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脉冲强光技术对食品加工品质的影响及安全控制技术研究进展

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现代食品科技 2024年第5期40卷 325-338页

作者：符传涵杨海花李瑜董冠男王周利西北农林科技大学食品科学与工程学院陕西杨凌712100

脉冲强光是一类新兴的非热处理技术,该装置以稀有气体被电离后释放高能量的脉冲光来降低固体表面或液态食品中的微生物负载量,从而延长食品的货架寿命,且对多种营养成分造成不明显的破坏,还可以改良部分食品的理化性质和感官品质,这弥... 详细信息

脉冲强光是一类新兴的非热处理技术,该装置以稀有气体被电离后释放高能量的脉冲光来降低固体表面或液态食品中的微生物负载量,从而延长食品的货架寿命,且对多种营养成分造成不明显的破坏,还可以改良部分食品的理化性质和感官品质,这弥补了传统热力杀菌方法与化学杀菌方法的缺陷。脉冲强光中的光化学效应、光热效应被认为是降低食品中微生物负载量的主要机制。综合多方面的研究,脉冲强光技术在食品加工和安全控制中均取得了较好的处理效果。该研究主要综述了脉冲强光技术在食品加工和安全控制方面的应用进展,评价了不同脉冲强光处理对食品品质中部分理化指标的变化情况,最后展望了脉冲强光技术的前景与该技术的部分不足之处,为脉冲强光技术在食品工业领域广泛应用提供参考。

关键词：脉冲强光食品加工安全控制品质分析

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脉冲强光处理对番茄汁抗氧化活性及功能成分的影响

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食品与发酵工业 2024年

作者：高恬依杨华颜金鑫曹少谦戚向阳浙江万里学院生物与环境学院

本文探讨脉冲强光处理及热处理对番茄汁抗氧化活性及相关内源酶和功能成分的影响。结果表明，脉冲处理能激活苯丙氨酸解氨酶（L-phenylalanine ammonia-lyase， PAL）和过氧化氢酶（Catalase， CAT），抑制超氧化物歧化酶（Superoxide d... 详细信息

本文探讨脉冲强光处理及热处理对番茄汁抗氧化活性及相关内源酶和功能成分的影响。结果表明，脉冲处理能激活苯丙氨酸解氨酶（L-phenylalanine ammonia-lyase， PAL）和过氧化氢酶（Catalase， CAT），抑制超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase， SOD），同时，降低维生素C及提高总酸含量（P脉冲能量相关性较高(R2>0.850 0)，符合一级反应动力学(R2>0.880 0)，其效果优于热处理（P脉冲强光和热处理均能提高番茄汁清除·OH能力，降低清除·DPPH、O2ˉ· 能力和还原力（P脉冲强光处理能较好保持番茄汁原有营养物质和活性，本研究为脉冲强光（Pulsed light， PL）在果蔬汁中的应用提供了一定的理论依据。

关键词：番茄汁脉冲强光抗氧化活性功能成分内源酶

脉冲强光对木耳及其浸提液中抗生素的降解效果及品质影响

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现代食品科技 2023年第7期39卷 298-304页

作者：焦睿智郭天敏李靖妍岳田利高振鹏崔璐王周利西北农林科技大学食品科学与工程学院陕西杨凌712100

以黑木耳及其浸提液为试验对象,探究不同条件的脉冲强光处理对木耳及浸提液中喹诺酮类抗生素(恩诺沙星与环丙沙星)的降解作用及品质变化情况。结果表明:对鲜木耳脉冲强光处理时,光照距离5 cm,抗生素浓度在0.5 mg/kg,脉冲强光处理次数在3... 详细信息

以黑木耳及其浸提液为试验对象,探究不同条件的脉冲强光处理对木耳及浸提液中喹诺酮类抗生素(恩诺沙星与环丙沙星)的降解作用及品质变化情况。结果表明:对鲜木耳脉冲强光处理时,光照距离5 cm,抗生素浓度在0.5 mg/kg,脉冲强光处理次数在30次时可使恩诺沙星与环丙沙星降解率最高分别可达82.84%和81.10%,脉冲强光处理使木耳的总糖含量约下降12.25%,其余理化指标:粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、灰分含量等无显著性变化(P脉冲光照距离为5 cm,浸提液稀释5倍,抗生素浓度为0.5 mg/kg,脉冲强光处理次数在30次时可将两种抗生素分别降解99.17%和98.61%;脉冲强光处理30次时对木耳浸提液的色度影响ΔE变化为1.51,对其pH值、透光率无明显影响。脉冲强光处理可使黑木耳的抗生素降解率达81%以上,浸提液中抗生素降解率达98%以上,可以用于对抗生素的降解处理并有效保证其品质,对食用菌的抗生素控制提供了新思路。

