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全自动杀菌釜在果酒杀菌中的抗氧化性能影响分析

2025-08-26

全自动杀菌釜作为果酒生产中保障微生物安全的关键设备,其杀菌过程(核心为温度、压力、时间的协同控制)不仅直接作用于微生物,也会通过改变果酒中的抗氧化物质组成、活性及体系氧化平衡,对果酒整体抗氧化性能产生复杂影响,这种影响呈现“双重性”特征,需结合工艺参数与果酒基质特性综合分析。

一、杀菌过程对果酒抗氧化物质的直接影响

果酒中的抗氧化物质主要包括酚类化合物(如花青素、类黄酮、酚酸)、维生素C(抗坏血酸)、二氧化硫(外源添加或发酵生成)等,全自动杀菌釜的热作用是影响这类物质稳定性的核心因素,具体表现为“部分保留”与“选择性损失”并存。

从保留角度看,全自动杀菌釜的精准控温与短时作用可降低抗氧化物质的过度降解。相较于传统间歇式杀菌设备(温度波动大、杀菌时间长),全自动杀菌釜通过PLC线性控制,能将温度偏差控制在±0.5℃内,且可实现高温短时(HTST,如75-85℃、10-30s)或中温长时(如60-70℃、1-2h)的柔性工艺。对于热稳定性较强的酚类物质(如黄酮醇、黄烷酮),这精准控制可减少热诱导的化学键断裂(如糖苷键、酚羟基氧化),例如在蓝莓果酒杀菌中,采用75℃、20s HTST 工艺,黄酮类物质保留率较传统80℃、60min 工艺提升12%-18%,其清除DPPH自由基的能力也相应提升8%-15%

从损失角度看,热敏性抗氧化物质易受杀菌温度与时间的双重冲击。维生素C是典型代表,其分子结构中的烯二醇基在高温下易被氧化为脱氢抗坏血酸,进一步水解为无抗氧化活性的二酮古洛糖酸。研究表明,当杀菌温度超过80℃时,果酒中维生素 C 的损失率会显著上升:以草莓果酒为例,采用85℃、30sHTST工艺,维生素C损失率约为25%-30%;若温度升至90℃,即使时间缩短至15s,损失率仍会增至 35%-40%。此外,花青素(如葡萄皮中的矢车菊素-3-葡萄糖苷)在高温下也会发生降解,不仅导致果酒色泽变浅,其清除羟自由基的能力也会同步下降,当杀菌温度超过 85℃时,花青素损失率每增加 10%,果酒的总抗氧化能力(ABTS法测定)约下降6%-8%

同时,全自动杀菌釜的压力协同作用对部分抗氧化物质有间接保护效果。在杀菌过程中,釜内压力通常控制在0.12-0.15MPa(略高于常压),这种压力环境可抑制果酒中挥发性抗氧化物质(如某些酚酸酯、萜烯类物质)的逸散,减少因物质流失导致的抗氧化性能下降,例如在柑橘果酒杀菌中,加压条件下(0.14MPa)酚酸类物质(如绿原酸、咖啡酸)的保留率较常压杀菌提升 5%-10%,其对脂质过氧化的抑制能力也相应增强。

二、杀菌过程对果酒氧化平衡体系的间接影响

果酒的抗氧化性能不仅取决于抗氧化物质的含量,还与体系内“氧化-抗氧化”的动态平衡相关,全自动杀菌釜通过改变氧化酶活性、体系氧化还原电位,间接调控这一平衡,进而影响果酒的抗氧化稳定性。

一方面,杀菌过程可通过灭活氧化酶,减少后续储存中的抗氧化物质消耗。果酒中存在的多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)是导致酚类物质氧化降解的关键酶类 ——PPO可催化酚类物质氧化为醌类,醌类进一步聚合形成褐色物质,同时消耗体系中的抗氧化成分。全自动杀菌釜的热作用能高效灭活这类酶:当杀菌温度达到70-75℃并保持15s以上时,PPOPOD的灭活率可达95%以上。例如在苹果果酒中,未杀菌样品在储存1个月后,酚类物质损失率约为30%,总抗氧化能力下降22%;而经75℃、20s杀菌的样品,储存1个月后酚类物质损失率仅为10%-12%,总抗氧化能力下降不足8%。这种酶灭活效应,本质上是通过切断“酶促氧化”路径,延长了果酒抗氧化物质的作用周期,间接保障了其长期抗氧化性能。

另一方面,过度杀菌可能打破体系氧化还原平衡,诱发非酶促氧化。若杀菌温度过高(如超过90℃)或时间过长(如超过60s),除了直接降解抗氧化物质,还可能促进果酒中的糖类、有机酸发生热解反应,生成过氧化氢(HO₂)、醛类等氧化性物质,这些物质会与抗氧化物质(如酚类、维生素C)发生非酶促反应,加速抗氧化物质的消耗,例如在樱桃果酒中,采用95℃、40s的过度杀菌工艺后,体系中HO₂含量较适宜工艺(80℃、20s)增加2-3倍,导致后续储存中酚类物质的氧化速率提升1.5-2倍,果酒的抗氧化性能衰减速度也相应加快。

三、基于抗氧化性能保留的杀菌工艺优化方向

结合上述影响分析,在利用全自动杀菌釜进行果酒杀菌时,需围绕“精准控温、短时作用、压力协同”三大核心,针对不同果酒的基质特性(如酚类物质组成、酶活性、pH值)优化工艺参数,在保障杀菌效果的同时很大程度保留抗氧化性能。

对于高酚、高酶活性的果酒(如蓝莓酒、葡萄皮渣酒),应优先采用“中温短时”工艺,例如控制温度在75-80℃,时间15-25s,压力0.13-0.14MPa。该参数下,既能实现PPOPOD的高效灭活(灭活率>95%),又能将花青素、维生素C的损失率控制在20%以内,确保果酒的总抗氧化能力保留率>80%

对于低酚、热敏性强的果酒(如草莓酒、荔枝酒),需进一步降低杀菌温度、缩短时间,可采用“低温中时”工艺,例如温度65-70℃,时间30-60s,压力0.12-0.13MPa。此工艺虽会延长杀菌时间,但低温环境能显著减少维生素C与小分子酚类的降解,研究表明,该工艺下草莓果酒的维生素C损失率可控制在15%-20%,总抗氧化能力(FRAP法测定)保留率可达85% 以上,同时也能满足商业无菌要求(菌落总数<10CFU/mL)。

此外,可结合全自动杀菌釜的分段控温功能(如“预热-杀菌-冷却”三段式控制),减少温度骤升骤降对抗氧化物质的冲击,例如在预热阶段,将果酒温度从常温逐步升至50-60℃(升温速率5-8/min),避免因温差过大导致局部过热;杀菌后采用快速冷却(冷却速率10-12/min),迅速将果酒温度降至30℃以下,减少高温持续作用时间,进一步降低抗氧化物质的后续降解风险。

全自动杀菌釜对果酒抗氧化性能的影响是“直接作用(物质保留/损失)”与“间接调控(平衡体系)”的综合结果,通过优化杀菌温度、时间、压力等参数,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质与抗氧化活性,为果酒的品质稳定性提供支撑。

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