利用低频超声波对柑橘汁杀菌的方法与流程

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。

技术实现要素：

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％。

作为优选地，将柑橘汁在温度50℃下进行超声波处理，超声条件为：超声频率25KHz，超声功率为720W，超声时间40min；超声处理完毕后杀菌过程即完成。在此条件下处理的柑橘汁总杀菌率高达99.65％，且表现出最高的综合品质。

所述柑橘为温州蜜柑。

本发明的有益效果是：本发明方法对橘汁糖酸成分无显著性影响(P>0.05)，同时橘汁抗坏血酸、总酚，以及抗氧化能力均显著高于巴氏杀菌橘汁(P<0.05)，具有提升橘汁品质的潜在作用。本发明方法杀菌效果好，总杀菌率可以高达99.65％，杀菌快速、成本低、不破坏柑橘汁本身营养成分，证实了低频超声波技术在宽皮柑橘汁加工领域具有适用性及可行性，克服传统热处理过程中果汁易出现的褐变、二次沉淀等问题，可以实现商业杀菌要求以及提升活性成分与营养成分保留率的需求，为低频超声技术在果汁加工领域的运用提供可靠的技术参数。

附图说明

图1为超声温度对温州蜜柑汁杀菌效果的影响分析图。

图2为超声功率对温州蜜柑汁杀菌效果的影响分析图；A：超声功率对杀菌率的影响，B：超声功率杀菌效果线性拟合。

图3为样品处理量对温州蜜柑汁杀菌效果的影响分析图。

图4为4℃时超声时间对温州蜜柑汁杀菌效果的影响分析图；A：超声时间对杀菌率的影响，B：超声时间杀菌效果线性拟合。

图5为40℃时超声时间对温州蜜柑汁杀菌效果的影响分析图；A：超声时间对杀菌率的影响，B：超声时间杀菌效果线性拟合。

具体实施方式

实施例1

1试验方法

1.1宽皮柑橘(温州蜜柑)汁制备

选取商业成熟度的温州蜜柑(产自重庆市北碚区歇马镇)为试验原料，洗净、擦干并切半，用Brown手动榨汁机榨汁，经80目无菌双层纱布过滤后装于无菌真空封装袋，并用真空封装机密封后待处理。

1.2超声处理

1.2.1超声位点选择

选用实验室规模的专用低频超声波设备，并与恒温水域槽连接，以实现对超声处理过程中对介质温度的调控。超声换能器均匀分布于清洗槽底部。超声场能量分布具有不均匀性以及动态变化性，参照朱攀攀等人(超声局部效应对咖啡酸稳定性及抗氧化性的影响，2015)对超声局部效应的研究，选取距离超声水域槽底部垂直距离为6cm超声辐射面，横截面的中心位置，为样品超声处理位点，液面高度为12cm。

1.2.2低频超声技术参数试验

选取超声时间、超声温度、超声强度、处理量为考察参数，在低频高能超声波25KHz下设置不同超声参数的实验：

1、超声时间单因素(低温)：超声时间梯度10、20、30、40、50min；超声温度4℃；超声功率640W；超声频率25KHz；样品处理量100mL。

2、超声时间单因素(中温)：超声时间梯度10、20、30、40、50min；超声温度40℃；超声功率640W；超声频率25KHz；样品处理量100mL。

3、超声功率单因素：超声功率梯度160、320、480、640、800W；超声时间30min；超声温度40℃；超声频率25KHz；样品处理量100mL。

4、超声温度单因素：超声温度梯度10、20、30、40、50℃；超声时间30min；超声功率640W；超声频率25KHz；样品处理量100mL。

5、样品处理量单因素：50、100、150、250mL；超声温度50℃；超声时间30min；超声功率640W；超声频率25KHz。

每组样品重复处理三次。

1.3微生物测定

1.3.1细菌总数测定

用无菌水将超声处理后的温州蜜柑汁样品稀释到适当浓度并混合均匀，精确吸取1mL稀释液，垂直滴加于细菌总数测试片中央，利用压板模具使稀释液均匀覆盖于圆形培养皿面积上，静置一分钟使培养基凝固。将测试片置于35℃恒温培养箱中培养48小时后计数。精确量取1mL无菌水按以上操作步骤制作空白对照。测定方法参照《3M细菌总数测试片判读手册》。

