超高壓技術(shù)在五味子飲料加工中的應(yīng)用

五味子具有養(yǎng)肝護(hù)肝、改善睡眠等功效，超高壓技術(shù)本質(zhì)上是一種冷殺菌技術(shù)，在五味子飲料加工中使用超高壓技術(shù)，可以有效防止五味子飲料產(chǎn)生蒸煮氣味，有效降低對香氣、口味的影響，并改善飲料的口感。

1. 材料與設(shè)備

1.1 材料與試劑

五味子，采購于山東省菏澤市鄄城縣；五味子乙素，成都德思特生物技術(shù)有限公司；CHCl3，茂名市潤景化工有限公司；100目柱層析硅膠，青島邦凱高新技術(shù)材料有限公司；H2SO4，柳州市登榜貿(mào)易有限公司；C10H8O8S2，上海鼓臣生物技術(shù)有限公司；蔗糖，上海密爾克衛(wèi)供應(yīng)鏈管理有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

粉碎機(jī)，濰坊市精華粉體工程設(shè)備有限公司；分光光度儀，愛色麗色彩科技有限公司；超高壓等靜壓機(jī)，太原市鴻煷機(jī)械設(shè)備股份有限公司；電子天平，北京市賽多利斯有限公司；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，杭州庚雨儀器有限公司。

2. 實驗與方法

2.1 木脂素測定

利用變色酸比色法測定五味子中的木脂素含量。具體而言，將五味子制成粉末，取2g粉末，加入溶劑后做密封處理；在超高壓環(huán)境下處理密封的五味子，對五味子粉末試樣進(jìn)行過濾，將濾液裝在容量瓶內(nèi)進(jìn)行定容操作，定容后獲取待測量的提取液。按照下述公式，對五味子提取液中的木脂素含量進(jìn)行計算：

總木脂素得率=提取液中含有的總木脂素質(zhì)量/五味子樣品質(zhì)量×100%

2.2 提取有效成分

使用傳統(tǒng)工藝提取五味子的有效成分時，一般利用溫度、溶劑、固液比來確定提取液成分的有效性。利用超高壓技術(shù)提取五味子的有效成分時，需要在常溫條件下進(jìn)行，故將傳統(tǒng)提取工藝中的溫度因素排除，以壓力作為取代溫度的影響因素。為了保障五味子飲料批量生產(chǎn)的合理性、經(jīng)濟(jì)性，將超高壓技術(shù)的試驗壓力最大值確定為500MPa、最小值確定為100MPa，C2H5OH濃度最大值為90%、最小值為30%，固液比最大值為1：10、最小值為1：90。采用均勻設(shè)計法優(yōu)化處理五味子中的木脂素，保證其配比溶度，使其發(fā)揮有效成分的作用。

2.3 超高壓技術(shù)下的五味子飲料制作工藝

優(yōu)質(zhì)五味子→清洗、干燥→粉碎→混合五味子與溶劑并熱封→超高壓提取→使用孔徑為0.105mm的篩網(wǎng)進(jìn)行過濾→減壓濃縮→添加體積分?jǐn)?shù)為5%、1%的食用酒精各30mL→設(shè)定超高壓壓強為400MPa，持續(xù)滅菌5min→密封冷藏保存。

3. 結(jié)果與分析

3.1 有效成分提取工藝參數(shù)優(yōu)化

有效成分提取工藝參數(shù)優(yōu)化如表1所示，分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)C2H5OH濃度下降至45%時，相應(yīng)的木脂素總量下降。

3.2 超高壓對五味子飲料的殺菌與抑酶效果

超高壓對五味子飲料的殺菌與抑酶效果如表2所示，當(dāng)壓力值由100MPa上升至400MPa，相應(yīng)的殺菌率也隨之提升。超高壓實驗在25℃環(huán)境下進(jìn)行，確定處理壓力為400MPa條件下持續(xù)處理15min，相應(yīng)的菌落總數(shù)下降至（154.13±1.56）CFU/mL。超高壓處理壓力下降至300MPa，相應(yīng)的菌落總數(shù)下降速度放緩，繼續(xù)提升壓力至500MPa，菌落總數(shù)下降速度加快，由（2.6×103±0.93）CFU/mL下降至（58.9±0.65）CFU/mL。