关键词：脉冲强光黑木耳抗生素降解理化品质

脉冲强光杀菌技术在食品及包装材料中应用研究进展

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食品工业科技 2022年第2期43卷 454-462页

作者：佟臻刘雪婷陈金定高彦祥中国农业大学食品科学与营养工程学院中国轻工业健康饮品重点实验室北京100083

脉冲强光是一种高效、环保的新型非热杀菌技术,在食品领域具有巨大的发展潜力。本文综述了脉冲强光技术的杀菌机理及其在果蔬、肉制品、乳制品、食品包装材料等领域中的应用,脉冲强光与其他保鲜技术的耦合效果,脉冲强光技术在食品工业... 详细信息

脉冲强光是一种高效、环保的新型非热杀菌技术,在食品领域具有巨大的发展潜力。本文综述了脉冲强光技术的杀菌机理及其在果蔬、肉制品、乳制品、食品包装材料等领域中的应用,脉冲强光与其他保鲜技术的耦合效果,脉冲强光技术在食品工业中的应用实例以及脉冲强光使用的安全性。脉冲强光不仅能广泛杀灭多种致病菌而且基本不改变各类食品及食品包材的各项性质,在提高食品安全性和延长食品保质期方面有巨大的应用潜力,脉冲强光与其他保鲜技术的耦合与单一保鲜技术相比在杀菌效果、感官品质、营养素含量的保留等方面也都具有更好的效果。本文为研究者进一步了解脉冲强光杀菌技术、拓展其应用领域提供理论参考。

关键词：脉冲强光杀菌食品包装材料应用

脉冲强光对大豆7S球蛋白理化特性、结构变化及潜在致敏性影响的研究

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食品安全质量检测学报 2022年第18期13卷 5878-5886页

作者：张华敬起鸣张照勇翟娅菲王宏伟张艳艳刘兴丽郑州轻工业大学食品与生物工程学院郑州450002 河南省冷链食品质量安全控制重点实验室郑州450002 三全食品股份有限公司郑州450000

目的研究脉冲强光处理对大豆7S球蛋白理化特性、分子结构变化及潜在致敏性的影响。方法以分离纯化的大豆7S球蛋白为实验材料,采用Folin酚法、激光粒度仪法、圆二色谱法、荧光分光光度法、紫外分光光度法、酶联免疫吸附法探究脉冲强光处... 详细信息

目的研究脉冲强光处理对大豆7S球蛋白理化特性、分子结构变化及潜在致敏性的影响。方法以分离纯化的大豆7S球蛋白为实验材料,采用Folin酚法、激光粒度仪法、圆二色谱法、荧光分光光度法、紫外分光光度法、酶联免疫吸附法探究脉冲强光处理后的7S球蛋白理化性质、结构特性及潜在致敏性的变化。结果与对照相比(0 s),脉冲强光处理能够提高大豆7S球蛋白的溶解性、乳化活性和乳化稳定性,降低7S球蛋白的平均粒径;脉冲能量500和700 J时,随着脉冲时间的增加,α-螺旋含量呈先减少后增加趋势,β-折叠含量呈先增加后减少的趋势,而能量900J时,α-螺旋含量显著减少(P脉冲强光处理使7S球蛋白的结构发生改变。随着脉冲能量和脉冲时间的增加,7S球蛋白抗原抑制率呈先下降后上升的趋势,且脉冲能量700J时,其抑制率最低,为46.13%,这可能是7S球蛋白结构的改变导致其抗原表位发生变化。结论脉冲强光处理能够改善大豆球蛋白的理化特性,且通过构象的变化影响其潜在致敏性,为脉冲强光在低致敏大豆蛋白食品中的应用提供一定的理论参考。

