射頻加熱殺滅濃縮蘋果汁中魯氏接合酵母的工藝優化

白　靜，岳田利，王虎玄，?！〕?，楊麗霞（西北農林科技大學食品科學與工程學院，楊凌 712100）

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射頻加熱殺滅濃縮蘋果汁中魯氏接合酵母的工藝優化

白靜，岳田利※，王虎玄，牛晨，楊麗霞
（西北農林科技大學食品科學與工程學院，楊凌 712100）

摘要：為研究射頻對蘋果汁中魯氏接合酵母殺滅作用，該文以魯氏接合酵母為試驗菌株，通過單因素試驗分析了射頻加熱時間、極板間距、果汁體積、果汁可溶性固形物對殺菌效果及果汁升溫速度的影響。在固定果汁可溶性固形物為70%的條件下，通過響應面試驗，建立了魯氏接合酵母菌落總數降低對數值的二次多項數學模型，確定了在極板間距為110 mm、果汁體積40 mL、果汁可溶性固形物70%的條件下射頻加熱處理70 s，可以使果汁中魯氏接合酵母菌落總數下降6個對數值以上。研究比較了相同樣品經射頻和傳統水浴殺菌達到相同殺菌效果時，處理前后果汁理化指標及風味變化程度，結果表明，射頻（70 s）比水浴（330 s）能更快達到殺菌目的，同時對果汁品質以及風味的影響（P＜0.01）小于水浴處理。研究結果為射頻殺菌方面的深入研究及實際應用提供了參考。

關鍵詞：果汁；殺菌；優化；射頻；魯氏接合酵母

白靜，岳田利，王虎玄，牛晨，楊麗霞. 射頻加熱殺滅濃縮蘋果汁中魯氏接合酵母的工藝優化[J]. 農業工程學報，2016，32（2）：273－279.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.02.039http://www.tcsae.org

Bai Jing， Yue Tianli， Wang Huxuan， Niu Chen， Yang Lixia. Optimization of Zygosɑcchɑromyces rouxii sterilization from concentrated apple juice by radio frequency heating[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering （Transactions of the CSAE）， 2016， 32（2）: 273－279. （in Chinese with English abstract）doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.02.039 http://www.tcsae.org

0　引　言

高滲酵母是指一種至少能夠在葡萄糖質量濃度為500 g/L條件下生長的酵母，由于其耐受食品的高滲透壓及低水分活度，常會引起水果濃縮汁等高糖食品的腐敗[1-2]，受高滲酵母污染的果汁，不但外觀受到影響，也會引起產品質量下降，直接影響到產品的銷售，如果是包裝的果汁甚至會因酵母產氣而脹袋引起爆炸，不僅對消費者造成威脅，也會給生產企業帶來巨大損失。中國是蘋果生產大國，作為蘋果深加工主要產品的濃縮蘋果汁，每年出口量巨大，2014年出口量達45萬t[3]。然而，其高達66%～70%的可溶性固形物并不能完全避免高滲酵母的污染。關于濃縮果汁受到高滲酵母污染的報道屢見不鮮[4-5]，市售的果汁一般是由濃縮果汁調配而來，因此也存在著被高滲酵母污染的風險。

前人對濃縮蘋果汁中高滲酵母的分離研究表明，魯氏接合酵母（Zygosɑcchɑromyces rouxii）是一種能夠在濃縮蘋果汁中生長的高滲酵母，對濃縮蘋果汁品質穩定具有潛在威脅[6]。有報道將魯氏接合酵母歸類為嗜高滲酵母[7]，進一步體現了其極端的生理性能。因此，對魯氏接合酵母的控制是保證濃縮蘋果汁品質的關鍵環節。近年來，Rojo等[8]、Hayes等[9]、Bevilacqua等[10]對于魯氏接合酵母的控制有一定研究。然而，在國內尚未見到對該菌控制方面的報道。為探索更好的殺菌工藝，以保證快速殺滅果汁中魯氏接合酵母的同時果汁品質不受較大影響，本研究利用射頻技術對濃縮蘋果汁進行殺菌，并對其工藝效果進行研究。

