CN108471787A - 利用脉冲电场处理保存液体食物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及借助电阻加热用于快速且均匀地将液体产品加热到预定温度的方法。根据本发明，基于将0.1‑5.0kV/cm之间的电场强度施加延长的时间段，从而通过选择相对低的电场强度和至少10微秒的脉冲持续时间达到了充分的且有效的微生物灭活，同时在电阻加热期间液体产品的最高温度自主地保持低于92℃。本发明的方法在中性pH处和在小于7的pH处是有效的。此外，本发明的方法在灭活广泛的相关微生物方面是有效的。本发明还涉及所述方法，其中在将方法作用于液体产品之前将液体产品预加热。本发明也涉及通过根据本发明的方法可获得的液体产品。

Description

利用脉冲电场处理保存液体食物的方法
技术领域
本发明涉及借助电阻加热用于快速且均匀地将液体产品加热到预定温度的方法。本发明还涉及所述方法，其中在将方法作用于液体产品之前将液体产品预加热。
背景技术
脉冲电场(PEF)是被用作通过施加借助高强度外电场的短时间段的脉冲诱导细胞膜的电穿孔的技术。对于该现象最广为接受的理论是通过在生物膜上施加外电场，诱导磷脂双层中的局部不稳定性，最终引起孔形成。孔的形成(电穿孔)促进了穿过膜的通透性(电透化作用)，取决于所施加的电场的强度，其或者是可逆的过程，或者当施加在高电压下时，是不可逆的，引起细胞死亡。在连续流PEF处理系统中，必须考虑不同的临界时间(Mastwijk等人,2007)，包括脉冲持续时间、两次脉冲之间的时间(停歇时间)、高电场区域中流体元的停留时间、渡越时间和进入冷却区段前离开高电场区域的时间。总(有效的)处理时间被定义为脉冲次数与当被抽运经过处理装置时由流体元在高电场条件下接收到的每次脉冲的时间的乘积。当前，总处理时间和电场强度被认为是决定不可逆电穿孔的效率的关键因素(Saulis and Wouters,2007)。当使用2微秒持续时间的脉冲100-400微秒的总处理时间时，在10-20kV/cm范围内的电场强度下，不可逆电穿孔对营养微生物是有效的(图1)。Reynard和同事(1998)研究了用于基因转移的单脉冲的脉冲持续时间的临界效应。他们发现取向所需要的最小脉冲时间是～1毫秒并且指出在1-2.7kV/cm的电场强度下使用24毫秒持续时间的脉冲用于透化的临界响应时间为3到5毫秒。
与直流电(DC)脉冲相反，交流电(AC)电流用于引起液体中的高电场条件。虽然具有固定频率(f)的AC电流可以被视为具有1/f持续时间的脉冲，但是考虑于此的特征脉冲波形是矩形的，意味着脉冲的重复频率小于带宽(1/脉冲持续时间)。在US 2010/0297313中考虑了在大于1MHz的频率(或脉冲持续时间小于1微秒)下的AC电流。
对于特定处理条件的选择与电穿孔的目的和不同的应用有关。可逆电穿孔是经常使用在分子生物学和临床生物技术中的步骤，以将小的或大的分子引入细胞，即将药物、寡核苷酸、抗体和质粒引入细胞质，旨在保持细胞存活。不可逆电穿孔可以用于从细胞提取分子或使细胞失活。在本发明中，我们旨在将不可逆电穿孔作为非热保存方法，其中由PEF加工获得的最高温度和保持时间小于常规热巴氏灭菌法。这导致了例如在其他有益方面之中更好地保存产品的新鲜味道和营养价值。当以微生物灭活为目的时选择用于脉冲电处理的加工条件取决于若干因素，但可以被分类为三组：工艺参数、微生物特性和处理基质特性。
对于通过PEF的微生物灭活的效力，除了电场强度和处理时间之外，温度也被认为是关键的(Raso等人,2014)。增加电场强度和处理时间将引起PEF致死率的增加。由于这些条件，每质量单位将施加更多的能量，引起产品升温更高。用于不可逆电穿孔的典型的加工条件处于高电压(5-80kV/cm)下数微秒短脉冲的范围内。即使在对微生物无致命的温度范围内，在PEF处理前通过增加基质(例如液体食物产品)的温度，促进通过PEF的微生物灭活的程度。不希望被理论束缚，该预加热效应对细胞膜的磷脂双层结构具有影响，使细胞更易于PEF加工(Wouters等人,1999)。
微生物特性对通过PEF的微生物灭活的效力具有影响。通常，已经报道相对大的微生物比较小的微生物对于PEF更敏感，并且革兰氏阴性的微生物比革兰氏阳性的微生物对于PEF更敏感。
常常在悬浮有微生物的液体基质中研究PEF处理的效力。已对该处理基质的特性进行了研究，并且已经报道pH对于处理的功效至关重要。即是说，PEF在低pH基质中比在中性pH基质中更有效。
不可逆PEF加工的商业应用旨在通过单次通过处理装置来灭活连续流中的微生物。如在US 2012/0103831中所描述的通过将已处理产品和未处理产品混合来提供多于一次通过处理装置的循环回路由于加工复杂性而被规避。
如前面所提及的，外部脉冲应用于产品，将能量引入产品，引起产品的温度升高。该温度升高取决于所选择的加工条件和产品特征(Heinz等人,2002)。为避免过度加热产品，在某些应用中在两个处理室之间设置冷却区段(Sharma等人,2014)；然而，该方法中更多的电能和用于冷却的能量是必要的。避免过分加热所描述的另一种可能性是在应用脉冲之后或在一串脉冲之后引入暂停(El Zakhem等人,2006)；然而，这在商业应用中是不可能的，因为在该研究中总处理时间增加到5200s-7800s(El Zakhem等人,2007)而用于在线热巴氏灭菌法的典型时间是在数秒到数分钟的范围内。脉冲之间或一系列脉冲之间至少一分钟的暂停也应用于在CA 2758678中描述的批量系统中。商业上所应用的处理条件是这样的，利用10和30kV/cm之间的电场强度进行PEF，因为施加较高电场强度具有技术限制，并且可能造成食材的介电击穿。
所应用的加工条件适于具有低pH的液体食物产品，即高酸性水果汁，具有低于约4.6的pH。这些加工条件出现在若干有待适于使液体食物产品中较大尺寸的微生物灭活的应用中。此外，与革兰氏阳性微生物相比，可以更有效地灭活革兰氏阴性微生物。特别地，在目前已知的PEF加工条件下，灭活小尺寸革兰氏阳性细菌在大多数情形中是麻烦的。此外，当前的低pH工艺条件在不是适于具有pH高于约4.6的食物产品的有效方式。当前用于液体食物产品的PEF加工包含相对高的电场强度，即5kV/cm以及更高，典型地10-30kV/cm。这些相对高的电场强度通常通过峰值功率的要求和通过最大存储脉冲能量对单脉冲持续时间的限制阻碍将PEF加工放大至大量。这些技术边界将用于保存低导电性酸性水果汁的单线的最大生产量限制到5000L/h。
这样，存在对这样的PEF加工条件的需要：
-有效灭活具有相对小尺寸的革兰氏阳性细菌和/或微生物，优选地在灭活革兰氏阴性细菌和/或具有相对大尺寸的微生物方面不损失效率；和/或
-灭活具有pH高于约4.6和pH低于4.6的液体食物产品中的微生物和/或孢子；和/或
