低溫等離子體處理對獼猴桃濁汁品質(zhì)的影響

劉振蓉，趙武奇，高貴田，張清安，孟永宏，鄧 紅，賈夢科

獼猴桃細嫩多汁，酸甜宜人，是一種富含維生素C，抗氧化能力強的高營養(yǎng)水果[1-2]，也是維生素E、維生素K、鉀、鎂和膳食纖維的良好來源。獼猴桃濁汁營養(yǎng)豐富、品質(zhì)高且口感好，能極大地保留新鮮果汁的風味，具有廣闊的市場發(fā)展前景。殺菌是獼猴桃濁汁生產(chǎn)的關鍵工序，與熱殺菌技術相比，非熱殺菌由于對果汁營養(yǎng)成分、感官品質(zhì)及原始風味破壞較小，且無化學殘留而成為食品保鮮加工研究熱點。目前主要的非熱殺菌技術有臭氧殺菌[5]、超高壓殺菌[6]、紫外殺菌[7]和低溫等離子體技術[8]等。低溫等離子體是一種新型的非熱殺菌技術，它含有帶電粒子（電子、離子）、紫外線及活性物質(zhì)（分子、激發(fā)態(tài)原子、亞穩(wěn)態(tài)原子、自由基）等，能有效殺死或鈍化細菌、霉菌、酵母菌及其它有害微生物[9]，目前已開展橙汁[10]、藍莓[11]、蘋果汁[12]等果汁及豬肉[13]、魚[14]、花生[15]等低溫等離子體殺菌技術研究。于弘慧等[16]的研究表明，與巴氏殺菌相比，低溫等離子體技術能夠快速、有效地殺滅梨汁中的大腸桿菌，同時更好地維持梨汁原有的品質(zhì)；王卓等[17]用低溫等離子體對藍莓進行殺菌處理，在降低藍莓腐爛率的同時提高了藍莓貯藏期間的品質(zhì)；夏秋霞等[18]采用輝沖放電等離子體對蘋果汁中的魯氏結(jié)合酵母進行殺菌，殺菌效果理想，且對蘋果品質(zhì)影響較小。這些研究表明，低溫等離子體技術具有操作溫度低、微生物失活效率高、能量投入低、無殘留毒性等優(yōu)點，然而將其用于獼猴桃濁汁的殺菌尚未見報道。本研究將低溫等離子體技術用于獼猴桃濁汁的非熱殺菌，探討其對獼猴桃濁汁品質(zhì)的影響規(guī)律，為低溫等離子體技術在獼猴桃濁汁殺菌中的應用提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

獼猴桃：海沃德，陜西周至縣；抗壞血酸、領苯二甲酸氫鉀、甲醇、碳酸鈣粉、無水乙酸鈉、草酸、三氯乙酸，成都市科龍化工試劑廠；氫氧化鈉，天津市天力化學試劑有限公司；酚酞，天津市天力化學試劑有限公司；鹽酸，洛陽昊華化學試劑有限公司。所用試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

JA2003N 電子天平，上海精密科學儀器有限公司；UV-1800 型紫外分光光度計，Stable Micro System 公司；NS810 色差儀，深圳市三恩馳科技有限公司；榨汁機，廣州菱銳電器廠；酶標儀，Multiscan Go 美國熱電公司；HC-3018 高速離心機，西北營銷服務中心。

1.3 試驗方法

1.3.1 獼猴桃濁汁的制備 選取無明顯機械損傷和腐壞、大小基本一致、成熟度相同的獼猴桃，經(jīng)過去皮、榨汁處理后，用200 目的濾布過濾，得到獼猴桃濁汁樣品。

1.3.2 低溫等離子體處理 將樣品裝于處理所用盒子（長：11.2 cm，寬：7.7 cm，高：6 cm）中，分為A，B 兩組分別進行低溫等離子體處理，處理后進行理化指標和酶活性測定。其中A 組處理條件為：處理時間3.5 min，處理電壓分別為：10，25，40，55，70 kV；B 組處理條件為電壓40 kV，處理時間分別為：0.5，2，3.5，5，6.5 min。每個樣品重復3 次，取平均值。

