超高壓和熱處理對荔枝汁品質的影響研究

徐玉娟 溫靖 肖更生 吳繼軍 余元善 陳于隴 傅曼琴

摘要 [目的] 系統(tǒng)分析比較新鮮荔枝汁經(jīng)熱處理和超高壓處理后主要理化性質及品質的變化情況。[方法]對比分析了荔枝汁經(jīng)超高壓與熱處理后，在達到商業(yè)無菌的基礎上，對其感官品質、理化性質和營養(yǎng)成分的影響。[結果]試驗表明，超高壓處理對荔枝汁色澤無顯著影響，但熱處理后色澤明顯加深。PPO經(jīng)熱處理和超高壓處理后均未檢測到活性，熱處理和超高壓處理對可溶性固形物、pH、總酸度和電導率影響不明顯。還原糖在3個組之間沒有顯著差異；總多酚、維生素C和氨基酸組成含量經(jīng)熱處理后明顯降低，但超高壓處理對其沒有影響。超高壓處理可以很好地保留荔枝的香氣物質，熱處理對荔枝的香氣物質損失較嚴重。因此，超高壓處理對于荔枝果汁有很好的殺菌效果，能一定程度地鈍化酶的活性，同時能較好地保持荔枝果汁中的天然營養(yǎng)成分。[結論] 超高壓處理是一種很有前景的荔枝非熱加工技術，該研究可為超高壓技術在荔枝汁加工中的應用提供參考。

關鍵詞 殺菌；質量控制；超高壓；荔枝汁

中圖分類號 S609.9 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）31-11078-05

Effect of Thermal and Ultra High Pressure Treatments on Quality Characteristics of Litchi Juice

XU Yujuan， WEN Jing*， XIAO Gengsheng et al

（

Sericulture and Agrifood Research Institute Guangdong Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of Functional Foods， Ministry of Agriculture / Guangdong Key Laboratory of Agricultural Products Processing， Guangzhou， Guangdong 510610）

Abstract [Objective] To analyze the variation of main physicochemical properties and quality of fresh litchi juice after thermal and ultra high pressure treatments. [Method] This research assessed the effects of different thermal and ultra high pressure treatments on the sensory quality， physicochemical properties and nutrients of litchi juice. [Result] The results showed that ultra high pressure treatment had no significant effect on the color of litchi juice， but thermal treatment has a significant effect. After thermal and ultra high pressure treatments， the contents of soluble solid， pH value， total acidity and electrical conductivity did not change， PPO activity was not detected. There were not changed significantly in Lychee juice of reducing sugar by thermal and ultra high pressure treatments， and there were reduced significantly on the total polyphenols， vitamin C and amino acids content by thermal treatments. Total polyphenols， vitamin C and amino acid content did not change after the ultra high pressure treatment. Ultra high pressure treatments is a good way to keep the aroma of litchi juice more than thermal treatment.These results indicate that ultra high pressure treatment on litchi juice has a good bactericidal effect， certain passivation effect on food quality enzyme and a good retention of nutritional ingredients， so ultra high pressure is a potential nonthermal sterilization technique for litchi processing. [Conclusion] This research provides technical basis for applying ultra high pressure sterilization of litchi juice.

Key words Sterilization； Quality control； Ultra high pressure； Litchi juice

荔枝屬于熱敏性較強的水果之一，通常的熱處理加工方式極易使果汁的感官品質發(fā)生變化，例如荔枝汁顏色發(fā)紅、產生蒸煮味等，所以利用非熱的加工技術是荔枝深加工將來的發(fā)展趨勢。超高壓技術是目前最為成熟的非熱殺菌技術，在日本、美國和德國等發(fā)達國家都已經(jīng)實現(xiàn)接近工業(yè)化規(guī)模應用。