射頻技術（radio frequency，RF）作為一種新興的電磁加熱技術，被認為在食品工業中很有潛力[11]。射頻殺菌是利用頻率范圍在3 kHz～300 MHz之間的高頻電磁波，引起物料內部極性分子往復旋轉和帶電離子往復運動來升高物料溫度[12-13]，從而殺滅微生物的方法。該加熱過程不需要任何傳導過程，其作用機理與微波類似，但是相比微波，射頻具有更強的穿透能力，這使其更具有在液體食品加熱殺菌上應用的優勢[14-16]。

關于射頻技術對食品及農產品殺菌方面的研究主要集中在國外[17-20]。在國內，僅有劉嫣紅[21]、呂曉英[22]公開發表了射頻技術對食品殺菌的研究。關于射頻在濃縮蘋果汁殺菌上的研究還未有報道。

本試驗通過響應面法優化射頻殺菌參數，分析影響射頻對濃縮蘋果汁中魯氏接合酵母殺滅作用的因素，同時比較相同的樣品經射頻和水浴殺菌達到同等殺菌效果時，果汁理化指標和風味的變化。以期通過這些研究，為射頻對濃縮蘋果汁中魯氏接合酵母殺滅方面的應用提供理論依據。

1　材料與方法

1.1材料

菌株：魯氏接合酵母菌株LB[23]由西北農林科技大學食品科學與工程學院發酵動力學實驗室提供。

濃縮蘋果清汁（pH值3.5～4，電導率212 μS/cm，可溶性固形物為70%），購買于陜西省海升果汁廠。

1.2試劑

YPD固體培養基：葡萄糖20 g，蛋白胨20 g，酵母浸粉10 g，瓊脂20 g，蒸餾水1 L。

質量分數為40 %的高糖YPD培養基：葡萄糖400 g，蛋白胨20 g，酵母浸粉10 g，蒸餾水1 L。

質量分數為40 %的葡萄糖稀釋液：葡萄糖400 g，蒸餾水1 L。

1.3儀器與設備

27.12 MHz射頻設備（GF-6A-27-JY，石家莊紀元有限公司）；六通道熒光光纖測溫儀（HQ-FTS-D1F00，西安和其光電有限公司）；恒溫培養箱（DPX-9002B-1，上海?，斣囼炘O備有限公司）；電子鼻（PEN3，德國AIRSENSE公司）； 酸度計（pHS-3C，上海虹益儀器廠）；阿貝折光儀（WYT-1，泉州中友光學儀器有限公司）；紫外可見分光光度計（UV-2550，日本島津公司）。

1.4方法

1.4.1樣品的制備

挑取斜面保存的LB一環，接種到裝有100 mL 40%高糖YPD液體培養基中，28℃，150 r/min 搖床培養40 h，進行菌種的擴大培養。待培養結束，用血球板計數器進行計數，得到培養液的菌體濃度。將活化后的菌液按一定比例加入到無菌蘋果汁中，使蘋果汁的初始菌落總數達到106～107CFU/mL。

1.4.2射頻加熱系統

本研究所采用的射頻加熱系統如圖1所示，該設備由射頻發生器、加熱室、排氣系統、熱風加熱系統和自動控制系統等組成，額定功率為6 kW，頻率為27.12 MHz。上下兩極板構成的加熱場面積為650 mm× 450 mm，極板間距可以在100～300 mm間調節。試驗中通過射頻設備屏幕上的操作面板設定極板間距，加熱時間等條件。

圖1　射頻加熱系統示意圖Fig.1　Schematic diagram of RF heating system

1.4.3射頻加熱蘋果汁的溫度-時間曲線測定

該試驗在50 mL離心管（直徑28.6 mm）中進行，利用光纖測溫儀測定果汁的溫度變化，光纖探頭置于距離心管底1 cm位置處，每3 s記錄一次。每個條件下重復3次。

1.4.4射頻殺菌處理

將20、25、30、35、40 mL接種有菌落總數為106～107CFU/mL魯氏接合酵母LB的蘋果汁加入到50 mL離心管中，置于射頻設備上下極板間處理75 s。到達設定時間后，立即取出冰浴，待溫度降至室溫（23±1℃）進行后續試驗。每個條件進行3次平行。