1.3.3 測定指標與方法 可滴定酸（TA）含量測定參考GB/T 12456-2008 方法測定，獼猴桃濁汁中可滴定酸以檸檬酸計；VC 含量采用2，6-二氯靛酚溶液滴定法測定，參照GB 5009.86-2016；葉綠素含量采用比色法測定；丙二醛含量測定采用硫酸巴比妥酸比色法測定，以μmol/g 表示；總酚采用分光光度法測定，以每克樣品在波長280 nm處的吸光度值表示總酚含量，即OD280/g；濁度是測定獼猴桃濁汁在650 nm 下的吸光度值，即用T650來表征，T650值越大，濁度越??；可溶性糖采用蒽酮法測定；過氧化物酶（POD）活性用愈創(chuàng)木酚法測定。抗壞血酸過氧化物酶（APX）活性，參考《果蔬采后生理生化實驗指導》[19]方法測定；pH 值使用pH 計測定；可溶性固形物含量（SSC）用手持式折光儀測定；色澤用NS810 色差儀測定L*、a*、b*，△E 值的計算公式如下：

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 計算標準偏差；用SPSS 22.0 進行試驗數(shù)據(jù)處理及相關回歸分析，顯著性水平取0.05；文中圖由origin 8.5 軟件繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫等離子體處理對獼猴桃濁汁中總酚含量及POD 活性的影響

圖1a 為不同的低溫等離子體電壓處理對猴桃濁汁中總酚含量及POD 活性的影響，可以看出，與對照組相比，不同電壓處理的樣品中總酚含量顯著下降（P<0.05）；不同電壓處理組間總酚含量變化不顯著（P>0.05）；POD 活性經(jīng)不同電壓處理變化不顯著（P>0.05）。酚類化合物是一種天然抗氧化劑，能夠保護組織細胞免受單線態(tài)氧、超氧化物、羥基自由基等活性氧和活性氮的損傷；在等離子體的高電壓作用下，獼猴桃濁汁中溶解氧活性增加，導致酚類等生物活性物質(zhì)易被氧化，使總酚含量下降。

圖1 不同處理對總酚含量及POD 活性的影響Fig.1 Influence of different treatments on total phenol content and POD activity

圖1b 為不同時間的低溫等離子體處理對猴桃濁汁中總酚含量及POD 活性的影響，可以看出，隨著時間的延長，總酚含量呈下降趨勢；POD活性呈先顯著升高后下降趨勢（P<0.05）。Pankaj等[20]的研究也表明，隨著低溫等離子體處理時間的增加，葡萄汁中總酚含量降低。其機理是處理過程中產(chǎn)生多種活性氧和臭氧，在臭氧作用下，酚類化合物中芳香環(huán)易被降解而受到破壞，導致總酚含量下降；電壓一定時，隨著處理時間的延長，等離子體處理造成細胞膜破裂，細胞內(nèi)部酶釋放，從而使POD 酶活性增強；處理時間大于3.5 min 時，等離子體產(chǎn)生的活性氧自由基等物質(zhì)濃度逐漸增大，引起POD 酶構(gòu)象及結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使酶活性降低。

2.2 低溫等離子體處理對猴桃濁汁△E 值及濁度的影響

圖2a 為不同的低溫等離子體電壓處理對猴桃濁汁中△E 值及濁度的影響，T650值為獼猴桃濁汁在650 nm 下的吸光度值，T650值越大，濁度越小。由圖可知，隨著電壓的增大，△E 值先增大后減小；濁度在0～40 kV 時顯著減?。≒<0.05），電壓大于40 kV 時變化不顯著（P>0.05）。較低電壓條件下能使部分酶被激活，酶促反應導致果汁褐變加劇，△E 值增大；電壓過大時會抑制酶的活力，使果汁褐變程度減輕，△E 值減小[21]；隨著電壓的增大，獼猴桃濁汁中微小顆粒發(fā)生輕微聚集，從而使體系的濁度減小，澄清度增大。

