高壓CO2、N2對(duì)鮮切雪蓮果品質(zhì)的影響

（陜西科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，陜西西安710021）

高壓CO2、N2對(duì)鮮切雪蓮果品質(zhì)的影響

許牡丹，何代琴，張玉杰

（陜西科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，陜西西安710021）

研究高壓協(xié)同CO2、N2及兩種氣體不同比例混合對(duì)鮮切雪蓮果酶活、微生物、色澤、總酚、低聚果糖（fructo oligosaccharide，F(xiàn)OS）及理化性質(zhì)的影響。研究結(jié)果表明：與高壓處理相比，高壓協(xié)同混合氣體處理對(duì)酶活鈍化作用效果顯著，滅菌效果更好，降低膜脂化及細(xì)胞膜損壞程度，營養(yǎng)及感官品質(zhì)保持得較好。

高壓；CO2；N2；鮮切雪蓮果

鮮切果品即半加工果品或輕度加工果品，是指新鮮果品經(jīng)分級(jí)、整理、清洗、切分、保鮮包裝等處理，供消費(fèi)者即食的生鮮加工品，可食率接近100%，能達(dá)到直接烹食或生食的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[1]。鮮切果蔬加工在一定程度上可實(shí)現(xiàn)果蔬產(chǎn)地集中加工、集中加工后分散供應(yīng)的高效模式，具有更好的經(jīng)濟(jì)效益。鮮切果品由于機(jī)械損傷、氧接觸面積增大，使其易發(fā)生失水軟化、組織褐變等變化，加劇微生物污染，嚴(yán)重影響產(chǎn)品貨架期間的感官質(zhì)量和食用品質(zhì)[2]。雪蓮果（Smallanthus Sonchifolius）是一種原產(chǎn)于安第斯山脈的熱量低、抗氧化物質(zhì)豐富的營養(yǎng)保健水果。雪蓮果鮮切加工后，多酚氧化酶活性極強(qiáng)，極易使果實(shí)所含大量酚類抗氧化物質(zhì)氧化成醌，導(dǎo)致組織氧化褐變，嚴(yán)重影響雪蓮果的感官品質(zhì)[3]。

雪蓮果中含有豐富的低聚果糖，且不能被人體充分吸收，屬低熱量食品，很適合糖尿病人以及減肥者食用，具有促進(jìn)消化，調(diào)理胃腸道，產(chǎn)生雙歧因子；調(diào)理血液，清除高血脂，有效地控制膽固醇，提高身體免疫力等功效[4]。高壓（High Pressure，HP）技術(shù)作為一種食品冷殺菌技術(shù)，在確保食品安全的條件下，可最大限度保留食品的色、香及營養(yǎng)成分。高壓二氧化碳（high pressure carbon dioxide，HPCD）具有亞臨界和超臨界二氧化碳的性質(zhì)，其溶解性和擴(kuò)散性較好，在處理食品過程中會(huì)產(chǎn)生高壓、酸化、爆炸和厭氧等效應(yīng)，具有很好的殺菌作用[5]。同時(shí)，有研究表明惰性氣體能抑制食品中微生物生長，和氧分子競爭酶的結(jié)合位點(diǎn)，抑制果蔬褐變，從而達(dá)到食品品質(zhì)保鮮的作用[6]。將高壓技術(shù)與氣體聯(lián)合作用，氣體分子和水分子在一定條件（合適的溫度、壓力、氣體飽和度、水的鹽度、pH值等）下，能形成類冰的、非化學(xué)計(jì)量的籠形結(jié)晶化合物，稱為氣體水合物（Gas Hydrate，GH），可有效鈍化酶活，保持食品品質(zhì)[7]。本研究以酶活、微生物、多酚、色澤、低聚果糖等為指標(biāo)，分析高壓及高壓結(jié)合二氧化碳和氮混合處理對(duì)雪蓮果品質(zhì)的影響效果。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

雪蓮果（云南紅泥砂）：西安市辛家廟農(nóng)產(chǎn)品水果市場，大小一致，無損傷、裂果及腐爛。二氧化碳、氮?dú)猓宏兾骺萍即髮W(xué)食品學(xué)院。

鄰苯二酚、愈創(chuàng)木酚、過氧化氫、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、硫代巴比妥酸、福林酚試劑、氫氧化鈉（均為國產(chǎn)分析純）：浙江佘山試劑廠；平板計(jì)數(shù)瓊脂培養(yǎng)基：北京路橋技術(shù)有限責(zé)任公司；馬鈴薯瓊脂培養(yǎng)基：北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司。

