熱加工對蜂蜜質(zhì)量影響的研究進展

馬天琛，王倩，程妮,3，曹煒,3*

1(西北大學 食品科學與工程學院，陜西 西安，710069)2 (西北大學 化工學院，陜西 西安，710069)3(陜西省蜂產(chǎn)品工程技術(shù)研究中心，陜西 西安，710065)

熱加工是食品生產(chǎn)與保存中用于改善食品品質(zhì)、延長食品貯藏期的最重要且最常用的處理方法之一[1]。它能夠殺滅致病菌和有害微生物，鈍化酶類，破壞食品中多余或有害的成分，從而改善食品的品質(zhì)與特性，提高食品中營養(yǎng)成分的消化率和吸收率[2-3]。然而，過度熱加工不僅會導(dǎo)致食品中的熱敏性營養(yǎng)素和生物活性成分的損失，同時還會產(chǎn)生有害物質(zhì)，破壞食品的內(nèi)在品質(zhì)和特性[4]。

蜂蜜是一種藥食兩用的天然食品，它不僅能夠促進組織生成[4]、輔助治療創(chuàng)傷燒傷[5]，還具有潤肺止咳、促進消化、潤腸通便等功效[6]，深受消費者的喜愛。原料蜂蜜中含有蜂蠟、蜂巢、蜂蛹等雜質(zhì)，對蜂蜜的質(zhì)量產(chǎn)生不良影響，不能作為商品出售，因而蜂蜜在出售前要進行融蜜、過濾、濃縮等一系列加工[1]，其中融蜜、濃縮等熱加工處理不僅能夠殺死蜂蜜中嗜滲酵母，同時能防止蜂蜜結(jié)晶和發(fā)酵，延長保質(zhì)期[7]。然而，過度熱加工常常伴隨著美拉德反應(yīng)和焦糖化反應(yīng)的發(fā)生，使蜂蜜的顏色變深、揮發(fā)性芳香物質(zhì)損失、酶活性降低，嚴重影響蜂蜜的質(zhì)量和安全性[3]。本文綜述了熱加工對蜂蜜中的美拉德反應(yīng)生成物、酶活性、抗氧化活性、微生物等影響蜂蜜質(zhì)量因素的影響。

1 熱加工對蜂蜜中美拉德反應(yīng)生成物的影響

加熱的方式可能也會影響HMF的生成。KOWALSKI等[20]研究發(fā)現(xiàn)，在90℃下水浴加熱60 min和在1.26 W/g微波功率條件下加熱6 min，發(fā)現(xiàn)微波加熱使蜂蜜中的HMF的生成速度明顯比水浴加熱快。BARTKOV等[21]選用不同的功率(90、350、500和800 W)和不同的加熱時間(15、30和45 s)對捷克蜂蜜中HMF含量的變化進行研究，發(fā)現(xiàn)隨著微波功率的提高和加熱時間的延長，HMF的含量在急劇增加。盡管微波作為食品熱加工的一種重要方式，但是微波加熱會使蜂蜜生成大量的HMF，因而在蜂蜜加工中尚未被應(yīng)用。

綜上所述，蜂蜜在熱加工過程中應(yīng)嚴格控制加熱溫度和時間，為了防止HMF超標，建議將加熱溫度控制在65 ℃以下，時間不超過30 min，達到減少HMF生成的目的。另外，不同植物來源的蜂蜜，HMF含量隨加熱時間和溫度的變化有較大差異。

