殺菌工藝對藍莓果汁品質(zhì)的影響

寧孔卵， 姜啟興*， 余達威， 楊 方， 許艷順， 夏文水

（1.江南大學(xué) 食品學(xué)院，江蘇 無錫 214122；2.江南大學(xué) 江蘇省食品安全與質(zhì)量控制協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 無錫 214122）

藍莓是杜鵑花科越橘屬多年生漿果，在越橘屬中營養(yǎng)價值最高，被稱為“漿果之王”[1]。藍莓具有較多的多酚類物質(zhì)，其富含的花青素具有較高的體外抗氧化活性[2]。近年來，由于生活水平的提高及生活節(jié)奏的加快，越來越多的人選擇飲用果蔬汁替代新鮮水果的攝入，對果蔬汁的營養(yǎng)價值、新鮮度和保健功能也有更高要求[3]。果肉型藍莓果汁不僅滋味酸甜可口，香氣清爽宜人，而且富含有益腸道健康的膳食纖維，具有很高的開發(fā)應(yīng)用價值和市場前景。

根據(jù)工廠灌裝和產(chǎn)品包裝形式的不同，果汁加工工藝有所不同。一方面，加工工藝不同，相應(yīng)的加工設(shè)備會有差異，資金投入也有較大差別。另一方面，不同的加工工藝對應(yīng)不同的殺菌工藝，殺菌工藝差異直接影響產(chǎn)品品質(zhì)，包括果汁的物理穩(wěn)定狀態(tài)、功能物質(zhì)保留率及外觀色澤[4]，特別是果肉型藍莓果汁。因此有必要對比分析不同殺菌工藝對藍莓果汁品質(zhì)的影響程度，為工業(yè)化生產(chǎn)選擇經(jīng)濟合理的包裝設(shè)備提供技術(shù)參考。

根據(jù)產(chǎn)品灌裝設(shè)備的不同，飲料類產(chǎn)品熱殺菌主要有先殺菌后無菌灌裝（前殺菌）與先灌裝后殺菌（后殺菌）兩種工藝[5]。作者探討了前殺菌與后殺菌兩種工藝對藍莓果汁品質(zhì)的影響，對比分析了不同殺菌工藝下藍莓果汁渾濁穩(wěn)定性、總花青素保留率和色澤的變化，為合理選擇殺菌工藝提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 實驗原料 冷凍藍莓（藍豐），由山東省臨沂百味果園食品有限公司提供，－18℃冰箱冷凍備用。

1.1.2 實驗試劑 甲醇、乙酸、氯化鉀、鹽酸、醋酸鈉等（均為分析純）以及平板計數(shù)瓊脂：國藥集團化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品。

1.1.3 主要儀器設(shè)備 4k-15型高速冷凍離心機：德國Sigma公司產(chǎn)品；LHS-250HC-II型恒溫恒濕培養(yǎng)箱：上海一恒科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；LDZX-50KBS型立式臺式殺菌鍋：上海躍進醫(yī)療器械廠產(chǎn)品；UV-1000紫外可見分光光度計：上海天美科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；AX250電子分析天平、UltraScan Pro1166型高精度分光測色儀：美國Hunterlab公司產(chǎn)品；管板組合式超高溫殺菌機：日本Powerpoint International公司產(chǎn)品；高壓均質(zhì)機：上海普麗盛融合機械設(shè)備有限公司產(chǎn)品；XMD型熱電偶：上海自動化儀表六廠產(chǎn)品。

1.2 實驗方法

1.2.1 藍莓果汁的制備與殺菌對比實驗 灌裝后殺菌工藝：冷凍藍莓→常溫解凍→蒸汽熱燙→榨汁→調(diào)配（果漿質(zhì)量分數(shù)20%）→過濾→均質(zhì)→灌裝（每瓶280 mL）→殺菌。

灌裝前殺菌工藝：冷凍藍莓→常溫解凍→蒸汽熱燙→榨汁→調(diào)配（果漿質(zhì)量分數(shù)20%）→過濾→均質(zhì)→殺菌→無菌灌裝（每瓶280 mL）。