超高壓技術工作原理是將食品密封于彈性容器或置于無菌壓力系統(tǒng)中（常以水或其他流體介質作為傳遞壓力介質物），在高靜壓（100～1 000 MPa）、常溫或稍高于常溫（25～60 ℃）下處理一段時間，通過高壓改變了微生物的形態(tài)與結構，影響其生物化學反應，同時使細胞膜和細胞壁被破壞，從而影響微生物原有的生理活性機能，甚至發(fā)生不可逆變化，達到殺菌的目的。超高壓處理是一個純物理過程，升溫小、作用均勻、操作安全、耗能低，有利于生態(tài)環(huán)境保護^[1]。與傳統(tǒng)的熱加工相比，超高壓處理過程中沒有經(jīng)過高溫處理，因而不會破壞食品的新鮮度和其中的營養(yǎng)成分，能較好地保持果汁的營養(yǎng)和風味要求，符合消費者對鮮榨果汁營養(yǎng)和風味的需求。因此將超高壓技術應用于鮮果汁的銷售場所，有利于提高這類產品的貨架期和安全性^[2]。

在草莓、香蕉、菠蘿、櫻桃等水果以及番茄汁、橙汁、胡蘿卜汁和西瓜汁等果汁的加工研究中，發(fā)現(xiàn)這些水果果肉或果汁經(jīng)過超高壓處理后不僅保藏期可延長到半年以上，而且與熱加工相比，其天然的營養(yǎng)成分、風味以及顏色的褐變等破壞程度很小，顯示出超高壓加工在水果加工中的潛在優(yōu)勢^[3]。廣東省農產品加工重點實驗室近年來采用超高壓對荔枝汁殺菌技術進行了一些研究，結果顯示，采用超高壓殺菌荔枝汁，在壓力為500 MPa，處理前介質（水）的溫度控制在40 ℃，保壓時間為10 min條件下，荔枝汁可以達到商業(yè)無菌的效果，超高壓顯示了很好的殺菌效果。筆者主要在廣東省農產品加工重點實驗室前期研究的基礎上，進一步系統(tǒng)分析比較了新鮮荔枝汁經(jīng)熱處理和超高壓處理后主要理化性質及品質的變化情況，探討超高壓用于荔枝汁加工的可能性，為超高壓新技術在荔枝汁加工中的應用提供基礎數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

荔枝，品種為淮枝，從廣東省高州市區(qū)果場采購。所用分析試劑均為國產分析純。

主要儀器設備：

RLGY600超高壓設備，溫州諾貝機械有限公司；破碎機，Philips公司；UltraScan VIS全自動色差儀，美國HunterLab公司；Pocket PAL1糖度計，日本Atago公司；ZD2酸度計，上海精科；CPC505電導率儀，德國斯瑪特公司；ALC210.4電子精密天平，德國賽多利斯公司；Cary Eclipse熒光分析儀，美國瓦里安公司；L8900氨基酸自動分析儀，日立Hitachi公司；UV1800紫外可見分光光度計，日本島津公司；B3型定時恒溫磁力攪拌器，上海智光儀器儀表有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 荔枝原汁制備。將荔枝鮮果進行揀選、清洗、去皮后，在組織搗碎機中破碎30 s，將得到的荔枝果漿，用4層紗布過濾，取濾液，即為荔枝原汁樣品。荔枝原汁樣品用高壓蒸汽滅菌后的玻璃瓶分裝，并放置在4 ℃冰箱中保存?zhèn)溆?。此外，試驗中未向荔枝汁中人為接種微生物，同時為了保證試驗不受樣品差異的影響，該試驗中所使用的荔枝汁均為同一批次產品。

1.2.2 超高壓和熱處理。

超高壓處理：廣東省農產品加工重點實驗室前期對荔枝汁超高壓殺菌技術初步研究得出，通常在300～400 MPa壓力條件下，荔枝汁均可達到商業(yè)無菌，但壓力并不能使細菌全部失活，如大腸桿菌、霉菌和酵母菌對壓力較敏感，但在 400～500 MPa壓力保壓時間15 min均無檢出。該試驗的研究目的主要是為了進一步考察超高壓和熱處理殺菌技術對荔枝汁品質的影響，因此，該試驗選用500 MPa處理樣品，將25 ml樣品密封在聚乙烯瓶中，并置于高壓容器內，密閉，水作為壓力介質，處理前介質（水）的溫度控制在40 ℃，保壓時間為15 min。

