黃皮原漿超高壓和熱殺菌的比較分析

張麗娟，鄒波，肖更生，徐玉娟，余元善，吳繼軍，李璐，鄒穎

（1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，江西南昌 330045）（2.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部功能食品重點實驗室，廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室，廣東廣州 510610）（3.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院輕工食品學(xué)院，廣東廣州 510631）

黃皮，又名黃枇、黃彈子，屬蕓香科柑橘亞科黃皮屬植物，目前發(fā)現(xiàn)黃皮種類約有30 余種，主要分布于亞洲、大洋洲和非洲。我國約有11 種，主要分布在廣東、廣西、海南、云南等地[1]。黃皮果實營養(yǎng)豐富，富含黃酮、有機酸、可溶性糖、維生素等營養(yǎng)物質(zhì)[2-4]，且具有抗氧化，抑腫瘤等作用[5,6]，深受人們喜愛。近年來，黃皮作為南方特有的小宗果樹，經(jīng)濟效益高，產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，廣東、廣西、福建和海南等地涌現(xiàn)出不少黃皮專業(yè)村、專業(yè)戶，成為產(chǎn)地農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的一個新亮點[7]。但黃皮果實果柄處易破損，且屬于高呼吸代謝水果，采摘后不耐儲存，品質(zhì)劣變迅速，2～3 d 便失去商品價值[8]。因此開展黃皮深加工利用極為必要，開發(fā)附加值高的新型黃皮產(chǎn)品，有利于黃皮產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，提高黃皮的經(jīng)濟價值。原漿產(chǎn)品是水果產(chǎn)業(yè)加工的主要方向，也是大批量處理鮮果，有效保留水果營養(yǎng)價值、功能性成分和風味的方法。因此，將黃皮加工為原漿，可作為中間產(chǎn)品提供給果汁企業(yè)加工為飲料，或供給新興的喜茶等餐飲店，與其他果汁或查飲料搭配成復(fù)合飲料，是黃皮深加工的一條新型途徑，有著巨大的市場潛力。

采用合適的殺菌技術(shù)是黃皮原漿加工、儲存需要解決的重要問題。目前果蔬殺菌方式大多采用傳統(tǒng)的熱殺菌方式。熱殺菌可以有效殺滅果蔬制品中的微生物，延長貨架期，但較高的處理溫度在殺滅微生物和酶的同時，也造成營養(yǎng)物質(zhì)的損失，影響產(chǎn)品質(zhì)量，且熱帶亞熱帶水果熱敏性強，熱力殺菌后導(dǎo)致果汁感官品質(zhì)發(fā)生明顯劣變。超高壓技術(shù)是一種重要的非熱加工技術(shù)，能夠在較低溫度下殺滅食品中致病菌和腐敗菌，既能保證食品安全，延長貨架期，又能有效避免熱殺菌過程中的品質(zhì)破壞。目前，超高壓已應(yīng)用于多種果蔬汁的加工中，如枸杞汁[9]、胡蘿卜汁[10]、草莓汁[11]、石榴汁[12]、蘋果汁[13]等，而超高壓用于黃皮原漿加工的研究未見報道。本文主要研究超高壓處理對黃皮原漿理化性質(zhì)、營養(yǎng)成分、抗氧化性能力的影響，并與傳統(tǒng)熱處理結(jié)果進行比較分析，為超高壓技術(shù)在黃皮原漿產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用中提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

有核黃皮，采摘于廣東省郁南縣。

平板計數(shù)培養(yǎng)基、孟加拉紅培養(yǎng)基均由廣東環(huán)凱微生物科技有限公司生產(chǎn)；氫氧化鈉、四硼酸鈉、咔唑、無水碳酸鈉、沒食子酸、蘆丁、亞硝酸鈉、硝酸鋁、1,1-二苯基苦基苯肼（DPPH）、維生素E 衍生物（Trolox）、福林酚（Folin-Ciocalteu）試劑等均屬于分析純藥品，購于天津市科密歐化試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

