高靜壓加工對山竹汁微生物及品質(zhì)的影響*

潘玲，陶丹丹，亢曉，郭韶瑾，王君，徐茜，廖小軍，胡小松，張燕

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，國家果蔬加工工程技術(shù)研究中心，農(nóng)業(yè)部果蔬加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京，100083)

山竹(Garcinia mangostana L.)又名山竹子、莽吉柿、鳳果［1］，是藤黃科(Guttiferae)藤黃屬(Garcinia)常綠喬木山竹的果實(shí)，素有“果中皇后”之稱［2］。山竹果實(shí)主要作為水果鮮食，柔軟多汁，甜而略帶酸味，果實(shí)中含有碳水化合物、檸檬酸、VB、多種氨基酸、蛋白質(zhì)、脂肪和豐富的礦物質(zhì)，具有較高的食用價值和營養(yǎng)價值。對山竹果肉的成分研究發(fā)現(xiàn)，其可溶性固形物高達(dá)16.5，pH值為3.20，糖酸比為25.0，適合加工成果汁。

近年來，高靜壓技術(shù)(high hydrostatic pressure processing，HHP)，又稱為超高壓技術(shù)(ultra high pressure processing，UHP)或高壓加工技術(shù)(high pressure processing，HPP)，作為一項新的非熱加工技術(shù)，適合加工含有熱敏性成分食品。山竹汁中含有大量的熱敏性成分，因此，本文通過HPP技術(shù)對山竹汁微生物及品質(zhì)指標(biāo)的加工進(jìn)行必要的評價，為以后HHP技術(shù)的深加工提供初步的理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

成熟山竹，購于北京新發(fā)地農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場，原產(chǎn)地泰國，大小均勻，無霉?fàn)€果，于4℃冷庫內(nèi)過夜，隔天測定。

1.2 試劑

色譜純甲醇，德國Merck公司;Trolox、三吡啶-三吖嗪(TPTZ)、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)，Sigma-Aldrich上海貿(mào)易有限公司;分析純Folin-Ciocalteu，北京拜爾迪生物公司;分析純HPO3、NaOH、抗壞血酸、FeCl3、乙醇、冰醋酸、無水乙酸鈉、Na2HPO4、NaH2PO4、Na2CO3、沒食子酸、鄰苯二酚、濃 H2SO4、蒽酮，北京化學(xué)試劑公司;平板計數(shù)瓊脂培養(yǎng)基、孟加拉紅培養(yǎng)基，北京陸橋技術(shù)有限責(zé)任公司。

1.3 儀器與設(shè)備

CAU-HHP－700－6高靜壓設(shè)備，包頭科發(fā)新型高技術(shù)食品機(jī)械有限責(zé)任公司;FT74X UHT/HTST加熱交換處理單元，英國Armfield公司;SW-lJ-1FD超凈臺，蘇州尚田潔凈技術(shù)有限公司;LDZX-50KBS立式壓力蒸汽滅菌器，上海申安醫(yī)療器械廠;PHX智能型生化培養(yǎng)箱，寧波萊?？萍加邢薰?751GPD自動電位滴定儀，瑞士萬通公司;SC－80C色差儀，北京康光儀器有限公司;AR 550流變儀，美國TA公司;LC－20AT高效液相色譜儀，日本島津公司;JYL－610九陽料理機(jī)，九陽股份有限公司;UV－762紫外分光光度計，上海精密科學(xué)儀器有限公司;EY－300A分析天平，日本松下電器公司;2000 D超純水器，北京長風(fēng)儀器儀表公司;S－HH－W21－Cr600恒溫水浴箱，北京長安科學(xué)儀器廠;WAY－2S數(shù)字阿貝折射儀，上海精密科學(xué)儀器有限公司;Orion868 pH計，美國Thermo Orion公司;CR21GⅢ高速冷凍離心機(jī)，日本日立公司。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 山竹汁加工工藝

山竹先經(jīng)清洗、人工去皮，用2層紗布過濾去核，再經(jīng)蒸汽熱燙1 min，山竹果肉以1∶2.5加入蒸餾水以及0.1%Vc和0.5%檸檬酸，趁熱打漿，在25 MPa，5 min的條件下均質(zhì)，再加入蔗糖和蒸餾水，調(diào)配成12.90 °Brix，pH 為2.57，最后，用100 mL 聚氯乙烯瓶灌裝，擰上瓶蓋密封后，進(jìn)行HHP滅菌。

