超高壓和熱殺菌對枸杞汁品質的影響

發布時間：2022-05-18所屬分類：農業論文瀏覽：1次

摘 要： 摘要 為開發枸杞汁殺菌新技術，采用超高壓和熱殺菌處理枸杞汁，分析微生物、活性成分、抗氧化活性及色澤等品質指標在處理前、后及貯藏期間的變化。 兩種處理后枸杞汁微生物均小于 10 CFU/mL，而超高壓組菌落總數在貯藏結束時為 117 CFU/mL，超過行業標準要求;pH 值、可

　　摘要 為開發枸杞汁殺菌新技術，采用超高壓和熱殺菌處理枸杞汁，分析微生物、活性成分、抗氧化活性及色澤等品質指標在處理前、后及貯藏期間的變化。 兩種處理后枸杞汁微生物均小于 10 CFU/mL，而超高壓組菌落總數在貯藏結束時為 117 CFU/mL，超過行業標準要求;pH 值、可滴定酸和可溶性固形物含量在兩種處理前、后及貯藏期間均無顯著變化;處理前、后及貯藏期間枸杞多糖含量基本穩定，而兩處理組的總類胡蘿卜素和總酚含量在貯藏期間呈下降趨勢，超高壓能更好保留其含量;在處理前、后及貯藏期間，超高壓對枸杞汁抗氧化活性的保持也優于熱處理，通過相關性分析發現抗氧化活性與總酚和總類胡蘿卜素含量呈顯著正相關;通過處理前、后各顏色指標的對比，發現超高壓能更好地保持枸杞汁原有的顏色，貯藏期間超高壓組 L* ，a* ，b* 值降低量高于熱處理組，通過 PPO 及 POD 活性分析推測酶促色變是引起貯藏期間超高壓組顏色變化大于熱處理組的重要原因之一。 本研究為超高壓應用于枸杞汁加工提供理論依據。

　　關鍵詞 超高壓; 枸杞汁; 品質; 貯藏

　　枸杞是茄科枸杞屬的多年生雙子葉落葉灌木，是我國重要的經濟作物之一，其中以寧夏枸杞(Lycium barbarum L.)最富盛名。 寧夏枸杞不僅富含維生素、蛋白質以及微量礦質元素等營養物質，還含有多種活性成分， 如類胡蘿卜素、 多酚類物質、枸杞多糖等，這些物質賦予枸杞抗氧化、防衰老、抗腫瘤等多種藥理功能，因此枸杞是典型的藥食兩用植物[1-2]。

　　截至 2013 年， 寧夏枸杞種植面積已發展到 5.67 萬 hm2 ，產量達到 13 萬 t [3]。 盡管寧夏枸杞資源豐富，但目前仍以干制枸杞子為主。 這種產品的附加值較低， 而且在制干過程中容易發生二次污染而損害產品質量[4]。 枸杞汁可有效保留枸杞原有的營養成分，保健作用顯著，是枸杞深加工的一條特色之路，有著巨大的市場潛力[5-6]。 目前，枸杞汁的殺菌多采取傳統的熱殺菌方式， 但較高的溫度在破環微生物和酶的同時也對食品品質帶來不利影響， 如枸杞汁褐變度的提高及總酚含量的下降 [7]。 開發枸杞汁殺菌新技術以提高其產品品質，是枸杞汁加工需要解決的重要問題。

　　超高壓 (High hydrostatic pressure， HHP)技術是一項重要的食品非熱加工技術， 可在較低溫度(<60 ℃)下殺滅食品中致病菌和腐敗菌的營養體，保證食品安全并延長產品貨架期，同時與傳統熱殺菌相比能較好地保持食品品質[8-9]。 目前，超高壓已應用于多種果汁的加工中，如草莓汁[9]、石榴汁[10]、蘋果汁[11]等，而超高壓用于枸杞汁加工的研究仍未見報道。 本研究主要比較超高壓和熱殺菌對鮮榨枸杞汁品質的影響， 為超高壓技術應用于枸杞汁的加工提供理論依據。