RLGY-600超高壓設(shè)備，溫州諾貝機械有限公司；立式壓力蒸汽滅菌器，上海博訊實業(yè)有限醫(yī)療設(shè)備廠；WFA2000 榨汁機，美的有限公司；SPX-250B-Z生化培養(yǎng)箱，上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；SW-CJ-2FD 無菌操作臺，蘇凈集團蘇州安康空氣技術(shù)有限公司；PB-10 標準型pH 計，德國Sartorius 公司；阿貝折光儀，英國Stanley 公司；UV-1800 紫外可見分光光度計，日本島津公司；DHR-2 型流變儀，美國TA 公司；JW-1042 型離心機，安徽嘉文儀器裝備有限公司；LC-20AT 高效液相色譜儀，日本島津公司；HWS-24 電熱恒溫水浴鍋，上海一恒科學(xué)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 黃皮原漿的制備

選擇大小、成熟度均一，品相優(yōu)良的新鮮黃皮，清洗干凈，去皮去籽后直接打漿，得到黃皮原漿，立即采用玻璃瓶灌裝后進行熱處理，采用塑料瓶灌裝后進行超高壓處理。經(jīng)過預(yù)實驗，確定超高壓處理條件為600 MPa/5 min；熱處理條件為85℃/30 min。處理后的樣品放于4℃冷庫保存，觀察貯藏期內(nèi)品質(zhì)的變化。

1.3.2 微生物的測定

菌落總數(shù)參照GB 4789.2-2016 食品安全國家標準進行測定[14]，酵母菌和霉菌參照GB 4789.15-2016食品安全國家標準進行測定[15]。

1.3.3 pH、總酸（TA）和可溶性固形物（TSS）的測定

黃皮原漿的pH 采用pH 計直接測定，總酸采用GBT 12456-2008 的方法測定[16]，TSS 采用數(shù)字阿貝折射儀測定。

1.3.4 總酚含量測定

參照KWAW 等[17]的方法，采用Folin-Ciocalteu法測定總酚含量，并略作修改。取適當稀釋的液體樣品1 mL，加入2 mL Folin-Ciocalteu 試劑，振蕩混合，再加入2 mL 10%碳酸鈉溶液，避光放置1 h，測定760 nm 處的吸光值?？偡雍恳?00 mL 樣品中含有的沒食子酸毫克當量表示。

1.3.5 DPPH 自由基清除能力

參考楊新周等[18]的方法，采用分光光度法測定黃皮原漿DPPH 自由基清除能力，具體如下：1 mL稀釋后的樣品+5 mL DPPH（130 μmol/L）；空白：1 mL水+5 mL DPPH；調(diào)零：1 mL 樣品稀釋液+5 mL 乙醇；避光反應(yīng)30 min，517 nm 處測定吸光值。清除率=（空白吸光度-樣品吸光度）/空白吸光度。以Trolox為標準品，測定不同質(zhì)量濃度的Trolox 對DPPH 自由基的清除率，繪制標準曲線。

1.3.6 果膠含量測定

果膠含量測定參考BLUMENKRANTZ 等[19]方法，并略作修改。果膠提取：取黃皮原漿5 g，加95%乙醇50 mL 混勻，100℃，30 min 水??；離心后沉淀加30 mL 蒸餾水復(fù)溶，50℃水浴30 min；離心，上清液定容至50 mL，4℃保存作為待測液。測定：取適當稀釋的樣品0.1 mL 于試管中，冰浴條件下加入0.5 mL 四硼酸鈉-硫酸后擰緊，震蕩混勻后100℃水浴20 min；取出后立即放入冷水中冷卻至室溫，加入0.15%咔唑溶液50 μL，渦旋混勻后避光反應(yīng)2 h，523 nm 下測吸光值。以半乳糖醛酸為標準品，繪制標準曲線。

1.3.7 有機酸、抗壞血酸測定

黃皮原漿中有機酸、抗壞血酸測定用高效液相色譜法，具體方法見文獻[20]。

1.3.8 黏度測定

黃皮原漿表觀黏度用DHR-2 型流變儀測定，具體方法見文獻[21]。

1.3.9 數(shù)據(jù)分析

每個處理3 個平行，結(jié)果由平均數(shù)±方差表示。用Origin 9.0 軟件繪圖，采用SPSS 軟件進行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 超高壓和熱殺菌處理后微生物數(shù)量的變化