-比现存灭活技术在商业上更有利可图；和/或
-适用并且具有使用单线放大至比所使用的本领域条件的现有状态更大的生产量容量的可能性。
发明内容
本发明涉及一种借助电阻加热用于快速且均匀地将液体产品加热到预定温度以获得被加热的液体产品的方法，包括：
(a)提供液体产品；
(b)提供借助电阻加热用于快速且均匀地将液体产品加热到预定温度的设备；
(c)连续地向所述设备的入口供应所述液体产品并使所述液体产品流经所述设备；
(d)连续地产生经过所述设备中的流动的液体产品的电流，其中在通过期间向每个流体元(fluid element)施加最少一个脉冲，脉冲持续时间至少10微秒，并且其中电场强度为0.1至5kV/cm；并且其中在所述电阻加热期间所述液体产品的最高温度自主地保持低于92℃。
本发明的一部分在于单脉冲的脉冲持续时间是关键因素，而非总的有效处理时间。在2微秒(τ)的脉冲持续时间和10kV/cm的电场强度(E)处，本发明人发现灭活不是有效的，尽管总的有效处理时间计算为E2·τ，是采用常规PEF处理的20kV/cm处的4倍。在0.1-5kV/cm的条件下，发现灭活仅在超过10微秒的脉冲持续时间才是有效的，例如在100和1000微秒之间。
本发明的方法适用于液体食物产品和液体饲料产品，并且本发明的PEF加工条件在灭活革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌中是同等有效的。PEF加工条件适用于液体食物产品和液体饲料产品，其中这些条件在灭活相对大的微生物和灭活相对小的微生物中是有效的。此外，本发明人惊讶地发现了现在适用于相对较pH的当前应用条件下以及适用于较高pH的条件下的PEF加工条件。最后，本发明人发现，与现有技术中已知的通过电阻加热将液体产品快速且均匀地加热到预定温度的方法相比，可应用于液体食品或液体饲料产品的更高生产量的加工条件。
本发明的第二个方面涉及可通过根据本发明的方法获得的液体产品。
附图说明
图1A.，图1B.各种PEF处理条件之后在pH3.8的橙汁中，大肠杆菌(Escherichiacoli)、单核细胞增生性李斯特菌(Listeria monocytogenes)、植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum)、山夫顿堡沙门氏菌(Salmonella Senftenberg)、酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)的活菌计数的减少。左边的图片代表当前所使用的PEF条件，而右边的图片示出了本发明的PEF条件。在图1B的图片下方做出了与各图片有关的各种PEF处理条件的参考。实心黑色三角形：10kV/cm，2微秒；实心灰色菱形：15kV/cm，2微秒；空心白色圆形：20kV/cm，2微秒；实心灰色圆形：0.9kV/cm，1000微秒；实心黑色菱形：2.7kV/cm，1000微秒；空心白色菱形：2.7kV/cm，100微秒；虚线：检测极限。
图2.橙汁(pH 3.8)、椰子水(pH 5.0)和西瓜汁(pH 6.0)的温度-电导率分布图。
图3.在2.7kV/cm、1000微秒的PEF处理之后，橙汁、椰子水和西瓜汁中的大肠杆菌(E.coli)和单核细胞增生性李斯特菌(L.monocytogenes)的活菌计数的减少。
图4.未处理的和PEF处理的橙汁的微生物分析(n＝6)，其中一些分析是定性的(图4B)而其余是定量的(图4A)。
图5.在所指示的时间段内存储在7℃和环境温度下橙汁样本的感官评价，其中与鲜榨橙汁相当时样本被指示为“好”，而如果与鲜榨橙汁不相当时为“不好”。
图6.PEF处理之前和PEF处理之后在7℃和环境温度下存储3个月期间内的橙汁中可溶性固形物的量(°Brix)。
图7.PEF处理之前和PEF处理之后在7℃和环境温度下存储3个月期间内的橙汁的酸度。
图8.PEF处理之前和PEF处理之后在7℃和环境温度下存储3个月期间内的橙汁的pH。
图9.PEF处理之前和PEF处理之后在7℃和环境温度下存储3个月期间内的橙汁的油含量。
图10.PEF处理之前和PEF处理之后在7℃和环境温度下存储3个月期间内的橙汁的维生素C含量。
图11.PEF处理之前和PEF处理之后在7℃和环境温度下存储3个月期间内的果胶酯酶活性。
具体实施方式
本发明人现已发现PEF加工条件适用于液体食物产品和液体饲料产品，其中这些条件在灭活革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌中是同等有效的。本发明人也发现PEF加工条件适用于液体食物产品和液体饲料产品，其中这些条件在灭活相对大的微生物和灭活相对小的微生物中都是有效的。此外，本发明人惊讶地发现现在适用于相对低pH的条件下，也适用于较高pH的条件的PEF加工条件。最后，本发明人发现，与当前可用的加工所能达到的量相比，可应用于液体食品和液体饲料产品的更高的生产量的PEF加工条件。
因此，本发明人提供了解决许多缺点的方法，这些缺点与当前已知的用于加热液体产品以获得具有减少的微生物负荷的液体产品的方法有关。
本发明涉及一种借助电阻加热用于快速且均匀地将液体产品加热到预定温度以获得被加热的液体产品的方法，包括：
(a)提供液体产品；
(b)提供借助电阻加热用于快速且均匀地将液体产品加热到预定温度的设备；
(c)连续地向所述设备的入口供应所述液体产品并使所述液体产品流经所述设备；
(d)连续地产生经过所述设备中的流动的液体产品的电流，其中在通过期间向每个流体元施加最少一个脉冲，脉冲持续时间至少10微秒，并且其中电场强度为0.1至5kV/cm；并且其中在所述电阻加热期间所述液体产品的最高温度自主地保持低于92℃。
根据本发明，借助电阻加热用于快速且均匀地将液体产品加热到预定温度的方法，提供了具有减少的微生物负荷的被加热的液体产品。
将液体产品加热到高于一定的最高温度的温度，如预定的最高温度，可能导致不期望的新鲜风味、维生素和营养物的减少以及存在于新鲜(未处理)产品中的蛋白质的变性。成分减少和变性的程度与产品经受处理的温度和时间有关。不同的液体产品经受不同的温度-时间组合以获得期望程度的酶和微生物灭活。产品温度降低和/或暴露于时间减少的替代的(非)热方法因此引起极大兴趣，因为它们可以更好地保留产品的新鲜特性。当温度可以降低或暴露时间可以减少时，就可以期望更好的产品品质。在本发明的方法中，加热的暴露时间被极大地减少，并且由于所选择的加工条件，液体产品的最高温度在电阻加热期间自主地保持低于约92℃。优选地，根据本发明的方法，液体产品的最高温度在电阻加热期间自主地保持低于临界温度，在该温度下液体产品不会遭受热敏性成分(如果存在于产品中)的减少或蛋白质(如果存在于产品中)的变性，而同时液体产品中的微生物负荷降低到可以接受的目标水平。现在由于本发明的方法，加工条件已经变成可适用的，其既防止液体产品过热同时仍有效地且高效地降低液体产品的微生物负荷。