　　1 材料與方法

　　1.1 試驗材料

　　1.1.1 試驗原料 枸杞鮮果，產地寧夏中衛，品種為寧杞 5 號，放入 4 ℃冷庫中保藏待用。

　　1.1.2 主要試劑 平板計數培養基、 孟加拉紅培養基， 均由北京奧博星生物技術有限責任公司生產;氫氧化鈉、無水碳酸鈉、沒食子酸、蒽酮、愈創木酚、鄰苯二酚等均屬分析純藥品，購于北京化學試劑公司;1，1-二苯基苦基苯肼(DPPH)、維生素 E 衍生物(Trolox)、聚乙烯吡咯烷酮(PVPP)、福林酚(Folin-Ciocalteu)試劑等均屬分析純藥品，購于北京拜爾迪生物技術有限公司;2，4，6-三 (2-吡啶)-1，3，5-三吖嗪 (TPTZ)， 購于 Sigma-Aldrich 上海貿易有限公司。

　　1.2 儀器與設備

　　超高壓設備 HHP-700，包頭科發新型高技術食品機械有限責任公司;FT74XUHT 滅菌機，英國 Armfield 公司;JYL-610 打漿機， 山東九陽股份有限公司;PB-10 標準型 pH 計，德國 Sartorius 公司; WAY-2S 數字阿貝折射儀， 上海精密科學儀器有限公司;UV-762 紫外分光光度計， 上海精密科學儀 器 有 限 公 司;HunterLab Color Quest XE 全 能色差儀，美國 Hunterlab 公司;RE-52AA 旋轉蒸發器，上海陣捷實驗設備有限公司;CR21GIII 型離心機，日本 Hitachi 公司。

　　1.3 試驗方法

　　1.3.1 枸杞汁的制備 選擇大小均一品相優良的枸杞鮮果，清洗干凈后以 1∶2 的料液比加水打漿，脫氣后得到鮮榨枸杞汁。 一部分枸杞汁立即灌裝到 100 mL 的 PET 瓶中并手工擰緊，暫存于 4 ℃冷庫(存放時間不超過 3 h)，用于超高壓處理;一部分放于食品容器中，暫存于 4 ℃冷庫(存放時間不超過 3 h)，用于熱處理。

　　1.3.2 超高壓處理 將灌裝好的鮮榨枸杞汁置于超高壓設備中，于室溫下進行超高壓處理。 經過前期預試驗， 發現在 500 MPa 壓力下處理 5 min 即可使殺菌效果達到 NY/T 434-2007《綠色食品、果蔬汁飲料》 行業標準的要求， 其中菌落總數小于 100 CFU/mL， 霉菌酵母未檢出， 因 此 選 用 500 MPa/5 min 為超高壓處理條件進行品質評價。 部分處理后的樣品放于 4 ℃下貯藏， 用于測定貯藏期內品質的變化。

　　1.3.3 熱處理(heat treatment，HT) 采用 UHT 滅菌機對鮮榨枸杞汁進行熱處理，殺菌條件為 85 ℃/ 15 s， 此殺菌條件同樣可使殺菌效果達到 NY/T 434-2007《綠色食品、果蔬汁飲料》行業標準的要求。 經過熱處理的枸杞汁在無菌超凈工作臺中灌裝到 100 mL 的 PET 瓶中，用于品質評價。 部分熱處理的枸杞汁放于 4 ℃下貯藏， 用于測定貯藏期內品質的變化。

　　1.3.4 微生物的測定 枸杞汁中的菌落總數及霉菌、酵母數均采用國標的平板計數法。 將待測枸杞汁用 0.85%的生理鹽水以 10 倍遞增梯度稀釋法稀釋到適宜稀釋度，在每個平板中加入 1 mL 的稀釋液和約 20 mL 的相應培養基， 放入合適溫度的培養箱進行培養。 其中菌落總數測定選用平板計數培養基，在(36±1) ℃下培養 48 h±2 h 后進行計數。 霉菌和酵母數測定選用孟加拉紅培養基，于(28 ± 1) ℃下培養 5 d 后計數。

　　1.3.5 pH 值 的 測 定 采 用 pH 計 測 定 枸 杞 汁 的 pH 值， 采用 pH 值為 4.01，6.86 和 9.18 的標準緩沖液進行校正。

　　1.3.6 可 滴 定 酸 (TA) 的 測 定 參 照 Lisiewska 等[12]的方法。 取 10 mL 枸杞汁放入小燒杯中，置于磁力攪拌器上， 調節適當的攪拌速度， 滴加 0.1 mol/L 的 NaOH 溶液至 pH 8.1。

