剪切力等超声波特有的声化学效应，同时引起质点线性和非线性的交变震动，并伴随机械剪切力以及自由基的产生。空穴气泡的大小与超声频率的高低呈负相关，因此低频超声波(20KHz～100KHz)能产生较大的空穴气泡，气泡崩塌时比高频超声波(100KHz～1MHz)更为剧烈，具有更高的超声能量，有利于促进声化学效应的产生。当超声波应用于果汁杀菌时，其能量可瞬间分布于果汁中，空穴气泡绝热收缩至爆破的瞬间过程，产生“热点”效应，导致细胞膜在变化的压强条件下拉伸，破裂，并伴有膜电位的改变，因而在中低温条件下具有显著的杀菌效力，达到减缓热效应(降低热杀菌温度/缩短热杀菌时间)和降低能耗的效果。国内外学者基于模拟体系和真实体系开展了众多关于超声技术的杀菌效力及其机理的研究。超声处理对苹果汁、牛奶、胡萝卜汁、橙汁中微生物的灭活效果及作用机理等方面的研究均有报道。超声技术的辅助杀菌作用也已被证实，超声辅助巴氏杀菌可达到美国食品药品管理局对橙汁中大肠杆菌的卫生要求(5-log)；已有研究表明超声处理能明显抑制番石榴汁中的嗜温需氧菌。同时，超声处理能显著提高果汁浊度，提高其悬浮稳定性。除此之外，超声联合碳酸化处理能有效抑制L-抗坏血酸的降解，并能提升橙汁亮度，克服热杀菌中果汁颜色劣变的问题。综上所述，超声波作为一种新的杀菌技术，与传统热杀菌相比，能减少热效应，降低能耗，有效的减少营养成分和风味物质的损失，尤其在糖度较高的果汁中，兼具良好的均质效果，有潜力成为辅助甚至替代热杀菌的新技术。目前为止，关于宽皮柑橘(温州蜜柑)汁主要腐败菌群与致病菌群(细菌、霉菌、酵母菌、大肠菌群)对低频超声波的耐受度尚未明确，杀菌效果对低频超声参数的依赖程度以及该技术对宽皮柑橘汁综合品质影响的相关研究鲜有报道。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题提供一种快速、成本低、杀菌效果好、果汁营养损失小的利用低频超声波对柑橘汁杀菌的方法。

为实现上述目的所采用的技术方案是：一种利用低频超声波对柑橘汁杀菌的方法，具体步骤如下：将柑橘汁在温度45～50℃下进行超声波处理，超声条件为：超声频率25KHz，超声功率为685～720W，超声时间36～46min；超声处理完毕后杀菌过程即完成。

作为优选地，所述超声时间为41.5～44.4min，柑橘汁温度为48～50℃。在此超声条件下，柑橘汁的总杀菌均高于98％。