全自動(dòng)殺菌釜作為果酒生產(chǎn)中保障微生物安全的關(guān)鍵設(shè)備,其殺菌過程(核心為溫度、壓力、時(shí)間的協(xié)同控制)不僅直接作用于微生物,也會(huì)通過改變果酒中的抗氧化物質(zhì)組成、活性及體系氧化平衡,對(duì)果酒整體抗氧化性能產(chǎn)生復(fù)雜影響,這種影響呈現(xiàn)“雙重性”特征,需結(jié)合工藝參數(shù)與果酒基質(zhì)特性綜合分析。
一、殺菌過程對(duì)果酒抗氧化物質(zhì)的直接影響
果酒中的抗氧化物質(zhì)主要包括酚類化合物(如花青素、類黃酮、酚酸)、維生素C(抗壞血酸)、二氧化硫(外源添加或發(fā)酵生成)等,全自動(dòng)殺菌釜的熱作用是影響這類物質(zhì)穩(wěn)定性的核心因素,具體表現(xiàn)為“部分保留”與“選擇性損失”并存。
從保留角度看,全自動(dòng)殺菌釜的精準(zhǔn)控溫與短時(shí)作用可降低抗氧化物質(zhì)的過度降解。相較于傳統(tǒng)間歇式殺菌設(shè)備(溫度波動(dòng)大、殺菌時(shí)間長(zhǎng)),全自動(dòng)殺菌釜通過PLC線性控制,能將溫度偏差控制在±0.5℃內(nèi),且可實(shí)現(xiàn)高溫短時(shí)(HTST,如75-85℃、10-30s)或中溫長(zhǎng)時(shí)(如60-70℃、1-2h)的柔性工藝。對(duì)于熱穩(wěn)定性較強(qiáng)的酚類物質(zhì)(如黃酮醇、黃烷酮),這精準(zhǔn)控制可減少熱誘導(dǎo)的化學(xué)鍵斷裂(如糖苷鍵、酚羥基氧化),例如在藍(lán)莓果酒殺菌中,采用75℃、20s 的 HTST 工藝,黃酮類物質(zhì)保留率較傳統(tǒng)80℃、60min 工藝提升12%-18%,其清除DPPH自由基的能力也相應(yīng)提升8%-15%。
從損失角度看,熱敏性抗氧化物質(zhì)易受殺菌溫度與時(shí)間的雙重沖擊。維生素C是典型代表,其分子結(jié)構(gòu)中的烯二醇基在高溫下易被氧化為脫氫抗壞血酸,進(jìn)一步水解為無抗氧化活性的二酮古洛糖酸。研究表明,當(dāng)殺菌溫度超過80℃時(shí),果酒中維生素 C 的損失率會(huì)顯著上升:以草莓果酒為例,采用85℃、30s的HTST工藝,維生素C損失率約為25%-30%;若溫度升至90℃,即使時(shí)間縮短至15s,損失率仍會(huì)增至 35%-40%。此外,花青素(如葡萄皮中的矢車菊素-3-葡萄糖苷)在高溫下也會(huì)發(fā)生降解,不僅導(dǎo)致果酒色澤變淺,其清除羥自由基的能力也會(huì)同步下降,當(dāng)殺菌溫度超過 85℃時(shí),花青素?fù)p失率每增加 10%,果酒的總抗氧化能力(ABTS法測(cè)定)約下降6%-8%。
同時(shí),全自動(dòng)殺菌釜的壓力協(xié)同作用對(duì)部分抗氧化物質(zhì)有間接保護(hù)效果。在殺菌過程中,釜內(nèi)壓力通常控制在0.12-0.15MPa(略高于常壓),這種壓力環(huán)境可抑制果酒中揮發(fā)性抗氧化物質(zhì)(如某些酚酸酯、萜烯類物質(zhì))的逸散,減少因物質(zhì)流失導(dǎo)致的抗氧化性能下降,例如在柑橘果酒殺菌中,加壓條件下(0.14MPa)酚酸類物質(zhì)(如綠原酸、咖啡酸)的保留率較常壓殺菌提升 5%-10%,其對(duì)脂質(zhì)過氧化的抑制能力也相應(yīng)增強(qiáng)。
二、殺菌過程對(duì)果酒氧化平衡體系的間接影響
果酒的抗氧化性能不僅取決于抗氧化物質(zhì)的含量,還與體系內(nèi)“氧化-抗氧化”的動(dòng)態(tài)平衡相關(guān),全自動(dòng)殺菌釜通過改變氧化酶活性、體系氧化還原電位,間接調(diào)控這一平衡,進(jìn)而影響果酒的抗氧化穩(wěn)定性。
