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拟攻读博士学位科学筹划书
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筹划书题目：高压脉冲电场灭菌对果醋品质影响及其在贮藏过程作用

一、立题根据
1.1. 研究背景
果醋是为实现水果综合运用而开发新产品，它一种营养丰富、风味优良酸性调味品，兼有水果和食醋营养保健功能。其在发酵过程中，水果大某些糖分被微生物发酵生成果醋重要成分醋酸，而氨基酸、有机酸、矿物质元素、维生素等小某些被微生物运用形成新营养和风味成分，因而果醋保存了大某些水果原有营养成分[1]。果醋除了具备普通食醋作用如解除疲劳、消除肌肉疼痛、防止心血管病发生、增进食欲、增进消化等，还兼有水果保健功能。如：山楂降血压、改进心脏收缩力和运用氧气功能减少体内脂肪酸和堆积乳酸，具备健美、消除疲劳作用；苹果治脾虚火盛、补中益气、润肺、悦心，生津开胃；梨生津润燥、清热化痰、止咳等功能[2-4]。
近几年，国内果醋研究也已成为食醋领域研究热点之一，并且果醋种类也逐渐增长。敬思群[5]以玉米，麸皮为重要原料，经酒精发酵后加入葡萄皮渣进行醋酸发酵而制得葡萄果醋，再经调配，制成风味独特葡萄果醋饮料；蒋家新等[6]以大米糖化醪为重要原料添加菠萝生产带肉果汁醋；尚有研究人员以残次苹果和高粱为重要原料酿成苹果高粱保健醋饮料以及百合果醋、香蕉西番莲果醋等等[7-9]。当前，依照果品资源特点，可选取适当工艺和办法，进行果醋系列产品研究与开发，已开发可作为生产果醋果品资源重要有：苹果、山楂、水蜜桃、猕猴桃、野生酸枣、沙棘、南瓜、葡萄、鸭梨、乌梅、黑加仑、番茄、龙眼、芒果、杏、桔子、柠檬、草莓、菠萝、香蕉、芭蕉、柿子和罗汉果等[1]。
在果醋工业生产中，工艺优化和选取对果醋质量如香味、口感等产生直接影响。除了水果选取、发酵过程中条件选取与控制、酵母菌种质量之外，发酵之后灭菌解决与陈酿过程对于果醋质量也具备十分重要意义。杀菌是食品加工过程中一种重要单元操作，该本操作可以食品中酶失活并杀死食品中存在致病菌、腐败菌和产毒菌，以保证食品安全性，延长产品保藏期。发酵而成果醋液中存在大量酵母菌残体、醋酸菌及其他微生物，为了终结醋酸发酵过程普通要进行灭菌解决[10]。发酵所得新醋味粗，且浑浊，不适当饮用，经一定期期储藏和恰当工艺解决，在储藏期发生一系列理化及生化变化，果醋变得香浓醇和清晰色美，此过程称为果醋老熟或陈酿[11]。陈酿本质是物理上分子重排与化学上氧化和合成过程，该过程具备增进醋液澄清和提高果醋稳定性。通过陈酿过程氧化还原、酯化以及聚合沉淀等作用，果醋中不良风味物质减少，芳香物质得到加强和突出，各种物质之间达到平衡，果醋变得和谐、柔顺、细腻、醇厚，并体现出特有典型风格[12]。
当前，热解决灭菌方式广泛应用于果醋等流体食品杀菌，其明显提高了食品质量，延长了食品货架期。但热力杀菌技术存在某些难以克服问题：它对果醋中特别是热敏性营养成分及色、香、味等有很大破坏作用，使其失去原有新鲜厚，甚至还也许产生异味(如蒸煮味)，而影响了食醋质量。随着近年来人们对食品新鲜度规定不断提高，但愿食品在加工过程中能保持其原有新鲜度。此外加热灭菌果醋搁置一段时间后也许逐渐呈现均匀混浊，这是由嗜温、耐醋酸、耐高温、厌氧梭菌引起[1]。梭菌增殖不但消耗醋中各种成分，还会代谢不良物质，如产生异味丁酸、丙酮等破坏醋风味，并且大量菌体涉及未自溶死菌体使醋光密度上升，透光率下降，影响其品质[13]。
果醋发酵当前常采用液态发酵法生产，刚发酵完新鲜果醋口感生硬、醋味刺激、香气淡薄。为了提高食醋风味，增长香气，必要对新鲜食醋进行陈酿解决[14]。老式多采用自然陈酿工艺，存在时间长(少则数月，多则经年)，占用设备容器多，管理困难，卫生条件差，不能较好地满足市场供应。为加速食醋陈化，缩短陈酿期，当代加工多采用人工迅速催陈技术。当前应用于食醋催陈办法重要有高压静电催陈、激光催陈、微波催陈、红外线催陈等[15,16]，微波和红外线作用于酒体或醋体后温度升高，这事实上是“高温”贮存，促使杂味物质挥发掉同步，也不可避免地失去了酒或醋中某些香味成分，影响了产品质量；激光办法简便易行，但由于激光管使用寿命有限，故解决成本高。在解决许多果醋发酵风味比较平淡、缺少香气这一困扰果醋发展问题上，研究出适合果醋陈酿工艺将获得突破性进展。
