超高壓處理對百香果—火龍果復(fù)合飲料品質(zhì)的影響及殺菌工藝優(yōu)化

唐美玲 段偉文 段振華 唐小閑

(1. 大連工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧 大連 116034; 2. 賀州學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，廣西 賀州 542899)

百香果(PassifloraedulisSims)又名雞蛋果，含有多糖、氨基酸以及豐富的鈣、磷、鐵等物質(zhì)[1]，其果香味獨(dú)特，非常適宜與其他果蔬汁混合，能有效改善復(fù)合飲料的風(fēng)味[2]?；瘕埞?Hylocereusundatus)又稱紅龍果，富含維生素、膳食纖維、碳水化合物和礦物質(zhì)[3]，是一種高膳食纖維、低脂、低糖、高水分且微量營養(yǎng)素豐富的熱帶和亞熱帶水果[4]。這兩種水果作為廣西優(yōu)勢農(nóng)產(chǎn)品資源，產(chǎn)量高但不耐貯藏[5-6]，將二者復(fù)配制作飲品，可以轉(zhuǎn)化為高附加值加工產(chǎn)品的形式解決原料不耐貯藏問題[7]。然而，百香果、火龍果均為熱敏性原料，采用熱力殺菌會不同程度地破壞復(fù)合飲料中的營養(yǎng)成分和感官品質(zhì)[8]。

超高壓技術(shù)(UHP)是目前農(nóng)產(chǎn)品非熱殺菌的研究熱點(diǎn)之一[9]，能在殺菌、鈍酶的同時保持產(chǎn)品原有營養(yǎng)和感官品質(zhì)，其中施壓方式是影響超高壓殺菌效果的一個重要因素[10]，有研究[11]表明，間歇式超高壓可以強(qiáng)化對微生物的致死率，減少超高壓處理時間?，F(xiàn)有研究中采用間歇性施壓處理單一水果飲料已有報道，如胡蘿卜汁[11]、西番蓮果汁[12]、椰肉原漿[13]9等，但應(yīng)用于百香果—火龍果復(fù)合飲料的研究尚未見報道。

試驗擬采用間歇式超高壓處理百香果—火龍果復(fù)合飲料，研究不同低高壓壓力組合、保壓時間、低高壓時間比和協(xié)同溫度對復(fù)合飲料殺菌效果及品質(zhì)的影響，為其工業(yè)化加工應(yīng)用提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

百香果：紫果，泰和水果店；

火龍果：紅肉，泰和水果店；

富硒黑木耳：廣西昭平；

白砂糖、食鹽：市售；

果膠酶：食品級，諾維信有限公司；

果膠、黃原膠：食品級，浙江多味化工食品有限公司；

無水乙醇、氯化鈉：分析純，廣東光華科技股份有限公司；

平板計數(shù)瓊脂：生化試劑，廣東環(huán)凱微生物科技有限公司。

1.2 試驗儀器與設(shè)備

破壁料理機(jī)：XP07型，佛山市順德區(qū)喜萊家電器有限公司；

數(shù)顯恒溫水浴鍋：HH-S2型，江蘇金怡儀器科技有限公司；

立式壓力蒸汽滅菌器：LDZX-75KBS型，上海申安醫(yī)療器械廠；

臺式低速大容量離心機(jī)：L550型，湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司；

真空包裝機(jī)：AS-Z0L型，泉州市安森機(jī)電有限公司；

超高壓設(shè)備：HPP.L2-600/1型，天津華泰森淼有限公司；

pH計：FE28型，梅特勒—托利多儀器(上海)有限公司；

可見分光光度計：722型，上海佑科儀器儀表有限公司；

數(shù)顯糖度計：LH-B55型，陸恒生物有限公司；

色彩色差計：CR-400型，日本柯尼卡美能達(dá)控股株式會社。

1.3 試驗方法

1.3.1 百香果—火龍果復(fù)合飲料的制備

百香果汁、火龍果汁→混合、調(diào)配→均質(zhì)→袋裝(100 g/袋)→真空封口→超高壓殺菌→冷卻→成品

操作要點(diǎn)：

(1) 混合、調(diào)配：將制備的百香果汁、火龍果汁按最佳配方即百香果與火龍果復(fù)配比1∶1 (g/g)，料液比1∶3(g/g)進(jìn)行混合后，加入具有保健功效且可均衡營養(yǎng)的黑木耳粉0.35%，白糖9%和穩(wěn)定劑0.1%調(diào)配。

