(完整版)擬攻讀博士學(xué)位科學(xué)計劃書

1、擬攻讀博士學(xué)位科學(xué)計劃書姓名：報考專業(yè)：計劃書題目：高壓脈沖電場滅菌對果醋品質(zhì)的影響及其在貯藏過程的作用一、立題依據(jù)1.1. 研究的背景果醋是為實現(xiàn)水果的綜合利用而開發(fā)的新產(chǎn)品，它一種營養(yǎng)豐富、 風(fēng)味優(yōu)良的酸性調(diào)味品，兼有水果和食醋的營養(yǎng)保健功能。其在發(fā)酵過程中，水果的大部分糖分被微生物發(fā)酵生成果醋的主要成分醋酸，而氨基酸、 有機酸、 礦物質(zhì)元素、維生素等的小部分被微生物利用形成新的營養(yǎng)和風(fēng)味成分，因而果醋保留了大部分水果原有的營養(yǎng)成分1 。果醋除了具有普通食醋的作用如解除疲勞、消除肌肉疼痛、預(yù)防心血管病的發(fā)生、增進(jìn)食欲、促進(jìn)消化等，還兼有水果的保健功能。如：山楂的降血壓、 改善心臟收縮力和利

2、用氧氣功能降低體內(nèi)脂肪酸和堆積的乳酸， 具有健美、 消除疲勞的作用； 蘋果的治脾虛火盛、補中益氣、 潤肺、悅心，生津開胃；梨的生津潤燥、清熱化痰、止咳等功效2-4 。近幾年，國內(nèi)果醋研究也已成為食醋領(lǐng)域研究的熱點之一，而且果醋的種類也逐漸增加。敬思群 5 以玉米，麩皮為主要原料， 經(jīng)酒精發(fā)酵后加入葡萄皮渣進(jìn)行醋酸發(fā)酵而制得葡萄果醋，再經(jīng)調(diào)配， 制成風(fēng)味獨特的葡萄果醋飲料；蔣家新等 6 以大米糖化醪為主要原料添加菠蘿生產(chǎn)帶肉果汁醋； 還有研究人員以殘次蘋果和高粱為主要原料釀成蘋果高粱保健醋飲料以及百合果醋、香蕉西番蓮果醋等等7-9 。目前，根據(jù)果品資源的特點，可選擇合適的工藝和方法，進(jìn)行果醋系列

3、產(chǎn)品的研究與開發(fā)，已開發(fā)的可作為生產(chǎn)果醋的果品資源主要有：蘋果、山楂、 水蜜桃、 獼猴桃、 野生酸棗、 沙棘、 南瓜、 葡萄、鴨梨、烏梅、 黑加侖、 番茄、 龍眼、芒果、杏、桔子、檸檬、草莓、菠蘿、香蕉、芭蕉、柿子和羅漢果等1 。在果醋工業(yè)生產(chǎn)中，工藝的優(yōu)化和選擇對果醋的質(zhì)量如香味、口感等產(chǎn)生直接的影響。除了水果的選擇、發(fā)酵過程中條件的選擇與控制、酵母的菌種質(zhì)量之外，發(fā)酵之后的滅菌處理與陳釀過程對于果醋的質(zhì)量也具有十分重要的意義。殺菌是食品加工過程中的一個重要單元操作， 該本操作可以食品中的酶失活并殺死食品中存在的致病菌、腐敗菌和產(chǎn)毒菌，以保證食品的安全性，延長產(chǎn)品的保藏期。發(fā)酵而成的果醋液中