熱處理：通常果汁在98 ℃處理30 s時，可達到商業(yè)無菌的條件，但在果汁的產業(yè)化生產中，均采用UHT殺菌方式，條件為108 ℃處理30 s，此條件下大腸桿菌、霉菌和酵母菌在荔枝汁中均無檢出。因此，荔枝汁經(jīng)108 ℃處理30 s作為此次試驗所用殺菌參數(shù)，將未經(jīng)任何處理的荔枝原汁的樣品作為對照組。

1.2.3 色澤測定^[4]。采用UltraScan VIS型全自動色差儀（反射模式）對荔枝汁樣品的色澤進行測定，以未處理的荔枝汁為色差測定的參比樣，色差結果以L*、a*、b*表示。其中，L*值表示亮度，L*值越大，亮度越大；a*值表示有色物質的紅綠偏向，正值越大，偏向紅色的程度越大，負值絕對值越大，偏向綠色的程度越大；b*值表示有色物質的黃藍偏向，正值越大，偏向黃色的程度越大，負值絕對值越大，偏向藍色的程度越大。

1.2.4 荔枝汁中主要理化指標的測定方法?？扇苄怨绦挝锖浚翰捎檬殖直銛y式折光儀在室溫測定；pH：用酸度計直接測定；總酸度：按照GB12293-1990《水果、蔬菜制品可滴定酸度的測定》，采用滴定法測定，總酸度以檸檬酸計；電導率：用電導率儀直接測定；褐變度：將果汁經(jīng)4 500 r/min，離心5 min，取上清液在波長420 nm測其吸光值；多酚氧化酶（PPO）活性測定^[5]：荔枝汁樣品在4 ℃溫度條件下12 000 r/min，離心15 min，上清液用于多酚氧化酶（PPO）活性測定。PPO活性測定采用鄰苯二酚法，具體為：2.9 ml 10 mmol/L鄰苯二酚（用0.1 mol/L的磷酸鹽緩沖液配制，pH 7.0）和0.1 ml酶液混合，反應體系溫度為30 ℃，置于分光光度計中，監(jiān)控測定398 nm波長處吸光度（OD）值的變化，以1 min OD398 nm變化0.001所需的酶量為一個酶活性單位。

1.2.5 荔枝汁中主要營養(yǎng)成分的測定方法。還原糖含量的測定：采用菲林試劑比色法，以葡萄糖計，詳細方法參照國標GB6194-86《水果、蔬菜可溶性糖的測定》；總多酚含量的測定^[6]：采用福林酚試劑法，含量以沒食子酸（mg/L）計；維生素C的測定^[7]：采用鄰苯二胺衍生法，使用熒光光度計測定相對熒光強度。

1.2.6 氨基酸含量的測定。氨基酸含量使用氨基酸自動分析儀測定。具體為：①取1 ml 荔枝汁樣品，加入4 ml 100 g/L的5磺基水楊酸，振蕩混勻，4 ℃靜置30 min。②接著用高速離心機在12 000 r/min，4 ℃下離心15 min，上清液經(jīng)0.22 μm的水溶性濾膜過濾后上機測試。根據(jù)氨基酸標準物質的質量濃度與峰面積的關系，外標法定量果汁樣品中的氨基酸組分，單位以ng/μl表示。

測試條件：855350型色譜柱（4.6 mm×60 mm）；柱溫134 ℃；雙通道紫外檢測波長440 nm 和570 nm；進樣量20 μl；保留時間148 min。

1.2.7 香氣成分的測定。

1.2.7.1 樣品制備。取3 ml荔枝汁置于15 ml樣品瓶中，密封，采用CAR/DVB/PDMS萃取頭于40 ℃恒溫萃取20 min。

1.2.7.2 GCMS分析條件。氣相色譜條件：HP5MS（30.0 m×250 μm×0.25 μm）毛細管柱；程序升溫：起始溫度35 ℃，保持5 min，以5 ℃/min升至130 ℃，然后以10 ℃/min升至250 ℃，最后停留5 min；進樣口溫度250 ℃；載氣為He。質譜條件：質譜接口溫度280 ℃；離子源溫度230 ℃；電離方式EI；電子能量70 eV；掃描質量范圍10～450 amu。