在根据本发明的方法中单脉冲的脉冲持续时间是关键因素，而非总的有效处理时间。当应用2微秒的脉冲持续时间和10kV/cm的电场强度时，确定微生物的灭活不是有效的，尽管总的有效处理时间是常规PEF处理所采用的电场强度20kV/cm下的四倍。不希望被理论束缚，解释为在10kV/cm的降低的电场强度下，电穿孔效应被破坏了。
本发明人现在惊讶地发现在结合有100和1000微秒的延长的脉冲持续时间的0.1-5kV/cm低电场强度的条件下，微生物灭活是有效的，以在比常规热巴氏灭菌法或10kV/cm下PEF处理所需的温度-时间组合更低强度的是温度-时间组合实现灭活。不希望被理论束缚，这些发现指示脉冲持续时间已变成根据本发明的方法中的关键因素。
不希望被理论束缚，施加到产品的外电场，对细胞膜中的蛋白质通道和/或存在于产品中的微生物的细胞膜的脂质结构域(lipid domain)具有影响，导致通道中和/或结构域中的构象变化。膜蛋白通道在50mV膜电位处打开，其远低于脂质双层中用于孔形成所需的150-400mV(Tsong,1992)。
由于许多蛋白质通道的开启和关闭取决于跨膜电位，所以假设当应用电处理时，电压敏感性蛋白质通道将被打开。一旦这些通道将被打开，它们会传导比针对这些通道所设计的电流更大的电流。结果，这些通道可以通过焦耳加热和/或它们的官能团发生电学改性而不可逆变性(Tsong,1992)。蛋白质通道的开启/关闭发生在亚微秒时间范围内，然而蛋白质的变性需要数毫秒到数秒(Tsong,1992)。
这表明，蛋白质通道可能在小于脂质双层受到影响的电场强度3到8倍的电场强度下受到影响；即是说，相比用于通过脂质双层电穿孔的不可逆破坏所要求的20kV/cm(即常规的PEF条件)，2.5kV/cm和7kV/cm之间的电场强度用于灭活蛋白质通道。根据本发明，在液体产品中建立有效的微生物灭活方面，0.1kV/cm和5kV/cm之间的电场强度与10-1000微秒脉冲持续时间组合是充分的且有效的。例如，本发明的方法适用于1L/h PEF设备(“PEF系统”)中的液体产品。对于所述例示的液体产品，脉冲持续时间设置为100微秒或1000微秒，并且所选择的电场强度(electrical field strength)，或“电场强度(electric fieldstrength)”，是0.9kV/cm或2.7kV/cm。施加到液体产品的脉冲次数在0和35之间不等，两次连续脉冲之间的时间间隔在0.6毫秒和199毫秒之间变化，并且结果获得的最高温度在36℃和92℃之间变化。参见如下论证本发明实施例1方法的效率的实例的更详细的概述。
本发明人现已发现微生物灭活对于营养细胞尤其有效。最可能地，基于本发明方法的该效应，根据本发明的方法也提供了灭活孢子的有效机制。孢子包含用于内膜和孢子皮层中的萌发的必要蛋白质，这些蛋白质是外部电刺激的目标。
作为应用本发明方法的另外实例，例如在本发明的方法中加工一批液体产品，应用借助电阻加热用于快速且均匀地将液体产品加热到预定温度的1200L/h PEF设备。脉冲持续时间为1000微秒并且电场强度为2.0kV/cm。施加到液体产品的脉冲次数约为5次脉冲并且两次连续脉冲之间的时间间隔为3.8毫秒。也参见如下实施例3，针对本发明更详细的实施方式。
本发明的一个实施方式是根据本发明的方法，其中液体产品的pH在pH1.5和9.0之间，优选地高于4.6，优选地在4.8和9.0之间，更优选地在5.5和8.0之间，更优选地在6.0和7.5之间。本发明的一个实施方式是本发明的方法，其中pH高于约5.0，优选地约6.0。
另外，在一个实施方式中本发明涉及根据本发明的方法，其中液体产品的pH低于4.6，优选地在1.5和4.6之间，更优选地在约1.5和约3.8之间。
在本发明的另外实施方式中，在根据本发明的方法中，液体产品的pH高于4.6，优选地在4.6和9.0之间。本发明的一个实施方式是根据本发明的方法，其中液体产品的pH在5.0和9.0之间，优选地在6.0和9.0之间。
现在由于本发明方法的适用性，具有宽范围pH的液体产品在根据本发明的一个和相同方法中得以处理。由于本发明的方法适用于加工具有如此宽泛变化的pH的液体产品，所以PEF加工所期望的并且被选择用于本发明方法中的加工的液体产品的多样性是非常大的。实际上应用于例如食品加工中的任何液体产品、原料或半成品现在都适合于通过本发明的方法快速且均匀地加热。由于本发明人令人惊奇的发现他们的PEF方法在如此宽泛的pH范围中是有效的且高效的，所以利用合并有根据本发明的PEF的方法加工食物产品现在已变得比之前更宽泛易使用。
此外，本发明的一个实施方式是根据本发明的液体产品，其中该液体产品具有在20℃下测量为0.01和10S/m之间的电导率，更优选地在20℃下测量为0.1和3S/m，最优选地在20℃下测量为0.2S/m和0.8S/m之间。
典型地优选所指示的这些边界内的电导率，因为这样的电导率有助于根据本发明的方法快速且均匀地加热液体产品。由于大多数液体食物产品具有适于利用所述液体产品应用本发明方法的边界内的电导率，所以本发明的方法适于加工很多的期望降低微生物负荷的液体食物产品。例如，已测量若干批液体食物产品的20℃下的电导率，并且例如蔓越莓汁为0.1S/m，啤酒为0.15S/m，苹果汁为0.2S/m，巧克力牛奶为0.4S/m，全脂奶为0.45S/于，豆奶为0.4S/m，杏仁奶为0.25S/m，胡萝卜汁为1.0S/m，以及番茄酱为1.8S/m。这样，本发明的方法适用于大量的宽泛地变化的液体食物产品。
不希望被理论束缚，本发明的PEF加工条件似乎为微生物灭活开辟了通向新机制的途径。
本发明人现在发现，当应用包括令人惊奇地低的0.1-5kV/cm的电场强度、优选地4kV/cm或更低、更优选地3kV/cm或更低、结合有10-1000微秒的脉冲持续时间、优选地约1000微秒、更优选地约100微秒、并且在40℃和92℃之间的液体食物产品的最高温度下、优选地在50℃和92℃之间、更优选地在约60℃和85℃之间的本发明的PEF加工条件时，液体食物产品被有效地巴氏杀菌，即微生物被有效地且高效地灭活。
根据本发明，当在处理区内通过期间对于每个流体元施加到连续流动的液体产品的脉冲次数为至少1、优选地1到100、更优选地5-50时，基于应用本发明方法的巴氏杀菌法是尤其高效且有效的。
脉冲次数由方程式1给出，其中n是脉冲次数，V是处理室(L)的体积，f是所使用的脉冲频率(Hz)，以及φ是流率(L/h)：
