高压二氧化碳对NFC桃汁流变性质的非热调控机制

NFC果汁具有品质好、附加值高的优点，是果汁的重要产品之一。热力杀菌方式是现阶段NFC果汁加工的主要技术，能有效杀灭微生物，提高产品货架期。但果汁为热敏性产品，热力杀菌容易破坏NFC果汁的流变学性质，导致果汁的悬浮不稳定，从而影响NFC果汁的感官品质。本研究以桃为实验材料，针对NFC桃汁热力杀菌过程中流变学性质的破坏问题，以高压二氧化碳（High Pressure CO2, HPCD）作为非热技术手段，从非酶因素（果汁粒度分布、Zeta电位、蛋白质以及Ca2+含量的变化等）和酶促因素（果胶甲基酯酶、聚半乳糖醛酸酶及其导致的果胶性质、果胶酯化度、果胶分子量等）两方面，采用蛋白组学、生物化学、物理化学和流变学方法系统研究HPCD对NFC桃汁流变学性质以及相关因素影响，深入探讨HPCD对NFC桃汁流变性质的非热调控机制，为HPCD技术在果蔬加工的应用提供理论依据，具有重要理论价值和实际意义。

NFC果汁具有品质好、附加值高的优点。目前，NFC果汁加工仍以热力杀菌为主。虽然热力杀菌能有效杀菌及钝酶，但却容易破坏果汁流变学性质，从而影响果汁感官品质。基于此问题，本项目以NFC桃汁为对象，研究了高压二氧化碳（high pressure CO2, HPCD）对NFC桃汁流变性质的影响，并从酶促因素和非酶因素两方面研究了HPCD对NFC桃汁流变性质的非热调控机制。主要结果如下：.（1）HPCD处理改变了NFC桃汁的流变性质，表现为增加了桃汁粘度，但未改变桃汁的流体类型；而热处理不仅增加了桃汁粘度，同时改变了桃汁的流体类型。.（2）HPCD处理过程中桃汁的pH值和ζ-电势绝对值降低；处理后桃汁中仍有较高的PME活性；桃汁的粒度也显著增大，但随着处理时间的延长又逐渐减小。.（3）酶促因素：HPCD对桃汁中PME酶的钝化效果较差，但能完全钝化PME粗酶液，钝化效果符合一级动力学曲线。HPCD和55 ℃温热处理对水溶性果胶+空白缓冲液（PB）和水溶性果胶+PME酶液（PE）的两个模拟体系中果胶分子量和ζ-电势没有影响；但温热处理后PE体系的果胶颗粒粒径小于HPCD处理的样品。HPCD处理后PE模拟体系中PME酶活被完全钝化，果胶酯化度降低了20%，粘度没有显著变化；55 ℃温热处理后PE模拟体系中PME残存酶活在80%以上，果胶酯化度降低了70%，粘度显著下降。由以上结果得出，HPCD处理过程中NFC桃汁中仍有较高PME活性，能作用于果胶导致果胶颗粒粒径变小、酯化度降低及粘度降低。.（4）非酶因素：HPCD处理后桃蛋白质颗粒粒径显著增大，一级结构没有变化，但高级结构发生了改变。通过2-DE电泳结合蛋白质结构组成分析，发现对HPCD处理敏感的桃蛋白通常含有较低的α-螺旋含量及氢键含量。.（5）HPCD对NFC桃汁流变性质的非热调控机制：HPCD作用引起果胶颗粒粒径降低及颗粒数量的增加，这会增加果胶颗粒之间的相互作用；另外，HPCD作用增加了蛋白质颗粒粒径并减少了颗粒数量，这会减少其对果胶颗粒之间相互作用的影响，另一方面这些“大型”的蛋白质颗粒会减小果胶的活动空间，从而提高果胶相互作用的概率；这些变化最终使HPCD作用后的桃汁在保证流体类型不变的情况下提高了粘度。该研究结果不仅具有重要的理论研究意义，而且具有实际应用价值，有利于推动HPCD技术在果汁加工业中的应用。