1.3.2霉菌/酵母菌测定

用无菌水将超声处理后的温州蜜柑汁样品稀释到适当浓度并混合均匀，精确吸取1mL稀释液，垂直滴加在霉菌和酵母菌测试片中央，利用压板模具使稀释液均匀覆盖于圆形培养皿面积上，静置一分钟使培养基凝固。将测试片置于25℃恒温培养箱中培养5天后计数。精确量取1mL无菌水按以上操作步骤制作空白对照。测定方法参照《3M霉菌和酵母菌测试片判读手册》。

1.3.3大肠菌群测定

用无菌水将超声处理后的温州蜜柑汁样品稀释到适当浓度并混合均匀，精确吸取1mL稀释液，垂直滴加在大肠菌群测试片中央，利用压板模具使稀释液均匀覆盖于圆形培养皿面积上，静置一分钟使培养基凝固。将测试片置于32℃恒温培养箱中培养24小时后计数。精确量取1mL无菌水按以上操作步骤制作空白对照。测定方法参照《3M大肠菌群测试片判读手册》。

1.3.4杀菌率计算

低频超声处理后细菌、霉菌、酵母菌、大肠菌群的灭活效果用杀菌率(sterilizing rate，SR)表示，方程式如(1)所示。

式中：N₀，超声处理前样品中目标微生物菌群(细菌、霉菌、酵母菌、大肠菌群)菌落数，cfu/mL；N_R：超声处理后样品中目标微生物菌群(细菌、霉菌、酵母菌、大肠菌群)菌落数，cfu/mL。

1.4可滴定酸测定

参照GB/T8210-2011《柑桔鲜果检验方法》中指示剂法测定。精确吸取温州蜜柑汁样品25mL，用蒸馏水稀释至250mL，摇匀。吸取稀释后果汁10mL，置于150mL锥形瓶中，加1％酚酞2～3滴。用已标定的氢氧化钠标准溶液滴定至微红色，30s不褪色为终点。

1.5pH值测定

使用梅特勒-托利多FE20型实验室pH计测定。

1.6可溶性固形物测定

依照GB/T8210-2011《柑桔鲜果检验方法》中阿贝折射仪测法测定，测定结果统一校正到20℃条件下的数值。

1.7光学性质指标测定

1.7.1色值测定

使用Color i5色差仪测定宽皮柑橘汁L*、a*、b*值。

1.7.2总色差计算

通过L*、a*、b*计算得宽皮柑橘汁总色差值(ΔE)。ΔE表示温州蜜柑汁总体色泽差异，值越大，差异程度越大，根据ΔE数值大小可分为：基本无差异(0～0.5)、细微差异(0.5～1.5)、易辨别的差异(1.5～3)、显著差异(3.0～6.0)、极显著差异(6.0～12.0)、不同颜色(12.0以上)，用于表示温州蜜柑汁的颜色变化程度及褐变程度。其计算公式如下：

1.7.3褐变度(A₄₂₀)测定

参照Meydav等人的方法并加以改进。准确量取4mL温州蜜柑汁样品，加入等体积95％乙醇，并混合均匀，于4℃下以10000r/min的转速离心15min测定420nm处的吸光度，所得吸光度即为该样品的A₄₂₀。

1.7.4浊度(A₆₆₀)测定

参照应洁琦的方法并加以改进。准确量取5mL温州蜜柑汁样品，于4℃下以8000r/min的转速离心10min测定660nm处的吸光度，所得吸光度即为该样品的A₆₆₀。