一方面,殺菌過程可通過滅活氧化酶,減少后續(xù)儲(chǔ)存中的抗氧化物質(zhì)消耗。果酒中存在的多酚氧化酶(PPO)、過氧化物酶(POD)是導(dǎo)致酚類物質(zhì)氧化降解的關(guān)鍵酶類 ——PPO可催化酚類物質(zhì)氧化為醌類,醌類進(jìn)一步聚合形成褐色物質(zhì),同時(shí)消耗體系中的抗氧化成分。全自動(dòng)殺菌釜的熱作用能高效滅活這類酶:當(dāng)殺菌溫度達(dá)到70-75℃并保持15s以上時(shí),PPO與POD的滅活率可達(dá)95%以上。例如在蘋果果酒中,未殺菌樣品在儲(chǔ)存1個(gè)月后,酚類物質(zhì)損失率約為30%,總抗氧化能力下降22%;而經(jīng)75℃、20s殺菌的樣品,儲(chǔ)存1個(gè)月后酚類物質(zhì)損失率僅為10%-12%,總抗氧化能力下降不足8%。這種酶滅活效應(yīng),本質(zhì)上是通過切斷“酶促氧化”路徑,延長(zhǎng)了果酒抗氧化物質(zhì)的作用周期,間接保障了其長(zhǎng)期抗氧化性能。
另一方面,過度殺菌可能打破體系氧化還原平衡,誘發(fā)非酶促氧化。若殺菌溫度過高(如超過90℃)或時(shí)間過長(zhǎng)(如超過60s),除了直接降解抗氧化物質(zhì),還可能促進(jìn)果酒中的糖類、有機(jī)酸發(fā)生熱解反應(yīng),生成過氧化氫(H₂O₂)、醛類等氧化性物質(zhì),這些物質(zhì)會(huì)與抗氧化物質(zhì)(如酚類、維生素C)發(fā)生非酶促反應(yīng),加速抗氧化物質(zhì)的消耗,例如在櫻桃果酒中,采用95℃、40s的過度殺菌工藝后,體系中H₂O₂含量較適宜工藝(80℃、20s)增加2-3倍,導(dǎo)致后續(xù)儲(chǔ)存中酚類物質(zhì)的氧化速率提升1.5-2倍,果酒的抗氧化性能衰減速度也相應(yīng)加快。
三、基于抗氧化性能保留的殺菌工藝優(yōu)化方向
結(jié)合上述影響分析,在利用全自動(dòng)殺菌釜進(jìn)行果酒殺菌時(shí),需圍繞“精準(zhǔn)控溫、短時(shí)作用、壓力協(xié)同”三大核心,針對(duì)不同果酒的基質(zhì)特性(如酚類物質(zhì)組成、酶活性、pH值)優(yōu)化工藝參數(shù),在保障殺菌效果的同時(shí)很大程度保留抗氧化性能。
對(duì)于高酚、高酶活性的果酒(如藍(lán)莓酒、葡萄皮渣酒),應(yīng)優(yōu)先采用“中溫短時(shí)”工藝,例如控制溫度在75-80℃,時(shí)間15-25s,壓力0.13-0.14MPa。該參數(shù)下,既能實(shí)現(xiàn)PPO、POD的高效滅活(滅活率>95%),又能將花青素、維生素C的損失率控制在20%以內(nèi),確保果酒的總抗氧化能力保留率>80%。
對(duì)于低酚、熱敏性強(qiáng)的果酒(如草莓酒、荔枝酒),需進(jìn)一步降低殺菌溫度、縮短時(shí)間,可采用“低溫中時(shí)”工藝,例如溫度65-70℃,時(shí)間30-60s,壓力0.12-0.13MPa。此工藝雖會(huì)延長(zhǎng)殺菌時(shí)間,但低溫環(huán)境能顯著減少維生素C與小分子酚類的降解,研究表明,該工藝下草莓果酒的維生素C損失率可控制在15%-20%,總抗氧化能力(FRAP法測(cè)定)保留率可達(dá)85% 以上,同時(shí)也能滿足商業(yè)無菌要求(菌落總數(shù)<10CFU/mL)。
此外,可結(jié)合全自動(dòng)殺菌釜的分段控溫功能(如“預(yù)熱-殺菌-冷卻”三段式控制),減少溫度驟升驟降對(duì)抗氧化物質(zhì)的沖擊,例如在預(yù)熱階段,將果酒溫度從常溫逐步升至50-60℃(升溫速率5-8℃/min),避免因溫差過大導(dǎo)致局部過熱;殺菌后采用快速冷卻(冷卻速率10-12℃/min),迅速將果酒溫度降至30℃以下,減少高溫持續(xù)作用時(shí)間,進(jìn)一步降低抗氧化物質(zhì)的后續(xù)降解風(fēng)險(xiǎn)。
全自動(dòng)殺菌釜對(duì)果酒抗氧化性能的影響是“直接作用(物質(zhì)保留/損失)”與“間接調(diào)控(平衡體系)”的綜合結(jié)果,通過優(yōu)化殺菌溫度、時(shí)間、壓力等參數(shù),可在保障微生物安全的前提下,很大限度保留果酒的抗氧化物質(zhì)與抗氧化活性,為果酒的品質(zhì)穩(wěn)定性提供支撐。
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