(2) 均質(zhì)：將調(diào)配好的混合果汁置于膠體磨中處理7 min。

(3) 袋裝：將均質(zhì)后的復(fù)合飲料裝至耐壓性能優(yōu)良的PET/PE復(fù)合真空食品包裝袋中。

(4) 真空封口：裝袋后在0.1 MPa下進(jìn)行真空熱封，封口時間為2.0 s，冷卻時間為1.7 s。

(5) 超高壓殺菌：將包裝好的復(fù)合飲料置于超高壓滅菌容器內(nèi)，以水作為傳壓介質(zhì)，采用先低壓處理，待卸壓完成后立即進(jìn)行高壓操作，處理結(jié)束取出樣品。

1.3.2 單因素試驗設(shè)計 試驗設(shè)定超高壓處理基本條件為低高壓壓力組合200 MPa/400 MPa、保壓時間10 min，低高壓時間比1∶1，協(xié)同溫度30 ℃，以低高壓壓力組合(100 MPa/400 MPa、200 MPa/400 MPa、200 MPa/500 MPa、300 MPa/500 MPa、300 MPa/600 MPa)、保壓時間(2，6，10，14，18 min)、低高壓時間比(5∶1，2∶1，1∶1，1∶2，1∶5)和協(xié)同溫度(25，30，35，40，45 ℃)為超高壓處理的考察因素，以菌落總數(shù)、pH、可溶性固形物、穩(wěn)定系數(shù)和色差值△E為指標(biāo)。改變其中一個因素條件，固定其他因素條件，分別考察各因素對復(fù)合飲料品質(zhì)的影響。

1.3.3 正交試驗優(yōu)化設(shè)計 依據(jù)單因素試驗結(jié)果，采用L9(34)進(jìn)行三因素三水平正交試驗因素水平設(shè)計。

1.3.4 測定指標(biāo)

(1) 色差值：分別將超高壓處理樣品與對照樣品平鋪于臺面，采用色差計對樣品的L、a、b進(jìn)行測定，然后對比分析[14]。其中，L表示樣品亮度；a表示樣品紅綠度；b表示樣品黃藍(lán)度，△E表示樣品色澤總體變化，△E越大表明顏色變化越明顯?！鱁的計算公式為：

△E= [(L-L0)2+(a-a0)2+(b-b0)2]1/2，

(1)

式中:

L、a、b——超高壓處理樣品測定值；

L0、a0、b0——對照樣測定值。

(2) pH值：采用pH計進(jìn)行測定。

(3) 可溶性固形物：將復(fù)合飲料充分混勻，采用數(shù)顯糖度計進(jìn)行測定。

(4) 穩(wěn)定系數(shù)：量取5 mL復(fù)合飲料于50 mL容量瓶中，蒸餾水定容，混勻后用分光光度計測定其最大吸收波長處的吸光值A(chǔ)1。然后量取10 mL復(fù)合飲料置于離心管內(nèi)，以2 000 r/min的轉(zhuǎn)速于低速離心機(jī)內(nèi)處理10 min，取5 mL上清液按A1前處理方法稀釋10倍，混勻后在其最大吸收波長處測定吸光值A(chǔ)2，按式(2)計算復(fù)合飲料的穩(wěn)定系數(shù)R[15]。R越大表明復(fù)合飲料穩(wěn)定性越好。

R=A2/A1。

(2)

(5) 菌落總數(shù)的測定：按GB 4789.2—2016執(zhí)行。

1.3.5 數(shù)據(jù)處理與分析 試驗結(jié)果以(均值±標(biāo)準(zhǔn)差)表示(n=3)，采用Word 2010、Excel 2010、Origin 8.5和JMP 10.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 低高壓壓力組合對復(fù)合飲料品質(zhì)的影響

百香果—火龍果復(fù)合飲料中初始菌落總數(shù)為4.48 lg(CFU/mL)，隨著壓力組合的升高，菌落總數(shù)呈下降趨勢。經(jīng)壓力組合100 MPa/400 MPa、300 MPa/600 MPa 處理的復(fù)合飲料中菌落總數(shù)分別下降至2.48，1.74 lg(CFU/mL)，表明復(fù)合飲料中的不耐壓微生物隨著壓力組合的升高逐漸失活；在200 MPa/500 MPa下復(fù)合飲料的殺菌率為99.64%。當(dāng)壓力組合在200 MPa/500 MPa、300 MPa/500 MPa和300 MPa/600 MPa時，復(fù)合飲料中菌落總數(shù)并沒有隨著壓力組合的增大而顯著減少。分析原因：超高壓處理后，大部分對壓力敏感的細(xì)菌已經(jīng)死亡，而在有限的范圍內(nèi)繼續(xù)升高壓力，因施壓壓力遠(yuǎn)未達(dá)到耐壓菌的閾值，其菌落總數(shù)也不會顯著減少[16]。