关键词：脉冲强光大豆7S球蛋白理化特性结构特性潜在致敏性

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脉冲强光诱变谷胱甘肽生产菌酿酒酵母的研究

脉冲强光诱变谷胱甘肽生产菌酿酒酵母的研究

作者：孙肇敏沈阳农业大学

学位级别：硕士

酿酒酵母,作为一个很常见的发酵工程菌,已确认其安全性,能生产的天然产品超过一百种,很好的应用于工业、化学、医疗等工业中,在生物科学技术发展和人类生产生活中发挥了重要功能,目前研究的谷胱甘肽生产菌主要为酿酒酵母。脉冲高光效诱... 详细信息

酿酒酵母,作为一个很常见的发酵工程菌,已确认其安全性,能生产的天然产品超过一百种,很好的应用于工业、化学、医疗等工业中,在生物科学技术发展和人类生产生活中发挥了重要功能,目前研究的谷胱甘肽生产菌主要为酿酒酵母。脉冲高光效诱变育种技术是一项新兴的诱变方法,该法起步相对较晚,但具备了高强度、瞬时性、操作简单、稳定性较好的优点。本文通过响应面设计方法确定了脉冲强光处理酿酒酵母中高产谷胱甘肽的最佳抗性诱变育种参数,并与紫外诱变育种进行了比较。通过考察谷胱甘肽的出发菌种和突变菌株的菌体特性、高突变株产谷胱甘肽的抗氧化性与稳定性,从而阐明脉冲强光技术的诱变育种潜力。本研究还初步探讨脉冲强光的诱变机理,明确脉冲强光作为新型环保的诱变育种方式,可以促使酿酒酵母中谷胱甘肽的产量提升。主要实验内容和结论包括:(1)简化了谷胱甘肽的测定方法,使得DTNB法、四氧嘧啶法和亚硝基铁氰化钠法的相关系数均在0.99之上,其中,DTNB的灵敏度最高;结合超声-热水抽提谷胱甘肽,所得提取率最高。故后续选择DTNB法和超声-热水抽提进行试验。(2)通过响应面试验筛选出脉冲强光诱变的最佳诱变条件,在此条件下选育高谷胱甘肽产量、稳定性好的突变株,并与紫外诱变方法做了比较。本试验以突变株的谷胱甘肽产量为主要指标,借助单因素和响应面法进行分析,得出脉冲电压、次数和距离分别为1420V、17次、7.1cm即为脉冲诱变育种的最佳条件。最后经过筛选,成功获得了谷胱甘肽产量提高1.45倍的、能稳定遗传的高产突变株L5,而紫外突变株U18的产量仅为原始菌株的1.36倍,且遗传不稳定。(3)试验优化了突变株的发酵培养条件。显著因素优化后,葡萄糖、酵母浸粉和硫酸铵的质量分数分别为3.325%、0.970%、0.739%,实际产量较突变株之前提高了41.1%。(4)以酿酒酵母出发菌种为对照,对酿酒酵母突变株的生长繁殖情况、环境耐受和发酵能力等进行了测定。结果表明,相较于原始菌株,酿酒酵母突变株L5的生长对数期延长;在耐受性方面,突变株的温度和乙醇耐受特性优于原始菌株,且能较好适应于500 g/L的高糖环境和100 g/L的高盐环境;在酸度耐受方面,其生长情况略低于酿酒酵母原始菌株;综合发酵能力的相关指标,突变株的发酵力、酒精度、还原糖消耗量和总酸含量始终优于原始菌株。因而,脉冲强光并未对酿酒酵母的发酵性能造成不利影响。(5)谷胱甘肽抗氧化和稳定性:p H和温度变化范围内,酿酒酵母突变株L5和原始菌株产谷胱甘肽在亚铁离子螯合、DPPH、羟基自由基和超氧阴离子有一定清除能力,且浓度上升,清除能力上升;低温、低p H的环境适宜谷胱甘肽的保存,短期添加亚硫酸钠更利于谷胱甘肽的保存。说明了脉冲诱变并不能对突变株生产的谷胱甘肽的抗氧化性和稳定性产生不良作用。(6)对诱变育种机理做了初探。利用RAPD-PCR技术研究表明,突变株L5在引物扩增后,条带结构发生改变,形成差异。这可能由于产生了嘧啶二聚物,从而抑制碱基配对,导致了突变株的L5基因组DNA被破坏。而SDS-PAGE电泳结果也证实突变株L5的菌体蛋白条带结构比原始菌株多出在75k Da、100k Da,说明脉冲强光诱变处理方法影响了菌株内遗传物质的正常表达。上述结论表明,脉冲强光技术与紫外线相比,操作简单、安全,可以作为一种诱变方法,诱变选育酿酒酵母高产谷胱甘肽菌株,同时其在菌种环境耐受性和发酵作用方面的性能效果也优于原始菌种。