1.4.5殺菌效果評價

用40%葡萄糖無菌稀釋液，將射頻處理前后的蘋果汁進行10倍梯度稀釋，取適當梯度的稀釋液100 μL涂布于YPD平板上，置于28℃培養3～5 d，然后進行菌落計數。每個稀釋梯度3次平行。殺菌效果用魯氏接合酵母菌落總數降低對數值-lgS表示，計算公式如下[17]

式中N0為射頻處理前的菌落總數，CFU/mL；N為射頻處理后的菌落總數，CFU/mL。

1.4.6殺菌單因素試驗

選取射頻加熱時間25、35、45、55、65、75、85、95 s，固定極板間距117 mm、果汁體積40 mL及果汁可溶性固形物70%，研究射頻時間對魯氏接合酵母殺滅的影響。

選取極板間距110、117、130、140、150 mm，固定射頻時間75 s、果汁體積40 mL及果汁可溶性固形物70%，研究極板間距對魯氏接合酵母殺滅的影響。

選取果汁體積20、25、30、35、40 mL，固定極板間距117 mm、射頻時間75 s及果汁可溶性固形物70%，研究果汁體積對魯氏接合酵母殺滅的影響。

選取果汁可溶性固形物11.5%、20%、30%、40%、50%、60%、70%，固定極板間距117 mm、射頻時間75 s及果汁體積40 mL，研究果汁可溶性固形物對魯氏接合酵母殺滅的影響。

單因素試驗每個試驗條件進行3次平行。

1.4.7響應面試驗及驗證試驗

根據單因素試驗結果，固定果汁可溶性固形物為70%，利用Design Expert（version 8.0.6）軟件，進行三因素三水平響應面試驗設計。因素水平編碼表如表1所示。利用軟件分析獲得最佳的工藝參數，以最優工藝參數為試驗條件，進行驗證試驗。

表1　響應面設計因素水平編碼表Table 1　Factors and levels of response surface design

1.4.8 不同處理對果汁品質影響評價

1）理化指標評價

分別對未處理（對照樣品CK，初始LB菌落總數106～107CFU/mL）、射頻處理（初始LB菌落總數106～107CFU/mL，射頻處理70 s后樣品中LB菌落總數為0）、水浴處理（初始LB菌落總數106～107CFU/mL，90℃下水浴處理330 s后樣品中LB菌落總數為0 ，與射頻處理達到相同殺菌效果）的濃縮蘋果汁進行可溶性固形物、總酸、總糖、色值、透光率的測定，以評價相同樣品，達到相同殺菌效果的不同處理方式對果汁品質的影響。檢測方法參照SB/T10203-94。

2）電子鼻檢測果汁風味變化

取不同處理后的樣品各10 mL，富集30 min后用電子鼻檢測，參數為清洗時間180 s，測樣時間60 s，每個試樣重復10次。

1.4.9 數據處理

采用SPSS軟件（SPSS18.0）對試驗數據進行統計分析，響應面數據應用Design-Expert 8.0.6軟件進行分析，使用PEN3型電子鼻WinMuster軟件對電子鼻數據進行線性判別式分析（linear discriminant analysis，LDA）。

2　結果與分析

2.1單因素結果

2.1.1射頻加熱時間對殺菌效果的影響

如圖2所示，在射頻極板間距為117 mm條件下，接種有魯氏接合酵母的40 mL濃縮蘋果汁（70%）的溫度呈線性升高。對升溫曲線進行線性回歸分析，得到回歸方程為y＝0.9197x＋21.868（y為溫度，℃ ；x為時間，s），決定系數R2達到0.994。通過進一步試驗發現，改變極板間距、果汁可溶性固形物、果汁體積等條件，射頻對濃縮蘋果汁的加熱均較好符合線性模型。由此可知，濃縮蘋果汁在射頻場中呈線性升溫。