1.2 主要儀器設(shè)備

HPP.L3-600/3超高壓設(shè)備：天津市華泰淼生物公司；GSP-9080MBE隔水式恒溫培養(yǎng)箱：上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；SW-CJ-1D型單人凈化工作臺(tái)：蘇州凈化設(shè)備公司；XFS-280A型手提式壓力蒸汽滅菌鍋：浙江新豐器械公司；RCB10C型筆式電導(dǎo)計(jì)：上海羅素科技有限公司；7200型分光光度計(jì)：尤尼柯（上海）儀器有限公司；CM-5型色差計(jì)：日本Konica Minolta公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

鮮切過程使用的刀具、砧板和容器用200 μL/L次氯酸鈉浸泡3min消毒。雪蓮果經(jīng)清洗，用不銹鋼刀具手工去皮后，切成厚（0.7±0.1）cm的薄片，每片重量約為10 g，裝入厚度16絲、大小為8 cm×12 cm聚乙烯真空包裝袋，每袋1片。樣品經(jīng)抽真空后作以下處理：①高壓真空處理（HP）；②高壓二氧化碳處理（HP-CO2）；③高壓氮?dú)馓幚恚℉P-N2）；④高壓二氧化碳和氮混合氣體處理（HP-CO2∶N2）。處理①直接密封，處理②通入100mL二氧化碳，處理③通入100mL氮?dú)?，處理④通入二氧化碳和氮混合氣體，分壓比為1∶1、1∶2、2∶1（體積比）。處理樣品放入高壓反應(yīng)釜中，密封。所有處理加壓至80 MPa保持40min，傳壓介質(zhì)溫度5℃。調(diào)節(jié)超高壓容器內(nèi)傳壓介質(zhì)溫度達(dá)到試驗(yàn)溫度后，將袋裝試樣浸泡于傳壓介質(zhì)中1min后加壓。

1.3.2 多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）和過氧化物酶（peroxidase，POD）活性測定

分光光度計(jì)法[8]，酶活性的定義：以單位時(shí)間內(nèi)每毫升酶液吸光度變化0.001定義為1個(gè)酶活性單位。酶活性可表示為：

酶活殘留率/%=處理后樣品活性/未處理樣品活性×100

1.3.3 微生物的測定

菌落總數(shù)測定：按照GB 4789.2-2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)：菌落總數(shù)測定》檢測；

霉菌與酵母菌數(shù)測定：按照GB 4789.15-2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)：霉菌和酵母計(jì)數(shù)》。

1.3.4 色澤變化

采用色彩色差計(jì)測定，測定結(jié)果用L*、a*、b*和色差ΔE值表示，于樣品的3個(gè)不同位置分別測定，每個(gè)處理測定10個(gè)樣品，取其平均值[9]。

1.3.5 總酚測定

采用 Folin-Ciocalteu 法[10]。

1.3.6 低聚果糖的測定

總糖按照GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》測定，還原糖按照GB 5009.7-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中還原糖的測定》測定。

低聚果糖含量=總糖含量-還原糖含量[11-12]

1.3.7 pH值測定

按照GB 5009.237-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品pH值的測定》測定。

1.3.8 褐變度測定

褐變度測定采用分光光度計(jì)法，參照文獻(xiàn)[13]，以A410表示。

1.3.9 可溶性固形物（Soluble Solids Content，SSC）含量測定

可溶性固形物（Soluble Solids Content，SSC）含量測定按照NY/T 2637-2014《水果和蔬菜可溶性固形物含量的測定》測定，折射儀法。

1.3.10 丙二醛含量測定

丙二醛含量測定采用硫代巴比妥酸法[14]。

1.3.11 胞膜滲透率測定

胞膜滲透率測定以相對(duì)電導(dǎo)率表示，電導(dǎo)率儀測定[14]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理后的酶活結(jié)果分析

鮮切果蔬中的PPO酶是引起酶促褐變的主要原因之一，嚴(yán)重影響鮮切產(chǎn)品的感官品質(zhì)，POD酶不僅因其熱穩(wěn)定性作為果蔬滅酶效果的指標(biāo)酶，同時(shí)與果蔬形成不良風(fēng)味有關(guān)[15]。圖1所示為不同處理方式對(duì)鮮切雪蓮果PPO酶活性的影響。

