超高壓對蘋果汁微生物和多酚氧化酶的影響

劉興靜，劉斌，韓清華，林亞玲，張琥

（中國農業機械化科學研究院，北京 100083）

鮮榨蘋果汁富含人體所需要的多種營養素，廣受人們喜愛。但未經處理的蘋果汁中存在大量致病微生物且保質期短，須對蘋果汁進行殺菌、滅酶處理。根據食品是否被加熱，將食品殺菌技術分為熱力殺菌和非熱力殺菌。熱力殺菌雖有效殺死微生物，但產品的色澤、口感差，且營養成分損失嚴重，甚至還產生異味（蒸煮味）。與熱力殺菌技術相比，非熱力殺菌技術具有殺菌溫度低，能保留食品原有品質等優點[1]。隨著近年來人們對食品新鮮度要求的不斷提高，非熱力殺菌技術越來越受到廣泛學者的關注[2]。本文采用超高壓處理鮮榨蘋果汁，分析不同處理壓力、保壓處理時間對蘋果汁菌落總數、大腸菌群數和多酚氧化酶（Polyphenol Oxidase，簡稱PPO）活性的影響，為蘋果汁超高壓產業化加工提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

新鮮蘋果（黃元帥品種）：北京市朝陽區南沙灘菜市場；微生物培養基：北京雙旋微生物培養基制品廠；聚乙烯吡咯烷酮（PVPP）、磷酸一氫鈉、磷酸二氫鉀、VC、檸檬酸等：由中國農業機械化科學研究院國家食品機械質量監督檢驗中心提供，所用試劑均為分析純。

1.2 試驗設備

AY-210電子天平：日本島津公司；超凈工作臺：江蘇無錫華鈞電子設備制造有限公司；JYZ-B550九陽榨汁機；超高壓設備：包頭科發新型高技術食品機械有限責任公司等。

1.3 方法

1.3.1 鮮榨蘋果汁制備

選擇形態良好，成熟度適中的黃元帥蘋果，將其去核、去皮，切成20 mm左右大小的蘋果塊，浸泡于含0.2%檸檬酸和0.2%VC的護色液中靜置10 min，瀝水3 min后打漿，用紗布過濾出汁，將汁液迅速與生物冰袋接觸降低溫度，裝入60 mL小袋，封口，隨即取3小袋裝入一個大袋中，封口、編號后，放入4℃冰箱存放10 h[3-4]。

1.3.2 超高壓處理試驗

將處理后的蘋果汁進行超高壓處理。設計壓力為100、200、300、400、500、600 MPa，時間為 10、15、20、25、30 min。

1.3.3 菌落總數和大腸菌群測定

根據國家食品微生物檢測標準GB/T 4789.2-2008檢測菌落總數和大腸菌群數。殺菌效果用菌殘活率A來表示，計算公式為:

式中：B0為超高壓處理前蘋果汁菌落總數或大腸菌群數，（cfu/mL）；B為超高壓處理后蘋果汁菌落總數或大腸菌群數，（cfu/mL）；lgA為超高壓處理前后菌落總數或大腸菌群數降低的對數。

1.3.4 多酚氧化酶（PPO）測定

參考趙光遠等的方法[5-7]。

2 結果與討論

2.1 不同處理壓力和保壓時間對鮮榨蘋果汁菌落總數的影響

圖1和圖2分別為不同壓力和不同時間處理對蘋果汁菌落總數的影響。

由圖可知，壓力和保壓時間對菌落總數的影響比較大。隨著處理壓力的增加及保壓時間的延長，細菌總數呈現明顯下降的趨勢，未處理前蘋果汁中的初始菌落總數為9750 cfu/mL。由圖1所示，不論是處理時間為10 min，還是30 min，600 MPa處理組較100 MPa處理組，菌落總數降低了2.5個對數。當壓力從200MPa增加到300 MPa時，菌落總數降幅達到86%，而壓力從500MPa增加到600MPa時菌落總數降幅為54.5%。由圖2所示，當壓力為100 MPa時，無論保壓時間如何延長，殺菌效果都不理想；當壓力條件為400 MPa處理25 min后，蘋果汁中細菌總數即小于100 cfu/mL，達到國家食品衛生標準；當壓力增加到600 MPa時，處理時間超過20 min后，菌落總數幾乎沒有任何變化。

