我国宽皮柑橘产量居世界第一,发展果汁加工业是缓解鲜果滞销压力,推动柑橘产业健康持续发展的重要途径。近年来,伴随消费者对健康关注度的上升,具有天然、无添加、非热加工等特性健康食品的需求量也日益增加。超声波作为一种非热加工技术,具有环保、节能、高效等特点,在实现杀菌的同时兼具提升果汁品质的潜在优势。目前,国内外关于低频超声技术应用于温州蜜柑汁加工领域可行性的研究相对较少,同时该技术对温州蜜柑汁中抗坏血酸、游离氨基酸等营养成分影响效果及作用机理的研究鲜有报道。基于低频超声技术在提升橘汁品质方面的潜在优势,本研究选取温州蜜柑为原料,通过真实体系和模拟体系相结合的研究方法,考察低频超声对微生物的灭活效果,探究低频超声波关键技术参数对超声介质物理效应和化学效应的影响,综合评价该技术对温州蜜柑汁加工品质及贮藏特性的影响,构建有效的营养成分降解动力学模型,以实现对贮藏期果汁品质评估及货架期预测。本文的研究旨在探究低频超声技术应用于宽皮柑橘汁加工领域的可行性,为该技术在柑橘汁加工领域的运用提供可靠的技术参数。本文的主要研究内容及结论如下:1.选取温州蜜柑为原料,考察低频超声处理对温州蜜柑汁中主要微生物菌群(细菌、霉菌、酵母菌、大肠菌群)的灭活效果,探究低频超声关键技术参数(超声温度、超声时间、超声功率)对超声介质物理效应和化学效应的影响,并运用响应面法优化低频超声杀菌工艺条件。为低频超声技术在果汁加工领域的应用提供可靠的技术参数。经分析总结,得出如下结论:低频超声技术杀菌效果显著,不同微生物菌群对低频超声波具有不同的敏感度,霉菌和酵母菌在超声处理过程中表现出相近的耐受程度与变化趋势,而大肠菌群对超声最为敏感。超声温度对杀菌效果影响显著(P<0.05),低频超声技术在低温(4℃)条件下处理30min,总杀菌率仅42.5%,杀菌效果不理想;超声联合中温(40℃)处理能显著提升杀菌率(P<0.05),相比低温条件,低频超声与中温条件的联合应用将霉菌、酵母菌、大肠菌群的临界杀菌时间缩短了5.8、3.0和9.9 min,有效缓解超声的滞后效应。通过响应面试验获得低频超声杀菌最佳工艺条件为:超声时间36 min、超声温度50℃、超声功率720W,总杀菌率平均达到99.89%,符合GB7101-2015《食品安全标准饮料》(2015)中关于菌落总数要求。因此,本实验结果证实了低频超声技术对温州蜜柑汁杀菌具有可行性,同时联合中温杀菌优势明显。2.以温州蜜柑为试验材料,对其鲜榨果汁的理化品质(糖酸含量、光学性质、抗氧化性)及营养成分(抗坏血酸、游离氨基酸)进行全面检测,并以鲜榨温州蜜柑汁真实体系为原型,建立成分明确的温州蜜柑汁标准模拟体系,以考察特性营养成分变化规律。考察不同杀菌工艺(低频超声处理、巴氏杀菌)对真实体系及模拟体系理化性质及营养成分的影响并分析其作用机理。实验结果表明:温州蜜柑汁中Vc含量为25.75~27.03 mg/100 mL,总酚含量20.96~23.64 mg/100 m L,柠檬酸含量0.66~0.68 g/100 m L,总糖(果糖、葡糖糖、蔗糖)5.67~6.33 g/100 mL,24种游离氨基酸含量高达301.72~325.52 mg/100 m L。杀菌方式对温州蜜柑汁品质具有显著影响(P<0.05),与传统热杀菌相比,低频超声技术在达到理想杀菌效果的同时,对温州蜜柑汁的综合品质有一定的提升作用:悬浮稳定性提升3倍;Vc保留水平及总酚含量分别提高5.2、3.3%;氨基酸总含量提升10.64%;抗氧化能力提升9.70%;亮度以及黄色色值显著提升。模拟体系经低频超声处理后,抗坏血酸和游离氨基酸保留水平均高于巴氏杀菌模拟体系,同时L*、b*显著提升(P<0.05),与真实体系实验结果呈现出高度一致性,证实该模拟体系可靠,具有代表性。3.应用真实体系与模拟体系相结合方法,综合评估贮藏温度(2、8、20、28℃)、杀菌方式(低频超声处理、巴氏杀菌)对真实及模拟体系特定营养成分的影响,明确抗坏血酸在贮藏期间含量及降解规律的影响。实验结果表明:贮藏温度对真实体系和模拟体系中Vc降解速率具有极显著影响(P<0.01),低温贮藏能有效延长Vc半衰期,维持橘汁营养品质。杀菌方式对温州蜜柑汁、温州蜜柑汁标准模拟体系中Vc保留水平影响显著(P<0.05),低频超声技术基于其去除溶解氧的作用,有效的延缓Vc的有氧降解,进而间接抑制其无氧降解,相对于巴氏杀菌,贮藏期Vc保留水平显著提升(P<0.05),半衰期显著延长(P<0.05)。一级动力学模型普遍适用(0.840<R2<0.992)于描绘温州蜜柑汁、温州蜜柑汁模拟体系中Vc降解过程(2℃-低频超声处理-标准模拟体系实验组除外),标准模拟体系中Vc降解速率高于真实体系,同时,真实体系及模拟体系中Vc降解速率在相同的实验条件下(贮藏温度、杀菌方式),变化趋势具有一致性。4.以温州蜜柑汁真实体系为研究对象,辅以模拟体系,探究不同贮藏温度(2、8、20、28℃)条件、杀菌方式(低频超声处理、巴氏杀菌)对温州蜜柑汁总游离氨基酸以及特定游离氨基酸(天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、赖氨酸、精氨酸、脯氨酸)含量的影响,明确不同氨基酸的反应活性。贮藏温度对真实体系及模拟体系中总氨基酸的含量影响显著(P<0.05),真实体系中,总氨基酸贮藏期间的含量受微生物生命活动、酶促反应、非酶褐变等多因素影响,在低温(2℃)条件下贮藏,真实体系中总氨基酸含量趋于稳定。模拟体系中氨基酸降解速率随贮藏温度的上升而增大,相同贮藏温度条件下,低频超声处理能延缓游离氨基酸的降解,2、8、20、28℃贮藏30 d,低频超声模拟体系比巴氏杀菌模拟体系总游离氨基酸降解率分别降低了3.56、3.15、2.10、3.92%。不同氨基酸基于其结构差异,表现出不同的反应活性,Arg、Pro及Ser损失较多,Asp活性较低。标准模拟体系中游离氨基酸(Asp、Glu、Ser、Lys、Arg、Pro)降解符合零级/一级动力学模型(0.741<R2<0.999)。实验条件(贮藏温度、杀菌方式)对温州蜜柑汁、标准模拟体系中氨基酸的含量变化趋势及影响效果表现出相似性,验证模型具有代表意义及一定的普适性。