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为了降低硫藏果蔬原料中亚硫酸盐的含量,保障凉果类食品安全,本文在分析了臭氧在水中的溶解性特点和在冰浴条件下的动力学方程的基础上,以硫藏半成品杏干、山楂及腌制姜为实验原料,首次采用高效无毒的臭氧处理方法,研究了臭氧对三种原料中亚硫酸盐的降解效果,并探究了臭氧对新鲜水果及硫藏半成品杏干、山楂营养品质的影响,同时对臭氧降解亚硫酸盐的机理进行了初步的探讨。主要实验结果如下:
1.臭氧能有效降解杏干、山楂、腌制姜中的亚硫酸盐含量,臭氧液一固处理方式降解的效果优于气一固处理方式,在水浸泡时间为3 h,臭氧通气时间为30 min条件下,杏干、姜片中的二氧化硫含量低于350 mg/kg,达到了国家卫生标准的要求,而山楂由于原始二氧化硫含量过高,处理后虽然降低至1204.49 mg/kg,仍高于国家标准;超声波处理对臭氧降解亚硫酸盐具有良好的协同作用,用水浸泡6 h,期间以臭氧+超声波处理后的山楂,其二氧化硫含量低于350 mg/kg,达到了国家标准的规定值:
2.臭氧处理对亚硫酸盐的降解率随臭氧通入时间、pH值、水浸泡时间的增加而提高;通过响应曲面法实验设计,得到臭氧降解杏干亚硫酸盐的优化工艺参数为:固液比1:15、浸泡时间3 h、pH值为9、臭氧通气时间为30 min;各因素影响的效果大小顺序为:水浸泡时间>臭氧通入时间>pH>水料比,二氧化硫的理论值为136.34 mg/kg:在该优化工艺条件下,实际的测定结果为153.39 mg/kg,稍高于理论值:
3.臭氧在水中的溶解量随臭氧通入时间的延长而增加,本研究实验条件下(氧气供给速度1 L/min,臭氧发生功率50%),通入臭氧10 min后的溶解量达到最大值,此后即使继续通入臭氧,溶解量无增加,反而呈现略微减少趋势;臭氧在水中的溶解量受pn值和温度的影响,表现为随pH值的增大及温度的升高而减少。在pH值为7.0、常温条件下,通臭氧1 min、5 min、10 min后水中的臭氧浓度分别为:2.72 mg/L、7.88 mg/L、15.90 mg/L。
4.水中臭氧浓度的衰减速度受pH和温度的影响较大。pH及温度越低,臭氧的衰减速度越慢,常温下,臭氧在pH=7.0的水中衰减速度在前30 min内比较快,臭氧在常温下的存在状态可保持3 h,但浓度很低;臭氧在冰浴中的衰减速率变化符合一级反应动力学规律,其动力学方程为Y=0.1784X-0.0953,衰变速率常数为0.1784,半衰期t1/2=3.89 h。
5.经臭氧处理后的葡萄汁、柑橘汁、苹果汁、桑葚汁、杨梅汁、荔枝汁,糖、类黄酮及Vc含量均降低,但总酸度升高,葡萄汁糖含量降低比较明显,苹果汁的酸度升高与其他相比程度较大;对果汁颜色总体上产生不利影响;经臭氧处理后的杏干和山楂,其总糖、还原糖含量、类黄酮含量略微降低,酸度值升高。
6.常温下,臭氧在水中降解山楂中亚硫酸盐的反应类型既有自由基反应,又存在分子直接反应;臭氧降解山楂中亚硫酸盐的产物比较复杂,亚硫酸根没有完全转化为硫酸根。