二甲基二碳酸鹽對百香果汁的殺菌效果及品質(zhì)影響

林 羨，李博哲，徐玉娟，陳崇貴，溫 靖，余元善

（1.廣東省農(nóng)業(yè)科學院蠶業(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；2.廣東源豐食品有限公司，廣東 茂名 525200）

百香果又名西番蓮、雞蛋果，為西番蓮科西番蓮屬多年生草本或木質(zhì)藤本植物的果實[1]。百香果汁口感好、色澤佳，且具有多種保健功能，深受消費者的喜愛[2-3]。殺菌是果汁生產(chǎn)的關(guān)鍵加工單元，果汁的傳統(tǒng)殺菌方式主要為熱力殺菌，但是熱殺菌對果汁的營養(yǎng)成分和口感風味會造成極大影響，導致產(chǎn)品失去新鮮度，并產(chǎn)生濃烈的蒸煮味，影響果汁的品質(zhì)及商業(yè)價值[4-5]。近年來出現(xiàn)的非熱加工殺菌技術(shù)，如超高壓、高壓二氧化碳[6-7]等，雖可以解決熱殺菌的弊端，但是很多設備仍處于試驗階段，且價格昂貴。因此經(jīng)濟、安全、高效的非熱殺菌技術(shù)越來越受到重視。

二甲基二碳酸鹽（Dimethyl dicarbonate，DMDC）又名維靈果，是我國食品添加劑使用標準中允許果汁飲料使用的一種防腐劑，主要通過將菌體內(nèi)關(guān)鍵酶蛋白修飾失活來殺死微生物起到防腐作用[8-9]。與其他殺菌技術(shù)比，DMDC成本低，操作方便，安全且不影響果汁的營養(yǎng)成分及口感風味，是一種很有潛力的果汁飲料非熱殺菌技術(shù)。程銀棋等[10]研究發(fā)現(xiàn)，在新鮮的桑果汁中添加250 mg/L DMDC，并于4℃條件下儲藏，果汁中菌落總數(shù)、乳菌總數(shù)、酵母總數(shù)及霉菌數(shù)迅速下降，該處理有效地保持了果汁品質(zhì)，并延長貨架期。因此，本文探索DMDC在百香果汁上的應用效果，明確DMDC對百香果汁的殺菌效果、品質(zhì)影響及儲藏穩(wěn)定性，以期為DMDC殺菌技術(shù)在百香果汁加工中的應用奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

新鮮的百香果（品種：臺農(nóng)一號），購于廣州市天平架水果市場。

二甲基二碳酸鹽，德國朗盛公司；無水乙醇（分析純），天津市富宇精細化工有限公司；乙腈（色譜純），瑞典歐普森（Oceanpak）公司；偏磷酸（分析純），天津市科密歐化學試劑有限公司；無水碳酸鈉、磷酸氫二銨（分析純），天津市福晨化學試劑廠；VC（標準品，純度≥98%），上海阿拉丁生化科技股份有限公司；沒食子酸（標準品,純度≥98%）、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）（分析純）、福林酚（Folin-Ciocalteu），上海源葉生物科技有限公司；ZORBAX SB-C18色譜柱（250 mm×4.6 mm,5μm），美國Agilent公司。

1.1.2 儀器與設備

ST8R型高速冷凍離心機，美國Thermo Fisher Scientific公司；UV1800紫外分光光度計，日本島津公司；RFM340+全自動臺式折光儀，英國Stanley公司；Agilent-1200高效液相色譜儀，美國Agilent公司；Ultra Scan VIS型全自動色差儀，美國Hunter Lab公司。

1.2 方法

1.2.1 百香果汁的制備

將新鮮的百香果汁取出后用濾布過濾籽，并在1 h內(nèi)完成罐裝和殺菌。

1.2.2 殺菌處理

DMDC處理組：將百香果汁置于無菌操作臺上，加入250 mg/L的DMDC，并強烈攪拌1 min，然后迅速分裝至已殺菌的帶蓋玻璃瓶中，置于4℃冰箱中冷藏。每7 d取1次樣進行指標測定，初值于殺菌后測定。

