苹果汁冷冻浓缩过程中磁性纳米冰核蛋白诱导的结晶行为对果汁品质影响机制研究

China is the biggest processing and export country of apple juice concentrate (AJC), accounting for more than 50% of the world's trade. However, thermosensitive and aromatic substances in fruit juice are easy to loss during traditional thermal vacuum concentration processing, current juice freeze concentration cost more time and energy and limited the high-end AJC industry development. Therefore, establishing a safe, efficient, rapid and energy saving freeze concentration method becomes one of hot research topics and urgent needs for current industry. In this project, magnetic nano-scaled ice nucleation proteins(MNINPs), reported by our research team, will be first used for suspension freeze concentration of apple juice. Under different freeze concentration conditions, MNINPs recovery rate, juice concentration effectiveness and quality influence laws of will be analyzed during freeze concentration using MNINPs; Ice crystallization behavior and the formation law induced by MNINPs will be obtained during apple juice freeze concentration, and quality influence mechanism of freeze concentration on apple juice will be revealed by defining main effective ways of apple juice quality induced by ice crystallization behavior; In addition , in vitro biological safety of MNINPs will be evaluated systematically. Finally, new way for juice freeze concentration using MNINPs will be established based on the safety principle.

我国作为世界上最大的浓缩苹果汁生产国，贸易量占世界的50%以上。但是目前苹果汁浓缩主要采用的还是热真空浓缩技术，容易造成果汁中热敏性物质和芳香物质含量损失，而现有冷冻浓缩过程又耗时耗能，限制了高品质浓缩苹果汁加工行业的发展，亟待发展一种高效、节能且安全的苹果汁冷冻浓缩方法。本项目拟以近年来获得的磁性纳米冰核蛋白为研究基础，采用悬浮式冷冻浓缩方式，首次对磁性纳米冰核蛋白在苹果汁冷冻浓缩中的冷冻行为进行研究，解析不同类型的磁性纳米冰核蛋白对苹果汁冷冻浓缩有效程度和品质的影响，明确其在外加磁场条件下分离再利用有效程度和影响果汁品质主要途径，阐明其在苹果汁冷冻浓缩中诱导的冰晶结晶行为及其对果汁品质影响机制；并对获得的磁性纳米冰核蛋白进行系统性体外安全性评价，在保证体外安全性的前提下，获得基于磁性纳米冰核蛋白的苹果汁冷冻浓缩新途径。

我国作为世界上最大的浓缩苹果汁生产国，贸易量占世界的50%以上。但是目前苹果汁浓缩主要采用的还是热真空浓缩技术，容易造成果汁中热敏性物质和芳香物质含量损失，而现有冷冻浓缩过程又耗时耗能，限制了高品质浓缩苹果汁加工行业的发展，亟待发展一种高效、节能且安全的苹果汁冷冻浓缩方法。.本项目以近年来获得的磁性纳米冰核蛋白为研究基础，采用悬浮式冷冻浓缩方式，首次对磁性纳米冰核蛋白在苹果汁冷冻浓缩中的冷冻行为、冷冻浓缩有效程度和品质的影响进行了分析，明确了苹果汁冷冻浓缩中诱导的冰晶结晶行为及其对果汁品质影响机制；并对获得的磁性纳米冰核蛋白进行系统性体外安全性评价。.以草生欧文氏菌（Erwinia herbicola）和丁香假单孢菌（Pseudomonas syringae）为冰核蛋白来源菌株获得的磁性纳米冰核蛋白，表现出良好的体外细胞安全性。在保证体外安全性的前提下，在以葡萄糖、果糖、蔗糖、山梨糖醇、L-苹果酸和柠檬酸为主要组分的模拟苹果汁体系中，磁性纳米冰核蛋白的冰核结晶温度提高率随糖组分浓度的增加而降低，混合糖组分可达55.75%，而混合酸组分保持在51%左右，结晶温度提高率随蛋白浓度增加而升高，且糖组分和酸组分中分别可达57.62%和53.92%，草生欧文氏菌来源的磁性纳米冰核蛋白表现出更高的冰核结晶温度；冷冻时间的缩短率随组分浓度增加而相对减少，其对糖和酸组分的冷冻时间缩短率可达73.93%和63.96%，模拟果汁和苹果汁分别可达到70.33%和71.05%；添加有磁性纳米冰核蛋白的冰晶形态较未添加的冰晶呈规则的纤维状薄片且随着蛋白浓度的增加呈现出变小的趋势。.与热真空浓缩相比，磁性纳米冰核蛋白参与的苹果汁冷冻浓缩过程能够在有效提高冷冻温度、缩短冷冻时间的前提下，最大限度的保留苹果汁中氨基酸与易挥发香气的组分。通过本项目的实施，获得基于磁性纳米冰核蛋白的苹果汁冷冻浓缩新途径。