圖2　射頻加熱時間對魯氏接合酵母殺滅作用的影響Fig.2　Effects of RF heating time on sterilization of Z. rouxii

在射頻處理過程中，隨著加熱時間的延長，蘋果汁中魯氏接合酵母菌落總數降低對數值-lgS逐漸增大。射頻處理25 s時，樣品溫度升高到46℃，此時微生物開始減少。而根據預試驗發現，將相同樣品置于90℃條件下水浴處理，將溫度升高到46℃需要120 s，并且魯氏接合酵母菌落總數并未減少。由此可以看出，樣品溫度同樣達到46℃時，射頻加熱可以引起魯氏接合酵母死亡，而傳統水浴未產生致死作用。射頻能夠在較低溫度較短時間下引起微生物致死，可能與其加熱均勻性高且使菌體快速升溫有一定關系。同時，由于射頻是介電加熱，而食品中微生物的介電特性與其他成分相比明顯偏高[24]，射頻能量會選擇性地先集中于微生物，使其快速致死。近年來各國學者對射頻殺菌的熱效應與非熱效應進行了大量研究[25-26]，而具體機理如何也尚無定論。當射頻處理時間延長到45 s時，菌落總數降低對數值開始明顯（P＜0.01）增加。當處理時間延長到75 s時，果汁溫度達到90℃左右，濃縮蘋果汁中的魯氏接合酵母全部被殺滅，菌落總數下降了6.3個對數。

2.1.2極板間距對殺菌效果的影響

由圖3可知，在加熱75 s相同時間內，極板間距由110～150 mm變化過程中，終溫先增加后減小，說明加熱速率先升高后降低。這是由于射頻處理樣品過程中，待處理的樣品放在2個平行電極板之間，開始時射頻加熱電路頻率較發生電路固有頻率高，當其他條件固定情況下降低極板時，極板間的電容增大，從而使加熱電路的頻率下降[27]。通過改變極板間距調節加熱電路的頻率，進而控制加熱電路頻率與發生電路固有頻率耦合到負載中的輸出功率，耦合程度越大，電路中的能量傳遞也就越大。試驗中極板間距由117～150 mm的變化引起射頻耦合的輸出功率不斷減小，所以處理相同時間條件下，117 mm時溫度達到90℃左右，此時殺菌效果較好，果汁中魯氏接合酵母被完全殺滅。而當極板間距從117 mm進一步減小至110 mm時，加熱電路的頻率進一步下降，有可能低于發生電路頻率，導致耦合效果變差，輸出功率減小，相同處理時間下果汁溫度為89℃左右，此時樣品中的菌體也全部被殺滅，菌落總數降低對數值與極板間距為117 mm時無顯著差異（P＞0.05）。綜上，極板間距對濃縮蘋果汁升溫速度和魯氏接合酵母殺滅效果均有顯著影響。

圖3　極板間距對魯氏接合酵母殺滅作用的影響Fig.3　Effects of polar plates space on sterilization of Z. rouxii

2.1.3果汁體積對殺菌效果的影響

由圖4可知，在射頻處理相同時間的情況下，隨著果汁體積的變化，樣品的溫度及菌落總數降低對數值也隨之發生明顯（P＜0.01）變化，且呈現正相關。當果汁體積增加到40 mL時，樣品終溫為90℃左右，此時殺菌效果較好，果汁中魯氏接合酵母被完全殺滅，菌落總數降低6.3個對數值。

引起這種結果的原因可能是，果汁體積增加，引起設備的載荷增加，電流和輸出功率變大，升溫速度變快，相同處理時間75 s下，終溫升高，進而引起致死率升高；同時，由于離心管直徑和極板間距一定，果汁體積的改變實際引起樣品高度的變化，進而引起樣品頂部距上極板的空氣高度變化，果汁體積增加引起空氣高度的減小，極板間電容增加，引起加熱電路的頻率下降，使得加熱電路頻率與發生電路的固有頻率耦合效果變好[27]，從而升溫速率變快，處理相同75 s時間下終溫升高，對魯氏接合酵母的致死作用增強。果汁體積由30 mL增加到40 mL過程中，射頻設備的輸出功率明顯增大，樣品溫度上升明顯（P＜0.01），導致魯氏接合酵母致死率增大。在本試驗條件下，果汁量40 mL達到設備輸出功率的峰值，繼續增加樣品量，會發生過載現象，且結合試驗實際考慮，樣品量不宜超過40 mL。