由表1可知，不同低高壓壓力組合對復(fù)合飲料的pH、可溶性固形物、穩(wěn)定系數(shù)和色差△E與對照樣均無顯著差異(P<0.05)。這與朱香澔等[12]研究超高壓處理西番蓮果汁品質(zhì)的影響時結(jié)果一致，經(jīng)超高壓處理西番蓮果汁的pH、可溶性固形物、穩(wěn)定系數(shù)和色差△E均無顯著性差異。其中，在100 MPa/400 MPa、200 MPa/500 MPa時，色差△E相較于其他組合更小。綜合各項指標(biāo)及生產(chǎn)成本考慮，較佳的壓力組合為200 MPa/500 MPa。

表1 低高壓壓力組合對復(fù)合飲料品質(zhì)指標(biāo)的影響?

? 同列小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

2.2 保壓時間對復(fù)合飲料品質(zhì)的影響

隨著保壓時間(2～18 min)的延長，菌落總數(shù)顯著減少，因此延長保壓時間對殺滅復(fù)合飲料中的細(xì)菌效果顯著(表2)。這與任杰等[17]報道的隨著超高壓殺菌時間的延長，菌落總數(shù)的滅活率逐漸上升結(jié)果相互一致。當(dāng)保壓時間>10 min時，復(fù)合飲料的菌落總數(shù)下降趨于平緩，可能是由于復(fù)合飲料中的大部分微生物已在10 min內(nèi)被殺死，而剩余的微生物具有較高的耐壓性，故繼續(xù)延長保壓時間對復(fù)合飲料中菌落總數(shù)的變化不明顯。

由表2可知，與對照組相比，經(jīng)超高壓處理對復(fù)合飲料的pH、可溶性固形物和穩(wěn)定系數(shù)影響較小，均無顯著性差異，表明超高壓處理可較好地保持復(fù)合飲料的甜酸度及穩(wěn)定性。這與方亮等[18]研究超高壓中溫協(xié)同處理對獼猴桃果汁pH及可溶性固形物含量的影響結(jié)果一致。隨著超高壓處理中保壓時間的延長，復(fù)合飲料的色差值△E在18 min時最大，與處理組間差異顯著，可能是經(jīng)超高壓處理后，復(fù)合飲料中的內(nèi)源酶會被鈍化，同時保壓時間越長，越有利于細(xì)胞內(nèi)呈色物質(zhì)的溶出，從而使復(fù)合飲料的色澤有所變化[19]。綜合各項指標(biāo)及生產(chǎn)成本考慮，較佳的保壓時間為10 min。

2.3 低高壓時間比對復(fù)合飲料品質(zhì)的影響

隨著低壓時間占比的減少，高壓時間比例的增大，復(fù)合飲料菌落總數(shù)下降幅度較大，由2.56 lg(CFU/mL)下降至1.76 lg(CFU/mL)(表3)。這是因為增大高壓時間占比的同時間歇性施壓方式對微生物的特殊脅迫作用得以增強(qiáng)，高壓時間比越大，對微生物的特殊脅迫作用也越強(qiáng)，復(fù)合飲料中微生物的殺菌效果越好[13]16。在低高壓時間比為1∶2，1∶5時，菌落總數(shù)曲線趨于平緩，繼續(xù)延長高壓時間對復(fù)合飲料殺菌效果的影響不明顯。

表2 保壓時間對復(fù)合飲料品質(zhì)指標(biāo)的影響?

? 同列小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

表3 低高壓時間比對復(fù)合飲料品質(zhì)指標(biāo)的影響?

? 同列小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

由表3可知，保壓時間對復(fù)合飲料的pH、可溶性固形物、穩(wěn)定系數(shù)與對照樣無顯著差異，而色差值△E隨著高壓時間的延長而逐漸增大，在低高壓時間比1∶2，1∶5時存在顯著性差異，可能是由于高壓時間的延長，復(fù)合飲料中果肉細(xì)胞組織破損，呈色物質(zhì)大量溶出，色差△E增大。綜合各項指標(biāo)及生產(chǎn)成本考慮，較佳的低高壓時間比為1∶1。

2.4 協(xié)同溫度對復(fù)合飲料滅菌效果及品質(zhì)的影響

隨著協(xié)同溫度的升高，復(fù)合飲料中菌落總數(shù)呈下降的趨勢，但整體下降趨勢較為平緩，處理組間差異不顯著。這與康蕊等[10]研究超高壓處理中保壓溫度對椰肉原漿滅菌效果的影響一致。對照組的pH、可溶性固形物、穩(wěn)定系數(shù)含量分別為3.88、11.98%、0.916；隨著超高壓處理協(xié)同溫度的升高，復(fù)合飲料的pH、可溶性固形物、穩(wěn)定系數(shù)與對照組均無顯著性差異，而色差值△E隨著協(xié)同溫度的升高而增大(表4)。綜合各項指標(biāo)及生產(chǎn)成本考慮，較佳的協(xié)同溫度為30 ℃。

表4 協(xié)同溫度對復(fù)合飲料品質(zhì)指標(biāo)的影響?