1.4.2 HHP處理

將上述山竹汁置于 HHP處理釜中，于室溫(25℃)下，采用壓力為400 MPa，保壓時間為5 min、10 min;壓力為 500 MPa，保壓時間為 2.5 min、5 min、10 min進(jìn)行HHP處理?？瞻讓φ諡槌?0.1 MPa)下未經(jīng)處理的樣品，所有樣品于常溫下進(jìn)行貯藏，盡快完成各項指標(biāo)檢測。

1.4.3 HTST處理

將100 mL聚氯乙烯瓶置于超凈臺中，紫外殺菌30 min，將上述山竹汁進(jìn)行HTST處理(110℃，8.6 s)，在無菌超凈臺里裝瓶、擰上瓶蓋密封，所有樣品于常溫下進(jìn)行貯藏，盡快完成各項指標(biāo)檢測。

1.4.4 微生物檢測

以菌落總數(shù)、霉菌和酵母菌作為微生物檢測指標(biāo)，根據(jù)GB4789－2008的相關(guān)操作進(jìn)行微生物菌落計數(shù);菌落總數(shù)培養(yǎng)基選用平板計數(shù)瓊脂培養(yǎng)基，霉菌、酵母菌計數(shù)選用孟加拉紅培養(yǎng)基;為保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，試驗(yàn)結(jié)果均為2個平行、3組重復(fù)數(shù)據(jù)平均所得。

1.4.5 理化指標(biāo)的測定

1.4.5.1 色澤測定

采用SC－80 C色差儀，室溫反射模式下測定L*、a*、b*值。其中:L*表示亮度，L*值愈大，色澤愈白。ΔE計算:

式中:ΔE，總色差;L*，處理后樣品亮度值;L*0，處理前樣品亮度值;a*，處理后樣品紅色值;a*0，處理前樣品紅色值;b*，處理后樣品黃色值;b*0，處理前樣品黃色值。

1.4.5.2 褐變度測定

取5 mL山竹汁在10 000 r/min，4℃下離心20 min，取上清液，經(jīng)0.45 μm的濾膜過濾后，用分光光度計測420 nm外吸光值［3］。

1.4.5.3 流變性測定

采用AR 550流變儀，選擇同心圓筒系統(tǒng)和半徑為14 mm的錐形轉(zhuǎn)子，于25℃下進(jìn)行系統(tǒng)測量，剪切速率1～100 s－1，可得表觀黏度-剪切速率圖，并將所得剪切應(yīng)力對剪切速率做冪律方程模型擬合。冪律方程(Power Law)形式如下:

式中:σ，剪切應(yīng)力，Pa;k，稠度系數(shù)，Pa·sn;γ，剪切速率，s－1;n，流動特性指數(shù)，n=1時為牛頓流體行為，n＜1時為假塑性行為(剪切稀化)，n＞1時為脹塑性行為(剪切稠化)。

1.4.5.4 pH值測定

采用美國奧立龍868型pH計測定。

1.4.5.5 可溶性固形物含量測定

上海精密科學(xué)儀器有限公司W(wǎng)AY－2S型數(shù)字阿貝折射儀，連接水浴使設(shè)備溫度控制在(20±2)℃后，測定樣品的可溶性固形物含量。

1.4.5.6 濁度測定

將山竹漿稀釋5倍，采用SC－80 C色差儀，室溫透射模式的濁度方法下測定濁度。

1.4.5.7 可滴定酸和總糖含量的測定

參照龔武霞(2012)的方法［4］。

1.4.5.8 VC含量的測定

參照李琳(2010)的方法，采用HPLC測定VC含量［5］，并略作修改。

樣品前處理:取10 g山竹漿，加入40 mL 2.5%HPO3溶液在4℃下靜置提取2 h，在12 000 r/min，4℃下離心10 min，4層紗布過濾得VC提取液，取上清液用0.45 μm的濾膜過濾后，進(jìn)行HPLC測定。

1.4.5.9 總酚含量的測定

參照Singleton等(1999)的方法，采用Folin-ciocalteu’s法測定總酚含量［6］，并略作修改。

取10 g山竹漿，加入60 mL無水甲醇，超聲30 min，在12 000 r/min，4℃下離心10 min，上清液過濾定容至100 mL。Folin-ciocalteu試劑用蒸餾水按1∶9的體積比稀釋，取0.4 mL樣品提取液與2 mL稀釋的Folin-ciocalteu試劑混合后，加入1.8 mL 7.5%的Na2CO3溶液，常溫下避光保持1 h，用紫外分光光度計測定765 nm處的吸光值，總酚含量以每100 g樣品含有相當(dāng)于g焦性沒食子酸表示。