4、存在大量的酵母菌殘體、醋酸菌及其它微生物，為了終止醋酸發(fā)酵過程通常要進(jìn)行滅菌處理10 。發(fā)酵所得的新醋味粗，且渾濁， 不適宜飲用， 經(jīng)一定時期儲藏和適當(dāng)?shù)墓に囂幚?，在儲藏期發(fā)生一系列理化及生化的變化，果醋變得香濃醇和清晰色美，此過程稱為果醋的老熟或陳釀11。陳釀的本質(zhì)是物理上的分子重排與化學(xué)上的氧化和合成的過程，該過程具有促進(jìn)醋液的澄清和提高果醋的穩(wěn)定性。經(jīng)過陳釀過程的氧化還原、 酯化以及聚合沉淀等作用，果醋中的不良風(fēng)味物質(zhì)減少，芳香物質(zhì)得到加強和突出，各種物質(zhì)之間達(dá)到平衡，果醋變得和諧、柔順、細(xì)膩、醇厚，并表現(xiàn)出特有的典型風(fēng)格 12 。目前，熱處理滅菌方式廣泛應(yīng)用于果醋等流體食品的殺菌，其顯

5、著提高了食品的質(zhì)量，延長了食品的貨架期。但熱力殺菌技術(shù)存在一些難以克服的問題：它對果醋中尤其是熱敏性營養(yǎng)成分及色、 香、味等有很大的破壞作用， 使其失去原有的新鮮厚， 甚至還可能產(chǎn)生異味(如蒸煮味 )，而影響了食醋的質(zhì)量。隨著近年來人們對食品新鮮度要求的不斷提高，希望食品在加工過程中能保持其原有的新鮮度。此外加熱滅菌的果醋擱置一段時間后可能逐漸呈現(xiàn)均勻的混濁， 這是由嗜溫、 耐醋酸、 耐高溫、 厭氧的梭菌引起的 1 。梭菌的增殖不僅消耗醋中的各種成分， 還會代謝不良物質(zhì)， 如產(chǎn)生異味的丁酸、 丙酮等破壞醋的風(fēng)味，而且大量菌體包括未自溶的死菌體使醋的光密度上升，透光率下降，影響其品質(zhì)13 。果醋

6、發(fā)酵目前常采用液態(tài)發(fā)酵法生產(chǎn)，剛發(fā)酵完的新鮮果醋口感生硬、醋味刺激、 香氣淡薄。為了提高食醋的風(fēng)味，增加香氣，必須對新鮮食醋進(jìn)行陳釀處理14 。傳統(tǒng)多采用自然陳釀工藝， 存在時間長 (少則數(shù)月， 多則經(jīng)年 )，占用設(shè)備容器多， 管理困難， 衛(wèi)生條件差，不能很好地滿足市場的供應(yīng)。 為加速食醋的陳化， 縮短陳釀期， 現(xiàn)代加工多采取人工快速催陳技術(shù)。目前應(yīng)用于食醋催陳的方法主要有高壓靜電催陳、激光催陳、微波催陳、 紅外線催陳等 15,16 ，微波和紅外線作用于酒體或醋體后溫度升高，這實際上是“高溫 ”貯存，促使雜味物質(zhì)揮發(fā)掉的同時， 也不可避免地失去了酒或醋中的部分香味成分，影響了產(chǎn)品質(zhì)量； 激光方

7、法簡便易行， 但由于激光管使用壽命有限，故處理成本高。 在解決許多果醋發(fā)酵風(fēng)味比較平淡、 缺乏香氣這一困擾果醋發(fā)展的問題上，研究出適合果醋的陳釀工藝將取得突破性進(jìn)展。1.2. 國內(nèi)外現(xiàn)狀國內(nèi)外研究人員從能量消耗、 經(jīng)濟(jì)性、 處理效果等影響因素等方面對果醋的滅菌與陳釀進(jìn)行了一定的研究。馬永昆等 17 人對幾種滅菌處理對桑葚果醋香氣品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)熱處理桑椹果醋香氣品質(zhì)較差，微波處理的桑椹果醋香氣成分綜合得分最高。許多研究都在嘗試新的滅菌方式對果醋進(jìn)行處理，以改善果醋的品質(zhì)。安鳳平等10 人采用酸性硅溶膠澄清及無機陶瓷膜微濾除菌工藝對荔枝果醋進(jìn)行滅菌處理，發(fā)現(xiàn)該方法不僅可以效除去果醋中的醋酸菌等微