圖1 不同處理后的酶活Fig.1 The enzyme activity of different processing

6種處理方式對(duì)酶活都有一定的鈍化作用，高壓混合氣體處理的鈍酶效果更顯著，作用效果最好的為HP-CO2∶N2（1∶1）和HP-CO2∶N2（1∶2）處理，兩種處理后PPO酶活殘存率分別為74.08%、77.55%，差值為3.47%，POD酶活殘存率分別為80.42%、80.10%，差值為0.32%。以上結(jié)果表明HP-CO2∶N2（1∶1）處理方式對(duì)PPO酶的鈍化作用最佳，HP-CO2∶N2（1∶2）處理次之，這兩種處理方式對(duì)POD酶活鈍化作用差異性不顯著。

2.2 微生物與不同處理方式的關(guān)系

合適的壓力可致使微生物細(xì)胞膜損壞或徹底破壞達(dá)到滅菌的目的，CO2和N2作為惰性氣體能夠抑制微生物生長，高壓與惰性氣體結(jié)合后，在果蔬細(xì)胞間形成的籠形水合物可以在增強(qiáng)滅菌效果的同時(shí)保持食品品質(zhì)及營養(yǎng)完整性[16]。

以處理后菌落總數(shù)及霉菌和酵母菌的變化量為指標(biāo)分析鮮切雪蓮果微生物的變化，見圖2。

圖2 不同處理后的微生物變化Fig.2 Changes of microorganism of different processing

從圖2可見，HP-CO2處理后菌落總數(shù)少量減少，霉菌和酵母菌顯著減少，分別為2.39、1.23lgCFU/g；HPCO2∶N2（1∶1）、HP-CO2∶N2（1∶2）、HP-CO2∶N2（2∶1）這3種處理后菌落總數(shù)及霉菌和酵母菌都顯著減少，滅菌效果最好的為HP-CO2∶N2（2∶1），菌落總數(shù)及霉菌和酵母菌分別為1.30、1.20 lgCFU/g。結(jié)果顯示，高壓CO2處理與高壓混合氣體處理對(duì)霉菌和酵母菌的影響較顯著，高壓混合氣體處理較單一高壓及單一高壓氣體處理對(duì)菌落總數(shù)的殺滅效果更顯著，HP-CO2∶N2（2∶1）處理能更好的抑制菌落總數(shù)及霉菌和酵母菌，綜合來看，較多比例的CO2含量的滅菌效果比較顯著，原因可能是CO2在雪蓮果果實(shí)組織中的溶解能力最大，形成水合物的效率最高的結(jié)果[5]。

2.3 色澤變化分析

色澤分析見表1。

表1 色澤分析Table 1 The analysis of color

如表1所示，以未經(jīng)高壓處理的鮮切雪蓮果片為對(duì)照，L*值越大，表明亮度越大，ΔE值變化越小，顏色保持越好[17-18]。對(duì)照組 L* 值為 46.34±0.882，HP-CO2∶N2（2∶1）處理組為46.47±0.882，L*、a*值與對(duì)照無顯著差異性，b*值高于對(duì)照，具有顯著差異性，與其它處理方式相比，ΔE值達(dá)到最低；HP-CO2∶N2（1∶2）處理次之。這表明加壓聯(lián)合CO2、N2以2∶1和1∶2比例混合處理能有效地保持鮮切雪蓮果亮度及感官品質(zhì)，是一種能較好地維持食品整體色澤的保鮮處理方式。

2.4 不同處理對(duì)總酚含量的影響

多酚是一種抗氧化劑，也是酶促反應(yīng)的底物，其含量對(duì)果蔬生理品質(zhì)、功能性成分及色澤的保持都有重要的作用[6，9]。不同處理對(duì)鮮切雪蓮果總酚含量的影響見圖3。

圖3 不同處理后的總酚含量Fig.3 The total phenols of different processing

如圖3所示，HP處理后總酚含量最高，每100 g中含有544.96mg，HP-N2處理次之，每100 g中含有516.11mg，HP-CO2：N2（1∶2）處理對(duì)總酚含量的保持最差，每 100 g中含有 477.64mg，HP-CO2、HP-CO2∶N2（1∶1）及HP-CO2∶N2（2∶1）這3種方式處理后總酚含量依次為 504.09、507.69、502.89mg/100 g，無顯著性差異。結(jié)果表明高壓聯(lián)合氣體處理較單一壓力處理后鮮切雪蓮果的總酚含量都有所減少，具體原因尚不清晰。

