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茶饮料灭菌技术

由于茶叶营养成分丰富,并且具有许多独特的保健功效,因而从20世纪80年代尤其是90年代以来,茶饮料成为饮料行业中的开发热点。除调味茶以外,茶饮料的pH 值般为5~7 ,属于低酸性饮料。引起茶饮料变质的微生物主要是细菌,为保证饮料的安全性和贮藏性,须对茶饮料进行杀菌处理。由于茶汤组分的复杂性和体系的不稳定性,尤其是绿茶茶汤氧化还原电位低,体系不稳定,因此经热加工尤其是杀菌处理后,其感官品质变化很大。经研究发现,茶饮料经120 ℃、8 min 的杀菌釜杀菌后,乌龙茶和红茶中的芳香物质含量减少,丧失了新鲜茶香及花香香气,特别是红茶的变化更显著。绿茶经杀菌后,芳香物质萜醇及其氧化产物、苯甲醇、β- 紫罗酮、顺- 茉莉酮、吲哚及4-乙烯基苯酚明显增加, 其中4 - 乙烯基苯酚有“甘薯”异味。绿茶经杀菌后破坏了香气成分之间的平衡,产生臭味物质4 - 乙烯基苯酚,它是由前体物质香豆酸通过脱羧作用而产生的。杀菌后沉香醇、香叶醇从其前体中释放出来,该前体物质为溶于茶汤中的水溶性糖苷等物质。高温杀菌会使茶汤颜色加深并改变其风味,红茶饮料会产生类似于仙草的风味,包种茶饮料会产生类似风梨口味等不良气味。在热加工中,儿茶素很不稳定,尤其是EGCG和EGC,它们很容易发生降解或差向异构化,使茶汤色泽加深。因此,若采用般的加热杀菌方法处理茶汤,将会大大降低茶汤的色、香、味和口感。正因如此,促使科研人员对其它杀菌方法进行研究,作者在此作总结,以供同行参考。

1冷杀菌

膜法除菌作为新兴的杀菌技术在饮用超纯水工业中得到了应用。其中的微粒、部分胶体、树脂碎屑和微生物般用0. 45μm 或0. 22μm 的滤膜去除。膜的孔径为3μm 时可截留霉菌孢子,1. 2μm 时可截留酵母菌,0. 45μm 时可截留大肠杆菌等(即般细菌均能截住)。用乙醇处理茶汤使蛋白质、果胶、淀粉等物质沉淀后,经0. 3μm 的微孔膜处理,数分钟后即可达到分离、澄清的目的,防止了热杀菌对风味成分的破坏,缩短了工艺周期。

2 高压杀菌

利用高压杀死微生物,从而达到商业无菌状态,压力般大于200MPa. 该法引人注目的是其杀菌效果(但本法对孢子无效)。其作用机理可能是:蛋白质随其相对分子质量的变化,分子内间隙消失而不可逆转地接受压变性;同时,构成膜的磷脂质随着融点上升,从常温的液相变为固相,膜蛋白失去与磷脂质的相互疏水作用;另方面增加了外部自由水的亲和性而与膜脱离,经过这过程便产生膜的机能障碍而致死。经研究发现,绿茶茶汤中接种耐热细菌芽孢后用静水高压进行杀菌,采用400MPa和室温不能杀灭孢子,采用700MPa和80℃可完全杀灭微生物;经200~300MPa高压杀菌后虽不能杀灭芽孢,但在室温条件下贮藏,茶汤中的儿茶素类物质可使芽孢活性丧失;采用700 MPa和80℃、30 min 静水高压杀菌后,不良风味现象和化学变化大为减少。采用300 MPa、100℃以下高压杀菌可望成为茶饮料的灭菌技术发展方向,该技术目前尚处于试验研究阶段[