圖2b 為不同時間的低溫等離子體處理對猴桃濁汁中△E 值及濁度的影響，可以看出，與對照組相比，不同時間處理的獼猴桃濁汁濁度顯著下降（P<0.05）；不同時間處理組間濁度變化不顯著（P>0.05）；隨著時間的延長，△E 值顯著增大（P<0.05）。果汁的△E 值增大是由于褐變度增大所導致，而褐變與果汁富含VC 和葉綠素密切相關。隨著時間的延長，等離子體產(chǎn)生的自由基及活性成分增加，使抗壞血酸氧化生成褐色物質(zhì)；此外，果汁中的葉綠素處于酸性環(huán)境中，隨著處理時間的延長，鎂離子能將分子中的氫離子置換出來，生成褐色的脫鎂葉綠素，導致果汁△E 值增大[22]。

圖2 不同處理對獼猴桃濁汁色差值及濁度的影響Fig.2 Influence of different treatments on color difference and turbidity in kiwi turbidity juice

2.3 低溫等離子體處理對猴桃濁汁中VC 含量及APX 活性的影響

不同的低溫等離子體電壓處理對猴桃濁汁中VC 含量及APX 活性的影響見圖3a，由圖可知，電壓為10，25 kV 時，VC 含量變化不顯著（P>0.05）；電壓大于25 kV 時，VC 含量顯著下降（P<0.05）；隨著電壓的增大，APX 酶活性呈先上升后下降趨勢。VC 是獼猴桃濁汁中的主要營養(yǎng)成分之一，兼具酸性和還原性，極易氧化分解。隨著電壓的增大，電場中自由電子能量升高，等離子體產(chǎn)生的自由基和活性粒子增多，加速了VC 的氧化降解；處理電壓小于40 kV 時，隨著電壓的增大，部分潛在的同工酶可能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚詰B(tài)酶，導致APX 酶活增大。

不同時間的低溫等離子體處理對猴桃濁汁中VC 含量及APX 活性的影響見圖3b，由圖可知，隨著時間的延長，VC 含量顯著下降（P<0.05）；APX活性隨時間的延長呈先升高后下降趨勢，處理時間為2 min 時，APX 活性最大。隨著處理時間的延長，果汁中的活性氧濃度增大，加速了VC 的氧化，使VC 含量下降；隨著處理時間的延長，等離子體對細胞膜的降解導致膜的通透性發(fā)生改變，促進了細胞內(nèi)部酶的釋放，使APX 酶活性增大；當處理時間大于2 min 時，等離子體作用導致酶空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使酶活性降低。

圖3 不同處理對VC 含量及APX 活性的影響Fig.3 Influence of different treatments on VC content and APX activity

2.4 低溫等離子體處理對猴桃濁汁中丙二醛及葉綠素含量的影響

不同的低溫等離子體電壓處理對猴桃濁汁中丙二醛及葉綠素含量的影響見圖4a，由圖可知，丙二醛含量先顯著下降后顯著上升（P<0.05），電壓為10，25 kV 時，丙二醛含量低于對照組；隨著電壓的增大，葉綠素含量顯著下降（P<0.05）。丙二醛是組織膜脂過氧化產(chǎn)物，其含量高低是衡量組織衰老水平的重要指標[23]。隨著電壓的增大，果汁中產(chǎn)生的自由基引發(fā)膜脂過氧化作用，導致細胞膜被破壞，丙二醛含量增加；膜脂過氧化作用不僅能損傷葉綠體的超微結(jié)構(gòu)，引起葉綠素降解，同時也能抑制葉綠素的合成，最終導致葉綠素含量降低。

不同時間的低溫等離子體處理對猴桃濁汁中丙二醛及葉綠素含量的影響見圖4b，由圖可知，隨著時間的延長，丙二醛含量呈上升趨勢；葉綠素含量隨時間的延長顯著下降（P<0.05）。在較長時間處理下，丙二醛含量的上升可能是由于細胞組織被破壞所導致；獼猴桃濁汁中葉綠素含量豐富但極不穩(wěn)定，酸性環(huán)境中，葉綠素易轉(zhuǎn)變成脫鎂葉綠素，處理時間延長，使果汁環(huán)境酸性稍有增加，加快葉綠素的轉(zhuǎn)變，使其含量下降。

圖4 不同處理對丙二醛含量及葉綠素含量的影響Fig.4 Influence of different treatments on content of malondialdehyde and chlorophyll

