超声波蜂蜜加工

超声波蜂蜜加工,酵母菌灭活,减少结晶和HMF增加

蜂蜜作为食品和药品的需求量很大。超声波处理是破坏蜂蜜中晶体和酵母细胞等不良成分的有效手段。 作为一种非热加工技术,它能降低羟甲基糠醛的含量,更好地保留淀粉酶、香气和风味。

背景

蜂蜜是一种高粘度的产品,具有独特的风味、香气、色泽和质地。蜂蜜由葡萄糖,果糖,水,麦芽糖,三糖和其他碳水化合物,蔗糖,矿物质,蛋白质,维生素和酶,酵母和其他耐热微生物和少量有机酸组成。蜂蜜中含有大量的四环素、酚类化合物和过氧化氢,具有抗菌性。

蜂蜜含有淀粉消化酶。淀粉酶对热敏感、容易失活,所以淀粉酶活性是蜂蜜的重要质量指标。主要酶包括转化酶(α-葡糖苷酶),淀粉酶(α-淀粉酶)和葡萄糖氧化酶。淀粉酶水解碳水化合物,易于消化。转化酶将蔗糖和麦芽糖水解成葡萄糖和果糖。葡萄糖氧化酶催化葡萄糖形成葡萄糖酸和过氧化氢。蜂蜜也含有过氧化氢酶和酸性磷酸酶。这种酶的活性通常被测量为淀粉酶的活性,并以淀粉酶数(DN)表示。蜂蜜标准规定加工蜂蜜中DN的最小值为8。

酵母菌与微生物

提取出来的蜂蜜中含有不良物质,如酵母(通常为耐糖酵母,嗜糖酵母菌)和其他耐热微生物。它们是储存期间蜂蜜腐败的主要原因。 高酵母数导致蜂蜜快速发酵。 蜂蜜的发酵速率也与水分含量相关。17%的水分被认为是抑制酵母活性的安全水平。另一方面,结晶的机会随着水分含量的降低而增加。商业标准的酵母菌数量为500cfu/mL或更低。

结晶

蜂蜜自然结晶,因为它是过饱和糖溶液,糖含量超过70%,相对含水量约18%。当葡萄糖成为更稳定的葡萄糖一水合物饱和状态时,葡萄糖通过失去水而自发地从过饱和状态沉淀出来。这导致了两个相的形成——上面是液相,下面是固态晶体。这些晶体形成一个晶格,将蜂蜜的其它成分固定在悬浮液中,从而形成半固态。结晶或造粒是不可取的,因为它是蜂蜜加工和销售中的一个严重问题。此外,结晶限制了未处理的蜂蜜从储存容器中流出。

热处理

蜂蜜经过提取和过滤后,经过热处理,以减少水分水平和破坏酵母。加热确实有助于液化蜂蜜中的晶体。 虽然热处理可以有效地减少水分减少,减少和延迟结晶,并完全破坏酵母细胞,但也会导致产品变质。加热显着增加羟甲基糠醛(HMF)的水平。HMF的最大允许法定水平为40mg/kg。此外,加热降低酶(例如淀粉酶)活性,影响感官品质并降低蜂蜜的新鲜度。热处理也会使天然蜂蜜颜色变暗(褐变)。 特别是在90℃以上加热导致糖的焦糖化。热处理也不能彻底消灭耐热微生物。

由于热处理的局限性,研究的重点是非热替代,如微波辐射、红外加热、超滤和超声波处理。

蜂蜜的超声波处理

超声波是许多液体食品的非热加工替代品。它的机械动力被用于温和而有效的微生物灭活和减小粒径。当蜂蜜暴露在超声波下时,大多数酵母细胞会被破坏。在声波作用下存活的酵母细胞通常会失去生长的能力。这大大降低了蜂蜜发酵的速度。

超声波还可以消除现有的晶体并抑制蜂蜜中的进一步结晶。在这方面,它与加热蜂蜜相当。超声辅助液化可以在大约较低的工艺温度下工作。35C,可以将液化时间减少到不到30秒。研究表明频率为20kHz的超声处理可以使蜂蜜中的晶体完全液化。超声处理的样品在液化状态下保持约350天(与热处理相比,为20%)。由于最小的热暴露,超声液化使香气和风味更大程度上得到了保留。超声处理的样品仅显示低HMF增加和低淀粉酶活性降低。由于需要较少的热能,与传统的加热和冷却相比,超声波的应用有助于节省处理成本。

不同类型的蜂蜜需要不同的强度的超声波和处理时间。因此,我们建议使用台式超声系统进行试验。 初步测试应以分批模式进行,而进一步的处理试验需要流通池进行加压再循环测试。