根据本发明，只要至少一次脉冲被施加到流经用于快速且均匀地加热液体产品的设备的处理室的每个流体元，脉冲次数在设计该方法中就不是关键步骤。为保证将至少一次脉冲施加到每个流体元，必须带有使处理室中的停留时间大于l/f的目的对系统进行设计。所施加的脉冲的次数将是方法设计的结果，基于利用该方法获得的期望的液体产品的生产量(φ,L/h)、液体产品的电导率(σ,S/m)、产品的比热容(cp,kJ/kg-K)、产品的密度(ρ,kg/m3)、所施加的电场强度(E,V/m)、脉冲持续时间(τpuise,s)以及温度梯度(ΔΤ,℃)(液体产品的入口温度和出口温度之间的差值)。这些参数之间的关系由方程式2给出。
ΔT(ρ·cp)＝σ·E2·n·τpulse (方程式2)
如前所提及的，以及如下面实施例1中另外例示的，脉冲持续时间对于根据本发明的方法的PEF处理的效力是关键的。这样，一次相对长的脉冲的应用可以比具有相似的总有效处理时间的较短脉冲的应用更有效。
例如，对于根据本发明的方法在连续流1L/h PEF设备中以lL/hr处理的液体产品，典型地，脉冲持续时间约为100-1000微秒，并且电场强度约为2.7kV/cm。典型地，然后脉冲次数约为1-25，并且两次连续脉冲之间的时间间隔约为0.6-39毫秒，取决于期望的穿过处理室的温度增加，即是入口温度和最高温度之间的差值。
例如，在根据本发明的方法中，对于根据本发明的方法在1200L/h PEF设备中所处理的液体产品批次，典型地，脉冲持续时间为1000微秒，并且电场强度约为2.0kV/cm。典型地，然后脉冲次数约为5，并且两次连续脉冲之间的时间间隔约为3.8毫秒。
典型地，根据本发明，本发明的方法适用于在具有30L/h和200L/h之间的生产量的PEF设备中加工液体产品。
典型地，根据本发明，本发明的方法适用于在具有约30.000L/h的生产量的PEF设备中加工液体产品。
本发明的一个实施方式是本发明的方法，其中用于快速且均匀地将液体产品加热到预定温度的设备具有约1L/h和约30.000L/h之间的生产量，优选地约1L/h或约30L/h，或约200L/h，或约1200L/h，或约30.000L/h。
再次，不希望被理论束缚，本发明的这些PEF加工条件遵从灭活细胞膜的蛋白质通道的理论机制导致微生物灭活。与当前使用的用于PEF的处理条件相比，本发明的这些新的PEF加工条件相为微生物灭活提供了新的机会。利用本发明的这些新条件，使所有的营养微生物灭活，不在与相对较小的微生物和/或革兰氏阳性微生物的比较中偏好用于相对大的微生物和/或用于革兰氏阴性微生物的灭活。
这样，利用本发明的方法，在液体产品中灭活革兰氏阴性微生物诸如例如大肠杆菌(Escherichia coli)菌株、沙门氏菌属(Salmonella)菌种、其他肠杆菌科(Enterobacteriacea)和醋酸细菌。另外，利用本发明的方法，在液体产品中也灭活革兰氏阳性微生物诸如例如单核细胞增生性李斯特菌(Listeria monocytogenes)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、明串珠菌属(Leuconostoc)菌株和链球菌属(Streptococcus)菌种。基于期望的理论机制，期望也可以灭活孢子形成的细菌，因为它们的细胞膜也包含电压门通道，如脂环酸芽孢杆菌属(Alicyclobacillus)细菌和梭菌属(Clostridium)细菌。此外，孢子本身包含用于内膜和孢子皮层中的萌发的必要蛋白质，这些蛋白质可以是外部施加脉冲的目标。
此外，本发明的方法适用于液体产品中相对大的微生物的灭活，诸如例如酵母和霉菌。本发明的方法也适用于液体产品中相对小的微生物的灭活，诸如例如单核细胞增生性李斯特菌(L.monocytogenes)。当然，本发明的方法同等地适用于液体产品中具有这些示例微生物的尺寸之间的尺寸的微生物的灭活，示出在实施例1中。
接着，利用本发明的这些新条件，(液体食物)产品的所有类型的微生物的灭活现在是可能的，因为本发明的PEF加工条件在灭活具有相对低pH的液体食物产品中和具有相对高pH的液体食物产品中的微生物中是同等地有效的。
最后，由于与当前应用的PEF条件相比使用在本发明的PEF加工条件中电场强度较低，本发明的这些条件容易放大，因为本发明中使用较低峰值电压，使得本发明的PEF加工条件适用于较大容量和生产量的工业中的实施。当流体在高场区域中的停留时间是n约17毫秒到2秒时，本发明的方法尤其适用于在借助电阻加热用于快速且均匀地将液体产品加热到加热温度的设备中经受本发明的方法的液体食物产品。脉冲频率被限制在1kHz和50kHz之间，以避免电极的金属释放(Mastwijk,2006)。典型地，根据本发明，然后在本发明的方法中液体产品的流率在约1L/h和5000L/h之间，优选地在约1000L/h和30.000L/h之间。
本发明另外实施方式是根据本发明任意前述实施方式的方法，其中液体产品是液体食物产品或液体饲料产品。
此外，本发明的一个实施方式是根据本发明的方法，其中液体产品是原料、半成品或最终液体产品，如水果汁、蔬菜汁、婴儿食物、果酱、涂抹产品或思慕雪、酒精或非酒精饮料、乳制品、植物奶产品、液态蛋、汤或调味汁。
本发明的一个实施方式是根据本发明的借助电阻加热用于快速且均匀地将液体产品加热到预定温度的方法，其中乳制品选自奶、奶产品或包括奶成分或奶部分的液体组合物。
此外，本发明的一个实施方式是根据本发明的方法，其中液体产品是包括奶、奶产品、奶成分或奶部分的乳制品。
根据本发明，本发明的一个重要方面是发现在PEF加工期间，为了保持液体产品的温度低于约92℃，或低于约85℃，或低于约70℃，或低于约60℃，在应用在根据本发明的方法中的设备的处理室之间不需要冷却区段。
如前面所提及的，在本领域方法的当前状态中，将冷却区段添加在处理室之间以避免液体产品过热。如所述，现在在本发明中的一个重要发现是在本发明方法期间不需要冷却，因为临界温度下的升温非常快(处理室中的停留时间小于1秒)并且在最高温度下的暴露时间非常短。
为具备有效的方法，在本发明中所描述的，利用电能只获得了对临界温度的暴露(即是产品品质将受影响的温度)。可以利用常规加热将非临界温度域预加热。所以，在方法中优选地，液体产品被供应到设备之前被预加热到20℃至70℃范围内的温度，优选地35℃至65℃，更优选地40℃至60℃。本发明的一个实施方式是根据本发明的方法，其中液体产品被供应到设备之前被预加热到20℃至70℃范围内的温度，优选地35℃至65℃，更优选地40℃至60℃。
为了实际的目的，将经受根据本发明的方法的液体产品，诸如液体食物产品，立即冷却至或低于环境温度，即冷却到2-8℃。因为不要求保持时间，所以在液体产品离开高场区域之后直接地进行液体产品的冷却(优选地在3秒之内)。在本发明当前的方法设计中，可以自高场区域下游0.5m安装冷却管。对于具有3”管道直径的30.000L/h(＝8.3L/s)系统，这意味着确定了进入第一冷却区段之前的2.2L容量或0.27秒和临界温度从最高温度下降第一个10℃之前的大约1-5秒(取决于粘度)，随后是向通常在4-7℃范围内的期望的出口温度(常规的)冷却。