將藍莓從－18℃冰箱取出后在室溫下解凍，蒸汽漂燙2 min，榨汁機破碎后去皮渣，調(diào)配（藍莓果漿添加質(zhì)量分數(shù)20%）后40 MPa均質(zhì)，分成A、B兩種工藝共7組（殺菌前藍莓果汁溫度約為50℃），A 85：灌裝后85℃殺菌；A 90：灌裝后90℃殺菌；A 95：灌裝后95℃殺菌；A 98：灌裝后98℃殺菌；B 101：101℃殺菌后無菌灌裝；B 103：103℃殺菌后無菌灌裝；B 108：108℃殺菌后無菌灌裝。不同殺菌強度殺菌后，于35℃培養(yǎng)箱放置1周，測定微生物指標(biāo)[6]。確定殺菌強度后，制備藍莓果汁，經(jīng)過各殺菌工藝后，室溫放置24 h進行相關(guān)理化指標(biāo)的分析。

其中，A組（灌裝后殺菌工藝）藍莓果汁殺菌傳熱曲線分別用水浴鍋和熱電偶測定：將熱電偶溫度感應(yīng)探頭放置在瓶裝果汁冷點，每隔30 s記錄溫度，記錄加熱階段和冷卻階段溫度變化，計算殺菌強度[7]，分析不同殺菌強度所需殺菌時間。

1.2.2 微生物指標(biāo)的測定 菌落總數(shù)參照GB4789.2—2016測定。

1.2.3 總花青素含量的測定 參考文獻[8-9]的pH-示差法測定。稱取1 g樣品于離心管內(nèi)，加入14 mL提取液（V（甲醇）∶V（水）∶V（乙酸）=85∶15∶0.5），放置20 min后離心（20 000 g、10 min），上清液經(jīng)0.45μm有機濾膜過濾后各取1 mL，分別加入4 mL pH 1.0氯化鉀緩沖液（V（KCl）∶V（HCl）=25∶67，濃度均為0.2 mol/L）和4 mL pH 4.5醋酸鈉緩沖液（V（NaAc）∶V（HCl）∶V（H2O）=100∶60∶90，醋酸鈉溶液和鹽酸溶液濃度均為1 mol/L），搖勻后室溫下避光放置2 h，分別在520 nm和700 nm下測吸光度?？偦ㄉ召|(zhì)量分數(shù)（total anthocyanins content，TAcy）按下式計算（結(jié)果以矢車菊色素-3-葡萄糖苷計）：

式中：V為提取液總體積，mL；m為取樣量，g；26 900為矢車菊色素-3-葡萄糖苷的摩爾消光系數(shù)；449.2為矢車菊色素-3-葡萄糖苷的摩爾相對分子質(zhì)量。

1.2.4 懸浮穩(wěn)定性的測定 懸浮穩(wěn)定性的測定參考文獻[10]。取10 mL樣品，4 200 g離心15 min后，取上清液在660 nm處測吸光度，去離子水為空白。

1.2.5 色差的測定 色差用高精度分光測色儀反射模式測定，其中L*值表示亮度，a*值表示紅綠度，b*值表示黃藍度[11]。

2 結(jié)果與分析

2.1 殺菌時間的確定

灌裝后殺菌工藝的藍莓果汁傳熱曲線見圖1。圖中累計的F值（特定溫度下的熱力致死時間）即是殺菌所需的實際時間。由圖1可知，4個殺菌溫度（85、90、95、98℃）達到80℃所需時間分別為1 050、480、390、360 s，殺菌溫度越高，傳熱速率越快，升溫越快，85℃和90℃間的5℃差別導(dǎo)致的速率差異最大。

圖1 不同溫度下殺菌的傳熱曲線及F值變化Fig.1 Heat transfer curves and F value changes of sterilization at different temperatures

制備的藍莓果汁pH值低于3.8，微生物耐熱性差，根據(jù)酸性/酸化食品安全F值規(guī)定，pH值小于3.8，殺菌強度F0至少要大于0.5 min[12]。由于冷卻階段也有F值，在通過上述曲線反推某特定殺菌目標(biāo)F值所對應(yīng)的殺菌時間時，應(yīng)相應(yīng)扣除冷卻階段的F值。以殺菌結(jié)束后累計F值為3 min為例，冷卻階段F值及需要的殺菌時間見表1。先灌裝后殺菌工藝不同殺菌強度對應(yīng)的實際操作殺菌時間，根據(jù)傳熱曲線得出，結(jié)果見表2。先殺菌后無菌灌裝工藝不同殺菌強度所需的殺菌溫度，根據(jù)公式[7]計算得出，結(jié)果見表3。