　　1.3.11 總酚含量的測定 參照 Singleton 等 [14]的方法， 采用 Folin-ciocalteu’s 法測定總酚含量，并略作修改。 樣品測定：枸杞汁于 4 ℃、11 000 r/min 下離心 10 min，取上清液備用。 取 0.4 mL 枸杞汁上清液(以蒸餾水為空白對照)與 2 mL 稀釋 10 倍的 Folin-phenol 試劑混合后，于室溫下避光反應 1 h，再加入 1.8 mL 7.5%的 Na2CO3 溶液，室溫下避光反應 15 min，用分光光度計測定 765 nm 處的吸光值， 總酚含量以每 100 mL 樣品中含有相當于 mg 沒食子酸表示。 沒食子酸標準曲線的制作：配置 質 量 濃 度 分 別 為 10，20，40，60，80 μg/mL 的 沒食子酸標準溶液，將 0.4 mL 不同濃度的沒食子酸標準溶液分別于 2 mL 稀釋 10 倍的 Folin-phenol 試劑混合后，于室溫避光反應 1 h，再加入 1.8 mL 7.5%的 Na2CO3 溶液， 室溫下避光反應 15 min，用分光光度計測定其在 765 nm 處的吸光值，制作標準曲線。 每次測定樣品需要重新制作標準曲線。

　　1.3.12 抗氧化活性的測定

　　1.3.12.1 DPPH 自由基清除能力 參照 Odriozola-Serrano 等[15]的方法，并略作修改。 樣品測定：取 25 μL 枸 杞 汁 加 入 到 4 mL ·DPPH 溶 液 (0.14 mmol/L)中，常 溫 遮 光 反 應 1 h，測 定 樣 品 在 517 nm 處的吸光值，以甲醇溶液為對照。 根據加入樣品前后的吸光值變化計算樣品對·DPPH 的清 除率 ， 并 且 根 據 Trolox 標 準 曲 線 換 算 為 mmol/L Trolox。 Trolox 標準曲線的制作：配置濃度分別為 0.1，0.2，0.4，0.6，0.8 mmol/L 的 Trolox 溶液， 分 別取 25 μL 與 4 mL ·DPPH 溶液在常溫下避光反應 1 h，測定反應液在 517 nm 處的吸光值，制作標準曲線。 每次測定樣品需要重新制作標準曲線。

　　1.3.12.2 鐵離子還原能力 (FRAP) 參照 Benzie 等[16]的方法，并略作修改。 樣品測定：取 100 μL 枸杞汁加入到 4 mL Fe3+-三吡啶-三吖嗪 (TPTZ)工作液中 (該工作液由 10 mmol/L 的 TPTZ 溶液、20 mmol/L 的 FeCl3 溶液和 pH 為 3.6 的 醋 酸 鹽 緩 沖液按照體積比 1∶1∶10 配置而成)， 在 37 ℃條件下反應 10 min，測定其在 593 nm 處的吸光值，以蒸餾水為空白對照。 樣品的鐵還原能力以每 mL 樣 品相當于 mmol Trolox 的鐵還原能力表示。 Trolox 標準曲線的制作： 配置濃度分別為 0.05，0.1，0.2， 0.4，0.8 mmol/L 的 Trolox 溶液，分別取 100 μL 與 4 mL TPTZ 工作液在 37 ℃下反應 10 min，測定反應液在 593 nm 處的吸光值，制作標準曲線。 每次測定樣品需要重新制作標準曲線。

　　1.3.13 酶 活 性 的 測 定 多 酚 氧 化 酶(PPO)和 過氧化物酶(POD)的提�。簩� 20 mL 含 4% PVPP 的磷酸緩沖液(0.2 mol/L，pH 6.5)加到 20 mL 枸杞汁中， 混合均勻后在 4 ℃下靜置 4 h，12 000 r/min、4 ℃離心 15 min，上清液為酶粗提液。

　　PPO 酶活性測定：采用分光光度法，反應底物為 0.07 mol/L 的鄰苯二酚溶液 (用 0.1 mol/L，pH 6.5 的磷酸緩沖液配制)。 取 2 mL 底物，30 ℃保溫 10 min 后，加入 1 mL 提取的 PPO 粗酶液，立即在 420 nm 處測定吸光值隨時間的變化曲線，測定時間為 15 min，掃描時間間隔為 0.1 s，曲線直線部分的斜率即為酶活。

　　POD 酶活性測定：采用分光光度法，反應底物為 1%(體 積 分 數)的 愈 創 木 酚(用 0.2 mol/L，pH 6.5 的磷酸緩沖液稀釋)及 1.5%的過氧化氫溶液。取 2 mL 1%的愈創木酚加入 0.2 mL 1.5%的過氧化 氫，30 ℃保 溫 10 min 后， 加 入 0.8 mL 提 取 的 POD 粗酶液，立即在 470 nm 處測定吸光值隨時間的變化曲線，測定時間為 15 min，掃描時間間隔為 0.1 s，曲線直線部分的斜率即為酶活。