未處理黃皮原漿中菌落總數(shù)為 1.14×103CFU/mL，酵母菌、霉菌數(shù)量為4.75×103CFU/mL，超高壓和熱處理對黃皮原漿殺菌效果如表1 所示，經(jīng)過超高壓和熱處理后，黃皮原漿中的霉菌和酵母均未檢出，符合《NY/T 434-2016 綠色食品、果蔬汁飲料》對微生物指標的要求，說明超高壓和熱處理均能有效殺滅黃皮原漿中的微生物。由表1 可知，4℃貯藏的前15 d，黃皮原漿中未檢測到微生物，當貯藏時間達到30 d 時，超高壓和熱處理組菌落總數(shù)分別為67、43 CFU/mL，均低于國家標準規(guī)定的100 CFU/mL，說明黃皮原漿600 MPa 處理5 min 的殺菌能力與85℃處理30 min 相當。貯藏期內(nèi)菌落總數(shù)的增長，可能來源于處理后殘存微生物的生長繁殖，還可能是超高壓引起的亞致死微生物的復(fù)蘇和繁殖。已有研究表明，超高壓會使接種到蘋果汁、橙汁、番茄汁中的大腸桿菌出現(xiàn)亞致死現(xiàn)象[22,23]。

表1 超高壓和熱處理對黃皮原漿貯藏過程中微生物的影響 Table 1 Effects of HHP and HT on microorganisms during storage of wampee pulp

2.2 超高壓和熱殺菌處理后對黃皮原漿pH、TSS、可滴定酸的影響

如表2 所示，未處理黃皮原漿pH、TSS、可滴定酸分別為3.44、17.67 °Brix、1.74%。超高壓和熱處理后，這三項指標均無顯著變化（p>0.05），殷曉翠對發(fā)酵石榴汁研究也發(fā)現(xiàn)超高壓和熱處理后的pH、TSS、可滴定酸無顯著性變化（p>0.05）[12]；且貯藏期間兩種處理后的pH、TSS、可滴定酸也未發(fā)生顯著變化，這與前人研究結(jié)果一致[24,25]。

表2 超高壓和熱處理對黃皮原漿貯藏過程中pH、TSS、可滴定酸的影響 Table 2 Effects of HHP and HT on pH,TSS and titratable acid during storage of wampee pulp

2.3 超高壓和熱殺菌處理對黃皮原漿活性成分的影響

2.3.1 有機酸、抗壞血酸含量的變化

由表3 可知，黃皮原漿中有機酸主要是酒石酸、蘋果酸和檸檬酸，其中酒石酸含量最高。未處理黃皮原漿中酒石酸含量為13.95 mg/g，熱處理后酒石酸含量未發(fā)生顯著變化（p>0.05），而超高壓處理后酒石酸含量略有降低。經(jīng)超高壓和熱處理后，兩組抗壞血酸均有所下降，且熱處理組下降更為明顯；貯藏30 d 后，熱處理組抗壞血酸含量降低了18.92%，而超高壓組降低了9.45%，表明超高壓對黃皮原漿抗壞血酸的保留率優(yōu)于熱處理組，曹霞敏等[11]也發(fā)現(xiàn)超高壓處理能更好的保留草莓濁汁及清汁抗壞血酸含量。

表3 超高壓和熱處理對黃皮原漿貯藏過程中有機酸、果膠和總酚的影響 Table 3 Effects of HHP and HT on organic acids,pectin and total phenolics during storage of wampee pulp

2.3.2 總酚含量的變化

由表3 可見，未處理黃皮原漿的總酚含量為1008.01 mg/kg，經(jīng)超高壓處理后其總酚含量未發(fā)生顯著變化（p>0.05），而熱處理后的總酚含量顯著下降（p<0.05），這與WANG 等[26]的研究結(jié)果一致，趙鳳等[9]也發(fā)現(xiàn)超高壓處理對枸杞汁的總酚含量無顯著影響，而熱處理的總酚含量顯著降低。這是由于酚類物質(zhì)具有熱不穩(wěn)定性，受熱會使部分酚類物質(zhì)降解；而超高壓不會破壞分子內(nèi)部共價鍵，因此超高壓對酚類物質(zhì)的影響較小[27]。貯藏30 d 后，超高壓和熱處理的總酚含量均顯著下降（p<0.05），超高壓處理組損失了11.71%，熱處理組的總酚含量損失了19.61%，表明超高壓處理對黃皮原漿中總酚含量的保留率優(yōu)于熱處理。