1.2.7.3 譜圖分析方法。由GCMS分析得到的質譜數(shù)據(jù)經(jīng)計算機標準譜庫的檢索及保留指數(shù)，鑒定色譜峰，用峰面積歸一化法計算各成分的相對含量。

1.3 統(tǒng)計分析

全部試驗數(shù)據(jù)表示為均值±SD（n≥3），單因素方差分析采用SPSS 13.0。

2 結果與分析

2.1 超高壓與熱處理對荔枝汁色澤的影響

超高壓與熱處理對荔枝汁果肉色澤的影響如表1所示。結果表明，荔枝汁經(jīng)超高壓處理后，L*、a*和b*值與對照組相比，均無顯著性差異（P>0.05）；而熱處理組色澤明顯加深，L*、a*和b*值與對照組和超高壓組相比均有顯著性差異（P<0.05）。

2.2 超高壓與熱處理對荔枝汁主要理化指標的影響

表2提供了荔枝汁經(jīng)熱處理和超高壓處理后可溶性固形物、pH、總酸度、電導率、褐變度和PPO的變化。從表2中可以看出，3組之間的可溶性固形物、pH、總酸度和電導率幾乎沒有顯著性差異（P>0.05）；荔枝汁經(jīng)熱處理后褐變度明顯增加（P<0.05），而對照組與超高壓組無顯著差異（P>0.05）；PPO經(jīng)熱處理和超高壓組處理后均未檢測到活性。江俊等研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過600 MPa，45 min，常溫處理后，樹莓PPO殘留活性為40.976%^[8]。筆者該研究發(fā)現(xiàn)，荔枝汁經(jīng)熱處理和超高壓處理后，未檢到有PPO殘留活性，這可能跟處理溫度較高有關。有研究報道，超高壓處理荔枝汁能顯著鈍化果汁中多酚氧化酶活力，原因可能由于超高壓處理對酶活性的影響主要表現(xiàn)在對酶蛋白三級結構的影響，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)超高壓處理可以破壞維持蛋白質三級結構的一些次級鍵，如氫鍵、鹽鍵、疏水鍵等，導致蛋白質的空間結構崩潰，發(fā)生變性^[9]。酶的活性與酶蛋白的三級結構密切相關，其三級結構受到破壞，活性自然受到影響^[10]。

2.3 超高壓與熱處理對荔枝汁還原糖、總多酚、維生素C含量的影響

荔枝汁經(jīng)熱處理和超高壓處理后還原糖、總多酚、維生素C含量變化結果見表3，其中還原糖在3個組之間沒有顯著差異（P>0.05）；總多酚和維生素C含量經(jīng)熱處理后與對照組相比明顯降低（P<0.05），超高壓處理后與對照組相比沒有顯著差異（P>0.05），但荔枝汁經(jīng)超高壓處理后維生素C的含量有下降趨勢。維生素C含量的減少有報道是因為在超高壓處理時，將外界的氧氣壓入了食品體系中，使食品體系的活性氧增加，同時還加速了其與維生素C的接觸，使維生素C發(fā)生了氧化^[11-12]。而采用熱加工處理維生素C含量損失達到93%左右。

2.4 超高壓與熱處理對荔枝汁氨基酸含量的影響

荔枝汁經(jīng)超高壓處理后氨基酸的含量變化結果見表4。荔枝汁中共檢測出24種氨基酸，經(jīng)熱處理后，氨基酸的總含量損失達30%左右，超高壓處理后氨基酸的含量與對照組沒顯著差異（P>0.05）。荔枝汁經(jīng)熱處理后，氨基酸的組成含量均下降，與對照組和超高壓組幾乎均有顯著性差異（P<0.05），而超高壓組和對照組之間幾乎沒有顯著性差異（P>0.05），表明超高壓處理后荔枝汁中各種氨基酸的組成變化不大，可見超高壓處理荔枝汁可以很好地保留氨基酸的組分。