2.5 不同處理對(duì)糖含量影響的結(jié)果與分析

雪蓮果中含有豐富的糖類物質(zhì)，其中以低聚果糖為主，是一種非還原性糖，其含量占其果實(shí)干基的45%～70%[20]，除了改善腸道功能、提高人體免疫力、降低血脂等功能，還具有防治便秘和腹瀉、促進(jìn)礦物質(zhì)吸收、抗突變特性、抗氧化、美容等顯著功效[3-4]。6種處理后雪蓮果中低聚果糖的含量變化見圖4。

圖4 不同處理后的低聚糖含量Fig.4 The fructooligosacch content of different processing

如圖4所示，以每100 g樣品中低聚果糖的含量表示。如圖所示，單一高壓處理后的低聚果糖含量最高，為5.73 g/100 g，其次是高壓二氧化碳和氮混合氣體處理，其中HP-CO2∶N2（1∶2）處理對(duì)其的保持較好，HP-N2處理后低聚果糖含量最低，為4.25 g/100 g。結(jié)果表明，高壓聯(lián)合單一氣體處理對(duì)雪蓮果低聚果糖含量影響較大，而高壓復(fù)合氣體處理能較好地維持鮮切雪蓮果中的低聚果糖含量，保持其營養(yǎng)完整性，具體原理尚不清晰。

2.6 不同處理方式對(duì)鮮切雪蓮果理化性質(zhì)的影響

6種處理對(duì)鮮切雪蓮果理化性質(zhì)的影響如表2所示。

表2 不同處理方式對(duì)鮮切雪蓮果理化性質(zhì)的影響Table 2 Effects of different process methods on physical and chemical properties of fresh-cut yacon

6組處理后，5種理化指標(biāo)較對(duì)照組均減少，pH值影響不顯著，可溶性固形物含量、MDA含量、褐變度與細(xì)胞膜滲透率與對(duì)照相比具有顯著性差異，HP-CO2∶N2（1∶2）組褐變度最低，為0.298，HP處理后MDA含量較對(duì)照顯著性增大，HP-CO2∶N2（1∶2）組細(xì)胞膜滲透率值最小，為11.25%，細(xì)胞膜滲透率越小，表明果片細(xì)胞膜的損壞程度越小。以上結(jié)果表明，高壓復(fù)合氣體處理對(duì)pH值及可溶性固形物含量的影響顯著性較小，褐變度、MDA含量及細(xì)胞膜滲透率顯著性減少，因此，高壓復(fù)合氣體處理處理能較好地保持鮮切雪蓮果的理化品質(zhì)，HP-CO2∶N2（1∶2）處理的效果最顯著。

3 結(jié)論

6種處理方式都起到了殺菌鈍酶作用，HP-CO2∶N2（1∶1）處理后PPO酶活殘存率為74.08%，HP-CO2∶N2（1∶2）處理后POD酶活殘存率為80.10%；同時(shí)，HP-CO2∶N2（2∶1）處理的滅菌效果最好，處理后的菌落總數(shù)及霉菌和酵母菌數(shù)分別為1.30、1.20 lgCFU/g；HP-CO2∶N2（2∶1）處理組的亮度L*、a*值與對(duì)照無顯著差異性，b*值顯著高于對(duì)照，ΔE值最低；HP-CO2∶N2（1∶2）處理對(duì)總酚含量的保持最差，為477.64mg/100 g，具體原因還有待研究；高壓聯(lián)合氣體處理對(duì)鮮切雪蓮果低聚果糖含量有一定的影響，高壓復(fù)合氣體處理對(duì)低聚果糖含量的影響較小，具體原理尚不清晰；高壓復(fù)合氣體處理對(duì)pH值及可溶性固形物含量的影響顯著性較小，褐變度、MDA含量及細(xì)胞膜滲透率顯著性減少，其中HP-CO2∶N2（1∶2）處理后pH值及可溶性固形物含量較對(duì)照無顯著性差異，褐變度和細(xì)胞膜滲透率值較低。表明高壓復(fù)合氣體處理具有鈍酶、滅菌、護(hù)色、保鮮的效果，可以最大限度保護(hù)果品中原有的品質(zhì)及營養(yǎng)成分，是一種較理想的鮮切產(chǎn)品處理方法。

[1]趙電波,張相生,張麗堯,等.超高壓處理對(duì)鮮切雪蓮果片保鮮效果的影響[J].食品研究與開發(fā),2012(1):186-190

[2]王琎,李汴生,張微.超高壓對(duì)果蔬制品品質(zhì)影響研究進(jìn)展[J].食品研究與開發(fā),2012(3):214-219

[3]王志艷,鄭江楓,林鐘銓,等.雪蓮果的功能特性與加工技術(shù)研究進(jìn)展[J].包裝與食品機(jī)械,2013(4):50-54

[4]李卓亞.雪蓮果化學(xué)成分及其藥理作用的研究進(jìn)展[J].食品與藥品,2007(6):41-43

[5]侯志強(qiáng),趙鳳,饒雷,等.高壓二氧化碳技術(shù)的殺菌研究進(jìn)展[J].中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào),2015(5):40-48