表1 冷卻過程對殺菌強度的影響Table 1 Effects of cooling process on sterilization intensity

2.2 殺菌強度的確定

先殺菌后無菌灌裝和先灌裝后殺菌工藝的產(chǎn)品，均在35℃培養(yǎng)箱中儲存7 d，測定其菌落總數(shù)，結(jié)果見表2、表3。先灌裝后殺菌工藝，85℃殺菌，F(xiàn)值為3 min達到商業(yè)無菌，其余溫度下，F(xiàn)值在1 min及以上，均達到商業(yè)無菌?？紤]到安全問題，將F值為3 min作為本產(chǎn)品的安全殺菌強度。由于85℃殺菌，F(xiàn)值為3 min時水浴殺菌時間需要60.5 min，加熱時間過長，對果汁品質(zhì)破壞較嚴重，工廠生產(chǎn)效率低，因此，后面實驗去掉85℃。由表3可知，先殺菌后無菌灌裝產(chǎn)品均達到了商業(yè)無菌。

表2 先灌裝后殺菌方式殺菌強度對產(chǎn)品微生物安全性的影響Table 2 Effects of sterilization intensity of poststerilization on microbial safety of products

表3 先殺菌后無菌灌裝方式殺菌強度對產(chǎn)品微生物安全性的影響Table 3 Effects of sterilization strength on microbial safety of pre-sterilization

2.3 不同殺菌條件對藍莓果汁品質(zhì)的影響

懸浮穩(wěn)定性以離心力作用下的渾濁度為指標(biāo)，可以表示儲存過程中的渾濁穩(wěn)定性。從圖2可看出，108℃組比未殺菌組果汁離心渾濁度高，其他組比未殺菌組果汁離心渾濁度低。這是因為果汁的渾濁度與體系中微粒數(shù)量及微粒體積的平方成正比。帶果肉果汁體系均質(zhì)后含有大量的懸浮顆粒，這些顆粒在體系中做布朗運動。由于高溫短時加熱會加劇熱運動，這些顆粒相互碰撞的概率增大，顆粒逐漸聚集長大，微粒體積增大，離心渾濁度增加[13]。但隨著長時間加熱顆粒會進一步長大，在重力作用下逐漸沉降，使體系中懸浮的顆粒減少，離心渾濁度開始下降。從圖3可以看出，色澤度變化不大，108℃組與未殺菌果汁色澤最接近，95℃組與未殺菌果汁差別最大，但感官區(qū)分不出差異。從圖4可以看出，殺菌后總花青素含量均有減少，這與花青素具有熱不穩(wěn)定性有關(guān)[14]。后殺菌（90、95、98℃）工藝總花青素降解情況比前殺菌（108℃）工藝嚴重，這可能是由于高溫短時殺菌更有利于花青素的保留。后殺菌工藝中，98℃組總花青素比95℃組降解多，主要因為在低溫長時間加熱條件下，較高的溫度對花青素影響更大。因此，后殺菌工藝選擇95℃組比較合適，總花青素保留率為87.46%。前殺菌工藝由于加熱時間短，總花青素保留率最高，達到97.22%，果汁品質(zhì)最好。

圖2 不同殺菌條件對藍莓果汁懸浮穩(wěn)定性的影響Fig.2 Effects of different sterilization conditions on the suspension stability of blueberry juice

圖3 不同殺菌條件對藍莓果汁色澤的影響Fig.3 Effects of different sterilization conditions on the color of blueberry juice

圖4 不同殺菌條件對藍莓果汁總花青素保留率的影響Fig.4 Effects of different sterilization conditions on total anthocyanin retention of blueberry juice

根據(jù)殺菌條件對果汁品質(zhì)的影響，選擇加工工藝時，建議企業(yè)綜合考慮設(shè)備資金投入情況。若更注重果汁品質(zhì)，且設(shè)備資金不存在問題，則建議優(yōu)先選擇先殺菌后無菌灌裝工藝，且108℃殺菌5 s比較合適；若希望節(jié)省設(shè)備投資，則可以考慮先灌裝后殺菌工藝，殺菌條件可選擇95℃殺菌17.5 min。

3 結(jié) 語

先殺菌后無菌灌裝和先灌裝后殺菌工藝在F值為3 min均能保證藍莓果汁商業(yè)無菌。建議企業(yè)優(yōu)先考慮先殺菌后無菌灌裝工藝，殺菌參數(shù)為108℃殺菌5 s的果汁品質(zhì)較好，總花青素保留率為97.22%，果汁色澤接近未殺菌果汁，懸浮穩(wěn)定性有明顯提高。若企業(yè)設(shè)備資金預(yù)算有限，可考慮先灌裝后殺菌工藝，95℃殺菌17.5 min的果汁品質(zhì)相對較好，總花青素保留率為87.46%。