熱殺菌組（HT）：將百香果汁煮沸1 min，迅速冷卻至室溫后裝入已殺菌的帶蓋玻璃瓶中，置于4℃冰箱中冷藏。每7 d取樣1次進行指標測定，初值于殺菌后測定。

對照組（CK）：百香果汁不經(jīng)任何處理直接裝入已殺菌的帶蓋玻璃瓶中，置于4℃冰箱中冷藏。每7 d取1次樣進行指標測定，初值于罐裝后測定。

1.2.3 測定項目與方法

1.2.3.1 微生物測定

菌落總數(shù)：采用GB/T 4789.2—2016[11]中的方法測定。吸取25 mL樣品，加入盛有225 mL生理鹽水的無菌錐形瓶中，充分混勻，制成體積比為1∶10的樣品勻液。隨后繼續(xù)稀釋，制備10倍系列稀釋樣品勻液。選擇適宜稀釋度的樣品稀釋液或樣品原液，分別吸取1 mL待測液，加入平板計數(shù)瓊脂培養(yǎng)基，36℃下培養(yǎng)48 h后計數(shù)，結(jié)果以lg(CFU/mL)表示。

霉菌和酵母總數(shù)：采用GB 4789.15—2016[12]中的霉菌和酵母平板計數(shù)法測定。吸取25 mL樣品，加入盛有225 mL生理鹽水的無菌錐形瓶中，充分混勻，制成體積比為1∶10的樣品勻液。隨后繼續(xù)稀釋，制備10倍系列稀釋樣品勻液。選擇適宜稀釋度的樣品稀釋液或樣品原液，分別吸取1 mL待測液，加入孟加拉紅培養(yǎng)基，28℃下培養(yǎng)5 d后計數(shù)，結(jié)果以lg(CFU/mL)表示。

1.2.3.2 總酚含量采用福林酚法[13]進行測定。將百香果汁進行適當稀釋后，取0.4 mL稀釋液加入2 mL Folin-Ciocalteu試劑，混勻后加入3 mL 10%的碳酸鈉溶液。室溫下避光靜置30 min，用紫外分光光度計在765 nm處測定吸光度?？偡雍恳詻]食子酸為標準物質(zhì)計。

1.2.3.3 VC含量

采用HPLC分析法[14-15]進行測定。將百香果汁與等體積的0.6%偏磷酸混合，離心取上清液，濾液過0.22μm濾膜，然后進行HPLC分析。色譜條件：采用C18色譜柱，柱溫25℃，流動相為0.1%磷酸氫二銨，流速0.8 mL/min，進樣量10μL，使用UV-可見光檢測器檢測，檢測波長為254 nm。

1.2.3.4 抗氧化能力

抗氧化能力采用DPPH自由基清除率來表示，方法參考相關(guān)文獻[16]。以95%乙醇為溶劑，配制濃度為130μmol/L的DPPH溶液。取20μL待測樣品于10 mL試管中，加入蒸餾水至1 mL，再加入5 mL DPPH溶液，搖勻后室溫放置30 min，將5 mL 95%乙醇與1 mL樣品溶液混勻后進行調(diào)零，在517 nm處測定吸光值，即樣品吸光度；將5 mL DPPH溶液中加入1 mL蒸餾水，測定吸光度，即空白吸光度。結(jié)果以樣品的DPPH·清除率（%）表示。

1.2.3.5 可滴定酸含量

采用GB/T 12456—2008[17]中的酸堿滴定法測定。

1.2.3.6 可溶性固形物含量

使用阿貝折光儀直接測定。

1.2.3.7 糖組分（果糖、葡萄糖、蔗糖含量）

參考陳鈺祺等[18]的方法，采用HPLC法測定。在5 mL樣品中添加3倍體積的無水乙醇，振蕩，靜置20 min，以5 000 r/min離心10 min，過濾膜上樣。色譜柱為ShodexAsahipak NH2P-50 4E（4.6 mm×250 mm，5μm），柱溫30℃；檢測器：蒸發(fā)光（ELSD）檢測器，漂移管溫度為40℃；流動相：乙腈∶水（V/V）=3∶1，流速為1 mL/min，進樣量為10μL。