圖4　果汁體積對魯氏接合酵母殺滅作用的影響Fig.4 Effects of juice volume on sterilization of Z. rouxii

2.1.4果汁可溶性固形物對殺菌效果的影響

由圖5可知，果汁可溶性固形物從11.5%～40%變化時，樣品溫度及魯氏接合酵母活菌數量降低對數值變化不明顯（P＞0.05）。

圖5 果汁可溶性固形物對魯氏接合酵母殺滅作用的影響Fig.5　Effects of juice concentration on sterilization of Z. rouxii

當果汁可溶性固形物達到40%后，魯氏接合酵母致死率急劇升高，到60%時，樣品中的菌全部死亡，菌落總數降低6.4個對數值。果汁可溶性固形物變化所產生的這種影響，可能是由于射頻加熱屬于介電加熱，不同可溶性固形物的果汁介電特性不同，從而引起射頻加熱速率不同[15，28]，也就導致其他條件相同的情況下，魯氏接合酵母的致死率不同。由于果汁可溶性固形物70%時加熱速率較快，且結合實際考慮，魯氏接合酵母主要能耐受濃縮果汁的高滲環境，是對濃縮果汁威脅較大的微生物，所以后續固定果汁可溶性固形物為70%進行響應面試驗設計。

2.2響應面優化射頻加熱殺菌條件

2.2.1回歸模型的建立

根據單因素試驗結果，以魯氏接合酵母菌落總數降低對數值-lgS為響應值，選取時間（X1）、極板間距（X2）、體積（X3）3個因素，應用Design-Expert 8.0.6軟件進行Box-Behnken中心組合試驗設計，每組試驗重復3次，試驗設計及結果如表2所示。

表2　響應面分析試驗設計及結果Table 2　Experimental design and results of response surface analysis

用Design-Expert對表2中的數據進行逐步回歸擬合，得到射頻處理時間（X1，s）；極板間距（X2，mm）；果汁體積（X3，mL）與菌落總數降低對數值（Y）的二次多項回歸方程模型為：

2.2.2回歸模型顯著性檢驗

回歸模型進行方差分析的結果如表3所示。該模型P＜0.0001，說明模型極顯著；失擬項不顯著（P＝0.6663＞0.05）；為0.9861，說明該回歸模型能解釋響應值變化的98.61%，表明模型的擬合度良好；從而說明試驗建立的回歸模型可以很好的描述響應值與各試驗因素間的關系。

表3　回歸模型及各因素的顯著性分析Table 3　Significance analysis of the fitted regression model equation and each factor

模型的一次項系數X1、X2和X3都達到極顯著（P＜0.0001），由F值可知，影響射頻殺菌過程的因素作用大小順序為：X2＞X3＞X1，即極板間距＞果汁體積＞射頻時間；交互項X1X2，X1X3，X2X3對響應值的影響都達到極顯著（P＜0.01）；二次項，的作用極顯著（P＜0.01），的作用顯著（P＜0.05）。

2.2.3 試驗驗證

根據響應面設計已建立的數學模型在試驗范圍內優化得到的最優條件為：射頻時間為70 s、極板間距為110 mm、體積為40 mL，該條件下魯氏接合酵母的菌落總數可以下降6個對數值。為驗證試驗結果，在上述條件下進行3次平行試驗，得到魯氏接合酵母菌落總數平均下降了6.4個對數值，且蘋果汁中魯氏接合酵母殘留量為0，達到了完全殺滅魯氏接合酵母的目的。