2 熱加工對蜂蜜中酶活性的影響

酶是活細胞產(chǎn)生的，對底物具有高度特異性和催化作用的蛋白質(zhì)或RNA，使細胞內(nèi)錯綜復(fù)雜的物質(zhì)代謝過程能有條不紊地進行，使物質(zhì)代謝與正常的生理機能互相適應(yīng)[22]。作為生命活動的催化劑，酶支配機體內(nèi)多種生化反應(yīng)，參與食物的消化吸收，營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)換，生物能量的利用和控制，影響生物的新陳代謝[23]。蜂蜜中的酶大多數(shù)是有由蜜蜂的咽下腺分泌產(chǎn)生的，主要有淀粉酶、蔗糖酶、過氧化氫酶、葡萄糖氧化酶，還有少量的類蛋白酶、還原酶、脂酶等[24]。其中淀粉酶和蔗糖酶是評價蜂蜜是否過度加熱的重要指示酶之一[25]，當熱加工的溫度<40 ℃時，淀粉酶和蔗糖酶未失活，若熱加工溫度高于此臨界值時，這兩種酶開始失活。葡萄糖氧化酶可以將蜂蜜中的葡萄糖氧化分解成H2O2和葡萄糖酸，前者是蜂蜜發(fā)揮抗菌功效的重要物質(zhì)之一。酸性磷酸脂酶能夠反映蜂蜜的發(fā)酵程度，與其他酶相比，該酶的活性較低，也不耐熱[26]。由于酶對溫度十分敏感，因此在蜂蜜的熱加工過程中十分關(guān)注其對酶活性的影響。

李靜媛等[27]測定了9種未加工天然蜂蜜和熱加工后蜂蜜中的淀粉酶、蔗糖轉(zhuǎn)化酶、葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶的含量，對比分析發(fā)現(xiàn)，不同植物來源的天然蜂蜜中，4種酶的含量有顯著差異，而加熱導(dǎo)致各種酶的含量均顯著降低。曾哲靈等[28]研究了熱加工對蜂蜜淀粉酶活性的影響，考察了4種蜂蜜中的淀粉酶對熱加工溫度和時間的耐受能力，結(jié)果表明，在蜂蜜的熱加工過程中，加熱的溫度是影響淀粉酶值的主要因素，時間為次要的；當加熱溫度<40 ℃時,洋槐、紫云英、棗花和椴樹4種蜂蜜的淀粉酶值隨貯存時間的延長而變化較小，活性基本穩(wěn)定，表明蜂蜜可在40 ℃以下長時間保存；另外不同蜜源植物蜂蜜的淀粉酶的耐熱性存在顯著差異，因此對不同蜂蜜的熱加工工藝條件應(yīng)有區(qū)別。TOSI等[29]研究了瞬時加熱和恒溫加熱對蜂蜜中淀粉酶活性的影響，發(fā)現(xiàn)在恒溫加熱條件下，芥子蜜淀粉酶的活性低于瞬時加熱，但2種加熱方式的淀粉酶活性均低于未加熱的蜂蜜，表明無論采用哪種加熱方式均會對淀粉酶的活性造成破壞。OIMINS等[30]還比較了微波加熱和傳統(tǒng)加熱對蜂蜜淀粉酶活性的影響，發(fā)現(xiàn)微波加熱使蜂蜜中的淀粉酶活性損失更大，因而在實際生產(chǎn)中不建議采用微波加熱蜂蜜。

蜂蜜中酶類物質(zhì)不僅是蜂蜜中的生物活性成分，而且與蜂蜜的內(nèi)在質(zhì)量有關(guān)。無論是哪種熱加工方式均會破壞酶的活性，影響蜂蜜的質(zhì)量。蜂蜜中的各種酶的耐熱性存在較大差異，哪種酶能夠作為蜂蜜是否受到過度加工的指示酶尚不清楚，有待進一步研究?？傊瑸榱俗畲蟪潭缺ＷC蜂蜜的品質(zhì)，降低加熱溫度、縮短加熱時間是蜂蜜加工的最好選擇。

