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第 1 9卷第 3 期 2 0 0 3年 5月 农 业 工 程 学 报 Tr a n s a c t i o n s o f t h e C S AE Vo 1 1 9 NO 3 M a y 20 03 1 6 1 果胶酶对草莓果汁澄清效果的研究 王鸿飞 ,李和生 ,马海乐 ,孙玉喜 ,黄 静 ( 1 宁波 大学食品科学与工程系 宁波 3 1 5 2 1 1 ; 2 江 苏大学 生物与环境工程学 院 镇江 2 1 2 0 1 3 ) 摘要 : 澄清是果汁加工 中的关键技 术环 节之一 , 利用果胶酶 澄清果汁 , 有快速 、 简便 、 效果好等特点 在生产 中有重 要的应 用价值 。草莓 中因含有果胶物质 , 制得 的果 汁易产生 浑浊、 沉淀等现象 严重影响产 品的质量 用果胶酶对草莓 果汁进行了 单 因素澄清试验及最适 澄清 工艺条件的研究 。 结果表明 , 果胶 酶用量为 0 0 3 5 O 0 7 5 mL k g 、 温度 3 5 4 5 C、 p H 3 O 4 0 的条件 下澄清草 莓果汁 , 透光率 达 9 7 以上 , 果 汁中的可溶性 固形 物含量基 本不变 ; 在单 因素试验 的基础 上 , 通 过正交 试 验 果胶酶对草莓果汁澄清的最佳工艺条件是: 果胶酶用量为0 0 3 5 m L k g , 温度为 3 5 C, p H值为 3 5 。 关键词 :果胶酶 ;草莓 果汁 ; 澄 清;工 艺参数 中围分类号 : T S 2 5 5 4 4 ; T Q0 2 8 4 文献标 识码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 6 8 1 9 ( 2 0 0 3 ) 0 3 - 0 1 6 1 0 4 1引 言 草莓属蔷薇科 , 是一种多年生草本果树 , 原产于南 美, 我国及世界许多国家均广为栽培, 资源十分丰富。 其 果实为浆果 , 汁液丰富 , 甜酸适 口, 色泽鲜艳 , 营养丰富, 风味宜人 , 是水果中的佳品 】 。 草莓含有丰富的糖、 有机 酸、 游离氨基酸、 多种维生素及微量元素等, 尤其是铁、 钾的优质原料 2 矗 ; 草莓果实不仅具有清胃消积 、 促进食 欲等功效 , 还含有多种 功能因子 4 , 在抗菌 、 抗肿瘤 、 抗 H I V病毒等方面具有一定的生物活性 5 对致癌物质 苯并芘、 苯并芘 一7 , 8 一二氢二醇 、 N一亚硝基 苄甲胺 、 黄曲霉毒素等有较好的抑制作用- 6 。 草莓虽然是一种酸甜多汁及营养价值高的水果 , 但 极易腐烂 , 至今 尚无有效的保鲜措施 , 因此加工草莓果 汁是一种解决的途径 7 。各地对草莓汁的提取 、 清汁饮 料、 浓缩汁饮料 、 果 肉饮料及混合饮料 的加工工艺都进 行过研究 , 其关键技术是澄清工艺, 若澄清不完全 , 产品 就会 出现混浊、 沉淀等现象 9 J 。 果胶酶处理澄清果汁 , 是利用果胶酶水解果汁中能 够引起混浊 的果胶物质 】 “ , 使得 果汁变成清澈透亮 的清果汁 , 具有快速 、 简便 、 效果好 等特点 , 在生产中有 重要的应用价值 。 此法在苹果、 猕猴桃 、 桑椹果汁等方面 已成功地得到应用 】 。 因此 , 本研究利用果胶酶对草 莓果汁进行 了澄清处理 , 试图为草莓清果汁的生产提供 优化的工艺参数 。 2材料与方法 2 1 材 料 草莓 : 明星类品种 , 成熟新鲜 , 无病虫害果。 市购, 产 于 宁波 。 果 胶 酶 : P e c t i n e x B E 3 一 L 果 胶 酶 , 液 态 制 剂 , 诺 维 信公司生产。是一种纯化后的酸性果胶酶 , 由特定的黑 收稿 日期 : 2 0 0 2 0 8 2 7 作者 简介 : 王鸿 飞( 1 9 6 4 一) , 男 陕西成 阳人 副教 授 硕 士 主要 从 事农产品贮藏与加工方向的教学 与研究 工作。宁渡市宁渡大学食 品科学与工程 系 3 1 5 2 1 1 。E ma i l : wa n g h o n g f e i n b u e d u c n 曲霉制备而成。主要含有果胶酯酶 、 果胶酶和聚半乳糖 醛 酸酶的活性 , 同时含有纤维素酶 和半纤维 素酶的活 性 。测定 活力 : 3 8 9 7 8 mo l ( s I ) 。 