关键词：脉冲强光诱变酿酒酵母谷胱甘肽响应面试验设计机理

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脉冲强光杀菌技术在湿米粉中的应用研究

粮食与油脂 2022年第9期35卷 51-53,57页

作者：田芳李勇唐娇艳张周洋张红莉郴州市食品药品检验检测中心湖南郴州423000

以包装袋、闪照次数和闪照电压为影响因子,探究脉冲强光杀菌技术对湿米粉中致病菌的灭菌效果。结果表明,当选择透光率高的包装袋,闪照次数为5次、输入电压为7 kV时,可将1 000 CFU的金黄色葡萄球菌和大肠埃希氏菌完全杀灭,李斯特菌杀菌... 详细信息

以包装袋、闪照次数和闪照电压为影响因子,探究脉冲强光杀菌技术对湿米粉中致病菌的灭菌效果。结果表明,当选择透光率高的包装袋,闪照次数为5次、输入电压为7 kV时,可将1 000 CFU的金黄色葡萄球菌和大肠埃希氏菌完全杀灭,李斯特菌杀菌率也高达97%,将湿米粉的货架期延长了2 d。表明该技术可用于湿米粉生产过程中的杀菌。

关键词：湿米粉脉冲强光杀菌率货架期

脉冲强光降解果汁中真菌毒素方法构建及产物解析

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脉冲强光降解果汁中真菌毒素方法构建及产物解析

作者：齐李歌西北农林科技大学

学位级别：硕士

目前,真菌毒素对农作物和食品的污染是一个严重的全球性问题。在农作物的生长、贮藏或者运输过程中,丝状真菌(曲霉属、链格孢属和青霉属等)会侵染农作物,并且生成次级代谢产物真菌毒素。大部分真菌毒素具有致畸、致癌、致突变和遗传毒性... 详细信息

