超高壓和高溫瞬時殺菌對藍莓汁品質影響的比較*

房子舒，易俊潔，張雅潔，孔民，胡小松，張燕

(中國農業大學食品科學與營養工程學院，國家果蔬加工工程技術研究中心，農業部果蔬加工重點開放實驗室，北京，100083)

藍莓是一種小漿果，果實呈藍色，果肉細膩，甜酸適口，且具有香爽宜人的香氣［1］，是杜鵑花科、越橘屬植物(Vaccinium spp.)。主要分布在北半球(寒)溫帶地區，從國外引進的藍莓品種原產于北美等地，主要分布在我國東北的大、小興安嶺及海南等地區［2］。藍莓汁不僅營養價值高，還含有大量對人體健康有益的物質，包括抗氧化物(VA、VC，VE)、花色素苷、果膠物質、SOD、黃酮等成分［3－4］。

超高壓(high hydrostatic pressure，HHP)技術作為一種新興的非熱加工技術，既能保證食品的微生物安全性，又能保持食品色澤、風味、營養價值等方面的質量品質［5］，實現對果蔬汁產品最少加工［6］的目標。HHP技術是一個物理過程，其基本效應是減少樣品的體積(即是減少物質分子間、原子間的距離)，從而使得物質的電子結構和晶體結構發生變化［7］。HHP技術應用于食品領域進行殺菌時，壓力僅作用于對生物大分子立體結構有貢獻的氫鍵、離子鍵和疏水鍵等非共價鍵，對維生素、色素和風味物質等小分子化合物的共價鍵無明顯影響，從而保持了食品原有的營養、色澤和風味［8］。

高溫瞬時(high temperature short time，HTST)殺菌技術是一種傳統的熱力殺菌法，雖然廣泛應用于食品領域中，但易使食物的色澤和品質發生改變。隨著HHP技術逐漸被人們認可，包括我國在內的世界上許多國家都開始著手于其應用研究，目前該技術已經成功應用于西瓜汁、草莓汁、蘋果汁和芒果汁等果汁加工中［9］，但并未見其在藍莓汁中的應用。本文旨在通過HHP殺菌技術對藍莓汁品質的影響和傳統熱力殺菌比較，得出適合的藍莓汁殺菌工藝，從而為藍莓汁殺菌工藝提供指導。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

藍莓汁，采用大興安嶺野生藍莓制作;無水乙酸鈉(分析純)，哈爾濱化工化學試劑廠;HCl(分析純)，哈爾濱化工化學試劑廠;KCl(分析純)，哈爾濱市化工試劑廠;NaOH，哈爾濱市化工試劑廠;PCA培養基，北京奧伯星生物技術有限責任公司;NaCl，哈爾濱化工試劑廠

HHP-650超高壓設備，包頭科發新型高技術食品機械有限責任公司;FT74X HTST高溫瞬時設備，中國農業大學;LDZX-50KBS立式壓力蒸汽滅菌器，上海申安醫療器械廠;PHX智能型生化培養箱，寧波萊福科技有限公司;WZS-1阿貝折光儀，上海實驗儀器廠;GL-20B冷凍離心機，上海安亭科學儀器廠;UV—1800型分光光度計，日本島津SHIMADZU公司;SC-80C色差儀，北京Kang guang公司;851型電位滴定儀，瑞士萬通公司;PB-10型pH計，Strtorius公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 殺菌方法

將制備好的藍莓汁平均分成所3份，1份進行550 MPa、5 min的超高壓(HHP)滅菌處理;1份進行121℃、5 s的高溫瞬時(HTST)滅菌處理;另外1份為空白對照。

1.2.2 菌落總數的測定

參考國家標準GB4789.2－2010食品安全國家標準——菌落總數的測定方法。

1.2.3 懸浮穩定性測定

懸浮穩定性［10］:代表一定離心力作用下，體系的混濁穩定性。取10 mL樣品于4 200×g離心力下離心15 min，所得上清液在660 nm處測OD值，以去離子水為空白。OD值越大表示懸浮穩定性越好。

1.2.4 花色苷測定

采用pH示差法。將果汁稀釋至一定濃度，取2個10 mL容量瓶各加入1 mL花色苷提取液(或果汁)，分別用pH 1.0緩沖液［V(0.2 mol/L KCl)∶V(0.2 mol/L HCl)=25∶67］和pH4.5緩沖液［V(1 mol/L NaAc)∶V(1 mol/L HCl)∶V(H2O)=100∶60∶90］定容，在冰箱中靜置1 h，用分光光度計分別在510 nm和700 nm下測吸光值［11－12］。總花色苷含量total anthocyanins content，TAcy)計算(結果以矢車菊色素-3-葡萄糖苷計):

式中:26 900為矢車菊色素-3-葡萄糖苷的摩爾消光系數;449.2為矢車菊色素-3-葡萄糖苷的摩爾分子質量。

1.2.5 色差測定

果汁的顏色是果汁品質的重要指標，需在處理后1 h內測定，加滿樣品，用色差儀在透射模式測定顏色。儀器用黑板和白板等校正。顏色用L*，a*和b*值表示。L*值代表果汁的明度，a*值正為紅色負為綠色，b*值正為黃色負為藍色。