9 5 乙 醇 ( 分 析 纯 ) 、 0 1 mo l L 盐 酸 、 0 1 mo l L 氢氧化钠等。 2 2方 法 2 2 1果 汁提 取 工艺 原 料 一 清 洗 一 破 碎 一 榨 汁 一 过 滤 一 离 心 分 离 ( 4 6 O O r mi n 、 1 0 mi n处 理 ) 一原 汁 2 2 2 测 定 方 法 果汁澄清度 的测定 】 : 采用分光光度法。以蒸馏 水作参 比, 比色杯厚 1 c m, 在适 当的波长下 , 测果汁的 透光率 , 用透光率 T ( ) 表示果汁的澄清度 。 用 7 2 2分 光光度计测定。 果 汁可溶性 固形物含量的测定: 采用折光法 , 用阿 贝折射仪测定。 果胶物质定性检测 】 : 采用酒精法 , 用 9 5 的乙 醇与草莓澄清 汁按 1:1比例 混合 , 装 人 3 O mL的试 管 , 用手 四指紧握试管 , 大拇指按紧试 管 口, 翻转轻摇 , 静置 1 5 rai n后观察 。 若没有凝胶状物质出现 , 表明果汁 中的果胶物质 已基本被分解 , 说明果汁中无果胶物质存 在 , 用“ 一” 表示; 若有凝胶状物质出现 , 表明果汁中的果 胶物质还没有被分解彻底 , 说明果汁 中有果胶物质存 在 , 用“ +” 表示 。果汁中凝胶状物质愈多 , 其“ +” 也愈 多 。 2 2 3果胶酶处理澄清草莓汁的方法 原汁一加人果胶酶进行处理一过滤一清汁。 根据果胶酶的作用特性, 先进行单 因素试验 , 后进 行多因素正交试验 。在果汁的澄清中 , 用果胶酶法澄清 果汁 , 具有快速、 简便、 易操作等特点 , 因此 , 本试验在初 步研究并结合果胶酶对其它果汁澄清作用的基础上, 确 定澄清时间为 4 0 rai n即单 因素试验和多因素试验都是 在澄清时间为 4 0 rai n的前提下进行的 1 。 。 果胶酶澄清草莓果汁的单 因素试验 : 分别研究果胶 酶剂量 ( 在温度 4 5 C, p H3 6 5下) 对草莓果汁澄清效果 的影响、 草莓汁的 p H值( 在果胶酶用量 0 0 2 5 mL k g , 温度 4 5 _C下) x ,l - 草莓果汁澄清效果的影响、 草莓果汁的 维普资讯 1 6 2 农业工程学报 温 度 ( 在果胶 酶用 量 0 0 2 5 mL k g , p H 3 6 5下 ) 对 草莓 果汁澄清效果的影响。 果胶酶澄清草莓果汁的多因素正交试验 : 在单 因素 试验的基础上 , 用正交试验的方 法, 采用 3因素 3水平 按 L 。 ( 3 ) 表布置试验 , 以确定果胶酶对草莓果汁澄清的 最适 工艺 条件 。 2 3 仪 器和 设备 电热恒温水浴锅 : DK一 $ 2 4型, 上海精宏 实验设备 有限公司。阿贝折射仪 : WAY型, 上海精密光学仪器公 司。电子天平 : T D型 , 余姚市金诺天平仪器有限公司。 p H 计 : p HB 一 4型, 上海 精密 雷磁 公 司。台式 离 心机 : TD I 一 5型, 上海安亭科学仪器有限厂 。 多功能食 品粉碎 机 : S Z 一 1 2型, 上海海菱电器有限公司。7 2 2光栅分光光 度计 : 上海精密科学仪器有限公司。 3 结果与分析 3 1 测 定果 汁透 光率 最适 波长 的确 定 取一定的草莓原汁, 按 0 0 2 mL k g ( 酶 原汁) 加入 果胶酶 , 在 4 5 C下作用 4 0 mi n后 , 取其清汁, 测定草莓 澄清汁在不同波长下的透光率 , 其结果见图 1 。 瓣 鳗 图 1 测定波 长与果 汁透光 率的关 系 Fi g 1 Re l a t i o n s h i p b e t we e n me n s u r a t i o n wa v e l e n g h a n d j u i c e t r a n s mi t t a n c e 由图 1 可以看出, 当测定波长到达 6 6 0 a m 后, 草莓 澄清果汁透光率达到 9 8 以上并趋于稳定, 故确定测 定草莓澄清汁透光率的最适波长为 6 6 0 a m。 3 2 果胶酶用量对草莓果汁澄清效果的影响 用果胶酶澄清果汁时, 其用量对澄清效果有很大影 响。果胶酶用量少时 , 果胶物质分解不完全 , 澄清效果 差; 用量过多 , 酶蛋 白又会使果汁产生混浊, 而且澄清成 本 增 加 。 