术语“自主地”具有其常规的意义，并且这里指的是在处理期间在不受外部冷却(或加热)辅助的本发明的方法中达到一定值的液体产品的温度。
液体产品，诸如例如选自橙汁、乳制品、椰子水、西瓜汁的液体食物产品，被例如预加热到约40℃、约50℃或约60℃。例如，为了基于本发明方法的应用高效且有效灭活液体产品中的微生物，液体产品被预加热到约30℃到65℃之间，优选地在36℃和59℃之间。
根据本发明，优选地，在电阻加热期间液体产品的最高温度自主地保持低于约85℃，更优选地，低于约70℃，或低于约63℃，或低于约60℃。作为本发明的一部分，对本发明的工艺参数进行选择使得液体产品的最高温度自主地保持低于选择的温度。当应用本发明的方法时，等于或低于选择的温度，确保了高效且有效地杀灭存在于液体产品中的微生物，而防止了或至少很大程度上防止了不期望的新鲜风味、维生素和营养物的减少和存在于新鲜(未处理)液体产品中的蛋白质的变性。
根据本发明，通过应用根据本发明的电场强度，利用根据本发明的脉冲持续时间，本发明人惊讶地发现液体产品的温度保持低于约92℃、或约85℃、或约70℃、或约60℃的最高温度，使本发明的方法尤其适用于大规模环境中的实施，如商业环境。根据本发明，本发明方法的商业应用的一个实例是在借助电阻加热用于快速且均匀地将液体产品加热到预定温度的设备中加工液体食物产品，其中液体食物产品经过设备的流量在约500L/h至30.000L/h之间，例如约1200L/h。
因此，本发明的一个实施方式是根据本发明的方法，其中在电阻加热期间液体产品的温度自主地保持低于85℃，优选地低于75℃，更优选地低于60℃。
在涉及根据本发明的方法的本发明的一个实施方式中，其中电场强度低于约5kV/cm。
本发明的一个实施方式是根据本发明的方法，其中电场强度是0.5到5kV/cm，更优选地2.5到4kV/cm。在涉及本发明的方法的本发明的一个实施方式中，其中电场强度低于约3kV/cm，优选地约2.7kV/cm或更低，更优选地在约0.9和约2.5kV/cm之间。
本发明的一个实施方式是根据本发明的方法，其中脉冲持续时间为至少10微秒，更优选地10到2000微秒，甚至更优选地50到500微秒，最优选地50到100微秒。在涉及根据本发明的方法的本发明的一个实施方式中，其中脉冲持续时间是在约100微秒至约1000微秒之间。在涉及根据本发明的方法的本发明的另外实施方式中，其中脉冲持续时间是1000微秒或更小，优选地约100微秒。
本发明的一个实施方式是根据本发明的方法，其中所施加的脉冲是双极脉冲。这样，本发明的一个实施方式是根据本发明的方法，其中施加到液体产品的最少一个脉冲是以双极脉冲形式施加的脉冲。向液体产品施加双极脉冲是有利的，以避免电极损坏(Loeffler,1996)。当然，作为本发明的一部分，其他类型的脉冲同等地也适用于本发明的方法中。
本发明的方法尤其适用于液体食物产品诸如汁、调味汁、乳制品中的微生物灭活。即是说，这样的液体食物产品的实例是原料、半成品或最终液体产品，如水果汁、蔬菜汁、婴儿食物、果酱、涂抹产品或思慕雪、酒精或非酒精饮料、乳制品、植物奶产品、液态蛋、汤或调味汁。
本发明的一个实施方式是根据本发明的方法，其中该方法是用于在液体产品中的微生物的灭活的方法。如前所述，本发明的方法借助电阻加热用于加热液体产品具有超越当前方法的很多优点。利用本发明的方法可以实现的主要优点之一是液体产品的巴氏杀菌法，如液体食物产品，其中微生物是小的或大的，并且其中微生物是革兰氏阴性微生物或革兰氏阳性微生物。
为了实际的目的，经受根据本发明的方法处理的液体产品，诸如液体食物产品，在将本发明的方法施加到液体产品之后，被立即冷却到环境温度或以下，例如冷却到2-8℃。
因此，本发明的一个实施方式是方法，其中被加热的液体产品流经借助电阻加热用于快速且均匀地将液体产品加热到预定温度的设备之后被立即冷却。当然，为了实际的目的，从液体产品流经设备的时刻起适当地立即，例如尽可能快地，施加该冷却，优选地在3秒之内。这样，本发明的一个实施方式也是根据本发明的方法，其中被加热的液体产品经过借助电阻加热用于快速且均匀地将液体产品加热到加热温度的设备转移之后被冷却。作为本发明的一部分，根据本发明的方法适用于利用借助电阻加热用于快速且均匀地将液体产品加热到加热温度的设备的应用，该设备在约0.5L/h到约2000L/h之间，优选地在约0.5L/h到约2L/h，更优选地在约1L/h，或等同地优选地在约100L/h到约2000L/h，优选地在约1000到1500L/h，更优选地在约1200L/h的液体产品的低流量下运行。优选地，流量约为30.000L/h。
如前所述，在使所述液体产品经受借助电阻加热用于快速且均匀地将液体产品加热到预定温度的方法处理之前，先前建立对液体产品预加热，提高了加工期间的灭活效率。然而，加工过程期间液体产品的冷却是先决条件，因为在应用本领域已知的PEF条件时，液体产品被加热到不能接受的值。如所述的，现在在本发明中的一个重要发现是本发明加工期间不需要冷却，因为液体产品的温度不超过不能接受的阈值。因此，在本发明的方法中，在使液体产品经受借助电阻加热用于快速且均匀地将液体产品加热到预定温度的方法处理之前液体产品被适当地预加热，而无需加工期间的冷却。
这样，在该方法中优选地，液体产品在被供应到设备之前被预加热到从20℃至70℃范围内的温度，优选地从35℃至65℃，更优选地从40℃至60℃。
根据本发明的方法在灭活存在于液体产品中的微生物方面是非常有效且高效的，该液体产品经受根据本发明的借助电阻加热用于快速且均匀地将液体产品加热到预定温度的方法的处理。将本发明的方法应用于包括微生物的液体产品，微生物计数减少至少2log cfu/mL，最优选地6log cfu/mL或更多。
这样，优选地本发明是一种方法，其中液体产品中的微生物计数(集落形成单位；cfu)被减少至少2log cfu/mL，优选地至少5log cfu/mL，最优选地6log cfu/mL或更多。本发明的一个实施方式是根据本发明的方法，其中液体产品中的微生物计数被减少至少4logcfu/mL，优选地至少7log cfu/mL。
本发明人确定液体食物产品中的微生物计数的这样的减少在很大程度上有助于产品质量指标的保存。例如，与未处理的液体食物产品相比时，对于经受本发明方法处理的液体食物产品，味道、气味、颜色和外观被在延长的时间段保存。例如，当对橙汁应用本发明的方法时，利用本发明的方法，当橙汁被储存在约7℃时，液体食物产品橙汁的味道和气味被保存约60天或更多。使橙汁经受本发明方法处理后，等同地有益的是，当保持在环境温度时，橙汁的品质巩固约23天。