目前,真菌毒素对农作物和食品的污染是一个严重的全球性问题。在农作物的生长、贮藏或者运输过程中,丝状真菌(曲霉属、链格孢属和青霉属等)会侵染农作物,并且生成次级代谢产物真菌毒素。大部分真菌毒素具有致畸、致癌、致突变和遗传毒性,且具有较高的热稳定性,这使得一般的食品加工对其无法有效控制,从而威胁食品安全和人体健康。脉冲强光(PL)是一种新型非热技术,具有高效、无污染、耗能低和作用时间短等优点,可用于食品表面消毒和真菌毒素的降解。因此本研究通过分析不同因素对脉冲强光降解真菌毒素的影响,阐明真菌毒素的降解规律,基于人肝癌细胞Hep G2体外毒性试验评价降解产物的安全性,并系统评价脉冲强光处理对苹果汁品质的影响,以全面分析脉冲强光降解苹果汁中真菌毒素的可行性。具体研究内容和结果如下所示:(1)脉冲强光对苹果汁中交链孢菌素(AOH)、交链孢菌素单甲醚(AME)和桔霉素(CIT)的降解效果及降解产物安全性评价。研究发现,当膜液厚度从5 mm降低至1 mm时,AOH的降解率增加30.8%,AME的降解率增加28.2%,CIT的降解率增加32.1%。当闪照距离从3.5cm降低至8.5cm时,AOH、AME和CIT的降解率分别增加32.0%、27.4%和20.0%左右。脉冲强光处理时降低样品膜液厚度和闪照距离可以显著提高AOH、AME和CIT降解率(p脉冲强光较为敏感,闪照8次(1 min 44 s)后,即可达到78%左右的降解率;AOH和AME在脉冲强光闪照40次(8 min 40 s)时,降解率达到79.2%和68.7%左右;它们的降解过程均符合一级降解动力学。人肝癌细胞Hep G2体外毒性试验研究发现,AOH、AME和CIT降解产物的毒性有所降低。(2)脉冲强光对苹果汁中黄曲霉毒素B(AFB)、黄曲霉毒素B(AFB)、黄曲霉毒素G(AFG)和黄曲霉毒素G(AFG)的降解效果及降解产物安全性评价。研究结果表明,当膜液厚度从1 mm增加到5 mm时,AFB、AFB、AFG和AFG的降解率分别从83.2%、75.7%、68.1%和66.9%显著下降到52.1%、41.9%、29.4%和41.2%(p脉冲强光对苹果汁品质的影响。结果表明脉冲强光对苹果汁的总糖、总酸、p H和可溶性固形物无显著性影响(p>0.05),但总酚含量下降16%左右;苹果汁的颜色随着闪照次数的增加发生变化,闪照40次时ΔE*为5.9。通过高效液相色谱(HPLC)和气相色谱质谱联用仪(GC-MS)测定苹果汁中的有机酸、可溶性糖和香气成分,研究发现,脉冲强光对可溶性糖的影响轻微,果糖、蔗糖和葡萄糖的含量分别在74.79、9.44和35.55 mg/m L左右变化;香气成分中总酯含量在21.47～29.62 mg/L之间,总酮含量在0.61～2.17 mg/L之间,总醇含量在33.28～36.99 mg/L之间,醛类物质在PL处理以后有所下降,含量在2.09～11.58 mg/L之间;有机酸中苹果酸含量增加21.7%,乳酸、草酸和柠檬酸含量分别下降39.0%、37.0%和67.8%;然后分析了苹果汁的抗氧化能力变化,包括·O、DPPH、ABTS自由基清除能力和总抗氧化能力(T-AOC),发现脉冲强光处理后DPPH自由基清除能力、ABTS自由基清除能力和T-AOC分别下降18.5%、10.4%和10.9%,但·O自由基清除能力不受脉冲强光的影响。

关键词：苹果汁真菌毒素脉冲强光降解产物安全性评价品质评价

脉冲强光结合姜黄素技术对干红辣椒杀菌效果及品质研究

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脉冲强光结合姜黄素技术对干红辣椒杀菌效果及品质研究

作者：魏文莉江苏大学

学位级别：硕士

干辣椒作为日常生活中最常用的香辛料之一,以其独特的辛辣味和诱人的色泽,备受欢迎。然而我国对于干辣椒加工技术不完善,储藏期间极易发生品质劣变、菌落总数超标等食品安全问题。目前常用的杀菌方法由于杀菌时间长、能耗高、不环保、... 详细信息