8、生物，產(chǎn)品透光率可達(dá)95.2、風(fēng)味及營養(yǎng)保留好。林曉姿18 以新釀制的枇杷果醋為原料， 采用超聲波催陳，對其影響因子進(jìn)行單因素和正交試驗，并與自然陳釀3 個月枇杷醋的品質(zhì)進(jìn)行比較。試驗結(jié)果表明：超聲波處理能提高枇杷果醋總酯的含量，對總酸、氨基態(tài)氮的影響較小，并能使枇杷果醋的口感柔和、香氣濃郁，與自然陳釀3 個月的品質(zhì)相當(dāng)。李維新 14 以新鮮全汁枇杷果醋為原料，分析了臭氧在枇杷果醋中的溶解特性和穩(wěn)定性；以果醋總酯含量為催陳效果指標(biāo)，采用正交試驗優(yōu)化了枇杷果醋臭氧催陳工藝。高壓脈沖電場以其良好的應(yīng)用特性而被國內(nèi)外學(xué)者廣泛研究，成為當(dāng)前最有前途實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的冷殺菌方法之一19 。將食品置于帶有兩

9、個電極的處理室中，給予高壓電脈沖，形成脈沖電場， 作用于處理室中的食品， 從而殺滅微生物和鈍化酶活性，使食品得以長期貯藏。相比于熱力殺菌，脈沖電場具有顯著優(yōu)點：處理溫度低，可以在常溫下或更低的溫度下進(jìn)行殺菌；殺菌時間非常短，通常是幾十微秒便可以完成；節(jié)省能源，不需要加熱，不會污染環(huán)境； 對產(chǎn)品的色、 香、味和營養(yǎng)成分沒有破壞，能保持產(chǎn)品的新鮮度20 。美國、 德國、荷蘭、日本等國已對PEF 技術(shù)的基礎(chǔ)和應(yīng)用進(jìn)行了多年的研究，有些實驗己進(jìn)入中試階段，而我國在相關(guān)領(lǐng)域的研究也逐漸增加。廖小軍等 21 研究 PEF 殺菌滅酶效果和對蘋果汁品質(zhì)的影響。發(fā)現(xiàn)PEF 處理后大腸桿菌與釀酒酵母細(xì)胞發(fā)生明顯變

10、化，表面粗糙、 褶皺 ,原生質(zhì)收縮、 團(tuán)聚、分布不均勻， 出現(xiàn)質(zhì)壁分離。 大腸桿菌細(xì)胞壁和細(xì)胞膜局部變得模糊，部分細(xì)胞原生質(zhì)大量或全部流失，剩下細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，表明PEF 對這兩種微生物具有很好的殺滅效果；此外還發(fā)現(xiàn)PEF 很好的保留了蘋果汁的色澤、風(fēng)味。楊穎等 22 研究了高壓脈沖電場(PEF)對百合混汁的滅菌效果。 發(fā)現(xiàn)當(dāng)電場強度達(dá)到30 kV/cm 時，滅菌效果非常顯著，處理時間為400s時菌落總數(shù)已降低了 4 個對數(shù)值，并且表示經(jīng)PEF 處理后的百合混汁的理化指標(biāo)沒有明顯的變化，其原有品質(zhì)被較好的保存。曾新安等23 研究不同電場強度和處理時間的脈沖電場(PEF) 對荔枝汁中釀酒酵母菌的

11、殺滅效果，并探討能量輸入對釀酒酵母殺滅效果的影響。結(jié)果顯示： 電場強度的增大和處理時間的延長均能增大釀酒酵母的菌數(shù)減少指數(shù)；對不同生長時期釀酒酵母進(jìn)行殺菌，表明荔枝汁中處于4 個不同生長時期的釀酒酵母對電場敏感度不同，由強到弱依次為穩(wěn)定期對數(shù)期衰亡期調(diào)整期。PEF 對釀酒酵母的滅菌效果隨著電場能量輸入的增加而增強。研究表明 PEF 能夠很好的保留橘類果汁的品質(zhì)。Yeom等 24 人對比了脈沖電場(35kV/cm ， 35 s)與巴氏加熱 (94.6， 30s)對橙汁質(zhì)量的影響，研究發(fā)現(xiàn)PEF 處理的橙汁在維生素與代表性五種風(fēng)味物質(zhì)的保留上明顯高于熱處理組。此外， PEF 處理組的在色澤等方面也

