高壓脈沖電場滅菌對木瓜果酒中維生素C損失的影響

王惠惠，莫樹平，柏建玲 ，羅金棠 ，吳清平，丘明泉，任鵬榮

（1.廣東省微生物研究所，省部共建華南應(yīng)用微生物國家重點實驗室，廣東省菌種保藏與應(yīng)用重點實驗室，廣東省微生物應(yīng)用新技術(shù)公共實驗室，廣東廣州510070；2.廣州市果樹科學(xué)研究所，廣東廣州510405）

番木瓜也稱木瓜、萬壽瓜，是著名的熱帶水果之一。我國主產(chǎn)區(qū)為廣東、廣西、海南、福建、臺灣、云南等省區(qū)，分布較廣，資源豐富。番木瓜氣味清甜、汁多味美，營養(yǎng)豐富，富含蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素和礦物質(zhì)等多種營養(yǎng)成分和生物活性物質(zhì)，具有調(diào)節(jié)免疫力、保肝、美容、抗菌、抗癌、抗腫瘤等作用。番木瓜成熟期集中，耐藏性較差，容易軟化后熟，腐爛變質(zhì)。目前，番木瓜可加工成各式各樣的產(chǎn)品，如果脯、果醬、果汁飲料等，有些產(chǎn)品保持了果實原有的色、香、味，可媲美鮮果。番木瓜還可以通過現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)進(jìn)行深加工，釀制成木瓜果酒、木瓜果醋等。

目前，國內(nèi)外較常用的食品滅菌技術(shù)主要以傳統(tǒng)的熱殺菌為主，熱殺菌具有很好的殺菌效果，但熱殺菌不但會造成營養(yǎng)成分的破壞和風(fēng)味變化，而且還會造成酒飲料中酒精的揮發(fā)，尤其是低度的果酒不適合熱殺菌。冷滅菌技術(shù)在滅菌的基礎(chǔ)上既保留了食品的原有風(fēng)味和大部分營養(yǎng)，又解決了低度果酒的酒精揮發(fā)問題，日益引起人們的關(guān)注。其中高壓脈沖電場（Pulsed Electric Fields，PEF）是研究較多的冷滅菌技術(shù)之一，它是通過電極產(chǎn)生的瞬時高壓脈沖電場作用于食品，使微生物的細(xì)胞膜破裂或穿孔，起到對食品的滅菌作用。高壓脈沖電場具有安全、高效、能耗少等特點，同時能很好地保持食品的風(fēng)味、色澤和營養(yǎng)，廣泛應(yīng)用于食品加工，特別是液態(tài)食品的殺菌，是一種頗具發(fā)展前景的冷滅菌技術(shù)[1-10]。

高壓脈沖電場滅菌在食品加工方面的研究主要集中在果汁，果酒的應(yīng)用研究則很少報道。研究發(fā)現(xiàn)，高壓脈沖電場能夠有效提高滅菌效果，對蘋果汁中的大腸桿菌和金黃色葡萄球菌鈍化效果明顯[11]，可以降低菠蘿汁中的微生物含量[12]，南瓜漿中菌落總數(shù)也下降顯著[13]。曾新安等研究了脈沖電場對橙汁VC的影響，發(fā)現(xiàn)橙汁在經(jīng)25 kV/cm脈沖電場處理后VC的保留率為86.6%，能較大程度地保留橙汁中的營養(yǎng)成分[14]。高壓脈沖電場滅菌對楊梅、冬棗保鮮也有一定的效果[15-16]。高壓脈沖電場滅菌對橙汁、百合混合汁、草莓汁、番茄汁、藍(lán)莓汁、胡蘿卜汁、梨汁、石榴汁等都有良好的殺菌效果，且不影響果汁的風(fēng)味和成分，更有利于保留產(chǎn)品營養(yǎng)成分[17-25]。高壓脈沖電場滅菌還可以增加葡萄酒中紅色苷和黃色苷的含量，影響葡萄酒酚類物質(zhì)的含量及顏色變化，提高葡萄酒色與色調(diào)值[26-27]。研究還發(fā)現(xiàn)，高壓脈沖電場滅菌與高溫滅菌結(jié)合，能夠有效地提高滅菌效果[28]；冷凍濃縮與高壓脈沖電場滅菌技術(shù)結(jié)合可以減小電阻率，降低能耗[29-30]，更好地保持果汁的風(fēng)味、色澤和營養(yǎng)成分[31]。

維生素C是果酒營養(yǎng)價值的一個重要指標(biāo)，然而維生素C并不穩(wěn)定，對溫度敏感，容易氧化，造成果酒營養(yǎng)價值的降低。本文通過比較不同電場強(qiáng)度及處理時間的高壓脈沖電場滅菌對木瓜果酒中VC含量的變化，研究了高壓脈沖電場滅菌對木瓜果酒中VC損失的影響，并與傳統(tǒng)熱處理滅菌方法比較，為高壓脈沖電場滅菌在食品工業(yè)中的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