產生上述結果，主要是由于壓力對微生物的致死作用，主要是通過破壞細胞膜、使蛋白質變性從而抑制酶的活性、改變細胞內pH、影響DNA遺傳物質的復制及影響細胞的營養代謝過程來實現的。不同菌都有自身耐壓閾值，大多數菌耐壓閾值都高于100 MPa，少數革蘭氏陽性菌芽孢可耐受600 MPa以上壓力，壓力敏感菌壓力閾值較低（如<300 MPa），耐壓菌的閾值高[8-9]。因此，在較低壓力下提高到較高壓力，能有效殺滅壓力敏感菌，菌落總數大幅度減少，而繼續升高壓力，在一定條件下因壓力達不到耐壓菌的閾值，細菌總數的降低趨勢也就相對平緩。

2.2 不同處理壓力和保壓時間對鮮榨蘋果汁大腸菌群的影響

圖3和圖4分別為不同壓力處理和保壓時間對鮮榨蘋果汁中大腸菌群的影響。

鮮榨蘋果汁經300 MPa、30 min處理后，大腸菌群數由初始的30 cfu/mL降低到0 cfu/mL，在壓力為400、500、600 MPa，時間為 10、15、20、25、30 min 時，無大腸菌群數檢出，小于3 cfu/mL達到了鮮榨果蔬汁中非熱力殺菌的安全要求。由圖3、圖4可以看出，隨著壓力的增加和保壓時間的延長，大腸菌群數降低比較顯著，當處理壓力達到300 MPa時，隨著時間的延長，其降低幅度很大。這是因為經超高壓處理后，大腸菌群芽孢菌的耐壓程度已降低，延長加壓時間其殺菌效果更有效[10]。

2.3 不同處理壓力和保壓處理時間對鮮榨蘋果汁PPO的影響

圖5和圖6分別為不同處理壓力和保壓時間對鮮榨蘋果汁中PPO的影響。

鮮榨蘋果汁經300 MPa、30 min處理后，PPO的活性降低了100%。隨著處理壓力的增加，酶的活性降低比較顯著。在圖6中，當壓力為100、200 MPa時，隨著保壓時間的延長，酶的活性降低比較緩慢，在200 MPa延長時間時，酶的活性出現略微上升的趨勢。這主要是由于在較低的壓力下，酶的失活往往為可逆的。但在較高壓力下，酶會發生不可逆失活，活性顯著下降[11]。在壓力為 400、500、600MPa，時間為 10、15、20、25、30min時，PPO幾乎全部失活。Morild[12]認為在較低壓力作用下的酶活性的激活現象，是由于壓力對酶蛋白的凝聚作用，在完好的組織中酶和反應基質常常是被隔離開的，而較低的壓力能破壞該類隔離，增加了酶與基質的接觸，從而加速了酶促反應。

3 結論

1）超高壓可以有效降低鮮榨蘋果汁的菌落總數、大腸菌群數和多酚氧化酶活性，在400 MPa下處理25 min后，蘋果汁中的菌落總數降到了80 cfu/mL，大腸菌群數降到了0cfu/mL，多酚氧化酶活性降低了100%，達到了國家飲料食品衛生標準。

2）處理壓力和保壓時間對鮮榨蘋果汁中的VC含量沒有多大影響，損失率低于20%，而傳統果蔬汁熱處理加工方式的VC損失達到50%左右[13]，大大降低了VC的損失，符合果蔬汁的營養要求。

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