1.2. 国内外现状
国内外研究人员从能量消耗、经济性、解决效果等影响因素等方面对果醋灭菌与陈酿进行了一定研究。马永昆等[17]人对几种灭菌解决对桑葚果醋香气品质影响，发现热解决桑椹果醋香气品质较差，微波解决桑椹果醋香气成分综合得分最高。许多研究都在尝试新灭菌方式对果醋进行解决，以改进果醋品质。安凤平等[10]人采用酸性硅溶胶澄清及无机陶瓷膜微滤除菌工艺对荔枝果醋进行灭菌解决，发现该办法不但可以效除去果醋中醋酸菌等微生物，产品透光率可达95.2％、风味及营养保存好。林晓姿[18]以新酿制枇杷果醋为原料，采用超声波催陈，对其影响因子进行单因素和正交实验，并与自然陈酿3个月枇杷醋品质进行比较。实验成果表白：超声波解决能提高枇杷果醋总酯含量，对总酸、氨基态氮影响较小，并能使枇杷果醋口感柔和、香气浓郁，与自然陈酿3个月品质相称。李维新[14]以新鲜全汁枇杷果醋为原料，分析了臭氧在枇杷果醋中溶解特性和稳定性；以果醋总酯含量为催陈效果指标，采用正交实验优化了枇杷果醋臭氧催陈工艺。
高压脉冲电场以其良好应用特性而被国内外学者广泛研究，成为当前最有前程实现工业化应用冷杀菌办法之一[19]。将食品置于带有两个电极解决室中，予以高压电脉冲，形成脉冲电场，作用于解决室中食品，从而杀灭微生物和钝化酶活性，使食品得以长期贮藏。相比于热力杀菌，脉冲电场具备明显长处：解决温度低，可以在常温下或更低温度下进行杀菌；杀菌时间非常短，普通是几十微秒便可以完毕；节约能源，不需要加热，不会污染环境；对产品色、香、味和营养成分没有破坏，能保持产品新鲜度[20]。美国、德国、荷兰、日本等国已对PEF技术基本和应用进行了近年研究，有些实验己进入中试阶段，而国内在有关领域研究也逐渐增长。
廖小军等[21]研究PEF杀菌灭酶效果和对苹果汁品质影响。发现PEF解决后大肠杆菌与酿酒酵母细胞发生明显变化，表面粗糙、褶皱,原生质收缩、团聚、分布不均匀，浮现质壁分离。大肠杆菌细胞壁和细胞膜局部变得模糊，某些细胞原生质大量或所有流失，剩余细胞壁和细胞膜，表白PEF对这两种微生物具备较好杀灭效果；此外还发现PEF较好保存了苹果汁色泽、风味。杨颖等[22]研究了高压脉冲电场(PEF)对百合混汁灭菌效果。发现当电场强度达到30 kV/cm时，灭菌效果非常明显，解决时间为400μs时菌落总数已减少了4个对数值，并且表达经PEF解决后百合混汁理化指标没有明显变化，其原有品质被较好保存。曾新安等[23]研究不同电场强度和解决时间脉冲电场(PEF)对荔枝汁中酿酒酵母菌杀灭效果，并探讨能量输入对酿酒酵母杀灭效果影响。成果显示：电场强度增大和解决时间延长均能增大酿酒酵母菌数减少指数；对不同生长时期酿酒酵母进行杀菌，表白荔枝汁中处在4个不同生长时期酿酒酵母对电场敏感度不同，由强到弱依次为稳定期对数期衰亡期调节期。PEF对酿酒酵母灭菌效果随着电场能量输入增长而增强。
研究表白PEF可以较好保存橘类果汁品质。Yeom等[24]人对比了脉冲电场(35kV/cm，35μs)与巴氏加热(94.6℃，30s)对橙汁质量影响，研究发现PEF解决橙汁在维生素与代表性五种风味物质保存上明显高于热解决组。此外，PEF解决组在色泽等方面也优于热解决组。Zeng等[25]研究脉冲电场与超声技术对葡萄柚汁质量影响，成果表白联合这两种技术对从pH、酸度、糖度与导电率没有多大影响，但可以明显改进果汁粘度与色度。Cserhalmi等[26]也进行了类似研究，发现脉冲电场解决过葡萄柚汁、柠檬汁、橙子汁、橘子汁与对照组(未解决)在诸多物化性质上没有差别。
此外，有报道表达脉冲电场对酒类陈酿等方面有明显作用。Zeng等[26]发现脉冲电场可以明显加速白兰地酒熟化过程，相比于对照组，脉冲电场解决白兰地酒单宁量、总酚含量以及挥发性酚类和酯类量都明显增长，而某些有害化合物如乙醛、乙缩醛以及高档醇量均有所减少。
1.3. 本项目科学意义
