摘要：研究了传统热力杀菌与脉冲电场杀菌效果，又探讨了脉冲电场杀菌工艺，结果表明：脉冲电场杀菌效果优于传统热力杀菌，最佳电场强度为25 kv/cm，最佳电场处理时间为200微秒。
关键词：热力杀菌；脉冲电场杀菌；电场强度；处理时间
1引言
作为非热杀菌技术的代表，高压脉冲电场杀菌受到了国内外学者的关注。它的杀菌效果不仅优于传统的热力杀菌，而且还可以最大限度地保留饮品的营养成分[1]。它可以应用在所有流体食物的杀菌上，例如：果汁、奶制品、蛋清液、茶类饮品等。最近十年来，关于高压脉冲电场的研究越来越多，但是对于电场的杀菌工艺研究甚少，故本文以电场强度和电场处理时间为影响因素，考察了接种大肠杆菌后的苹果汁的总菌数以及维生素C的含量。
2实验材料与方法
2.1实验所需材料
汇源苹果汁，大肠杆菌试剂
2.2实验所需设备
磁力搅拌器(ZNCL-BS)，大肠杆菌检测仪(RVLM)，维生素C检测仪-荧光分析仪(SPY/WISDOM-8000A)，高压脉冲电场(FPDIV-PEF)，热力杀菌消毒机(HYT-2)
2.3实验方法
苹果汁饮料购买于本地超市，将购买的汇源苹果汁平均分成若干份置于烧杯中，每份50 ml，在每份果汁中加入5 ml大肠杆菌试剂(原始大肠杆菌试剂菌体浓度为108 cfu/ml，)，将烧杯置于磁力搅拌器上快速搅拌15分钟，让苹果汁与大肠杆菌充分混合(混合后的苹果汁大肠杆菌菌体浓度达到106 cfu/ml)，然后将苹果汁分别置于传统热力杀菌消毒机和高压脉冲电场中，最后对经过传统电场和高压电场处理后的苹果汁进行大肠杆菌以及维生素C的检测。
3实验结果与分析
图1不同电场强度下的总菌数和维生素C含量变化
图1表示了接种大肠杆菌的苹果汁在不同脉冲电场强度下，其总菌数与维生素C含量的变化趋势。从图中结果可知，接种大肠杆菌的苹果汁(50 ml)在没有得到脉冲电场杀菌前，其总菌数的对数值为8，维生素C含量为0.5 mg，随着电场强度的逐渐增加，苹果汁中的大肠杆菌呈现出明显下降的趋势，在电场强度为20、25、30、35 kv/cm时，苹果汁中大肠杆菌的对数值分别下降了2.9、4.3、4.4、4.4，从该结果可以看出，当电场强度为20 kv/cm时，杀菌效果明显，而当电场强度达到25 kv/cm时，杀菌效果更加明显，当电场强度持续升高，脉冲电场对大肠杆菌的灭菌效果没有进一步增强，这可能是由于电场的杀菌运行时间不足所造成的，在后续的研究中，本论文会将电场的运行时间作为灭菌的影响因素。从维生素C含量的变化，我们可以看出，电场强度的增加会破坏苹果汁中的维生素C，使苹果汁中的维生素C呈现出下降趋势，随着电场强度的增加苹果汁中的维生素C从原来的0.5 mg降到了0.3 mg，从营养学角度考虑，电场强度的增加严重影响了苹果汁的营养结构，所以综合考虑，电场强度为25 kv/cm时较为合适。
图2电场强度为25 kv/cm时不同处理时间对总菌数与维生素C含量的影响关系图
图2为不同处理时间对苹果汁中大肠杆菌总菌数以及维生素C含量的影响，由图1可知，最佳电场强度为25 kv/cm，故本实验在固定最佳电场强度的前提下改变了处理时间，从图中结果可以看出，当电场处理时间为50微秒时，大肠杆菌的对数值为7.7，与最初接种大肠杆菌的对数值8非常接近，说明50微秒的处理时间是不足以杀死苹果汁中的大肠杆菌，随着电场处理时间的不断增加，大肠杆菌的对数值下降趋势明显，当电场处理时间增加到200微秒时，大肠杆菌的对数值为1.1，对数值下降了6.9，随着电场处理时间进一步增加到300微秒时，大肠杆菌的对数值为1，与200微秒时的对数值基本持平。从图2中也可以得知，随着电场处理时间从50微秒增加到200微秒，苹果汁中的维生素C含量没有明显下降，然而当电场处理时间增加到300微秒时，苹果汁中的维生素C含量明显减少，故最佳的电场处理时间为200微秒。
4结论
本文以接种大肠杆菌的普通汇源苹果汁为研究对象，对比了传统热力杀菌与脉冲电场杀菌效果，从结果看出脉冲电场无论从杀菌效果还是防止维生素C流失方面，脉冲电场杀菌优势明显。随后对脉冲电场杀菌工艺进行了研究，从杀菌效果和防止营养流失方面综合考虑，最佳的电场强度为25 kv/cm，最佳处理时间为200微秒。
参考文献：
[1] 陈拓, 杨瑞
表1反映了两种杀菌方式对接种大肠杆菌后的苹果汁的杀菌效果，从表中可知，接种大肠杆菌后的苹果汁中总菌数为8，通过传统热力杀菌和高压脉冲杀菌后总菌数均有明显下降，下降幅度均接近7个对数值，说明两种杀菌方式对消灭大肠杆菌都有非常显著的效果，然而两种杀菌方式在杀菌所需时间上存在较大差异，传统热力杀菌用时15分钟，而高压脉冲电场用时仅仅为200微妙，其杀菌所需时间为传统热力杀菌的1/4500，此外，传统热力杀菌需要将仪器设备升温至60oC，在此温度下才可以有效地杀死大肠杆菌，然而高温在杀死大肠杆菌的同时，维生素C等营养物质也会大量流失，而高压脉冲电场利用脉冲产生的瞬间高压在常温下就可以消除大肠杆菌，所以从经济效益和营养物质等方面综合考虑，高压脉冲电场取代传统热力杀菌设备是必然趋势，故本文后续以高压脉冲电场为研究对象。
论文作者:何鑫涛
论文发表刊物:《科技中国》2017年7期
论文发表时间:2017/10/11
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