本发明的方法结果是等同地适用于灭活液体产品中的革兰氏阳性微生物，以及灭活液体产品中的革兰氏阴性微生物。此外，微生物的尺寸不起到限制作用，意味着小尺寸或大尺寸的微生物被根据本发明的方法灭活。这样，本发明的各个方面和实施方式是对本领域的重要贡献，因为直到本发明，利用已知的借助电阻加热用于快速且均匀地将液体产品加热到加热温度的方法不能使小的革兰氏阳性微生物高效地灭活。因此本发明的一个实施方式是根据本发明的方法，其中微生物可选地包括革兰氏阳性微生物。
当对液体产品应用根据本发明的方法时，在该方法的过程中，液体产品的pH被最低限度地改变(如果有变化的话)。这是根据本发明的方法的另外有益特征。
因此，在一个实施方式中，本发明涉及一种方法，其中在该方法结尾处液体产品的pH距该方法起始处的pH相差0.5pH单位内，优选地在0.2pH单位内，更优选地在0.1pH单位内，最优选地在0.05pH单位内。
根据本发明的方法适用于液体产品，特别是液体食物产品。
本发明的第二个方面涉及可通过根据上面所述的本发明的方法获得的液体产品。
本发明通过下面的下文提供的非限制性实施例进一步说明。
实施例
实施例1：在pH＝3.6的橙汁中(1L/h规模)大肠杆菌(E.coli)、单核细胞增生性李 斯特菌(Listeria monocytogenes)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、山夫顿堡沙 门氏菌(Salmonella Senftenberg)和酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)的灭活
病原性和腐败微生物基于它们的形态和它们与橙汁的关联和在橙汁中的普遍性而选择。此外，菌株的耐热性和PEF抗性被用作选择菌株的标准。被选择的微生物在表1中列出。
表1.在该实施例中使用的细菌菌株和酵母菌株
列出在表1中的所有五种微生物的新鲜培养物，用培养基和过夜培养物上的冷冻原种铺板制备。大肠杆菌(Escherichia coli)、单核细胞增生性李斯特菌(Listeriamonocytogenes)、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)和山夫顿堡沙门氏菌(Salmonella enter ica subsp.enterica serovar Senftenberg)的培养被Timmermans等人,2014中描述。通过来自MRS培养基(每1L蒸馏水中包含52.2g MRS(De Man,Rosoga和Sharp broth,Merck)和12g琼脂)上的冰冻原种铺板，类似地制备植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)的新鲜培养物。平皿在30℃下过夜温育。用单一菌落接种具有100mL MRS肉汤的MRS肉汤的100mL烧瓶并在震荡培养箱(180rpm)中在20℃下被培养24h。来自该培养物的200微升用于接种补充了1％葡萄糖19.8mL新鲜MRS肉汤(100mL烧瓶)，并且在20℃和180rpm下温育24h。
培养后，洗涤细胞并将被选择的微生物的悬浮液添加到橙汁(Minute )，至约1.0E+8-1.0E+9cfu/mL的终浓度。
在电处理之前，接种的悬浮液以13.0±0.5mL/min的流量泵送经过1L/h PEF系统并且被预加热到36℃。接着，悬浮液进入两个垂直放置的共线处理室，在其中给予电处理。由于处理条件强度(电场强度、脉冲持续时间和施加的脉冲次数)的变化，果汁自主地升温至可变的最高温度(表2说明了使用的条件)。没有添加保持区段，所以直接地离开处理室之后(3秒之内)，汁经被浸入水浴中的散热螺旋线冷却。在出口处，样本被无菌地收集。由于所选择的频率的变化，施加的脉冲的次数以及随后的温升引起最高温度变化(表2)。样本在不同的最高温度处被收集，并且确定了用于固定的电场强度和脉冲持续时间的动力学。
活的微生物细胞的数量通过将100μL在无菌蛋白胨生理盐水稀释剂(PSDF)中连续稀释的PEF处理的果汁铺板在补充有0.1％丙酮酸钠(以促进亚致死地受损的细胞生长)的合适的琼脂板上测定(Timmermans等人,2014)。在25℃(酿酒酵母(S.cerevisiae))、30℃(单核细胞增生性李斯特菌(L.monocytogenes)、植物乳杆菌(L.plantarum))或37℃(山夫顿堡沙门氏菌(S.Senftenberg)、大肠杆菌(E.coli))温育5天后计算存活的细胞。
利用HYP-0T型热电偶(Omega)测量在处理室之前和直接地在处理室之后的温度。另外，利用NTC电阻器间接测量最高温度以监测最高温度。利用数字示波器(RigolDS1102E)记录处理室中的方波双极脉冲、电压和电流。根据(Mastwijk,2006)和(Timmermans等人2014)，电能通过电压和电流轨迹的数值积分获得，并且等于实验误差(10％)内的热值。
所有实验以一式两份开展。
表2：在本研究中使用的PEF条件
表2中提供了测试条件。改变处理室的尺寸以获得变化的电场强度。由于该尺寸可变，处理室内的停留时间对于每个被测试的条件是不一样的。为获得期望的最高温度，调节了频率。最后，通过用所用的停留时间和频率的成绩计算脉冲次数。通过将停留时间除以脉冲次数，减去脉冲持续时间，计算两次脉冲之间的时间。
灭活被表示为在测试条件下存活微生物的数量(N)除以微生物的开始浓度(N0)的对数，即log10(N/N0)。在图1中示出，灭活被表示为随测试微生物的处理室出口处的最高温度而变化。在左边的图片上，示出了用于短脉冲(2微秒)的各种电场强度下的灭活，显示了本领域的现有状态，而在右边的图片上，示出了用于长脉冲(即100或1000微秒)的各种电场强度下的灭活，显示了本申请中描述的本发明。
在图1中示出了随电场强度和变化的脉冲持续时间而变化的橙汁中大肠杆菌(Escherichia coli)的灭活。
在恒定的脉冲持续时间下电场强度的增加在被选择的最高温度下导致更多的灭活，这可以在图1中从图1中的左边图片(电场强度为10kV/cm、15kV/cm或20kV/cm；脉冲持续时间为2微秒)和图1中的右边图片(电场强度为0.9kV/cm或2.7kV/cm；脉冲持续时间为1000微秒)看出。
对于图1所示的其他微生物也可以观察到这种增加的电场强度的效果，在较高的电场强度下呈现更多的灭活。所希望的是，描述在本发明中的条件的电场强度的进一步增加，最高达5kV/cm，将甚至更多地降低最高温度，同时仍然灭活期望数量的微生物。