2.3射頻和水浴殺菌對果汁理化指標和風味的影響

根據試驗得到，與射頻最優條件驗證試驗中相同的樣品，在90℃水浴條件下需處理330 s才能完全殺死樣品中的魯氏接合酵母。相比較而言，相同的樣品，射頻可以在更短時間內（70 s）達到相同殺菌效果。2種處理方式對果汁理化指標的影響如表4所示，2種處理方式對果汁可溶性固形物、總酸及總糖均沒有顯著性影響（P＞0.05）；而對于色值和透光率，射頻處理與對照樣品間沒有顯著性差異（P＞0.05），而水浴處理后有顯著性變化（P＜0.01）。

表4　不同處理方式對果汁品質影響Table 4　Fruit juice quality of different processing method

為了比較2種殺菌方式對果汁風味的影響，將不同處理后的果汁進行電子鼻檢測。本試驗選用線性判別法（linear discriminant analysis，LDA）進行分析，該方法利用了所有傳感器的信號以提高分類的準確性[29]。LDA分析結果如圖6所示，根據WinMuster軟件處理結果可知，兩判別式的總貢獻率為95.45%，其中判別式LD1的貢獻率為87.28%，判別式LD2的貢獻率為8.17%，不同處理方式的樣品可以區分開，且各自的重復性較好。其中判別式LD1貢獻率大，起主要判別作用，而在LD1判別式（橫坐標的跨度）上，射頻處理與CK的距離小于水浴與CK之間距離，因此射頻處理與對照樣品的差異小于水浴處理，說明射頻處理對濃縮蘋果汁的風味影響小于水浴。

圖6　不同處理的LDA分析圖Fig.6　LDA analytical graph of different treatment method

3　討　論

本研究以固定的容器（即直徑一定）為載體，進行射頻加熱對濃縮蘋果汁中魯氏接合酵母殺滅影響因素的基礎性研究。若改變容器，相同體積的樣品由于容器的改變引起直徑變化，從而導致液面高度發生變化。根據預試驗以及前人相關研究結果[27，30]，在其他條件不變的情況下，不同的高徑比（液面高度和容器直徑的比值）會影響樣品頂部距上極板的空氣高度，極板間電容發生變化，進而影響加熱電路頻率與發生電路固有頻率耦合效果，對樣品升溫速率和殺菌作用產生影響。故而，后期的研究可以從高徑比的變化入手，進一步深入探討射頻技術在濃縮蘋果汁殺菌上的應用。

由于傳統濃縮果汁生產過程主要采用巴氏熱處理殺菌，容易導致濃縮蘋果汁外部過熱焦糊而黏附管道，而內部未達到一定溫度無法徹底殺菌的現象。根據本試驗結果，相同的樣品在達到完全殺菌效果時，射頻加熱處理僅耗時70 s，而傳統水浴殺菌需要330 s。這是由于射頻加熱具有升溫迅速，穿透性強，加熱均勻等優勢。故而，本研究為射頻在濃縮蘋果汁加熱以及殺菌方面的應用提供了一定的理論依據，企業生產中可以參考AwuahG B等[14]、Uemura K等[18]的研究，采用管道形式使濃縮蘋果汁流經射頻加熱設備，通過調節泵速控制果汁流速，從而達到完全殺菌的目的。射頻殺菌在工業上的應用不僅可以大大降低殺菌時間節約成本；減少果汁由于傳統殺菌熱傳導過程所引起的外部過熱，內部殺菌不充分等問題；還可以較好地保障果汁品質和風味，因而具有較大的工業應用前景。

4　結　論

1）單因素試驗結果表明，射頻加熱處理時間、極板間距、果汁體積和果汁濃度均對魯氏接合酵母殺菌效果有顯著影響（P＜0.01）。

2）結合實際考慮，固定可溶性固形物質量分數為70%，選取射頻處理時間、極板間距和果汁體積進行響應面試驗設計，建立了射頻對濃縮蘋果汁中魯氏接合酵母殺滅的二次多項數學模型。經方差分析得到3個因素對響應值的影響大小依次為：極板間距＞果汁體積＞射頻時間。應用該射頻設備，在極板間距為110 mm、果汁體積40 mL、果汁可溶性固形物70%的條件下處理70 s，可以將果汁中106～107CFU/mL的魯氏接合酵母LB完全殺滅。