静 螋 图 2果胶酶 用量与透光率的关 系 F i g 2 Re l a t i o n s h i p b e t we e n p e c t i n a s e u s a g e a n d t r a n s mi t t a n c e 从 图 2中可 以看 出, 当果胶 酶的用 量小于 0 0 1 5 mL k g时 , 透光率随果胶酶用量的增加而增 大; 果胶酶 用量增加 到 0 0 1 5 0 0 7 5 mL k g时 , 透光率较大且达 到 9 7 以上 , 基本变化不大; 当果胶酶用量大于 0 0 7 5 mL k g时, 透光率反而有所下降。 从 表 1中 可 以看 出, 当果 胶 酶 用 量 小 于 0 0 6 mL k g 时, 草莓澄清果汁中的可溶性固形物含量基本保 持不变 ; 当果胶酶用量 大于 0 0 6 mL k g时 , 可溶性 固 形物含量稍有增加 , 但增加的幅度甚微 。说 明该条件下 果胶酶用量对草莓澄清果汁 中的可溶性 固形物含量基 本 无太 大 的影 响 。 衰 1 果胶酶 用量与果汁 中可溶性 固形物 含量 的关系 Ta b l e 1 Re l a t i o n s h i p b e t we e n p e c t i n a s e u s a g e a n d s o l u b l e s o l i d c o n t e n t i n j u i c e 果胶酶用量 m L k g 一 0 0 0 0 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0 2 5 0 0 3 0 0 0 3 5 0 0 4 0 0 0 4 5 0 0 5 0 0 0 5 5 0 0 6 0 0 0 7 0 0 0 8 0 0 0 9 0 0 1 0 0 果胶含量程度 + + + + + + + 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 注: +表示果胶 阳性反应 , 一表示果胶 阴性反应 ( 表 4 6同) 。 从 表 2中 可 以 看 出, 当 果 胶 酶 用 量 小 于 0 0 3 mL k g 时, 草莓澄清果汁 中的果胶呈 阳性反应, 说明果 胶物质未能完全分 解; 果胶酶用量 大于 0 0 3 5 mL k g 时, 草莓澄清果汁 中的果胶呈阴性反应 , 说 明果胶物质 基本被分解完全。 以上结 果 分析 表 明: 果胶 酶 用量 0 0 3 5 0 0 7 5 mL k g时, 澄清的效果较好 。考虑到澄清的成本 , 尽可 能取果胶酶用量的低值。 3 3 果汁的 p H对草莓果汁澄清效果的影响 果胶酶 澄清草莓果汁时 , 果汁的 p H值对澄清效果 影响很大, 不仅影响果胶酶对 果胶的作用, 而且还影响 到果胶胶体物质的稳定性 。 吾 : : 8 髓 的 蛐 吾 : 0 维普资讯 第 3期 王鸿 飞等 : 果胶酶对草莓果 汁澄清 效果的研究 1 6 3 癸 赠 1 0 l _ 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 果汁的 p H值 图 3果汁的 p H值 与透光 率的关 系 Fi g 3 Re l a t i o n s h i p b e t we e n p H v a l u e o f j u i c e a n d t r a n s mi t t a n c e 从图 3可以看出, 果汁 p H值对透光率有很大的影 响 , 这 是 由于 p H 值 影 响 了 酶 的活 性 , 从 而影 响 到 透 光 率 。 p H值在 2 5 4 0范 围内, 透光率较大 , 且透光率达 到 9 7 以 上 。 由表 3可知, p H 值在 1 5 5 5范围 内, 草莓澄清 果汁中的可溶性 固形物含量基本无变化 表 3 果汁的 p H 值与果汁 中可溶性 同形物含 量的关系 Ta b l e 3 Re l a t i o n s h i p b e t we e n p H v a l u e o f j u i c e a n d s o l u b l e s o l i d c o n t e n t i n j u i c e 果汁的 p H值 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 可溶性固形物含量 7 3 7 4 7 6 7 6 7 6 7 6 7 6 7 6 7 6 表 4 果汁的 p H值 与果汁 中果胶 含量 程度 的关系 T a b l e 4 R e l a t