? 同列小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

2.5 超高壓殺菌正交試驗結(jié)果與分析

固定超高壓處理時協(xié)同溫度為30 ℃，采用L9(34)進(jìn)行三因素三水平正交試驗，因素水平設(shè)計見表5。

表5 正交試驗因素水平表

由表6可知，經(jīng)超高壓正交優(yōu)化試驗的復(fù)合飲料中均未檢出霉菌和酵母菌。根據(jù)各因素均值分析可知，A3C>B(即低高壓壓力組合>低高壓時間比>保壓時間)。由此得出，百香果—火龍果復(fù)合飲料的最佳超高壓滅菌條件為A3B3C3，即低高壓壓力組合為200 MPa/550 MPa，保壓時間為12 min，低高壓時間比為1∶2。

表6 不同超高壓處理條件對復(fù)合飲料殺菌效果的影響

表7 正交試驗方差分析表

2.6 不同殺菌方式對復(fù)合飲料品質(zhì)指標(biāo)的影響

由表8可知，對最佳超高壓殺菌條件A3B3C3進(jìn)行驗證實驗，并以未經(jīng)殺菌處理作為對照組，從復(fù)合飲料的各項品質(zhì)指標(biāo)對超高壓殺菌與巴氏殺菌(85 ℃，15 min)兩種處理方式進(jìn)行比較。檢測到經(jīng)超高壓殺菌處理的復(fù)合飲料中菌落總數(shù)<10 CFU/mL，巴氏殺菌處理的復(fù)合飲料中未檢出菌落；兩種殺菌方式處理對復(fù)合飲料的pH、可溶性固形物和穩(wěn)定系數(shù)影響不大，而色差△E分別為

表8 殺菌方式對復(fù)合飲料品質(zhì)指標(biāo)的影響

1.12和3.49，即巴氏殺菌與對照組的色差存在較大差異，超高壓殺菌則相對較小，說明采用超高壓殺菌可以較好地保持復(fù)合飲料原有色澤。

由表9可知，在感官品質(zhì)方面，兩種殺菌方式對復(fù)合飲料感官評價存在不同影響，其中超高壓殺菌與未殺菌樣品較為相近。

表9殺菌方式對復(fù)合飲料感官品質(zhì)的影響

Table9Effectofdifferentsterilizationmethodsonsensoryevaluationofcompoundbeverage

殺菌方式感官評價對照組 紫紅色;組織狀態(tài)均勻,無分層現(xiàn)象;具有濃郁且協(xié)調(diào)的復(fù)合果香味;酸甜適宜超高壓殺菌紫紅色;組織狀態(tài)均勻,無分層現(xiàn)象;具有濃郁且協(xié)調(diào)的復(fù)合果香味;酸甜適宜巴氏殺菌 血紅色;組織狀態(tài)均勻,無分層現(xiàn)象;具有強(qiáng)烈的蒸煮味且果香味嚴(yán)重散失;酸甜適宜

綜合以上對菌落總數(shù)、pH、可溶性固形物、穩(wěn)定系數(shù)、色差△E和感官評價的分析，采用超高壓殺菌(200 MPa/550 MPa，12 min，1∶2)和巴氏殺菌(85 ℃，15 min)處理復(fù)合飲料的微生物指標(biāo)均可達(dá)到飲料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(NY/T 434—2016)，但超高壓殺菌可以較好地保持百香果—火龍果復(fù)合飲料原有色、香、味等各項品質(zhì)。

3 結(jié)論

超高壓處理新鮮百香果—火龍果復(fù)合飲料的殺菌效果顯著，并且能較好地保持復(fù)合飲料原有品質(zhì)，其中壓力越大，保壓時間越長，殺菌效果越好；對復(fù)合飲料的pH、可溶性固形物、穩(wěn)定系數(shù)均無顯著性差異，但延長保壓時間和增加高壓時間占比，色差值△E增大。經(jīng)試驗研究，確定百香果—火龍果復(fù)合飲料的超高壓最佳殺菌條件為：低高壓壓力組合200 MPa/550 MPa，保壓時間12 min，低高壓時間比1∶2，保壓溫度30 ℃。在此條件下，菌落總數(shù)<10 CFU/mL，產(chǎn)品符合飲料食品的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求。此外，超高壓處理百香果—火龍果復(fù)合飲料貯藏期間的品質(zhì)變化有待進(jìn)一步研究。