1.8抗坏血酸(ascorbic acid；Vc)测定

表1 Vc标准曲线和相关系数

参照Shinoda等人(Browning and Decomposed Products of Model Orange Juice，Bioscience Biotechnology&Biochemistry,2004,68(3):529-536)的方法并加以改进。采用高效液相色谱法测定。检测条件：色谱柱：Waters C18(250mm×4.6mm，5μm，美国Dionex)；流动相：0.05mol/L磷酸二氢钾(磷酸调pH至3.50)；流速：1.0mL/min；检测波长：245nm；柱温：30℃；进样量：25μL。

Vc工作曲线绘制：精确称取5mg Vc标准品，用1g/L草酸溶液定容至250mL，摇匀，配制成20mg/L标准溶液，经0.22μm水系滤膜过滤后备用。设定体积为0、10、20、30、40、60、80、100μL的梯度进样序列，并在上述液相色谱条件下测定。以峰面积为横坐标，Vc质量为纵坐标，制作标准曲线，见表1。

温州蜜柑汁样品测定：精确量取1mL样品，用1g/1000mL草酸溶液稀释至5mL。于4℃下以10000r/min的转速离心10min，取上清液过0.22μm水系滤膜后待测。按上述液相条件测定样品中Vc含量(以mg/100mL计算)。

1.9总酚含量测定

参照Folin-Ciocalteu法测定(CAI Y,LUO Q,SUN M,et al.Antioxidant activity and phenolic compounds of 112traditional Chinese medicinal plants associated with anticancer[J].Life Sciences,2004,74(17):2157-2184.)，并加以改进。将温州蜜柑汁样品于10000r/min离心20min，精确量取上清液500μL于25mL具塞试管，蒸馏水稀释至10mL。加入0.5mL 2mol/L Foline-phenol试剂并充分震荡，静置5min后加入5mL浓度为5g/100mL的Na₂CO₃溶液，定容至25mL，充分震荡后暗室反应30min，在760nm处测定最大吸光值。精确量取500μL蒸馏水加入具塞试管，按以上操作步骤制作空白对照。

总酚工作曲线绘制：选取没食子酸为标准品，精确称量50mg，用蒸馏定容至25mL，配制成2mg/mL标准溶液，备用。用移液枪准确移取0、20、40、80、100μL没食子酸标准溶液于25ml具塞试管，用蒸馏水稀释至10mL。加入0.5mL 2mol/L Foline-phenol试剂并充分震荡，静置5min后加入5mL浓度为5g/100mL的Na₂CO₃溶液，定容至25mL，充分震荡后暗室反应30min，在760nm处测定最大吸光值。以760nm处吸光度为横坐标，没食子酸质量为纵坐标制作标准曲线，得到总酚含量标准曲线：y＝328.38x+1.1158(R²＝0.995)，总酚含量以没食子酸当量表示(mg GAE/100ml)。

1.10抗氧化性测定

1.10.1DPPH自由基清除能力

参照朱攀攀等人(朱攀攀,马亚琴,窦华亭,等.超声局部效应对咖啡酸稳定性及抗氧化性的影响[J].食品科学,2015(23):12-17.)的测定方法并加以修改。精确称取39mg DPPH标准品，用甲醇定容于100mL容量瓶，配制成0.1mmol/L DPPH工作液，备用。将温州蜜柑汁于10000r/min离心20min，精确量取50μL上清液，与1.95mL DPPH(0.1mmol/L)工作液均匀混合后暗室反应10min，在517nm处测定最大吸光值，记为A_样品。精确量取50μL蒸馏水按以上操作步骤制作空白对照，记为A_空白。DPPH自由基清除能力以下述公式(3)表示：

1.10.2铁离子还原能力(ferric-reducing antioxidant power,FRAP)

参照朱攀攀等人的测定方法并加以修改。将温州蜜柑汁样品于10000r/min 离心20min备用。精确量取50μL样品与2.45mL FRAP工作液均匀混合后暗室反应30min，在593nm处测定最大吸光值。精确量取50μL蒸馏水按以上操作步骤制作空白对照。其中，FRAP工作液配制方法为：0.1mol/L醋酸缓冲液(PH 3.6):10mmol/L TPTZ(溶于40mmol/L盐酸):20mmol/L三氯化铁＝10:1:1(V:V:V)。