i o n s h i p b e t w e e n p H v a l u e o l j u i c e a n d p e c t i n c o n t e n t i n j u i c e 果汁 的 p H值 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 果胶含量程度+ + + 一 一 一 + + + 从 表 4可以看 出, p H值在 3 0 4 0范围内, 草莓 澄清果汁中的果胶物质呈阴性反应 , 说明在此 p H值范 围内, 果胶物质 已基本被分解完全 ; p H 值小于 2 5或 大于 4 5 , 草莓澄清果汁 中的果胶物质呈 阳性反应 , 说 明草莓澄清汁中还含有果胶物质 。 以上结果分析表 明: 采用果胶酶澄清草莓果汁时, p H值控制在 3 0 4 0之间 , 澄清效果较好 。因草莓果 汁的 p H值为 3 6 5 , 因此 , 在澄清时可以不需调节果汁 的 p H值 , 就能得到较满意的澄清效果。 3 4 果汁的温度对草莓果汁澄清效果的影响 温度对果胶酶的活性有很大影响 , 因而影响到果胶 酶对草莓果汁澄清的效果。 由图 4可 以看 出 , 草莓 果 汁 的温度 低 于 3 O C时 , 随 温度上升 , 澄清汁的透光率增大 ; 温度高于 4 5 C时 , 随 温度 的增 加 , 透光率下 降; 温度在 3 0 4 5 C范 围内, 透 光率 较 大 , 且 在 9 8 以上 。 由表 5可 以看出 , 随着草莓果汁温度 的增加 , 可溶 性 固形物含量逐渐增加 , 但整体增加的幅度微小 , 可以 认为在表 5所示的温度范围内, 温度对果汁的可溶性固 形物含量有影响, 但影响不是很大 。 静 簸 图 4果 汁的温度 与透光率的 关系 F i g 4 R e l a t i o n s h i p b e t w e e n j u i c e t e mp e r a t u r e a n d t r a n s mi t t a n c e 表 5 果汁温度与果汁 中可溶 性同形物含量 的关 系 Ta b l e 5 Re l a t i o n s h i p b e t we e n j u i c e t e mp e r a t u r e a n d s o l u b l e s o l id c o n t e n t i n j u i c e 果汁温度C 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 可溶性固形物含量 7 3 7 4 7 4 7 4 7 4 7 5 7 5 7 9 8 o 8 3 由表 6可 以看出, 草莓果汁 的温度低 于 3 0 C或高 于 5 5 lC时 , 澄清果汁 中的果胶物质呈阳性反应 , 说明果 胶物质未被分解彻底 ; 在 3 5 5 O C范围内 , 果胶物质呈 阴性反应 , 说 明在此 温度 范围 内果胶物质 已被分解 完 全 。 由于酶 是 蛋 白质 , 只 有 在 酶 的有 效 温 度 范 围 内 , 酶 才会进行催化作用。在酶的最适温度条件下 , 酶催化反 应的速率达到最大。当温度过高时, 一般 6 0 C以上, 酶 的活性 会 受 到抑 制 , 甚至 引 起变 性 而 丧失 其 活 性 。表 5 中可溶性 固形物含量增加 的原 因可能是随着温度 的升 高 , 酶活力降低 , 热凝澄清作用 占主导地位 , 原来果汁中 的一些不溶性物质溶解 , 再加上酶蛋 白的变性失活 , 导 致果汁中的可溶性固形物含量增加 。 表 6 果汁温度与果汁 中果胶含 量程度的关 系 Ta b l e 6 Re l a t i o n s h i p b e t we e n j u i c e t e mp e r a t u r e a n d p e c t i n c o n t e n t i n j u i c e 果汁温度C 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 果 胶含 量 程 度 + + + 一 一 一 一 + + + 以上结果分析表明: 用 果胶酶澄清草莓果汁时 , 温 度在 3 5 4 5 C下 , 果胶酶对果汁具有 良好的澄清效果。 3 5 果胶酶对草莓果汁澄清的多因素正交试验 3 5 1 正交试验因素水平设计 根据以上果胶酶对草莓果汁澄清的单 因素试验的 结果, 正交试验设计成 3因素 3 水平进行试验 , 见表 7 。 