不希望被理论束缚，这由外部施加电场(E)超过膜的临界电场强度(Ec)得以解释，引起更多破坏和灭活(Alvarez等人,2006)。Ec针对不同的微生物而变化，并且本技术领域中一致认为微生物灭活需要大于5kv/cm的电场强度(Raso等人,2014)。然而，根据本发明，本发明人现在第一次表明低于5kV/cm的电场强度，例如2.7kV/cm，对于在1.0E-7(N/N0)的足够水平下或更低水平下实现灭活微生物也是有效的。比较图1的左边图片和右边图片，看到，与通常应用于本领域中的更高的电场强度和更短的脉冲持续时间相比，具有100微秒或1000微秒脉冲持续时间的2.7kV/cm电场强度提供了更高程度的微生物灭活。
不希望被理论束缚，建议是脉冲持续时间在灭活微生活中起关键的作用，暗示了本发明中描述的条件的另一机制，而不是目前所用的机制。假设当脉冲持续时间足够长时，电压敏感蛋白质通道将打开，并且传导比它们设计更高的电流。结果，这些通道将变成不可逆变性，并且细胞将失去其活力。
大肠杆菌(E.coli)灭活数据显示当使用100或1000微秒的脉冲时在2.7kV/cm下的灭活程度无差别，暗示了临界脉冲持续时间小于100微秒。
此外，可以看到利用这一新的PEF条件可以灭活革兰氏阳性和革兰氏阴性微生物最高达1.0E-7(N/N0)。另外，微生物的尺寸在灭活程度中不起显著作用，而它们在现有技术现状下起显著作用。虽然在2.7kV/cm下酵母在比植物乳杆菌(L.plantarum)和山夫顿堡沙门氏菌(S.Senftenberg)更低的最高温度下可以被灭活，但是在新的PEF条件下没有发现大肠杆菌(E.coli)和单核细胞增生性李斯特菌(L.monocytogenes)之间大的差别，利用当前所使用的PEF条件则发现了较大差别(左边图片)。
实施例2：具有可变特性的产品中的大肠杆菌(E.coli)和单核细胞增生性李斯特 菌(Listeria monocytogenes)的微生物灭活(1L/h规模)
根据描述在(Timmermans等人,2014)中的方法，大肠杆菌(Escherichia coli)(ATCC 35218)和单核细胞增生性李斯特菌(Listeria monocytogenes)NV8从冰冻原种制备，并在胰蛋白胨大豆肉汤(大肠杆菌(Escherichia coli))或在脑心浸液肉汤(单核细胞增生性李斯特菌(Listeria monocytogenes))中培养。
培养之后，洗涤细胞并悬浮至各具有不同pH和电导率(见图2)的橙汁椰子水(Healthy People)或西瓜汁(鲜榨)中达到约1.0E+8cfu/mL的浓度。使用与实施例1中所述相同的PEF设备系统和设置，流量为13.5±0.5mL/min。然而，只使用了一个加工条件：2.7kV/cm的电场强度和1000微秒的脉冲持续时间。由于在三种产品之中电导率不同(图2)，所以需要不同的频率设置并且处理期间给出以达到用于各产品的相似最高温度的脉冲次数是不同的。在表3中，示出了用于三种测试果汁的测试频率的范围、脉冲次数和处理之后的最高温度。
灭活被表示为在测试条件下存活微生物的数量(N)，除以微生物的开始浓度(N0)的对数，即log10(N/N0)。
表3：在本研究中使用的PEF条件
在图3中示出了在各种果汁中在不同最高温度下大肠杆菌(Escherichia coli)和单核细胞增生性李斯特菌(Listeria monocytogenes)的灭活。当比较用于各种液体基质(即液体产品橙汁、椰子水和西瓜汁)的大肠杆菌(Escherichia coli)(图3A)和单核细胞增生性李斯特菌(Listeria monocytogenes)(图3B)的灭活曲线时，看出灭活开始的温度没有差别。此外，对于橙汁、椰子水和西瓜汁，灭活程度相似。这示出了产品基质(即液体产品橙汁、椰子水和西瓜汁)不同的pH，以及不同的电导率对灭活的程度没有影响。此外，发现了对于革兰氏阴性大肠杆菌(Escherichia coli)(具有约0.7-1.5微米x 2-5微米的细菌细胞尺寸)和用于革兰氏阳性单核细胞增生性李斯特菌(Listeria monocytogenes)(具有约0.4-0.5微米x 0.5-2微米的细胞尺寸)，发现示出在相似温度下灭活的灭活曲线相当，表示对于所使用的微生物没有差别。
这示出了应用于橙汁、椰子水和西瓜汁的本发明的方法在各种不同的液体基质中，即不同的液体食物产品中，关于革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌的灭活是相似地有效且高效的。
实施例3：在1200L/h规模下的微生物验证
将一批橙子(品种：Natal folha murcha)商业化压榨以获得4.000L橙汁。橙汁没有接种微生物，所以研究自然地存在于橙汁中的微生物群体以验证大规模的在1L/h下的先前被确定的加工条件(1.200L/h)。
橙汁在1.200±100L/h的流量下泵送并被预加热至59℃。脉冲在三个垂直放置的处理室中输送以达到70℃的最高温度。中间处理室的处理区的容量(尺寸长度：14mm，直径8mm)比第一和第三(外部)处理室的处理区(尺寸长度14mm，直径12mm)小。由于电源的连接，这导致了与外部处理室相比的中间处理室中的电场强度加倍，即中间处理室中电场强度为1.9kV/cm，而外部处理室中电场强度为1.0kV/cm。脉冲具有1000微秒的固定的持续时间。中间处理室中的停留时间是5.4±0.5毫秒并且外部处理室中是9.5±0.9毫秒，在处理期间以207±18Hz的重复率输送的脉冲的总次数是5.1±0.01。
果汁离开处理室之后3秒内被直接地冷却，所以保持时间被最小化以减少产品上的热负荷。冷却之后汁液被无菌包装和储存。
在三个不同的实验室中一式两份地分析未处理的和PEF处理的汁液的微生物样本，具有总共6份未处理的和PEF样本有待分析。根据Dowes和ITO(2001)描述的方法分析总嗜常温平板计数、总大肠菌群以及酵母菌和霉菌的数量。根据Eguchi等人,(1999)的方法分析嗜酸热孢子形成细菌(ATSB)，根据AOAC(2000)的方法分析沙门氏菌(Salmonella)，根据ISO 11290-1(1996)的方法分析单核细胞增生性李斯特菌(Listeria monocytogenes)并且根据Silva等人(2007)的方法分析乳酸菌。
在未处理的橙汁中和在PEF处理的橙汁中的微生物灭活的结果描述于图4A和B中。在未处理的橙汁中的最初的微生物负荷相对高，因为在未处理的橙汁中存在约l,0E+5cfu/mL的微生物负荷(图4A)。在橙汁的PEF处理之后，在平板(总平板计数)上没有检测到微生物，并且另外在平板上也没有检测到霉菌、或酵母、或大肠菌群(所有平板显示<1cfu/mL；见图4A)。在图4B中，从定性数据看到存在于未处理的橙汁中的所有乳酸菌和嗜酸热孢子形成细菌(ATSB)，在所述橙汁的PEF处理期间被灭活。
实施例4：本发明的PEF条件对品质方面和微生物保质期的影响