FRAP工作曲线绘制：选取Trolox为标准品，精确称量100mg，用蒸馏水定容至250mL，配制成400mg/L标准溶液，备用。用移液枪准确移取0、25、50、75、100μL Trolox标准溶液，并用蒸馏水稀释至100μL，与4.9mL FRAP工作液均匀混合后暗室反应30min，在593nm处测定最大吸光值。以593nm处吸光度为横坐标，Trolox质量为纵坐标制作标准曲线，得到FRAP标准工作曲线：y＝29.802x-4.1062(R²＝0.997)，抗氧化能力以Trolox当量表示(mg TEAC/100mL)。

1.11数据分析

应用SPSS 20.0软件进行数据处理分析，结果以(x±s表示。运用Duncan检验进行显著性分析，P＜0.05表示显著差异，P＜0.01表示极显著差异。应用Origin 8.6软件和Excel 2013进行图表绘制。

2结果与分析

2.1低频超声处理对温州蜜柑汁中微生物灭活效果的影响

对前述“1.2.2低频超声技术参数试验”设置的不同实验得到的检测结果进行分析。

2.1.1超声温度对不同微生物灭活效果的影响

超声温度对细菌、霉菌、酵母菌、大肠杆菌的灭活效力如图1所示(同种微生物菌群标注不同字母表示差异显著，相同下标数字表示同种菌群(P<0.05))。由图1可知，超声温度对霉菌、酵母菌、大肠菌群以及细菌4种目标微生物群体的灭活率均具有极显著影响(P<0.01)，同时霉菌、酵母菌的失活率随超声温度的变化趋势呈现出相似性。大肠菌群的灭活率随超声温度的升高而增加，且在同等温度水平下其灭活率均高于霉菌和酵母菌，并在超声温度为40℃时，实现全部灭活。霉菌与酵母菌的临界杀菌温度均接近30℃，超声温度为30℃时，细菌总数仅下降4.44％，霉菌与酵母菌的灭活率分别为14.28％、18.93％，杀菌效果不理想。当超声温度从30℃增加至40℃，杀菌效果显著上升，细菌总数下降66.45％，同时霉菌、酵母菌的灭活率也分别达到85.71％与95.37％，为30℃超声温度条件下的5倍。三种菌群对超声温度敏感程度不同，可能由于其不同的细胞结构导致，霉菌与酵母菌细胞壁的主要成分分别为几丁质和葡聚糖，均表现出较好的机械强度。大肠菌群属G^-细菌，细胞壁结构中缺乏磷壁酸，构成细胞壁的肽聚糖网结构疏松，机械强度差，导致其较低的抗逆性。

2.1.2超声功率对目标微生物灭活效果的影响

超声功率直接决定声场中的能量密度，是影响超声场中物理和化学效应的重要因素，亦是影响杀菌效果的最重要的因素之一。超声功率对不同目标微生物菌群杀菌率的影响见图2A。试验结果表明，超声功率较低时，酵母菌比大肠菌群和霉菌耐受力更强。四种目标菌群的灭活率随着超声功率的增大均曾上升趋势，其中细菌、霉菌、酵母菌在超声功率为800W时达到最高灭活率分别为95.66、83.01、46.94％，而大肠菌群在超声功率为640W时，已实现全部灭活。

分别对三种目标菌群在不同超声功率下的灭活效果进行拟合，如图2B所示，可得到三种目标菌群的临界灭活功率分别为：275、263、3W。霉菌与酵母菌的临界灭活功率相近，这可能源于二者均属真菌均属，具有相似的细胞机构与灭活机制。