1.4.5.10 抗氧化活性測定

山竹汁抗氧化能力主要體現(xiàn)在對·DPPH的清除能力及鐵離子還原能力兩方面。

①清除·DPPH能力測定

參照張燕(2007)的研究方法［7］，并略作改進(jìn)。

取100 μL稀釋5倍的山竹汁加入到4 mL 0.14 mmol/L的·DPPH溶液中，常溫避光反應(yīng)45 min，于517 nm處測定吸光值。以100 μL甲醇加入到4 mL 0.14 mmol/L·DPPH溶液為對照樣。清除·DPPH的能力以相當(dāng)于mmol/L Trolox清除·DPPH的能力表示。

式中:A1，對照樣的DPPH溶液的吸光度;A2，待測樣的·DPPH溶液的吸光度。

②鐵還原能力測定(FRAP)

參照張燕(2007)的研究方法并略作改進(jìn)。

取100 μL稀釋5倍的山竹汁(以蒸餾水為空白對照)加入到4 mL TPTZ工作液中(該工作液由0.3 mol/L的醋酸緩沖液∶10 mmol/L TPTZ溶液∶20 mmol/L FeCl3按體積比10∶1∶1配制而成)，37 ℃避光反應(yīng)10 min后，于593 nm處測吸光值。樣品的鐵還原能力以相當(dāng)于mmol/mL Trolox的鐵還原能力表示。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)進(jìn)行3次處理，采用Microcal Origin 8.0(美國Microcal公司)軟件制圖并對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析(analysis of variance，ANOVA)，顯著性水平為 0.05，當(dāng)P＜0.05時表示差異顯著。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同HHP處理條件的殺菌效果

不同HHP處理和HTST處理對山竹汁的殺菌效果如表1所示。經(jīng)HHP處理(400 MPa，10 min和500 MPa，5 min、10 min)和 HTST 處理后，細(xì)菌可全部死亡。經(jīng) HHP處理(400 MPa，5 min、10 min和 500 MPa，2.5 min、5 min、10 min)和 HTST 處理后，山竹汁中無霉菌和酵母檢出。宋丹丹等進(jìn)行了胡蘿卜－草莓復(fù)合汁的HHP殺菌研究［8］，得到了良好的殺菌效果。這表明，HHP處理對山竹汁具有良好的殺菌效果，且HHP的殺菌效果與壓力大小和保壓時間有關(guān)，因此本研究采用400 MPa，10 min和500 MPa，5 min條件，研究HHP處理對山竹汁品質(zhì)影響。

表1 HHP處理對山竹汁中的菌落總數(shù)及霉菌、酵母菌的殺滅效果Table 1 Inactivation of aerobic bacteria，molds and yeasts in mangosteen juice by HHP

2.2 HHP處理對山竹汁顏色及部分理化指標(biāo)的影響

經(jīng)HHP處理和HTST處理后，山竹汁顏色及部分理化指標(biāo)的變化如表2所示。經(jīng)400 MPa，10 min和500 MPa，5 min的HHP處理和HTST處理后，山竹汁可溶性固形物含量、可滴定酸含量以及pH的變化均不顯著。經(jīng)HTST處理后山竹汁的褐變度及色澤參數(shù)(L*)變化均顯著(P＜0.05)，而HHP處理后的山竹汁色澤參數(shù)(L*)變化不顯著，說明HHP處理后，山竹汁顏色、糖度、酸度得到了較好的保持。

表2 HHP處理對山竹汁顏色及主要理化指標(biāo)的影響Table 2 The effect of HHP treatment on color and some physicochemical indexes of mangosteen juice

2.3 HHP處理對山竹汁營養(yǎng)品質(zhì)的影響

2.3.1 HHP處理對山竹汁VC含量的影響

HHP處理對山竹汁VC含量的影響如表3所示。經(jīng)400 MPa，10 min和500 MPa，5 min的HHP 處理和HTST處理后的山竹汁，VC分別損失了 8.33%、14.65%、17.84%，均出現(xiàn)了顯著性降低(P＜0.05)。其中500 MPa處理的VC損失率比400 MPa處理的大;HTST處理的VC損失率比HHP處理的大。這說明，壓力因素對VC的影響大于時間因素的影響，壓力越大，VC損失率越大;高溫對VC損失影響嚴(yán)重，HHP處理在保持山竹汁中VC方面優(yōu)于HTST處理。Yen等研究HHP處理對番石榴汁的VC含量影響時，得出相似的結(jié)論［9］。