番木瓜果酒：紅日發(fā)酵果酒、穗中紅發(fā)酵果酒及紅日與穗中紅混合發(fā)酵果酒，由廣州市果樹科學(xué)研究所提供。

偏磷酸（HPO3）：含量（以HPO3計）≥38%。

磷酸三鈉（Na3PO4·12H2O）。

磷酸二氫鉀（KH2PO4）。

磷酸（H3PO4）：85%。

L-半胱氨酸（C3H7NO2S）：優(yōu)級純。

十六烷基三甲基溴化銨（C19H42BrN）：色譜純。

甲醇（CH3OH）：色譜純。

1.2 儀器設(shè)備

高壓脈沖電場設(shè)備：OSU-4L，美國俄亥俄州立大學(xué)。6個連續(xù)的脈沖處理腔，雙極方形波脈沖。

液相色譜儀：配有二極管陣列檢測器或紫外檢測器。

恒溫培養(yǎng)箱：30℃±1℃，30℃±1℃，等。

1.3 實驗方法

1.3.1 木瓜果酒中VC含量的測定

VC含量測定采用高效液相色譜法，樣品測定及計算步驟參照GB 5009.86—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中抗壞血酸的測定》。

1.3.2 細(xì)菌菌落總數(shù)檢測

木瓜果酒的細(xì)菌菌落總數(shù)的檢測采用國標(biāo)法（食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗菌落總數(shù)測定GB 4789.2—2010）。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同電場強(qiáng)度的高壓脈沖電場滅菌對木瓜果酒中VC的影響

研究了處理時間為300 μs時，不同電場強(qiáng)度的高壓脈沖電場滅菌對木瓜果酒中Vc含量變化的影響。結(jié)果表明，隨著高壓脈沖場強(qiáng)的增加，木瓜果酒中的Vc損失越來越大，35 kV/cm的電場強(qiáng)度下，紅日、穗中紅及其混合發(fā)酵果酒的Vc含量分別下降了10.03%、16.70%和15.17%。詳見圖1。

圖1 不同電場強(qiáng)度的高壓脈沖電場處理木瓜果酒的Vc含量

2.2 不同處理時間的高壓脈沖電場滅菌對木瓜果酒中Vc的影響

25 kV/cm電場強(qiáng)度下，不同處理時間的高壓脈沖電場滅菌對木瓜果酒中Vc含量的變化結(jié)果表明，隨著處理時間的延長，木瓜果酒中的Vc損失越來越大。處理時間為400 μs時，紅日、穗中紅及其混合發(fā)酵果酒的Vc含量分別下降了13.83%、18.77%和15.17%。詳見圖2。

圖2 不同處理時間的高壓脈沖電場處理木瓜果酒的Vc含量

2.3 不同滅菌方法對木瓜果酒Vc損失的影響

紅日、穗中紅及兩個品種混合發(fā)酵制得的木瓜果酒分別進(jìn)行不滅菌、80℃滅菌30 min、100℃滅菌30 min及25 kV/cm 300 μs高壓脈沖電場滅菌處理，測定各處理后木瓜果酒的Vc含量。結(jié)果表明，傳統(tǒng)熱殺菌處理的木瓜果酒中的Vc損失明顯高于高壓脈沖電場滅菌處理的木瓜果酒，以80℃、100℃滅菌30 min處理的木瓜果酒的Vc損失率最高，分別達(dá)到62.81%、84.37%；25 kV/cm 300 μs高壓脈沖電場滅菌處理的木瓜果酒的Vc損失率在10%以下。詳見圖3。

圖3 不同滅菌方法處理木瓜果酒的Vc含量

2.4 不同滅菌方法對木瓜果酒的滅菌效果

紅日、穗中紅及兩個品種混合發(fā)酵制得的木瓜果酒分別進(jìn)行不滅菌、80℃滅菌30 min、100℃滅菌30 min及25 kV/cm 300 μs高壓脈沖電場滅菌處理，研究了不同滅菌方法對木瓜果酒的滅菌效果。結(jié)果表明，高壓脈沖電場滅菌和熱處理滅菌對木瓜果酒的滅菌效果良好，25 kV/cm 300 μs高壓脈沖電場滅菌處理的木瓜果酒的細(xì)菌菌落總數(shù)均下降到11 cfu/mL以下，熱處理滅菌的木瓜果酒中未檢出。詳見表1。

表1 不同滅菌方法處理的木瓜果酒的細(xì)菌菌落總數(shù)(cfu/mL)

3 結(jié)論

木瓜果酒中Vc的損失與高壓脈沖電場的電場強(qiáng)度及處理時間相關(guān)，電場強(qiáng)度越大，處理時間越長，Vc的損失越大；與傳統(tǒng)的熱殺菌處理相比，高壓脈沖電場滅菌可有效地降低木瓜果酒中Vc的損失，且滅菌效果良好。物料的電導(dǎo)率、溫度等也是影響高壓脈沖電場效果的重要因素，高壓脈沖電場滅菌處理前進(jìn)行加壓、低溫等處理對滅菌效果、風(fēng)味和營養(yǎng)成分的影響需進(jìn)一步研究探討。高壓脈沖電場滅菌高效、均勻、產(chǎn)熱少，在具有良好殺菌效果的基礎(chǔ)上，可以最大程度地保留食品中的營養(yǎng)成分，減少木瓜果酒的酒精揮發(fā)，該技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展成熟后用于食品加工可以很好地保留食品的風(fēng)味、色澤和和營養(yǎng)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)殺菌法的不足。