1.2.6 藍莓汁理化性質的測定

1.2.6.1 可溶性固形物測定

采用阿貝折光儀，以去離子水作為空白。測定結果的單位為°Brix。

1.2.6.2 可滴定酸測定

用自動滴定儀測定藍莓汁可滴定酸，模式選擇pH 8.1。量取15 mL藍莓汁，用0.1 mol/L的NaOH進行滴定。到達滴定終點儀器自動停止，記錄滴定體積計算可得，單位為mol/L。

1.2.6.3 pH測定

用pH計測定，將儀器探頭浸入藍莓汁中待數值穩定后記錄數據。

2 結果與討論

2.1 不同殺菌方式對藍莓汁菌落總數的影響

殺菌效果如表1所示，藍莓汁的初始菌數很少，僅為1個對數值左右。HHP處理和HTST處理后的藍莓汁菌落總數都滿足了GB19297－2003果蔬汁飲料的微生物安全標準(菌落總數≤100 CFU/mL)。以上結果說明，超高壓和高溫瞬時處理均可達到較好的殺菌效果。這符合蘇世彥在超高壓殺菌技術在果汁飲料生產中應用的論述［13］。

表1 不同殺菌方式對藍莓汁菌落總數的影響

2.2 不同殺菌方式對藍莓汁懸浮穩定性的影響

不同殺菌方式對藍莓汁懸浮穩定性的影響如圖1所示。結果表明，與對照相比，HHP處理組的懸浮穩定性幾乎沒變(P＞0.05)。而HTST處理組的懸浮穩定性則大大下降，遠低于HHP處理組的(P＜0.05)。這可能是因為超高壓壓力僅作用于對生物大分子立體結構有貢獻的氫鍵、離子鍵和疏水鍵等非共價鍵，而不會影響藍莓汁中大量存在的果膠等小分子物質，從而減少了果汁穩定性的變化。而高溫瞬時加工則會較大程度的破壞果膠分子，使其受熱分解，持水力下降，果汁穩定性也下降。同時，由于較高的溫度導致果汁中存在的蛋白質和糖發生美拉德反應，持水性物質減少，因此果汁懸浮穩定性下降較多。

圖1 不同殺菌方式對藍莓汁懸浮穩定性的影響

2.3 不同殺菌方式對藍莓汁花色苷含量的影響

不同殺菌方式對藍莓汁花色苷含量的影響結果如圖2所示。結果表明，HHP加工的果汁中花色苷含量變化不大(P＞0.05)，僅下降了2%左右，而HTST處理的藍莓汁中花色苷降低較多(P＜0.05)，下降了大約14%。此結果與張微［14］的超高壓和熱處理對熱帶果汁品質影響的比較研究一致。這是因為，超高壓只是引發氫鍵之類的弱結合變化，使分子空間結構變化而無損基本特性。而高溫瞬時處理由于較高的溫度會引起花青素這類熱敏性物質的分解，因此熱處理組的花色苷損失較多。即超高壓可以較好的保留藍莓汁中花青素等小分子。

圖2 不同殺菌方式對藍莓汁花色苷的影響

2.4 不同殺菌方式對藍莓汁色澤的影響

如圖3所示，HHP處理組與未處理組的色澤幾乎沒有差異(P＞0.05)，而HTST處理組的藍莓汁明度值、紅度值、黃度值均有所上升(P＜0.05)，說明藍莓汁發生了一定程度的褐變。高溫瞬時殺菌會引發果汁中糖和蛋白發生美拉德反應，花青素、Vc和多酚等小分子物質發生降解，從而生成褐色物質引起果汁褐變。而超高壓不會帶來較大溫度升高，所以降低了上述反應的發生率。曾有研究證明，超高壓處理對番茄中的番茄紅素［15］沒有影響，對橘子汁色澤［16］也沒有作用。而Skrede［17］等發現草莓中最大的Vc損失是在熱處理過程中。抗壞血酸鹽的衰變也可能與顏色的改變有關。

圖3 不同殺菌方式對藍莓汁色澤的影響

2.5 不同殺菌方式對藍莓汁理化指標的影響

如表2所示，HHP藍莓汁的各項理化指標均與未處理組基本一致。與HHP相同，HTST處理組的pH值變化不大(P＞0.05)，但其可溶性固形物含量和可滴定酸濃度降低較多(P＜0.05)。這是由于超高壓技術對食品中小分子化合物類物質不會有直接的破壞作用，因此可溶性固形物和可滴定酸與未處理組基本相同。而熱處理則因高溫導致果汁中可溶性糖的分解以及可溶性酸的分解。

表2 不同殺菌方式對藍莓汁理化性質的影響

3 結論

超高壓殺菌與高溫瞬時殺菌均使藍莓汁達到果蔬汁飲料的微生物安全標準。但超高壓處理組的懸浮穩定性、花色苷含量遠遠高于高溫瞬時處理組。同時，超高壓處理組的色澤和理化指標較未殺菌時無顯著變化，但高溫瞬時殺菌則發生了一定程度的改變。綜上所述，超高壓殺菌技術較好地保持了食品固有的營養、品質、風味、色澤和新鮮程度，符合消費者對果汁營養和原汁原味的要求。

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