表 7 正 交试 验因素水 平表 Ta b l e 7Fa c t o r s a n d l e v e l s o f t h e o r t h o g o n a l t e s t g j g 舍 j蚍 维普资讯 1 6 4 农业工程学报 2 0 0 3年 3 5 2正 交试验 结 果及 分析 通过对正交试验结果( 见表 8 ) 的直观分析 , 因素 B 的极 差 最大 , 其 次是 C, 最 后是 A, 可 见决 定 试 验结 果 因 素的主次顺序为 B C A。最适组合为 B z C Az , 即 p H 值 为 3 5 , 温 度为 3 5 C, 果胶 酶用 量 为 0 0 3 5 mL k g 。 寰 8 I 。 ( 3 ) 正交试验寰 Ta b l e 8 La ( 3 )o r t h o g o n a l t e s t 4 结 论 通过果胶酶对草莓果汁处理 的单因素试验研究表 明 , 果 胶 酶 的用 量 为 0 0 3 5 0 0 7 5 mL k g 、 温 度 为 3 5 4 5 C、 p H 3 0 4 0 , 果胶酶对 草莓 果汁澄清处理的 效果较好 , 草莓清果汁的透光率可达 9 7 以上 , 且清汁 中可溶性 固形物含量基本变化不大 。在此基础上, 采用 正交试验 , 得出果胶酶对草莓果汁澄清处理的最适工艺 条件 为 : 果 胶 酶 的用 量 为 0 0 3 5 mL k g 、 温度 3 5 C、 p H 3 5。 在实际应用时, 由于草莓果汁的 p H 值为 3 6 5 , 在 用果胶酶澄清草莓果汁时 , 可以不用调节 草莓 果汁 的 p H值 , 也会达到较为理想的草莓果汁澄清效果。 - 考 文 献 1 俞 德 俊 中 国植 物 志 M 第 3 7卷 北 京 : 科 学 出版 社 , 1 9 85 3 55 2 3 4 5 6 3 7 8 9 1 O 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 - 陈 蔗来 , 陈 洁 澄 清草 莓汁 的研制 J 食 品科学 , 1 9 9 5 , ( 4 ) : 2 2 2 4 雷 激 草 莓 系 列产 品 的研 究 J 四川 工 业 学 院学 报 , 1 9 9 8, 1 7 ( 2 ) : 4 2 4 6 阮金兰 , 陈静 波 , 赵晓 亚, 等 草莓 的化 学成 分研 究 J 中 国中药杂志 , 2 0 0 1 , 2 6 ( 9 ) : 6 1 O 6 1 2 Ma a s J L,G r a l l e t t a G J ,S t o n e r G DEl l a g i c a c i d,a n ant i c a r c i n og e n i n f r ui t s, e s p e c i a l l y i n s t r a wbe r r i e s: a r e v i e w J H o r t s c i e n c e , 1 9 9 1 , 2 6 ( 1 ) : 1 O 1 4 Da n i e l E M 。Kr u p n i c k A S,He u r Y,e t a 1 Ex t r a c t i o n, s t ab i l i t y,a nd q ua nt i t a t i on o f e l l a gi c a c i d i n v a r i ous f r ui t s a n d n u t s J J o u r n a l o f F o o d C o mp o s i t i o n a n d An a l y s i s , 1 98 9, 2: 33 8 3 49 张 广华 , 葛会 波 , 张 进献 , 等 草莓 果实软 化机 理及调 控研 究进展 J 果树 学报 , 2 0 0 1 , 1 8 ( 3 ) : 1 7 2 1 7 7 苏 平 , 叶 兴乾 , 陈荣 荣 , 等 草莓 果 汁 澄清 工 艺 的研 究 J 浙江农业学 报 , 1 9 9 7 , 9 ( 1 ) : 1 6 1 9 陈庶 来 , 陈 洁 澄 清草莓 汁 的研制 J 食 品科 学 , 1 9 9 5 , ( 4 ) : 2 2 2 4 S a k a i T, S a k a mo t o T, Ha l l a e r t J, e t