2.3.3 抗氧化活性的變化

本研究選用了DPPH 自由基清除能力來評價超高壓和熱處理前后及貯藏期間黃皮原漿抗氧化活性變化。由圖1 可知，在貯藏期間，超高壓和熱處理的黃皮原漿的抗氧化活性均有所下降。貯藏30 d 后，超高壓組的抗氧化活性下降了11.95%，熱處理組黃皮原漿抗氧化活性下降了15.14%，表明超高壓處理對黃皮原漿抗氧化性的保留率優(yōu)于熱處理組。CHEN 等[28]研究發(fā)現(xiàn)超高壓對番茄汁和胡蘿卜汁抗氧化活性的保留率也高于熱處理組。

圖1 超高壓和熱處理對黃皮原漿貯藏過程中抗氧化活性的影響 Fig.1 Effects of HHP and HT on antioxidant activity of wampee pulp during storage

2.3.4 果膠含量的變化

由表3 可知，未處理的黃皮原漿果膠含量為30.75 mg/g，經(jīng)超高壓處理后其果膠含量未發(fā)生顯著變化（p>0.05），而熱處理后的果膠含量顯著提高（p<0.05），可能是因為高溫促使黃皮原漿胞間或細胞壁中的果膠溶出，導(dǎo)致熱處理組的原漿含量升高，張甫生等[29]也發(fā)現(xiàn)熱處理能夠使水溶性果膠含量明顯升高，與本實驗結(jié)果一致；貯藏30 d 后，熱處理組果膠含量降低了9.61%，而超高壓處理組降低了2.94%，表明超高壓能更好的保留黃皮原漿中的果膠含量。

2.3.5 黃皮原漿黏度變化

經(jīng)超高壓和熱殺菌后，黃皮原漿黏度與剪切速率的關(guān)系如圖2 所示，初始時，隨著剪切速率的增大，三組原漿的黏度均驟然下降，之后隨著剪切速率的不斷增加，黏度下降不再明顯，逐漸趨于平緩，在50～80 s-1剪切速率范圍內(nèi)，黏度變化趨于平緩，當剪切速率在80～100 s-1范圍內(nèi)時，黏度幾乎沒有變化。在相同的流動條件下，與未處理的黃皮原漿體系相比，熱處理組原漿黏度增加，可能是熱處理后黃皮原漿中果膠含量的增加導(dǎo)致這一結(jié)果。

圖2 黃皮原漿不同處理剪切速率與黏度的關(guān)系 Fig.2 Relationship between Shear rate and viscosity of wampee pulp treated with different treatments

3 結(jié)論

3.1 超高壓和熱處理后，黃皮原漿中的微生物數(shù)量均符合國家標準，貯藏30 d 后，超高壓和熱處理菌落總數(shù)分別為67、43 CFU/mL，均小于100 CFU/mL；超高壓與熱處理前后及貯藏期間，黃皮原漿的pH 值、TSS 和可滴定酸均無顯著變化；兩種處理組的總酚、抗壞血酸、DPPH 自由基清除能力在貯藏期間均有所下降，但超高壓對黃皮原漿中總酚、總黃酮及DPPH的保留率均優(yōu)于熱處理。黃皮原漿中有機酸主要為酒石酸、蘋果酸、檸檬酸，且酒石酸含量最高。熱處理可使原漿黏度增加，超高壓處理對原漿黏度無顯著影響。

3.2 綜上所述，與熱處理相比，超高壓處理組黃皮原漿的總酚、抗氧化性、和抗壞血酸等品質(zhì)更佳，在4℃貯藏一個月內(nèi)，黃皮超高壓殺菌與85℃后殺菌30 min能力相當，在低溫短期貯藏條件下，可采用超高壓殺菌技術(shù)替代熱殺菌技術(shù)。