2.5 低溫等離子體處理對猴桃濁汁中可溶性糖及可溶性固形物含量的影響

圖5為不同處理對獼猴桃濁汁中可溶性糖含量及可溶性固形物含量的影響。在不同電壓及不同時間處理下，二者變化均不顯著（P>0.05）。這與孫艷等[24]研究低溫等離子體處理對黃瓜品質(zhì)的影響結(jié)果一致?？扇苄怨绦挝镏饕怯商穷愇镔|(zhì)構(gòu)成，這類物質(zhì)的分子內(nèi)和分子間都存在氫鍵，不易受到等離子體中·OH 的進攻而發(fā)生變化[25]。因此，隨著電壓的增大和處理時間的延長，獼猴濁汁中的可溶性糖含量基本不發(fā)生變化，可溶性固形物含量基本不變。

圖5 不同處理對可溶性糖含量及可溶性固形物含量的影響Fig.5 Influence of different treatments on soluble sugar content and soluble solids content

2.6 低溫等離子體處理對猴桃濁汁中可滴定酸含量及pH 值的影響

圖6為不同處理對獼猴桃濁中可滴定酸含量及pH 值的影響。隨電壓的增大和時間的延長，二者變化均不顯著（P>0.05）。說明低溫等離子體處理對，獼猴桃濁汁的可滴定酸和酸度影響較小。Surowsky 等[26]在研究低溫等離子體對蘋果汁中弗氏檸檬酸桿菌的影響中也觀察到，等離子體處理后可滴定酸含量和pH 值沒有發(fā)生顯著變化。

圖6 不同處理對可滴定酸含量及pH 值的影響Fig.6 Influence of different treatments on titrable acid content and pH value

2.7 各指標間相關性分析

不同電壓處理后各指標間的相關性分析結(jié)果如表1所示，POD 活性與△E 值呈顯著正相關；丙二醛含量與葉綠素含量呈極顯著負相關；葉綠素含量與T650值及丙二醛含量呈顯著負相關，即與濁度呈顯著正相關；葉綠素含量與VC 含量呈極顯著正相關；可溶性糖含量與T650值及丙二醛含量呈顯著負相關，即與濁度呈顯著正相關；可溶性糖含量與VC 含量呈極顯著正相關，與葉綠素含量呈顯著正相關；電壓與T650值、丙二醛含量及可溶性糖含量呈顯著正相關，即與濁度呈顯著負相關；電壓與VC 含量、葉綠素含量呈極顯著負相關；總酚含量與T650值呈極顯著負相關，與葉綠素含量呈顯著正相關，說明總酚含量與電壓也有一定的相關性?？偡雍康脑黾邮蛊溲趸酆袭a(chǎn)生更多新的色素顆粒，則濁度逐漸升高[27]；丙二醛含量的增加會使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，在加速葉綠素降解的同時也抑制了葉綠素的合成，最終導致葉綠素含量降低。

/kV壓電0.034 0.856*-0.806 0.262-0.936**-0.019 0.840*-0.980**-0.840*-0.313 0.246-0.260 1值pH 0.570 0.167-0.285 0.269 0.374 0.473-0.464 0.163 0.139-0.608-0.300 1 TA/%0.366 0.172-0.304 0.667-0.098-0.335 0.057-0.098 0.120 0.455 1 SSC/%0.061-0.395 0.442 0.149 0.243-0.010-0.265 0.382 0.412 1性關相間標指各后理處壓電同不1表C orrelation of indicators after different voltages Table 1 溶可/素綠葉醛/二丙APX/OD280 VC/mg OD470 POD/△/%糖性-1·g mg-1·g μmol-1-1·mF·min-1）g·（100-1-1·g·min 0.045-0.73-0.351 0.666 0.113 0.860*-0.817*-0.906*0.608 0.412 0.790 0.575 0.648 0.820*-0.457-0.314 0.647-0.635-0.175-0.259 0.010 0.376-0.174 1 0.949**0.954**-0.954**-0.023 1-0.207-0.136-0.207 1-0.902*-0.844*1 0.916*1 1/酚總-1·g OD280/%T650 E△標指-0.563 0.471 1 E△-0.957**1/%T650 1-1·g/OD280酚總-1-1·g·min OD470 POD/△-1 VC/mg·（100g）-1-1·mF·min APX/OD280-1·g/μmol醛二丙-1·g/mg素綠葉/%糖性溶可SSC/%TA/%pH 值/kV壓電。著顯異差平P<0.01 水P<0.05 和在示表別：*、** 分注