因而为了减少果醋生产成本，改进其产品品质以及缩短陈酿周期，提高生产效率，发展更为有效对果醋进行灭菌与加速陈酿对于果醋行业发展具备重要意义。当前，关于脉冲电场对果醋灭菌及其陈酿过程中作用研究鲜有报道。本课题拟研究电场对果醋进行灭菌解决，分析其解决后品质变化以及分析该办法与常规加热灭菌优劣；此外拟研究脉冲电场对果醋陈酿作用。
1.4. 重要参照文献
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[4]Nandasiri R，Rupasinghe H P V. Inhibition of Low Density Lipoprotein Oxidation and Angiotensin Converting Enzyme in vitro by Functional Fruit Vinegar Beverages[J]. J Food Processing & Beverages，，1(1)：4.
[5] 敬思群. 葡萄果醋饮料工艺研究[J]. 食品与发酵工业，，33(12)：150-153.
[6] 蒋家新，张皓，林志辉. 菠萝果汁醋研究[J]. 中华人民共和国调味品，1993，10：002.
[7] 庄桂，牛安妮. 苹果高梁保健醋饮料酿制[J]. 食品工业，1996，2：10-11.
[8] 霍丹群，蒋兰，王霜，等. 响应面法优化百香果醋发酵条件[J]. 食品工业科技，，34(1)：145-149.
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[12] 屈利民. 荔枝果醋加工工艺研究[D]. 江西农业大学，.
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[16] 蒋耀庭，孙英. 高压静电场催陈酒和醋综述[J]. 中华人民共和国酿造，1995（5）：1-4.
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二、研究内容、研究目的
2.1 研究目的
优化PEF条件如时间、电压强度等，使果醋杀菌效果达到产品规定，系统研究PEF对酿酒酵母和醋酸菌杀灭效果、PEF与热解决办法后果醋成分变化，探讨PEF对陈酿过程中品质影响。
2.2. 研究内容
(1) 对酿酒酵母和醋酸菌杀灭效果。
(2) 对比几种灭菌方式灭菌效果。
(3) 分析PEF与热解决后果醋成分变化，如芳香酯类、醇类、多酚类物质等
(4) 陈酿过程中果醋品质影响，如色度，口感，香味等
(5) 分析PEF对果醋陈酿过程中成分变化。

三、拟采用研究办法、技术路线、可行性分析
3.1． 研究办法
(1) 采用PEF电场强度和脉冲数、热解决对酿酒酵母和醋酸菌灭菌解决。涉及微生物培养与计数办法涉及微生物接种与培养、微生物OD值测定、平板计数等。
(2) 普通指标重要涉及总酸、可溶性固形物、透明度，办法重要有滴定实验、折光仪测定、紫外可见分光光度计等。
(3) 采用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用( SPME-GC/MS) 分析果醋香气成分，并用主成分分析法( PCA) 对香气成分进行分析，建立果醋香气质量评价模型，并用该模型对果醋香气质量进行了评价。
3.2. 技术路线

3.3. 可行性分析
(1) 理论上和办法上可行性：果醋灭菌与陈酿过程是保证其品质重要过程。当前关于果醋灭菌和催陈研究较少，而找到适当办法对果醋行业发展具备重大意义。此外关于脉冲电场灭菌研究已获得一定进展，并且有报道其对酒类催陈具备明显增进作用，综合分析该技术运用果醋灭菌和陈酿过程在理论上具备可行性。
(2) 有良好团队构成与设备保证：本人所申请团队在电场技术上具备成熟技术和理论基本。近年来，该团队在脉冲电场技术运用于食品行业上获得了重大进展。此外该团队所在单位具备开展本项目研究硬件条件，拥有各种国内外先进仪器设备。
四、预期目的
(1) 弄清脉冲电场与热解决灭菌效果，以及脉冲电场对果醋质量影响
(2) 进一步阐明脉冲电场也许灭菌机制。
(3) 弄清脉冲电场在果醋陈酿过程中作用。