a 1 P e c t i n, p e c t i n a s e, a nd pr ot op e c t i n a s e: pr o duc t i on, pr op er t i e s, a n d a p p l i c a t i o n s J Ad v a n c e s i n Ap p l i e d Mi c r o b i o l o g y , 19 9 3, 39: 21 3 2 9 4 I s h i i S,Yo k o t s u k a T S u s c e p t i b i l i t y o f f r u i t j u i c e t o e n z yma t i c c l a r i f i c at i o n by p e c t i n l ya s e a nd i t s r e l a t ion t o p e c t i n i n f r u i t j u i c e J J o u r n a l o f Ag r i c u l t u r a l a n d F o o d Ch e m i s t r y,1 9 7 3, 2 1 ( 2 ) : 2 6 9 2 7 2 Mc Le l l a n M R,Ki me R W , L i n d L R Ap p l e j u i c e c l a r i f i c a t i o n w i t h t h e u s e o f h o n e y a n d p e c t i n a s e J J F o o d S c i , 1 9 8 4 , 5 0 ( 1 ) : 2 0 6 2 0 8 王成荣 , 杨增军 , 张华 云, 等 苹果 汁加工技 术研 究 J 农 业 工程学报 , 1 9 9 7 , 1 3 ( 1 ) : 2 2 O 2 2 2 王 鸿飞 , 李元 瑞 , 师俊玲 果胶 酶在 猕猴 桃果汁 澄清 中的 应用研 究 J 西北农业大学学报 , 1 9 9 9 , 2 7 ( 3 ) : 1 O 7 1 0 9 王鸿飞 , 李和生 , 庄荣玉 , 等 用 果胶酶澄清 桑椹果 汁的工 艺研究 J 蚕业科学 , 2 0 0 2 , 2 8 ( 2 ) : 1 3 8 1 4 Cl a r i f i c a t i o n e f f e c t s o f p e c t i n a s e o n s t r a wb e r r y f r u i t j u i c e W an g Hon gf ei ,L i He s h en g ,Ma Hai l e ,Su n Yu x i ,Hu an g J i n g ( 1 D e p a r t me n t o f F o o d S c i e n c e a n d En g i n e e r i n g, Ni n g b o Un i v e r s i t y, Ni n g b o 3 1 5 2 1 1 , C h i n a : 2 S c h ool o f B i o l o g i c a l a n d En v i r o n me n t a l o f E n g i n e e r i n g , J i a n g s u Un i v e r s i t y ,Z h e n j i a n g 2 1 2 0 1 3 , C h i n a ) Ab s t r a c t :Cl a r i f i c a t i o n i s o n e o f t h e k e y t e c h n o l o g i e s i n j u i c e p r o c e s s i n g Th e t e c h n o l o g y wh i c h c l a r i f i e s j u i c e b y us i n g pe c t i n a s e ha s s o m e a dv a nt a ge s:i t i s f a s t,s i mpl e,e f f e c t i v e a nd h a s a n i mp oi t a n t a ppl i c a t i on i n p r o du c t i o

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