2.1.3样品处理量对目标微生物灭活效果的影响

由图3可得，样品处理量对大肠菌群的杀菌率无影响，而对霉菌、酵母菌以及细菌总数的灭活率影响显著(P<0.05)，三者的杀菌率随处理量的上升呈下降趋势，当超声处理量由50ml增长至250ml时，霉菌、酵母菌以及菌落总数的灭活率分别下降了17.06、23.23、15.25％。超声场的不均匀性以及动态变化性应该是导致该现象产生的主要原因。

2.2超声联合中温技术的杀菌效力探究

图4、5分别为在4℃与40℃的超声温度条件下，超声时间对细菌、霉菌、酵母菌、大肠菌群灭活率的影响。由图4A可得出，在4℃的超声条件下，四种目标菌群杀菌率在超声初期均呈现出滞后现象，并在处理时间达到30min后，存活率急剧下降，超声处理50min后霉菌、酵母菌、大肠菌群与细菌总数的杀菌率分别达到54.54、53.04、47.50、42.5％。超声联合中温(40℃)技术的杀菌效果如图5A所示。结果表明，超声杀菌效力的滞后得以显著改善，超声处理30min后，大肠菌群实现全部灭活，霉菌与酵母菌的杀菌率也分别达到84.76％与96.57％。在此基础上，分别对4℃、40℃条件下杀菌效力进行拟合(见图4B、5B)，由图4B、5B可得，相较于4℃，三种微生物菌群在40℃的超声条件下，临界杀菌分缩短了5.8、3.0和9.9min，试验证实中温环境能有效的缓解超声处理的滞后效应，同时，超声杀菌的滞后现象可联合超高压，脉冲电泳等技术得以缓解。

2.3低频超声技术对温州蜜柑汁品质的影响

2.3.1杀菌方式对糖酸成分的影响

基于单因素试验结果，选取超声频率25kHz，超声温度为50℃，超声功率为720W，超声时间为40min，超声处理量为150mL的工艺条件处理温州蜜柑汁，并比较分析低频超声波对橘汁品质的影响。由表2可知，与巴氏杀菌橘汁相比，超声处理后橘汁中可滴定酸、可溶性固形物、pH值没有显著差异(P>0.05)，表明超声处理技术不会影响橘汁的基本酸甜口感。

表2杀菌方式对温州蜜柑汁糖酸含量的影响

注：同列肩标不同字母表示列组间有显著差异(P＜0.05)。

2.3.2杀菌方式对温州蜜柑汁光学性质的影响

表3杀菌方式对温州蜜柑汁光学性质的影响

注：同列肩标不同字母表示列组间有显著差异(P＜0.05)。

低频超声技术对温州蜜柑汁光学特性的影响见表3。实验结果表明，相较于巴氏杀菌，低频超声波能显著改善橘汁亮度水平，进而提升橘汁的商业价值。与之同时，低频超声技术对橘汁黄色色泽的保留与提升作用更为显著(P＜0.05)。低频超声处理对橘汁悬浮稳定性体现出显著的改善作用，温州蜜柑汁浊度水平显著提升，橘汁平均粒径的降低是导致该现象产生的重要原因，同时超声处理可达到抑制果胶甲酯酶的活性效果，有效抑制果胶的降解反应，使温州蜜柑汁稳定性得以提升。粒径减小引起温州蜜柑汁对光的吸收与折射性能的改变，是引发总色差显著增加的潜在因素，同时超声处理灭活酶和去除溶解氧的作用可抑制酶促褐变的发生，保持橘汁色泽的稳定性，超声波技术引发的柠檬汁、橙汁色泽的微小改变不能被肉眼分辨。