3过氧化氢- 过氧化氢酶- 葡萄糖氧化酶体系杀菌

在外,过氧化氢杀菌广泛应用于牛乳和干酪生产中。主要是利用过氧化氢较强的氧化性将微生物杀灭,杀菌后剩余的过氧化氢用过氧化氢酶(hydrogen peroxi2dase) 除去,以达到食品卫生的要求,既简便实用,效果又好。过氧化氢分解过程中所产生的溶解氧可经葡萄糖氧化酶的酶促反应除去,该酶以葡萄糖为底物,反应中消耗掉分子氧,从而保护对氧敏感的物质。在外,过氧化氢杀菌已在乳品行业取得了应用,内也有相关报道。作者认为,该杀菌方法很值得在茶饮料灭菌中试行,因为茶汤体系对热的敏感性更强,采用非加热的杀菌方法很有前途。另方面,葡萄糖氧化酶还可对茶汤起护色作用。茶汤(含固形物6 %)中加入葡萄糖氧化酶(255 U/ g) 和单宁酶(0. 85~8. 5 U/ g) ,在95 F下作用2~4 h ,连续搅拌、离心,所得成品澄清、色泽佳。

4超高温杀菌

超高温杀菌(UHT) 般的加热温度为135~150℃,时间为2~8 s. 由于微生物对高温的敏感性远大于大多数食品成分对高温的敏感性,故UHT 杀菌能在很短的时间内有效地杀死微生物,却能保持食品应有的品质,为UHT 的杀菌分类与特点。采用UHT 杀菌可避免茶饮料杀菌后色泽加深和风味劣变,加入β-CD 和VC可加强杀菌效果,加入防腐剂也可增强杀菌效果或减少杀菌时间。杀菌后罐装时充入氮气或二氧化碳、排除氧气,可稳定茶汤中的儿茶素物质。

5辐射杀菌技术

辐射保藏防腐技术在食品中早已应用,但在茶饮料杀菌中的应用还属空白。放射只限于钴60 及铯137产生的γ射线、10MeV以下的X 线。放射线照射后产生羟基自由基等,使DNA 被切断,并无法修复而使微生物致死。近年来,湖南农业大学用γ射线杀菌,发现辐射剂量以1. 1×105 rad 连续两次间隙照射,对茶汤的感官品质无太大影响,微生物残留量亦符合卫生标准。放射线能利用率高,且具有规模较大的优点。

结语

由于茶汤组分是个对热很敏感的体系,受热后很容易发生各种变化,使茶饮料品质降低。因而,采用热杀菌时宜用HTST 或UHT 杀菌,以减少加热时间,降低长时间加热对茶汤风味的损害。同时辅以食品添加剂,如VC(或其钠盐) 、异抗坏血酸(或其钠盐)、β-环状糊精、柠檬酸等,以增强杀菌效果,减少茶汤中风味成分的破坏损失。绿茶茶汤中添加柠檬酸调整不同的pH 值,并在121℃、6 min下杀菌,咖啡因不会受pH 值的影响,在较酸的条件,儿茶素除( + ) - C 外,其它儿茶素残留率均较高,且(-)-EC 异构化为( + )-C的反应明显受到抑制。而且, 总儿茶素含量在酸性条件下也较稳定。经研究发现,VC 的加入可显著增强儿茶素的稳定性,而柠檬酸则无此效果。VC 可增加4 种儿茶素的稳定性,尤其是EGCG和EGC[5 ] 。在茶汤中加入β- 环形糊精能包埋茶汤中的儿茶素类物质,因而可提高儿茶素对热的敏感性和减少茶乳酪的生成,且其加入方式以在萃取前加入较萃取后加入时效果好,其使用量在1 %时达到饱和(茶/ 水的质量比为1∶10)。超高压杀菌由于杀菌效果显著,因而在茶饮料生产中的应用很有发展前景。辐射杀菌在茶饮料生产上的应用尚处于研究阶段。由于茶汤体系尤其是绿茶对热十分敏感,因而同热法杀菌相比,冷法杀菌具有更加广阔的应用前景。采用膜过滤除菌不仅可除去细菌,而且可除去茶汤中的大分子物质,减少或消除浑浊现象,但不能过多地除去茶汤中的风味物质,否则茶汤汤色浅、滋味淡。此外,膜法除菌对车间设备等卫生条件要求很高。溶菌酶杀菌、过氧化氢杀菌也由于无需加热,因而很值得研究探索。从饮料的发展趋势看,茶饮料将成为21 世纪饮料之冠。可以预见,21 世纪将为各种高新杀菌技术尤其是非热杀菌技术在茶饮料生产中的应用提供更加广阔的空间。

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