　　1.3.14 數據統計分析 所有試驗均重復 3 次。 不同處理方法間的數據使用 SPSS 22 軟件進行顯著性差異分析，顯著性水平為 0.05，并用標記字母法進行標記;采用 SPSS 22 軟件進行 Pearson 相關性分析。 使用 OriginPro 8.5 軟件進行繪圖。

　　2 結果與分析

　　2.1 超高壓和熱殺菌對枸杞汁微生物、pH 值、可滴定酸與可溶性固形物的影響

　　如 圖 1 所 示， 未處理枸杞汁的菌落總數為 1.38×105 CFU/mL，經超高壓和熱處理后菌落總數分別為 5 CFU/mL 和 4 CFU/mL，符合《NY/T 434- 2007 綠色食品、果蔬汁飲料》行業標準對菌落總數≤100 CFU/mL 的要求。 經超高壓和熱處理后，枸杞汁中的霉菌和酵母均未檢出。 說明超高壓和熱處理均能有效殺滅枸杞汁中微生物， 保證其安全。 在貯藏前期，超高壓處理組的菌落總數與熱處理組相比沒有顯著性差異(P>0.05);但隨著貯藏時間的延長， 超高壓處理組中的菌落總數出現明顯上升趨勢，在第 28 天達到了 117 CFU/mL，而熱處理組的菌落總數仍基本保持穩定; 在整個貯藏期內兩種處理生產的枸杞汁均沒有霉菌和酵母的檢出。 這一結果表明熱處理相對超高壓處理能更有效控制微生物在貯藏期內的生長。 通過測定超高壓和熱處理蘋果汁的微生物，Zhao 等[11]發現在貯藏期內霉菌和酵母均未檢出， 但 2 種處理組的菌落總數在貯藏期內呈上升趨勢， 而且超高壓處理組的菌落總數一直高于熱處理組。 超高壓枸杞汁的菌落總數在貯藏期內的提高， 一方面可能源于處理后殘存微生物在貯藏期內的繁殖， 另一方面可能由于超高壓引起的亞致死微生物在貯藏期內的復蘇及繁殖。 目前已有許多研究者發現超高壓處理能使微生物進入亞致死狀態。Jordan 等[17]研究發現，超高壓處理可使接種到蘋果汁、番茄汁和橙汁中的大腸桿菌(Escherichia coli)和單增李斯特菌 (Listeria monocytogenes) 進入亞致死狀態; Munoz 等[18]也發現接種到橙汁、蘋果汁和蔬菜湯中的 E. coli 在超高壓處理下出現亞致死現象。 另外， 研究者還發現超高壓處理產生的亞致死微生物能在貯藏期內復蘇并繁殖[19-20]。

　　未處理枸杞汁的 pH 值、 可滴定酸和可溶性固形物含量分別為 4.81±0.006、(0.181±0.001)%和(7.81±0.010)°Brix。超高壓和熱處理后及貯藏期間這 3 項指標均無顯著變化(P>0.05)。 該結論與前人研究結果一致，劉興辰等[21]研究發現超高壓和熱處理對胡蘿卜汁的 pH 值、 可滴定酸和可溶性固形物含量無顯著影響;另外，Landl 等[22]和 Zhao 等[23]分別考察了超高壓及熱處理的蘋果泥及黃瓜汁在貯藏期間的品質變化， 他們均發現超高壓處理組和熱處理組的 pH 值、 可滴定酸和可溶性固形物含量在貯藏期間無顯著變化。

　　2.2 超高壓和熱殺菌對枸杞汁活性成分的影響

　　表 1 為超高壓和熱處理對枸杞汁中 3 種活性成分的影響。 枸杞多糖是枸杞中最為重要的活性成分， 未處理枸杞汁中的含量為 0.404 g/100 mL，超高壓或熱處理均未使枸杞汁中的枸杞多糖含量發生顯著變化(P>0.05);同時，2 種處理加工的枸杞汁中的枸杞多糖含量在貯藏期間也未發生顯著變化(P>0.05)。 除了本研究外，目前仍沒有超高壓處理對枸杞多糖含量影響的研究。 劉威等[24]研究了熱處理對枸杞汁中枸杞多糖含量的影響， 發現不同處理溫度下枸杞多糖含量隨時間無明顯變化規律， 但通過數據可以看出當處理時間為 15 s 時枸杞多糖的含量無明顯變化，與本研究結果一致。由于組成枸杞多糖的糖類相對穩定， 因此本研究采用的超高壓和熱處理條件可能對其影響較小。