經(jīng)不同時間處理后各指標間相關性分析結(jié)果如表2所示，T650值與△E 值呈極顯著正相關，濁度與△E 值呈極顯著負相關；VC 含量與總酚含量呈極顯著正相關；APX 活性與POD 活性呈顯著正相關；丙二醛與總酚含量呈顯著負相關，與VC 含量呈極顯著負相關；葉綠素含量與總酚含量及VC含量呈極顯著正相關；與丙二醛含量呈顯著負相關；時間與總酚含量呈顯著負相關，與VC 含量及葉綠素含量呈極顯著負相關，與丙二醛含量呈顯著正相關；△E 值及T650值與總酚含量、VC 含量、葉綠素含量呈顯著負相關，即濁度與總酚含量、VC 含量、葉綠素含量呈顯著正相關；pH 值與丙二醛含量呈顯著正相關；可溶性糖含量與葉綠素含量呈顯著正相關；因此，△E 值、濁度、pH 值和可溶性糖含量與處理時間也存在一定的顯著相關性。葉綠素的降解、VC 含量和總酚含量的減少會導致獼猴桃濁汁色澤受損，色差增大。

/min間時0.674 0.589-0.903*0.085-0.923**0.036 0.906*-0.939**-0.699-0.112 0.116 0.689 1值pH 0.367 0.264-0.573 0.399-0.689 0.286 0.817*-0.603-0.045-0.083 0.491 1 TA/%-0.296-0.233-0.035 0.118-0.110 0.272 0.273 0.019 0.365-0.281 1 SSC/%-0.384-0.487 0.367-0.622 0.326-0.572-0.022 0.274 0.147 1性關相間標指各后理處間時同不2表Correlation of indicators after different time processing Table 2 性溶可/素綠葉醛/二丙APX/OD280·VC/mg OD470 POD/△/%糖-1·g mg-1·g μmol-1-1·mF·min-1）g（100-1-1·g·min-0.801-0.883*0.661 0.525-0.864*0.595-0.804-0.830*0.593 0.623-0.821*0.632 0.810 0.994**-0.843*-0.362 0.984**-0.416-0.048-0.340 0.280 0.913*-0.433 1 0.732 0.987**-0.919**-0.403 1-0.115-0.298 0.305 1-0.566-0.844*1 0.814*1 1/酚總-1·g OD280/%T650 E△標指-0.916*0.978**1 E△-0.875*1/%T650 1-1·g/OD280酚總-1-1·g·min OD470 POD/△-1）·（100g VC/mg-1-1·mF·min APX/OD280-1·g/μmol醛二丙-1/mg·g素綠葉/%糖性溶可SSC/%TA/%值pH/min間時。著顯異差平水P<0.01和P<0.05在示表別分、**：*注

綜上可知，不同電壓處理對濁度、丙二醛含量、可溶性糖含量、VC 含量、葉綠素含量、總酚含量影響顯著；而不同處理時間對總酚含量、VC 含量、葉綠素含量、丙二醛含量、△E 值、濁度、pH 值和可溶性糖含量影響顯著。因此，不同電壓及不同時間處理對獼猴桃濁汁各考察指標的影響機理不同。

3 結(jié)論

低溫等離子體處理對獼猴桃濁汁中丙二醛含量及△E 值的影響顯著（P<0.05）；可溶性固形物含量、可溶性糖含量、可滴定酸含量、pH 值隨時間和電壓不同變化均不顯著（P>0.05）；濁度、VC 含量、總酚含量、葉綠素含量顯著降低（P<0.05）；APX 活性經(jīng)低溫等離子體處理后呈先顯著上升后下降趨勢（P<0.05）；POD 活性隨著電壓的增大變化不顯著（P＞0.05），隨著時間的延長先顯著上升后顯著下降（P<0.05）。低溫等離子體對獼猴桃濁汁中可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸含量及pH 值影響不大，對△E、濁度、VC、總酚及葉綠素含量有一定的影響，且不同電壓及不同時間處理對各考察指標的影響機理不同。因此，在利用低溫等離子體對獼猴桃濁汁殺菌時，應選擇合適的工藝參數(shù)，在確保殺菌效果的同時，盡可能多的保留營養(yǎng)。