1.2.3.8 色差

使用全自動色差儀測定，獲得CIEL*、a*、b*值。每個樣品平行測定6次。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

每個試驗重復3次。結(jié)果均以平均值±標準差（xˉ±s）表示。使用SPSS 19.0軟件對所有試驗數(shù)據(jù)進行方差分析（ANOVA），用Duncan多重比較分析差異的顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 DMDC處理對百香果汁的殺菌效果

百香果汁在殺菌處理后及儲藏過程中的細菌總數(shù)變化情況如圖1A所示。結(jié)果表明，DMDC處理和熱殺菌均可顯著降低果汁的初始細菌總數(shù)（P＜0.05），降幅分別為27.41%和71.68%。在28 d的儲藏過程中，對照組菌落總數(shù)顯著增加（P＜0.05），并在21 d內(nèi)由4.38（lg(CFU/mL)）上升到7.63（lg(CFU/mL)）。儲藏期28 d內(nèi)，盡管DMDC處理組的菌落總數(shù)緩慢增加，但該值始終在5（lg(CFU/mL)）以下，表明經(jīng)DMDC處理后，百香果汁中微生物的增長得到有效抑制。

百香果汁在殺菌處理后及儲藏過程中霉菌和酵母總數(shù)的變化情況如圖1B所示。DMDC處理與熱殺菌均能顯著降低百香果汁中的霉菌和酵母總數(shù)（P＜0.05），經(jīng)處理的百香果汁中的霉菌和酵母總數(shù)幾乎降為0。儲藏期28 d內(nèi)，對照組果汁中的霉菌和酵母總數(shù)顯著上升。DMDC處理組的霉菌和酵母總數(shù)無顯著性變化，表明DMDC處理能有效抑制百香果汁中霉菌和酵母的生長。與本試驗結(jié)果相似的是，程銀棋等[10]也發(fā)現(xiàn)在桑果汁中添加DMDC，可使桑果汁菌落總數(shù)、霉菌數(shù)、酵母菌數(shù)均呈顯著性下降，且在4℃條件下儲藏一個月也無明顯上升趨勢。

圖1 DMDC處理對百香果汁的殺菌效果Fig.1 Sterilization efficacy of DMDC treatment on passion fruit juice

上述結(jié)果表明，DMDC處理可有效減少百香果汁中的菌落總數(shù)、霉菌和酵母菌，并抑制它們在儲藏過程中的生長，從而將百香果汁在低溫下的儲藏期延長至28 d。

2.2 DMDC處理對百香果汁活性成分及抗氧化活性的影響

2.2.1 總酚含量的變化

多酚類物質(zhì)是水果中的主要生物活性成分。由圖2可見，DMDC和熱殺菌處理后，百香果汁的總酚含量變化不大。儲藏過程中，各處理組的總酚含量總體呈現(xiàn)下降趨勢，期間有一定程度的上升。其中，熱處理組果汁的總酚含量下降最多，于第28天時下降至（296.33±19.49）mg/L，與初值相比下降了38.09%。而DMDC處理組和對照組中的初始總酚含量變化相近，表明DMDC處理更有利于酚類物質(zhì)的保留。郭換麗[19]研究發(fā)現(xiàn)：熱處理（95℃，1 min）導致新鮮荔枝汁的總酚含量下降19.9%；與熱處理相比，DMDC處理對荔枝總酚有一定的保存作用。陳旋等[20]也發(fā)現(xiàn)，與非熱殺菌相比，熱殺菌對復合果汁中酚類物質(zhì)產(chǎn)生更嚴重的降解作用。

圖2 DMDC處理對百香果汁總酚含量的影響Fig.2 Effect of DMDC treatment on total phenols content of passion fruit juice