3 熱加工對蜂蜜抗氧化活性的影響

細胞在代謝過程中會不斷產(chǎn)生自由基，含有未成對電子的自由基要產(chǎn)生強烈的配對傾向，并引發(fā)一系列的自由基連鎖反應(yīng)，從而導(dǎo)致體內(nèi)的氧化平衡被破壞，對細胞膜結(jié)構(gòu)、酶、蛋白質(zhì)和DNA造成損傷，導(dǎo)致細胞凋亡和機體衰老[31-32]。蜂蜜中的多酚類化合物、維生素、氨基酸和抗氧化酶等功能因子能夠協(xié)同作用，清除自由基，激活抗氧化體系，起到抗氧化的作用[33]。過度熱加工會使這些功能成分發(fā)生改變，影響蜂蜜的抗氧化活性。李菁[34]模擬蜂蜜的工業(yè)熱加工條件，采用高效液相色譜-電化學聯(lián)用技術(shù)，研究了熱加工對蜂蜜抗氧化活性的影響，發(fā)現(xiàn)實驗油菜蜜在經(jīng)過加熱后，沒食子酸、咖啡酸和阿魏酸含量分別下降了52.2%，48.9%，33.4%，但清除DPPH自由基的能力有所提高，蜂蜜的抗氧化活性明顯增強，表明熱加工可能導(dǎo)致蜂蜜中新的抗氧化成分生成。TURKMEN等[35]也對不同加熱溫度的蜂蜜抗氧化活性進行研究，將蜂蜜在50、60、70℃下加熱12 d，以DPPH自由基清除能力和蜂蜜中棕色色素形成(BPF)為指標，并利用動力學模型對數(shù)據(jù)進行擬合，發(fā)現(xiàn)DPPH自由基清除能力和BPF隨處理溫度和時間的增加而增加，而且溫度越高，抗氧化能力增加越快，蜂蜜的抗氧化活性越強。

NAYIK等[36]采用響應(yīng)面法研究了加熱溫度、時間和pH對蜂蜜抗氧化活性的綜合影響，結(jié)果表明3種因素對蜂蜜的DPPH自由基清除能力、總酚含量、總黃酮含量均有顯著影響。隨著加熱溫度上升和加熱時間的延長，蜂蜜的顏色加重，褐色素增多，抗氧化活性增強。TURKVT等[37]也做過類似的研究，將蜂蜜在50、70、80 ℃條件下進行加熱，發(fā)現(xiàn)蜂蜜的顏色隨著加熱溫度的升高而變深，抗氧化性提高。

熱加工能夠提高蜂蜜的抗氧化活性與美拉德產(chǎn)物的大量生成有關(guān)，盡管加熱可以提高蜂蜜的抗氧化活性，但是所有的抗氧化實驗均采用體外評價方法，不能反映體內(nèi)的情況。大量的研究表明，美拉德產(chǎn)物具有明顯的細胞毒性作用，可誘導(dǎo)很多慢性疾病的發(fā)生與發(fā)展[38-39]。因而，為了保證蜂蜜的質(zhì)量和食用安全性，除非工藝需要，盡可能降低熱加工強度。

4 熱加工對蜂蜜中微生物的影響

蜂蜜是一種高度復(fù)雜的糖類飽和溶液，可溶性糖類約占70%～75%，水分約占18%～23%。當蜂蜜水分含量較高時，微生物容易繁殖生長，引起蜂蜜發(fā)酵變質(zhì)。為了防止蜂蜜在貯藏期間發(fā)生發(fā)酵，在生產(chǎn)中經(jīng)常采用熱加工方式殺滅酵母[40]。HEBBAR等[41]研究了近紅外線加熱方式對蜂蜜中酵母菌數(shù)量的影響，發(fā)現(xiàn)蜂蜜經(jīng)短時間的紅外線熱處理，酵母菌數(shù)量顯著減少。HASANAH等[42]研究了微波加熱處理對楊桃蜂蜜貯藏穩(wěn)定性的影響，研究表明，用微波爐將蜂蜜快速加熱到71 ℃，然后將蜂蜜置于室溫((28±2) ℃)和4 ℃兩種不同的條件下貯藏16周，發(fā)現(xiàn)未加熱的蜂蜜都會發(fā)生腐敗變質(zhì)，而經(jīng)加熱處理蜂蜜的外觀透亮，無酸味、異味產(chǎn)生。另外，未加熱的蜂蜜中酵母數(shù)量(1.02×105CFU/g)比加熱的蜂蜜樣品(5.90×102CFU/g)高5倍左右，而加熱蜂蜜在貯藏過程中酵母數(shù)量無明顯變化。DELEPAZMOLINé等[43]也發(fā)現(xiàn)，微波加熱能夠有效降低蜂蜜中的菌落總數(shù)，尤其對幼蟲芽孢桿菌的抑制效果最好。但也有研究表明微波加熱可能會對蜂蜜的抗菌性能產(chǎn)生負面影響。BUCEKOVA等[44]以油菜蜜為對象，考察了微波加熱對銅綠假單胞菌和金黃色葡萄球菌抗菌性的影響，選用防衛(wèi)素-1和H2O2作為評價指標。結(jié)果表明，微波加熱完全消除了蜂蜜的抗菌活性，而45 ℃和55 ℃的常規(guī)熱處理對蜂蜜樣品的抗菌活性沒有影響。在微波處理的蜂蜜樣品中，葡萄糖氧化酶活性、H2O2的生成量和防衛(wèi)素-1含量均顯著下降。由此可見，盡管微波加熱能有效殺滅微生物，但會破壞蜂蜜中與抑菌活性相關(guān)的酶(葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶)，從而影響蜂蜜的抑菌活性。