3）試驗比較了相同的樣品在達到完全殺菌效果時，射頻和水浴殺菌對濃縮蘋果汁品質和風味的影響。結果表明，無論對果汁的理化指標還是風味，射頻處理均優于傳統水浴殺菌處理。

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Optimization of Zygosaccharomyces rouxii sterilization from concentrated apple juice by radio frequency heating

Bai Jing, Yue Tianli※, Wang Huxuan, Niu Chen, Yang Lixia
（College of Food Science ɑnd Engineering， Northwest A＆F University， Yɑngling， 712100, Chinɑ）

Abstract:As the production of concentrated apple juice becomes larger in recent years， the spoilage of osmotolerant yeasts is increasingly serious， and the safety and quality of concentrated apple juice in China has been under serious threat. Zygosɑcchɑromyces rouxii （Z. rouxii） is a kind of osmotolerant yeast which possesses great resistance to osmosis， acid and preservative and might result in spoilage for concentrated apple juice. This is not only a risk to consumers' health， but also bringing huge losses to the production enterprises. Therefore， it is necessary to seek a new sterilization method which can sterilize Z. rouxii quickly， as well as exert less impact on apple juice quality. Radio frequency （RF） heating sterilization is a novel dielectric heating sterilization method， by which the internal heating is rapidly generated as a result of molecular friction in response to an applied alternating electric field with the frequency between 3 kHz and 300 MHz. This technology can offer the advantages of rapid heating， high penetration depth， heating homogeneity and so on. This article used Z. rouxii as model microorganism， and studied the influence of different factors on apple juice heating and Z. rouxii sterilization under the RF heating treatment. To achieve the goal， single-factor analysis was conducted to measure the effects of RF heating time， polar plates’ spacing， juice volume， juice concentration on the sterilization efficacy. Combining single-factor experiment results and practice， RF heating time， polar plates’ spacing and juice volume were further researched using a three-variable three-level Box-Benhnken design to optimize the sterilization conditions. A quadratic polynomial model for the logarithmic reduction of viable count for Z. rouxii was established， and the results indicated that the interaction effects of RF heating time and polar plates’ spacing， RF heating time and juice volume， and polar plates’ spacing and juice volume were extremely significant （P＜0.01）. Moreover， the order of significant degree of 3 factors was as follows: polar plates’ spacing ＞ juice volume ＞ RF heating time. When the concentration of apple juice was selected as 70%， the optimized parameters were determined by response surface experiment and they were as follows: polar plates’ spacing of 110 mm， juice volume of 45 mL and heating time of 70 s. Under this optimal condition， at least a reduction of logarithm value of 6 for viable count of Z. rouxii could be achieved. In addition， the verification test showed that there was a good fit between the experimental and the predicted values. Meanwhile， this study also compared the variations of juice physical indicators and juice flavor between RF heating and traditional water bath by electronic nose when achieving the same sterilizing effect. The results indicated that the sterilization rate of RF heating （70 s） was outstandingly faster than water bath （330 s）， and furthermore， its impacts on the quality and flavor of apple juice were less than water bath treatment. Therefore， the results indicate that the method of RF heating can efficiently sterilize Z. rouxii in concentrated apple juice. The research provides a theoretical basis for further study on the RF heating sterilization and its application in sterilizing Z. rouxii in concentrated apple juice in industry.

Keywords:fruit juices; sterilization; optimization; radio frequency（RF）; Zygosɑcchɑromyces rouxii

通信作者：※岳田利，男，陜西寶雞人，教授，博士，博士生導師，研究方向食品生物技術及食品安全控制研究。楊凌 西北農林科技大學食品學院，712100。Email：yuetl@nwafu.edu.cn

作者簡介：白靜，女，陜西西安人，研究方向為食品科學。楊凌西北農林科技大學食品學院，712100。Email：bai2217965@126.com

基金項目：“十二五”國家科技支撐計劃資助項目（2012BAD31B01）

收稿日期：2015-10-15

修訂日期：2015-12-21

中圖分類號：TS201.3; TS255.44

文獻標志碼：A

文章編號：1002-6819（2016）-02-0273-07

doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.02.039