　　從表 1 可以看出， 熱處理組的總類胡蘿卜素含量與未處理組相比無顯著差異(P>0.05)，而超高壓枸杞汁中的總類胡蘿卜素含量卻顯著提高了(P<0.05)。 這可能是由于超高壓處理引起枸杞細胞的細胞壁破裂，從而促進了類胡蘿卜素的溶出。蔣兵等[25]也發現超高壓胡蘿卜汁中的類胡蘿卜素含量高于熱處理組。 在整個貯藏期間，兩種處理組中的總類胡蘿卜素含量均表現出下降的趨勢，在貯藏期結束時超高壓處理組的總類胡蘿卜素含量損失了 31.4%，而熱處理組損失了 41.9%，表明超高壓處理能更大限度地保留枸杞汁中總類胡蘿卜素的含量。 蔣兵等[25]和遲淼[26]的研究也表明超高壓和熱處理的胡蘿卜汁及橙汁中的類胡蘿卜素含量在貯藏過程中呈下降趨勢。 另外，與熱處理相比， Zulueta 等[27]發現在貯藏期間超高壓處理能更好地保留橙汁-牛奶飲料中的類胡蘿卜素含量。

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　　由表 1 可見， 未處理枸杞汁中的總酚含量為 40.52 mg/100 mL， 經超高壓處理后其總酚含量未發生顯著變化(P>0.05)，但熱處理顯著降低了枸杞汁的總酚含量(P<0.05)。劉興辰等[21]也發現超高壓處理對胡蘿卜汁的總酚含量無顯著影響， 而熱處理組的總酚含量顯著降低。 因為酚類物質是熱不穩定性的， 所以高溫可能會使部分酚類物質降解; 然而低于 1 000 MPa 的超高壓處理不會破壞分子內部共價鍵， 因此對小分子物質如酚類的影響較小[28]。 與總類胡蘿卜素含量的變化一致，在貯藏期間 2 種處理組的總酚含量均呈下降趨勢，貯藏期結束時超高壓處理組損失了 14.6%， 而熱處理組的總酚含量損失了 23.5%， 表明超高壓處理對枸杞汁中總酚含量的保留率優于熱 處 理 。 Keenan 等[29]通過研究也發現在貯藏期間熱處理果昔中總酚含量的下降程度要高于超高壓處理組。

　　酚類物質和類胡蘿卜素屬于抗氧化成分，它們的含量在貯藏期間的下降可能與兩方面原因有關。 一方面是由于枸杞汁中的溶解氧所致，這些氧氣在貯藏期間通過形成氧自由基而使酚類物質和類胡蘿卜素發生氧化，并最終使它們降解;另一方面是由胞內參與酚類物質及類胡蘿卜素降解的酶類在榨汁過程中的釋放所引起的， 如降解酚類物質的 PPO 酶，這些酶所引起的降解反應會使酚類物質和類胡蘿卜素含量在貯藏期間逐漸下降。

　　由于總酚和總類胡蘿卜素含量與食品的抗氧化活性有關， 因此本研究還對枸杞汁的抗氧化活性進行分析， 以探究總酚和總類胡蘿卜素含量與抗氧化活性之間的關系。

　　2.3 超高壓和熱殺菌對枸杞汁抗氧化活性的影響

　　本研究選用了·DPPH 清除能力和鐵還原能力兩種方法來評價超高壓和熱處理前、 后及貯藏期間枸杞汁的抗氧化活性變化。 從圖 2 可以看出，超高壓處理對枸杞汁的·DPPH 清除能力和鐵 還原能力均無顯著影響(P>0.05);雖然熱處理對枸杞汁的·DPPH 清除能力也無顯著影響，但卻降低了枸杞汁的鐵還原能力， 表明超高壓處理能更好地保持枸杞汁的抗氧化活性。 圖 3 為超高壓和熱處理枸杞汁在貯藏期間的·DPPH 清除能力和 鐵還原能力的變化。 如圖 3 所示， 兩種處理組的· DPPH 清除能力和鐵還原能力均隨著貯藏時間的延長而下降， 與貯藏期間總酚及總類胡蘿卜素的含量變化一致。——論文作者：趙 鳳 梅 瀟 張 焱 廖小軍 王永濤 *