2.2.2 V C含量的變化

百香果汁中含有豐富的VC，其在殺菌處理后及儲藏過程中的變化如圖3所示。結(jié)果表明：熱殺菌處理導致百香果汁中VC含量顯著下降（P＜0.05）；而DMDC處理后果汁的VC含量與對照組相比無顯著性差異。儲藏過程中，所有處理組的VC含量均隨著儲藏時間的延長明顯下降。其中，儲藏第21天時，熱處理組果汁的VC含量降為0，DMDC處理組的VC含量則略高于對照組。上述結(jié)果表明，與熱處理相比，DMDC處理對百香果汁VC的破壞更小，儲藏過程中穩(wěn)定性較好。多項研究結(jié)果表明，VC極其不穩(wěn)定，受熱降解嚴重，與傳統(tǒng)熱殺菌相比，非熱殺菌處理可顯著提高食品中的VC保留率[21-23]。因此，DMDC處理作為非熱殺菌方式可有效減少百香果汁中VC的損失。

圖3 DMDC處理對百香果汁VC含量的影響Fig.3 Effect of DMDC treatment on VC content of passion fruit juice

2.2.3 抗氧化能力的變化

百香果中豐富的酚類物質(zhì)、VC等抗氧化活性成分賦予其一定的抗氧化能力。由圖4可以看出，DMDC處理后百香果汁的DPPH自由基清除能力與對照組之間無顯著性差異。儲藏過程中，各處理組百香果汁的DPPH自由基清除能力均逐漸下降。儲藏第28天時，DMDC處理組和熱處理組的DPPH自由基清除能力均顯著高于對照組（P＜0.05）。

圖4 DMDC處理對百香果汁抗氧化能力的影響Fig.4 Effect of DMDC treatment on antioxidant capacity of passion fruit juice

百香果汁抗氧化活性在儲藏期間的變化與抗氧化活性物質(zhì)基礎(chǔ)（VC和總酚）含量的變化密切相關(guān)。結(jié)合圖2～4發(fā)現(xiàn)，百香果汁抗氧化能力的變化趨勢與其VC含量和總酚含量的變化趨勢基本一致。李根等[24]研究了微波殺菌后果汁中VC含量和多酚含量兩個指標與抗氧化能力之間的關(guān)系，通過相關(guān)性分析確定抗氧化能力與多酚含量呈顯著正相關(guān)。

2.3 DMDC處理對百香果汁糖酸及可溶性固形物的影響

DMDC處理對百香果汁可滴定酸含量和可溶性固形物含量，以及葡萄糖、果糖、蔗糖等糖組分的影響如表1所示。結(jié)果表明：與對照組相比，經(jīng)DMDC處理的百香果汁的可滴定酸含量無顯著變化，而熱殺菌處理后百香果汁的可滴定酸含量顯著增加（P＜0.05）。類似地，余洋洋等[25]也發(fā)現(xiàn)經(jīng)熱處理殺菌后，棗泥可滴定酸含量高于對照組，且該處理更有利于果汁的保存。儲藏過程中各處理組果汁的可滴定酸含量有輕微波動，但總體變化不大。與本試驗結(jié)果相似的是，曾小峰等[26]發(fā)現(xiàn)經(jīng)熱殺菌和非熱殺菌處理的血橙汁在儲藏過程中其可滴定酸含量無明顯差異。

表1 DMDC處理對百香果汁糖酸及可溶性固形物的影響Table 1 Effects of DMDC treatment on sugars,acids and soluble solids of passion fruit juice

可溶性固形物含量是果汁的主要指標，主要由可溶性糖、有機酸、蛋白質(zhì)、酚類物質(zhì)等成分組成[27]。經(jīng)熱殺菌處理后，百香果汁可溶性固形物含量較對照組顯著升高（P＜0.05），而DMDC處理后果汁的可溶性固形物含量則與對照組之間無顯著性差異。儲藏過程中，對照組可溶性固形物含量在第14天后顯著下降（P＜0.05），且第21天的可溶性固形物含量較第14天下降5.12個百分點，其原因可能與對照組中菌落總數(shù)快速增長有關(guān)，大量的微生物繁殖消耗了可溶性糖和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)。DMDC及熱殺菌組的可溶性固形物含量則總體變化不大。類似地，曾慶帥[28]也發(fā)現(xiàn)非熱殺菌高壓二氧化碳殺菌處理的荔枝汁在4℃儲藏期間可溶性固形物含量無明顯變化，Wang等[29]發(fā)現(xiàn)經(jīng)紫外輔助超聲殺菌處理后，芒果汁可溶性固形物含量僅略微升高。