12、優(yōu)于熱處理組。 Zeng 等 25 研究脈沖電場與超聲技術(shù)對葡萄柚汁的質(zhì)量影響，結(jié)果表明聯(lián)合這兩種技術(shù)對從pH、酸度、糖度與導(dǎo)電率沒有多大影響，但可以明顯改善果汁的粘度與色度。 Cserhalmi 等 26 也進(jìn)行了類似的研究，發(fā)現(xiàn)脈沖電場處理過的葡萄柚汁、檸檬汁、橙子汁、橘子汁與對照組(未處理 )在很多物化性質(zhì)上沒有差異。此外，有報道表示脈沖電場對酒類的陳釀等方面有明顯作用。Zeng 等 26 發(fā)現(xiàn)脈沖電場能夠明顯的加速白蘭地酒的熟化過程，相比于對照組，脈沖電場處理的白蘭地酒的單寧量、總酚含量以及揮發(fā)性酚類和酯類的量都明顯的增加，而一些有害化合物如乙醛、乙縮醛以及高級醇的量都有所降低。1.3

13、. 本項目的科學(xué)意義因此為了降低果醋的生產(chǎn)成本，改善其產(chǎn)品品質(zhì)以及縮短陳釀周期，提高生產(chǎn)效率， 發(fā)展更為有效的對果醋進(jìn)行滅菌與加速陳釀對于果醋行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。目前，關(guān)于脈沖電場對果醋滅菌及其陳釀過程中的作用的研究鮮有報道。本課題擬研究電場對果醋進(jìn)行滅菌處理， 分析其處理后品質(zhì)的變化以及分析該方法與常規(guī)加熱滅菌的優(yōu)劣；此外擬研究脈沖電場對果醋陳釀的作用。1.4. 主要參考文獻(xiàn)1 鮑金勇 , 王娟 , 林碧敏 , 等 . 我國果醋的研究現(xiàn)狀 , 存在的問題及解決措施 J. 中國釀造 , 2006, 25(10): 1-4.2 Ogawa N, Satsu H, Watanabe H, et

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19、大學(xué) , 2004.22楊穎 , 王望舒 , 王璋 . 高壓脈沖電場對百合混汁滅菌的研究J.食品工業(yè) , 2011 (5): 44-47.23劉新雨 , 曾新安 , 賈曉 . 脈沖電場對荔枝汁中釀酒酵母的殺滅效果JJ. 食品科學(xué) ,2011, 3: 023.24 Yeom H W, Streaker C B, Zhang Q H, et al. Effects of pulsed electric fields on the quality of orange juice and comparison with heat pasteurizationJ. Journal of Agricult

20、ural and Food Chemistry, 2000, 48(10): 4597-4605.25 Aadil R M, Zeng X A, Sun D W, et al. Combined effects of sonication and pulsed electric field on selected quality parameters of grapefruit juiceJ. LWT-Food Science and Technology, 2014.26 Cserhalmi Z, Sass-Kiss A, T th-Markus M, et al. Study of pulsed electric field treated citrusjuicesJ. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 2006, 7(1): 49-54.二、研究內(nèi)容、研究目標(biāo)2.1 研究目標(biāo)優(yōu)化 PEF 條件如時間、電壓強度等，使果醋殺菌效果達(dá)到產(chǎn)品要求，系統(tǒng)研究PEF 對釀酒酵母和醋酸菌的殺滅效果、PEF 與熱處理方法后果醋的成分變化，探討PEF 對陳釀過程中品質(zhì)的影響。2.2. 研究內(nèi)容(1) 對釀酒酵母和醋酸菌殺滅效果。(2) 對比幾種滅菌方式的滅菌效果。(3) 分析 PEF 與熱處理后果醋的成分變化，如芳香酯類、