5 熱加工對蜂蜜中其他成分的影響

熱加工還對蜂蜜中的多酚類化合物、氨基酸、揮發(fā)性成分等其他營養(yǎng)成分也有影響。多酚類化合物是保證蜂蜜具有廣泛生物學活性的物質(zhì)基礎(chǔ)，它主要包括酚酸類化合物和黃酮類化合物，協(xié)同蜂蜜中的其他成分共同發(fā)揮蜂蜜的抑菌、抗氧化、調(diào)節(jié)血糖等作用[45-46]。由于酚酸和黃酮類化合物的結(jié)構(gòu)中都含有羥基，在有氧狀態(tài)下加熱容易發(fā)生氧化還原反應(yīng)[47]。劉海豐[48]研究了熱加工對洋槐蜜中 7種酚類化合物含量的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，80 ℃滅菌15 min、55 ℃濃縮45 min、45 ℃解晶1 h等熱加工均使酚類化合物含量發(fā)生顯著下降，其中p-香豆酸、阿魏酸和槲皮素含量下降最顯著，分別降低了38.2%、32.5%和21.6%，這可能與熱加工導(dǎo)致蜂蜜中的酚類化合物分解有關(guān)。氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單元，是評價食品營養(yǎng)價值的重要指標。蜂蜜中的氨基酸種類較多，主要用來鑒別蜂蜜花源、產(chǎn)地以及摻假。ZHAO等[49]模擬蜂蜜工業(yè)熱加工條件，結(jié)合化學計量學方法分析荊條蜜和棗花蜜的氨基酸含量，發(fā)現(xiàn)熱處理會引起總氨基酸含量發(fā)生顯著性變化，且加熱溫度越高，加熱時間越長，氨基酸損失越嚴重。ESCRICHE等[50]比較了熱加工對西班牙蜂蜜揮發(fā)性成分的影響，發(fā)現(xiàn)熱處理會導(dǎo)致某些揮發(fā)性化合物含量產(chǎn)生顯著變化，建議應(yīng)密切注意熱處理對蜂蜜質(zhì)量的影響。

6 結(jié)論

CAC蜂蜜標準規(guī)定，市場出售的蜂蜜不得過度加熱或加工致使蜂蜜基本成分發(fā)生改變或質(zhì)量受到破壞，但為了延長蜂蜜的保質(zhì)期，蜂蜜在出售前的熱加工不可避免。不合理的熱加工會嚴重影響蜂蜜的質(zhì)量，尤其是過度熱加工導(dǎo)致美拉德產(chǎn)物大量生成、生物酶失活、熱敏性營養(yǎng)素和生物活性成分的損失，影響蜂蜜的內(nèi)在質(zhì)量和商品價值。近年來非熱加工已經(jīng)在食品工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，但是在蜂蜜加工中鮮有報道，因而研究適合蜂蜜的非熱加工關(guān)鍵技術(shù)和裝備是當務(wù)之急，例如高壓殺菌技術(shù)、射頻殺菌、高壓脈沖電場及非熱等離子體等技術(shù)。