在持续3个月的保质期期间，每周对在实施例3中生产和描述的PEF处理的橙汁样本进行分析。在此期间，对品质方面和微生物计数进行分析。微生物分析与实施例3中描述的方法相似。对于品质分析，根据本领域公知的方法，在指示的时间下测量可溶性固形物的数量(JBT FoodTech Citrus Systems,2011-1)、酸度(JBT FoodTech Citrus Systems,2011-2)、pH(JBT FoodTech Citrus Systems,2011-3)、油含量(JBT FoodTech CitrusSystems,2011-4)、维生素C含量(JBT FoodTech Citrus Systems,2011-5)和果胶酯酶活性(Rouse and Atkins,1955)。将样本储存在7℃下以及在室温下(环境温度20-25℃)以促进加速的保质期研究。
开展了样本的微生物评价，并且在表2中示出结果。在持续104天的整个保质期期间，当橙汁被储存在7℃下和当橙汁被储存在环境温度下时，PEF处理的样本的微生物计数均显示低于1cfu/mL的检测极限。
表4.储存在7℃下或在环境温度下，在保质期期间PEF处理的橙汁的微生物分析的结果。
NA.未分析
由培训小组开展了感官评价。针对总体的外观、颜色、气味和味道对样本进行了评价。当特性与鲜榨橙汁相似时，样本被评为“好”，而当其不再是鲜榨汁的优质品质时样本被评为“不好”。
在图5示出了保质期期间的感官分析结果示。储存在7℃下的样本显示出与鲜榨橙汁相似，直到64天的保质期。在该储存时间之后，新鲜气味和味道减少，虽然果汁的外观和颜色被认为是“好”，直到7℃下储存90天(图5A)。环境温度下储存的PEF处理的果汁仅可接受，直到储存27天(图5B)。这一时间之后，不再能被认为是新鲜汁液。
也对橙汁的品质方面进行了监测。对于这些方面，也在PEF处理之前对未处理的果汁进行了评价，以评价该方法对这些方面的影响。
总可溶性固形物的数量(°Brix)(图6；在7℃下和在环境温度下进行的实验的曲线在图表中在6天以及更长时间重合)、酸度(图7)、pH(图8)、油含量(图9)和维生素C含量(图10)没有因PEF处理而变化，且在7℃下储存和在环境温度下储存期间没有变化。
在PEF处理之前和之后发现了果胶甲酯酶(PME)活性的差别(图11)。由于PEF加工期间产生的温度，部分的PME酶灭活，引起酶活性降低。即是说，在根据本发明的加工期间产生的热将果汁的温度升高至70℃。经受本发明PEF加工的果汁在引入处于连续流PEF设备之前被预热到59℃。该酶的灭活是巴氏灭菌法的目标之一，因为酶的残留活性可以在储存期间引起柑橘汁的浑浊态消失和凝胶化。该酶的活性被表达为在pH 7.8和20℃下随时间果胶水解期间每mL(乘以1.0E+4)酸的释放。通常，大多数汁液巴氏灭菌器提供具有以果胶酯酶单位(PEU)表达的1.0E-6至1.0E-4之间的值的果胶酯酶活性的汁液。
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Claims (15)

1.一种借助电阻加热用于快速且均匀地将液体产品加热到预定温度以获得被加热的液体产品的方法，包括：
(a)提供液体产品；
(b)提供借助电阻加热用于快速且均匀地将液体产品加热到预定温度的设备；
(c)连续地向所述设备的入口供应所述液体产品并使所述液体产品流经所述设备；
(d)连续地产生经过所述设备中的流动的液体产品的电流，其中在通过期间向每个流体元施加最少一个脉冲，脉冲持续时间至少10微秒，并且其中电场强度为0.1至5kV/cm；并且
其中在所述电阻加热期间所述液体产品的最高温度自主地保持低于92℃。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述液体产品的pH在pH1.5和9.0之间，优选地高于4.6，优选地在4.8和9.0之间，更优选地在5.5和8.0之间，更优选地在6.0和7.5之间。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述液体产品20℃下测量的电导率在0.01和10S/m之间，优选地在20℃下测量的电导率在0.1和3S/m之间，更优选地在20℃下测量的电导率在0.2S/m和0.8S/m之间。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述液体产品是液体食物产品或液体饲料产品。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述液体产品是原料、半成品或最终液体产品，如水果汁、蔬菜汁或思慕雪、果酱、涂抹产品、酒精或非酒精饮料、乳制品、植物奶产品、液态蛋、汤或调味汁。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述乳制品选自奶、奶制品或者包括奶成分或奶部分的液体组合物。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中在所述电阻加热期间所述液体产品的温度自主地保持低于85℃，优选地低于75℃，更优选地低于60℃。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述电场强度为0.5至5kV/cm，优选地2.5到4kV/cm。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中所述脉冲持续时间为至少10微秒，优选地10至2000微秒，更优选地50至500微秒，最优选地50至100微秒。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中施加了双极脉冲。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述方法是灭活所述液体产品中微生物的方法。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中所述被加热的液体产品在流经所述设备之后被立即冷却。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中所述液体产品在被供应至所述设备之前被预热至从20℃至70℃，优选地从35℃至65℃，更优选地从40℃至60℃的范围内的温度。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中所述液体产品中的微生物计数(cfu)被减少至少2log cfu/mL，优选地至少5log cfu/mL，最优选地6log cfu/mL或更多。
15.一种可通过根据前述权利要求中任一项所述的方法获得的液体产品。
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