2.3.2 HHP處理對山竹汁總酚含量的影響

HHP處理對山竹汁總酚含量的影響如表3所示。經(jīng)HHP處理和HTST處理后，總酚含量都有所增加，但差異性不顯著(P＞0.05)。Patras等(2009)研究發(fā)現(xiàn)草莓漿經(jīng)500 MPa和600 MPa處理15 min后，總酚含量分別增加了8.3%和9.8%［10］。Cao等(2011)研究發(fā)現(xiàn)草莓漿經(jīng)500 MPa和600 MPa HHP處理 5～25 min后［11］，總酚含量顯著增加(P＜0.05)，同時研究認(rèn)為總酚含量的增加是由于HHP處理促進(jìn)了草莓中一些抗氧化成分如帶酚羥基的氨基酸、蛋白質(zhì)等物質(zhì)從細(xì)胞中的溶出和提取。

2.3.3 HHP處理對山竹汁抗氧化性的影響

HHP對山竹汁抗氧化性影響如表3所示。經(jīng)HHP處理和HTST處理后，山竹汁·DPPH和FRAP的Trolox當(dāng)量差異性均不顯著(P＞0.05)。這說明，HHP較好地保持了山竹汁的抗氧化性，主要是由于總酚含量沒有變化(盡管VC顯著下降)。Sánchez-Moreno 等(2006)［12］研究發(fā)現(xiàn)番茄醬經(jīng) 600 MPa，60℃，30 min的HHP處理后抗氧化能力(TEAC當(dāng)量值)幾乎沒有變化(P＞0.05)。

表3 HHP處理對山竹汁營養(yǎng)品質(zhì)的影響Table 3 The effect of HHP on the nutritional quality attributes of mangosteen juice

2.4 HHP處理對山竹汁流變特性的影響

果汁的流變特性與其口感及穩(wěn)定性密切相關(guān)，影響著消費(fèi)者的接受程度以及產(chǎn)品的貨架期，因此是非常重要的衡量果汁品質(zhì)的理化指標(biāo)。

圖1為HHP處理和HTST處理后山竹汁表觀黏度隨剪切速率的變化曲線，試驗(yàn)采用冪律模型(公式1－2)擬合山竹汁黏度隨剪切速率的變化，并求得稠度系數(shù)k和流變特性指數(shù)n。

圖1 山竹汁黏度隨剪切速率的變化Fig.1 The viscosity against shear rate of mangosteen juice

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示。黏度降低是因?yàn)槠渲泻泄z大分子，它會形成一定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)剪切速率較小時，果膠結(jié)構(gòu)破壞較小，流體表現(xiàn)出較大的黏度;而隨著剪切速率的增大，果膠結(jié)構(gòu)被破壞的程度逐漸增大，黏度降低［13］。經(jīng)HHP處理后，山竹汁仍然表現(xiàn)為剪切變稀，表明山竹汁屬假塑性流體，有剪切稀化的特征;HHP處理及HTST處理均未改變山竹汁的流型，表觀黏度也沒有顯著性差異，相對于對照，HTST處理后的山竹汁更加黏稠。

表4 HHP處理對山竹汁流變特性參數(shù)影響Table 4 The effect of HHP on rheological parameters of mangosteen juice

3 結(jié)論

(1)經(jīng) 400 MPa，10 min 和 500 MPa，5 min 的HHP處理后，山竹汁中的自然菌群全部被殺滅，因此，HHP處理對山竹汁具有良好的殺菌效果，適用于山竹汁的殺菌;HHP處理后山竹汁顏色、糖度、酸度得到了較好的保持。經(jīng)400 MPa，10 min的HHP處理后，山竹汁總糖含量變化不顯著，而經(jīng)500 MPa，5 min的HHP處理和HTST處理后，山竹汁總糖含量均出現(xiàn)了顯著性降低(P＜0.05)。

(2)經(jīng)HHP處理和HTST處理后，山竹汁中VC、總酚含量以及·DPPH和FRAP的Trolox當(dāng)量差異性均不顯著(P＞0.05)，HHP處理較好地保持了山竹汁的抗氧化性;山竹汁的流型也均未改變，相對于對照，HTST處理后，山竹汁更加黏稠，因此，山竹汁屬假塑性流體，有剪切稀化的特征。

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