[6]Gómez P L,Alzamora S M,Castro M A.Effect of ultraviolet-C light dose on quality of cut-apple:Microorganism,color and compression behavior[J].Journal of Food Engineering,2010,98:60-70

[7]Oshita S,Seo Y,Kawagoe Y.Relaxation time of protons in Intracellular water of broccoli[M].Kyoto:Proceedings of the CIGR International symposium,2000:77-82

[8]郭曉暉,方國姍,李富華,等.超高壓處理對(duì)草莓果漿品質(zhì)的影響[J].食品科學(xué),2012(21):121-126

[9]Chen Z,Zhu C,Zhang Y,et al.Effects of aqueous chlorine dioxide treatment on enzymatic browning and shelf-life of fresh-cut asparagus lettuce (Lactuca sativa L.)[J].Postharvest Bio Technol,2010(58):232-238

[10]李靜,李順峰,田廣瑞,等.高壓二氧化碳處理對(duì)雙孢蘑菇貯藏品質(zhì)的影響[J].食品與機(jī)械,2016(2):101-105

[11]游懿.雪蓮果低聚果糖提取分離及分析研究[D].長沙:長沙理工大學(xué),2011:36-37

[12]劉帥.雪蓮果冰溫貯藏及雪蓮果片保鮮技術(shù)研究[D].長沙:湖南農(nóng)業(yè)大學(xué),2014:19

[13]韓文娥.超高壓處理對(duì)鮮切馬鈴薯品質(zhì)影響的研究 [D].呼和浩特:內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué),2016:13

[14]孟祥勇.加壓氬氣及其聯(lián)合處理對(duì)鮮切青椒和黃瓜保鮮的影響及其機(jī)理研究[D].無錫:江南大學(xué),2013:65-74

[15]陳復(fù)生.食品超高壓加工技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005:116

[16]吳志霜.高壓惰性氣體處理對(duì)鮮切菠蘿和蘋果冷藏期間貨架期延長及機(jī)理研究[D].無錫:江南大學(xué),2012

[17]饒之坤,封良燕,張雖栓,等.雪蓮果營養(yǎng)成分分析研究[J].云南化工,2007(1):52-53

[18]Landl A,Abadias M,Sárraga C,et al.Effect of high pressure processing on the quality of acidified Granny Smith apple purée product[J].Innovative Food Science&Emerging Technologies,2010,11(4):557-564

[19]Liu H X,Jiang W B,Bi Y,et al.Postharvest BTH treatment induces resistance of peach(Prunus persica L.cv.Jiabao)fruit to infection by Penicilium expansum and enhances activity of frut defense mechanisms[J].Postharvest Bioligy and Technology,2005,35:263-269

[20]S Graefe,M Hermann.Effects of post-harvest treatment sonthe carbohy drate composition of yacon roots in the Peruvian Ande[J].Field Res,2004,86:157-165

Effects of High Pressure Combined CO2and N2on Quality of Fresh-cut Yacon

XU Mu-dan，HE Dai-qin，ZHANG Yu-jie
（School of Food and Biological Engineering，Shaanxi University of Science and Technology，Xi'an 710021，Shaanxi，China）

The effect of high pressure combined CO2，N2and two kinds of gas mixtures on enzyme activities，microorganisms，color，total phenolics，F(xiàn)OS and physicochemical properties of fresh cut yacon were studied.The results showed that the high pressure mixed gas processing together inactivation effect on enzyme activity and germicidal was remarkable，reducd the membrane lipid and membrane damage，nutrition and sensory quality kept better.

high pressure；CO2；N2；fresh-cut yacon

許牡丹，何代琴，張玉杰.高壓CO2、N2對(duì)鮮切雪蓮果品質(zhì)的影響[J].食品研究與開發(fā)，2018，39（1）：171-175

XU Mudan，HE Daiqin，ZHANG Yujie.Effects of High Pressure Combined CO2and N2on Quality of Fresh-cut Yacon[J].Food Research and Development，2018，39（1）：171-175

10.3969/j.issn.1005-6521.2018.01.034

許牡丹（1963—），女（漢），教授，碩士，研究方向：果蔬加工與保鮮。

2017-06-18