4. 討論

超高壓技術(shù)通常要求溫度設(shè)置為低溫或常溫，最大壓力可達(dá)到1000MPa、最小壓力為100MPa，被視作一種冷加工技術(shù)，在食品加工業(yè)中被廣泛應(yīng)用。食物的內(nèi)部酶活性在超高壓環(huán)境下發(fā)生變化，表現(xiàn)為蛋白質(zhì)變性、淀粉糊化，具有鈍酶、殺菌的效果。食品在超高壓技術(shù)的作用下發(fā)生物理變化，由于高壓環(huán)境對液態(tài)介質(zhì)中的實物體積的壓縮功能，使得物料在高壓壓縮條件下形成細(xì)胞形態(tài)，并發(fā)生物態(tài)改變，相應(yīng)的高分子立體結(jié)構(gòu)發(fā)生非共價鍵變化，蛋白質(zhì)、淀粉等物質(zhì)發(fā)生變性反應(yīng)，酶則無限趨近于失活狀態(tài)，大部分微生物死亡，從而達(dá)到殺菌、抑酶的效果。

食品加工中使用的超高壓技術(shù)主要運用了兩個原理：一是Pascal原理。食品在超高壓處理下，壓力傳送展現(xiàn)出均勻性、迅速性等特點，這種特點與食品的外形、容積變化無關(guān)，且不存在壓力梯度、消耗能源水平較低的問題。二是Le Chatelier原理。超高壓處理食品的過程中，食品內(nèi)部的反應(yīng)平衡逐漸移動至平衡狀態(tài)。

使用超高壓技術(shù)對食品進(jìn)行處理，能夠最大限度地將食品加工后的色澤、口味等維持在食品原材料時的狀態(tài)，在蛋白質(zhì)變性、淀粉糊化影響下，產(chǎn)生具有全新物性的食品，同時展現(xiàn)出高度的安全性和更低的污染水平。

眾多發(fā)達(dá)國家已在食品加工中長期使用超高壓技術(shù)，加工得到的食品也具有較高的安全性。尤其是將超高壓技術(shù)應(yīng)用在飲料加工中可以獲得理想的殺菌效果，最大程度上將飲料的口感、營養(yǎng)價值、色澤等維持在與原材料相接近的水平，在不使用食品添加劑的情況下，有效延長保質(zhì)期。

將超高壓技術(shù)應(yīng)用于五味子飲料加工中，五味子受到高壓的影響，其懸浮顆粒粒徑會縮小，使五味子細(xì)胞中的蛋白質(zhì)、果膠等物質(zhì)充分釋放出來，五味子顆粒之間會產(chǎn)生相互作用力，并最終由固態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)，以“五味子飲料”的形態(tài)存在。同時，五味子的黏性模量、觸變性等在超高壓環(huán)境下，呈現(xiàn)逐漸遞增的趨勢；五味子清液表觀粘度數(shù)值呈現(xiàn)下降趨勢，加入五味子懸浮顆粒后則呈上升趨勢。