2.3.3杀菌方式对温州蜜柑汁活性成分及抗氧化性的影响

表4杀菌方式对温州蜜柑汁营活性成分及抗氧化性的影响

注：同列肩标不同字母表示列组间有显著差异(P＜0.05)。

低频超声波对橘汁活性成分与抗氧化性的影响如表4所示，低频超声波作为一种非热加工技术，对热敏性营养成分具有更好的保留效果，超声处理橘汁Vc含量显著高于巴氏杀菌橘汁。超声波产生的空穴效应具有消除溶解氧的作用，能有效的抑制Vc的有氧降解，降低脱氢抗坏血酸的积累水平，以脱氢抗坏血酸为底物的Vc的无氧降解也受到间接抑制。低频超声技术具有提升橘汁抗氧化能力的潜力，DPPH自由基清除能力比热杀菌橘汁提高了9.7％，声化学效应产生的OH^-在酚类等活性物质的苯环结构上已有羟基基团的临位或者对位添加，对该物质抗氧化能力的增强作用已有报道，同时低频超声技术的提取效应引发的细胞内含物流出以及束缚态酚类物质的释放是引起总酚含量显著上升的重要原因。抗氧化活性成分含量的提升与活性的增强是橘汁营养价值提升的重要体现。

2.4响应面试验分析

在响应面模型考察的三个超声参数中，超声温度和超声功率对总杀菌率影响程度均达到极显著水平(P<0.01)，超声时间影响水平不显著(P>0.05)。同时，超声功率与超声温度的交互相达到极显著水平(P<0.01)，超声时间的平方项达到显著水平(P<0.05)，其余项影响不显著。

选取杀菌率为98％为目标值，根据响应面杀菌模型可得出，当选定超声杀菌参数满足以下条件：超声时间41.52～44.40min，超声温度47.92～49.98℃；超声功率为685～720W，总杀菌均高于98％，由于不同超声参数间非简单线性关系，故同时存在所列范围外参数组合水平具有较好杀菌效果(总杀菌高于98％)。

温州蜜柑汁经超声温度50℃，超声功率720W，样品处理量为150mL，处理40min后，霉菌、酵母菌、大肠菌群灭活率分别达到99.43、99.29、100％、同时总杀菌率为99.65％，符合国标中关于果蔬汁菌落总数安全限量(<100cfu/100mL)的要求。与传统热杀菌相比，低频超声技术在达到理想杀菌效果的同时，对温州蜜柑汁的综合品质表现出一定的提升作用：悬浮稳定性提升3倍；Vc保留水平及总酚含量分别提高5.2、3.3％；抗氧化能力提升9.7％；亮度以及黄色色值显著提升。本发明结果证实了低频超声波技术在宽皮柑橘汁加工领域具有适用性及可行性，可以实现商业杀菌要求以及提升活性成分与营养成分保留率的需求。

实施例2利用低频超声波对柑橘汁杀菌

选取不同超声处理组合处理温州蜜柑汁，并对处理后橘汁杀菌效果及品质进行检测，结果如表5所示。结果表明低频超声波作为一种非热加工技术，对热敏性营养成分具有更好的保留效果。两组超声处理温州蜜柑汁的Vc保留水平、总酚含量、DPPH自由基清除率均显著高于巴氏杀菌组橘汁，与此同时，两组超声处组之间的活性成分保留水平及抗氧化能力并无显著差异，且超声因素水平为50℃，36min，720W的温州蜜柑汁处理组表现出最高的综合品质。超声波产生的空穴效用具有消除溶解氧的作用，有效的抑制的Vc的有氧降解，同时Vc厌氧降解也会因为底物的缺乏而间接受到抑制。低频超声技术具有提升温州蜜柑汁抗氧化能力的潜力，两组超声处理橘汁DPPH自由基清除能力比热杀菌橘汁分别提高了9.7、7.5％，声化学效应产生的OH^—在酚类等抗氧化活性成分的苯环结构上已有羟基基团的临位或者对位添加该成分抗氧化活性能力的增强作用已被证实，同时低频超声技术的提取效应引发的细胞内容流出以及束缚态酚类物质的释放是产生总酚含量显著上升的重要原因。两组超声处理组温州蜜柑汁杀菌效果差异显著，该结果同时验证的响应面模型中超声温度因素和超声功率因素对总杀菌率具有极显著影响的结论。

表5不同杀菌条件对总杀菌率及活性成分的影响

注：同列肩标不同字母表示列组间有显著差异(P＜0.05)。