干辣椒作为日常生活中最常用的香辛料之一,以其独特的辛辣味和诱人的色泽,备受欢迎。然而我国对于干辣椒加工技术不完善,储藏期间极易发生品质劣变、菌落总数超标等食品安全问题。目前常用的杀菌方法由于杀菌时间长、能耗高、不环保、辐照残留等问题受到消费者的抵触,因此亟需一种安全、高效、环保的方式对干辣椒进行杀菌处理,以达到企业和消费者对高质量产品日益增加的需求。脉冲强光技术作为绿色环保、杀菌高效、易进行连续化作业的物理杀菌方法,在食品加工业中受到广泛的关注。然而作为一种光照形式的杀菌技术,穿透力弱、仅能对光覆盖的表面杀菌的不足使其在处理复杂物料时具有一定的局限性,需要与其他技术结合取长补短。姜黄素是一种天然光敏剂,能够通过光照射激发进行光动力杀菌,实现对周边环境的杀菌效果。本文将能量强度极高的脉冲强光和姜黄素光敏剂两种杀菌技术结合,通过对比单一处理方法及结合处理方法的杀菌效果,比较不同杀菌处理后样品的理化品质,揭示结合处理方式的杀菌机理及杀菌动力学,以及验证结合方式中试规模杀菌的可行性和保藏试验等几个方面,深入探索脉冲强光结合姜黄素对干辣椒杀菌的适用性,为工业推广提供理论依据和实践参考。主要研究工作及结论如下:(1)干辣椒中优势细菌及真菌的分离与鉴定。为了针对性地研究杀菌技术对干辣椒中微生物灭活效果,本文收集中国7个主产地干辣椒样品,利用高通量测序的方法对其优势菌群进行测定,结果表明:7个主产地干辣椒中的细菌及真菌多样性相似,干辣椒中细菌在门水平上,所有样品中变形杆菌门(Proteobacteria)占比最高,γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)和肠杆菌科(Enterobacteriaceae)分别在纲、科水平上占主导地位。在属水平上,干辣椒中存在大肠埃希氏菌属(Escherichia)这一致病菌属,且Escherichia是干辣椒中的优势细菌属。对干辣椒中真菌多样性分析中,子囊菌门(Ascomycota)在门水平上占主导地位,散囊菌纲(Eurotiomycetes)在所有样品中占比最高,曲霉属(Aspergillaceae)在属水平上占主导地位,其中,黑曲霉菌(Aspergillus niger)是干辣椒中的优势菌种。这些细菌及真菌在土壤、水和农作物中普遍存在,由此说明干辣椒在采收及加工过程中易被外界环境所污染。(2)采用实验室小型脉冲强光设备进行小试规模实验,探讨单一脉冲强光、姜黄素介导的光动力技术及脉冲强光结合姜黄素杀菌技术对干辣椒表面接染的大肠杆菌、黑曲霉菌及自然生长的总菌落的杀菌效果;以干辣椒色泽、辣椒红色素含量、辣椒素类物质含量、挥发性成分含量为干辣椒品质的考察指标,评价和比较不同杀菌方式对干辣椒品质的影响。结果表明:姜黄素介导的光动力技术对干辣椒杀菌效果最差,在姜黄素浓度6 mmol/L,避光孵育30 min,LED光照20 min的最优杀菌条件下处理,杀菌量小于2 log CFU/g。单一脉冲强光杀菌次之,在脉冲强度为0.66 J/cm/pulse,闪照60次条件下,干辣椒中大肠杆菌、总菌落、黑曲霉菌分别减少了3.60 log CFU/g,2.29 log CFU/g和2.18 log CFU/g。干辣椒一些凹陷部分无法照射到,杀菌不彻底,残存菌量较大。脉冲强光结合姜黄素杀菌效果最好,在脉冲强度为0.66 J/cm/pulse,闪照60次条件下,大肠杆菌、总菌落、黑曲霉菌分别降低5.64、3.65、3.82 log CFU/g。将未处理干辣椒与脉冲强光结合姜黄素处理以及单一脉冲强光处理的干辣椒品质对比分析发现,在保证杀菌效果的同时,干辣椒的色泽、辣椒素类物质含量和挥发性成分含量均与未处理样品无显著性差异(P>0.05)。总体上,脉冲强光结合姜黄素处理能够在保证干辣椒品质的同时达到较好杀菌效果。(3)脉冲强光及脉冲强光结合姜黄素对大肠杆菌和黑曲霉孢子的致死机理研究以及杀菌动力模型的建立。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、流式细胞仪及荧光分光光度计观察了处理前后大肠杆菌和黑曲霉孢子细胞结构,从细胞水平初步探究致死原因。结果表明:大肠杆菌及黑曲霉孢子表观形态发生凹陷,大肠杆菌出现穿孔现象,细胞内容物外漏,黑曲霉孢子细胞内部结构被破坏,细胞器退化,细胞膜变得透明,出现质壁分离的现象。大肠杆菌及黑曲霉孢子DNA双链结构解旋变性,细胞内活性氧水平增加,破坏了细胞完整性,干扰菌体正常生理活动,导致失活。大肠杆菌及黑曲霉孢子凋亡是光化学效应、光热效应、光敏化效应协同作用的结果。利用Weibull模型和Weibull+Tail模型研究脉冲强光与脉冲强光结合姜黄素对干辣椒中微生物的杀菌动力学特征。结果表明:Weibull+Tail模型的拟合度较高,能更好的描述单一脉冲强光和脉冲强光结合姜黄素杀菌方式下干辣椒中微生物失活特征。(4)采用中试规模脉冲强光设备验证脉冲强光结合姜黄素技术对干辣椒杀菌的工业化生产可行性。结果表

关键词：干辣椒脉冲强光姜黄素光动力杀菌品质