利用超高壓技術(shù)將五味子制成飲料，充分釋放了五味子中的營養(yǎng)成分，其含有的果肉顆粒與果膠、脂類、蛋白質(zhì)等懸浮物得到均勻分散，避免了傳統(tǒng)加工方法可能導(dǎo)致的沉淀或分層現(xiàn)象。需要注意的是，部分五味子飲料在制作過程中加入其他果蔬，其類別與五味子的懸浮顆粒之間具有明顯的差異。不同的懸浮物質(zhì)之間會產(chǎn)生相互作用力，使飲料在儲存階段出現(xiàn)沉淀、分層現(xiàn)象，導(dǎo)致五味子果蔬混合飲料穩(wěn)定性較差、美觀性不足。此外，受加工體系的復(fù)雜性影響，五味子果汁中的不同成分表現(xiàn)出不同特性，導(dǎo)致果汁穩(wěn)定性各異。這種不穩(wěn)定現(xiàn)象的原因多種多樣，如超高壓技術(shù)下制成的果肉引力在粘度值、顆粒粒徑、密度差、酚類氧化聚合反應(yīng)、不同水果的果膠彼此間的作用等均存在差別，這些都是影響果肉飲料懸浮穩(wěn)定性的主要因素。

利用超高壓技術(shù)制作五味子飲料，在穩(wěn)定劑的作用下可提升飲料懸浮穩(wěn)定性。通過在五味子飲料中加入穩(wěn)定劑、增稠劑，飲料的體系粘度結(jié)合帶電蛋白質(zhì)后會產(chǎn)生靜電斥力。除了在果汁中加入穩(wěn)定劑、增稠劑外，還可通過減小果汁懸浮顆粒的粒徑，使果汁的懸浮穩(wěn)定性得到提升。在果汁中按照0.09%、0.06%、0.2%的比例加入果膠、CMC、黃原膠，其懸浮穩(wěn)定性的提升效果比僅使用穩(wěn)定劑更為理想，具體表現(xiàn)為果汁、顆粒粒徑顯著減小，由此證明果汁的懸浮物質(zhì)在高壓均質(zhì)的影響下發(fā)生了沉降。

五味子飲料的色澤對消費者的購買意愿通常有直接影響。鮮榨的五味子飲料色澤鮮艷，是因為五味子中富含天然呈色物質(zhì)。五味子飲料中的酚類物質(zhì)是其主要營養(yǎng)來源，也是褐變發(fā)生的“引子”，特別是果汁中存在的PPO酶、POD酶等是酚類物質(zhì)產(chǎn)生的催化劑，會引發(fā)酶促褐變。焦糖化反應(yīng)發(fā)生在堿性環(huán)境下，五味子飲料制作過程中未發(fā)生美拉德反應(yīng)。除超高壓技術(shù)外，現(xiàn)階段食品加工中緩解果肉飲料色澤變差的主要方式包括鈍化內(nèi)源酶、添加護(hù)色劑、控制飲料存儲環(huán)境的溫度。制作果汁的原材料不同，相應(yīng)的PPO熱穩(wěn)定性存在差異，在45℃條件下將蘋果切片持續(xù)加熱2min，可有效控制褐變，同等條件下山藥則需要10min。

滋味、氣味是消費者在品嘗五味子果汁時最直接的感官感受，五味子飲料中的糖與有機(jī)酸含量決定了飲料的酸甜度，揮發(fā)的香味物質(zhì)決定了飲料的香味。利用超高壓技術(shù)加工五味子飲料時，過程、條件、微生物等因素均會對五味子飲料的口味、香味產(chǎn)生不同程度的影響。部分飲料在加工過程中需要熱殺菌處理，從而產(chǎn)生蒸煮味，在后續(xù)存儲過程中若環(huán)境溫度較高，果汁中的微生物就會迅速繁殖，使飲料的酸性值提升。

綜上所述，本文重點討論了超高壓技術(shù)下制作五味子飲料的相關(guān)反應(yīng)，結(jié)果表明，在超高壓條件下，五味子飲料有效成分提取工藝參數(shù)得到優(yōu)化，殺菌率、抑酶效果提升比較顯著。

作者簡介：楊宇（1993-），男，漢族，廣東吳川人，助理工程師，大學(xué)本科，研究方向為食品工藝工程。

郭芝桐（1987-），男，漢族，廣東潮州人，助理工程師，大學(xué)本科，研究方向為食品工藝工程。