在糖組分方面，經(jīng)殺菌處理后，所有處理組的糖組分均沒有顯著變化。儲藏期間，對照組于第21天開始，糖組分含量顯著下降。第28天時，與初值相比，果糖、葡萄糖和蔗糖含量分別下降65.82%、85.24%和42.16%。該結(jié)果與可溶性固形物含量的變化趨勢一致。類似地，曾小峰等[26]研究發(fā)現(xiàn)，未經(jīng)殺菌處理的血橙汁在儲藏前兩周中還原糖含量保持穩(wěn)定，隨后急劇下降，其原因可能是果糖和葡萄糖發(fā)生美拉德反應、蔗糖水解以及儲藏后期微生物因恢復一定的生長繁殖能力而消耗糖組分等因素共同作用。DMDC處理組和熱殺菌組的果糖和葡萄糖含量在儲藏過程中有所波動，但變化趨勢基本一致，總體呈略微上升趨勢。而儲藏第14天后，熱殺菌處理組果汁的蔗糖含量顯著高于DMDC處理組（P＜0.05）。

2.4 DMDC處理對百香果汁色澤的影響

色澤指標采用CIEL*、a*、b*值表征，其中：L*值表示樣品的亮度；a*值為正值表示偏紅，為負值表示偏綠；b*值為正值表示偏黃，為負值表示偏藍。由表2可見，DMDC處理和熱殺菌處理后百香果汁的L*、a*、b*值均沒有顯著變化。

表2 DMDC處理對百香果汁色澤的影響Table 2 Effects of DMDC treatment on color of passion fruit juice

各處理組百香果汁的L*值在儲藏期間總體呈上升趨勢，a*值沒有顯著變化，表明百香果汁在儲藏過程中白度總體增加，紅度變化不大。各處理組百香果汁的b*值均為正值，表明色澤偏黃。儲藏過程中，各處理組果汁的b*值整體呈一定的上升趨勢，與初值相比，對照組、DMDC及熱殺菌組的b*值分別上升27.57%、20.69%和19.24%，表明果汁黃度增加，該變化與果汁的褐變有關(guān)。與本試驗結(jié)果相似的是，冀曉龍等[30]也發(fā)現(xiàn)不同殺菌方式處理的梨棗汁在儲藏過程中b*值呈上升趨勢，且梨棗汁呈現(xiàn)不同程度的褐變。

3 結(jié)論

（1）DMDC處理能顯著減少并抑制百香果汁中的細菌、霉菌和酵母，可將百香果汁在低溫下的儲藏期延長至28 d，因此可作為一種短期保藏百香果汁加工原料的方法。

（2）與熱殺菌相比，DMDC處理更有利于減少百香果汁中酚類、VC等活性成分的損失，抑制抗氧化活性的下降。在儲藏期間，百香果汁的抗氧化活性變化與抗氧化活性物質(zhì)（VC和總酚）含量的變化密切相關(guān)。

（3）熱殺菌處理后百香果汁的可滴定酸及可溶性固形物含量顯著升高（P＜0.05），DMDC處理對百香果汁的可滴定酸及可溶性固形物含量無顯著影響。儲藏過程中，DMDC處理組和熱殺菌組的可滴定酸及可溶性固形物含量總體變化不大，葡萄糖和果糖含量變化基本一致，但儲藏后期熱殺菌組果汁的蔗糖含量顯著高于DMDC組（P＜0.05）。

（4）百香果汁經(jīng)DMDC和熱殺菌處理后其色澤變化較小。儲藏過程中，各處理組果汁的a*值變化不大，L*和b*值整體呈上升趨勢，表明百香果汁有一定的褐變現(xiàn)象。

綜上所得，DMDC處理對百香果汁具有良好的殺菌抑菌效果，能有效延長百香果汁在低溫環(huán)境的儲藏期，且與熱殺菌相比能更好地保持百香果汁的品質(zhì)，在短期保藏百香果汁上有較大的潛力。為了能更好地應用于實際生產(chǎn)，下一步需研究DMDC與其他殺菌方式結(jié)合使用，以期獲得更好的殺菌抑菌效果，從而提高產(chǎn)品的安全性。