2.5 超高壓與熱處理對荔枝汁香氣成分的影響

超高壓和熱處理對荔枝汁香氣成分總離子流色譜圖如圖1所示。從表5看出，荔枝汁中醇類和烯類的數(shù)量較多，為荔枝的主要香氣成分，醛類次之，并且荔枝汁經(jīng)超高壓和熱處理對香氣成分的影響不同。與對照組相比，荔枝汁經(jīng)超高壓和熱處理后香氣成分均有不同程度的增加或減少。從總體而言，熱處理對荔枝香氣成分影響較大，超高壓處理對香氣成分損失較小。熱處理后，醇類、烯類和醛類均損失較大，并且新增了一部分香氣成分；超高壓處理后，醇類、酮類、烯類、酸類和醛類均保留的很好。

3 討論

趙玉生等研究了熱敏性純獼猴桃汁經(jīng)100～500 MPa超高壓處理后的果汁色澤、黏度、pH、單寧、總酸、果膠、總VC、蛋白質以及可溶性固形物等指標的變化情況，并與未經(jīng)超高壓處理的果汁對照品進行了比較，證實了超高壓處理能較好保持果汁原有的品質和風味^[15]。李汴生等對比分析了超高壓及熱處理在達到商業(yè)殺菌要求的基礎上對菠蘿原汁感官品質、營養(yǎng)成分及理化性質的影響^[16]。結果表明，超高壓處理（400 MPa，26 ℃，10 min）及熱處理（85 ℃，5 min）均可達到商業(yè)無菌；超高壓處理隨著壓力值（300～500 MPa）的上升菌落總數(shù)逐漸減少，在此條件處理后菠蘿原汁的pH、總酸、總糖、可溶性固形物含量與對照樣差異不顯著（P>0.05），其樣品可較好地保持體系的均勻穩(wěn)定性及原有色澤，同時還原型維生素C保留率也遠高于熱處理；感官分析也得出超高壓處理的樣品在色、香、味等方面都接近對照樣。陸海霞等研究了高壓（200～600 MPa）、20～60 ℃處理15 min對胡柚汁理化品質的影響，結果表明，超高壓處理對胡柚汁色澤的影響較小，對pH和可溶性固形物含量無顯著影響；經(jīng)超高壓處理的胡柚汁的L抗壞血酸保留率在91.97%～98.29%^[17]。上述研究表明，超高壓技術不僅具有較好的殺菌效果，同時，還能很好地保持食品原有的營養(yǎng)與風味，最大限度地保證了果汁的品質。

該試驗研究結果也表明，荔枝汁經(jīng)超高壓處理后，L*、a*和b*值與對照組相比，均無顯著性差異；而熱處理組色澤明顯加深。荔枝汁經(jīng)熱處理和超高壓處理后，3組之間可溶性固形物、pH、總酸度和電導率與對照組相比，基本沒有變化；而褐變度經(jīng)熱處理后明顯增加；PPO經(jīng)熱處理和超高壓組處理后均未檢測到活性。荔枝汁經(jīng)熱處理和超高壓處理后還原糖在3個組之間沒有顯著差異；總多酚和維生素C含量經(jīng)熱處理后與對照組相比明顯降低，超高壓處理后與對照組相比沒有顯著差異。荔枝汁中共檢測出24種氨基酸，經(jīng)熱處理后氨基酸各組成含量均明顯下降，超高壓處理后氨基酸的含量與對照組沒有顯著差異。超高壓處理對荔枝汁的香氣成分保留較好，同時超高壓處理可以有效保留荔枝汁中的典型香氣成分。

綜合考慮，可以得出超高壓處理能夠較好地保留荔枝汁的品質。尤其是對于荔枝熱敏性水果而言，經(jīng)過超高壓處理后荔枝汁未發(fā)生褐變，解決了傳統(tǒng)熱殺菌對荔枝汁產生的褐變效應。

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