高壓CO2、N2對鮮切雪蓮果品質的影響

（陜西科技大學食品與生物工程學院，陜西西安710021）

高壓CO2、N2對鮮切雪蓮果品質的影響

許牡丹，何代琴，張玉杰

（陜西科技大學食品與生物工程學院，陜西西安710021）

研究高壓協同CO2、N2及兩種氣體不同比例混合對鮮切雪蓮果酶活、微生物、色澤、總酚、低聚果糖（fructo oligosaccharide，FOS）及理化性質的影響。研究結果表明：與高壓處理相比，高壓協同混合氣體處理對酶活鈍化作用效果顯著，滅菌效果更好，降低膜脂化及細胞膜損壞程度，營養及感官品質保持得較好。

高壓；CO2；N2；鮮切雪蓮果

鮮切果品即半加工果品或輕度加工果品，是指新鮮果品經分級、整理、清洗、切分、保鮮包裝等處理，供消費者即食的生鮮加工品，可食率接近100%，能達到直接烹食或生食的衛生標準[1]。鮮切果蔬加工在一定程度上可實現果蔬產地集中加工、集中加工后分散供應的高效模式，具有更好的經濟效益。鮮切果品由于機械損傷、氧接觸面積增大，使其易發生失水軟化、組織褐變等變化，加劇微生物污染，嚴重影響產品貨架期間的感官質量和食用品質[2]。雪蓮果（Smallanthus Sonchifolius）是一種原產于安第斯山脈的熱量低、抗氧化物質豐富的營養保健水果。雪蓮果鮮切加工后，多酚氧化酶活性極強，極易使果實所含大量酚類抗氧化物質氧化成醌，導致組織氧化褐變，嚴重影響雪蓮果的感官品質[3]。

雪蓮果中含有豐富的低聚果糖，且不能被人體充分吸收，屬低熱量食品，很適合糖尿病人以及減肥者食用，具有促進消化，調理胃腸道，產生雙歧因子；調理血液，清除高血脂，有效地控制膽固醇，提高身體免疫力等功效[4]。高壓（High Pressure，HP）技術作為一種食品冷殺菌技術，在確保食品安全的條件下，可最大限度保留食品的色、香及營養成分。高壓二氧化碳（high pressure carbon dioxide，HPCD）具有亞臨界和超臨界二氧化碳的性質，其溶解性和擴散性較好，在處理食品過程中會產生高壓、酸化、爆炸和厭氧等效應，具有很好的殺菌作用[5]。同時，有研究表明惰性氣體能抑制食品中微生物生長，和氧分子競爭酶的結合位點，抑制果蔬褐變，從而達到食品品質保鮮的作用[6]。將高壓技術與氣體聯合作用，氣體分子和水分子在一定條件（合適的溫度、壓力、氣體飽和度、水的鹽度、pH值等）下，能形成類冰的、非化學計量的籠形結晶化合物，稱為氣體水合物（Gas Hydrate，GH），可有效鈍化酶活，保持食品品質[7]。本研究以酶活、微生物、多酚、色澤、低聚果糖等為指標，分析高壓及高壓結合二氧化碳和氮混合處理對雪蓮果品質的影響效果。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

雪蓮果（云南紅泥砂）：西安市辛家廟農產品水果市場，大小一致，無損傷、裂果及腐爛。二氧化碳、氮氣：陜西科技大學食品學院。

鄰苯二酚、愈創木酚、過氧化氫、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、硫代巴比妥酸、福林酚試劑、氫氧化鈉（均為國產分析純）：浙江佘山試劑廠；平板計數瓊脂培養基：北京路橋技術有限責任公司；馬鈴薯瓊脂培養基：北京奧博星生物技術有限責任公司。

1.2 主要儀器設備

HPP.L3-600/3超高壓設備：天津市華泰淼生物公司；GSP-9080MBE隔水式恒溫培養箱：上海博訊實業有限公司醫療設備廠；SW-CJ-1D型單人凈化工作臺：蘇州凈化設備公司；XFS-280A型手提式壓力蒸汽滅菌鍋：浙江新豐器械公司；RCB10C型筆式電導計：上海羅素科技有限公司；7200型分光光度計：尤尼柯（上海）儀器有限公司；CM-5型色差計：日本Konica Minolta公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

鮮切過程使用的刀具、砧板和容器用200 μL/L次氯酸鈉浸泡3min消毒。雪蓮果經清洗，用不銹鋼刀具手工去皮后，切成厚（0.7±0.1）cm的薄片，每片重量約為10 g，裝入厚度16絲、大小為8 cm×12 cm聚乙烯真空包裝袋，每袋1片。樣品經抽真空后作以下處理：①高壓真空處理（HP）；②高壓二氧化碳處理（HP-CO2）；③高壓氮氣處理（HP-N2）；④高壓二氧化碳和氮混合氣體處理（HP-CO2∶N2）。處理①直接密封，處理②通入100mL二氧化碳，處理③通入100mL氮氣，處理④通入二氧化碳和氮混合氣體，分壓比為1∶1、1∶2、2∶1（體積比）。處理樣品放入高壓反應釜中，密封。所有處理加壓至80 MPa保持40min，傳壓介質溫度5℃。調節超高壓容器內傳壓介質溫度達到試驗溫度后，將袋裝試樣浸泡于傳壓介質中1min后加壓。

1.3.2 多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）和過氧化物酶（peroxidase，POD）活性測定

分光光度計法[8]，酶活性的定義：以單位時間內每毫升酶液吸光度變化0.001定義為1個酶活性單位。酶活性可表示為：

酶活殘留率/%=處理后樣品活性/未處理樣品活性×100

1.3.3 微生物的測定

菌落總數測定：按照GB 4789.2-2010《食品安全國家標準食品微生物學檢驗：菌落總數測定》檢測；

霉菌與酵母菌數測定：按照GB 4789.15-2010《食品安全國家標準食品微生物學檢驗：霉菌和酵母計數》。

1.3.4 色澤變化

采用色彩色差計測定，測定結果用L*、a*、b*和色差ΔE值表示，于樣品的3個不同位置分別測定，每個處理測定10個樣品，取其平均值[9]。

1.3.5 總酚測定

采用 Folin-Ciocalteu 法[10]。

1.3.6 低聚果糖的測定

總糖按照GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》測定，還原糖按照GB 5009.7-2016《食品安全國家標準食品中還原糖的測定》測定。

低聚果糖含量=總糖含量-還原糖含量[11-12]

1.3.7 pH值測定

按照GB 5009.237-2016《食品安全國家標準食品pH值的測定》測定。

1.3.8 褐變度測定

褐變度測定采用分光光度計法，參照文獻[13]，以A410表示。

1.3.9 可溶性固形物（Soluble Solids Content，SSC）含量測定

可溶性固形物（Soluble Solids Content，SSC）含量測定按照NY/T 2637-2014《水果和蔬菜可溶性固形物含量的測定》測定，折射儀法。

1.3.10 丙二醛含量測定

丙二醛含量測定采用硫代巴比妥酸法[14]。

1.3.11 胞膜滲透率測定

胞膜滲透率測定以相對電導率表示，電導率儀測定[14]。

2 結果與分析

2.1 不同處理后的酶活結果分析

鮮切果蔬中的PPO酶是引起酶促褐變的主要原因之一，嚴重影響鮮切產品的感官品質，POD酶不僅因其熱穩定性作為果蔬滅酶效果的指標酶，同時與果蔬形成不良風味有關[15]。圖1所示為不同處理方式對鮮切雪蓮果PPO酶活性的影響。

圖1 不同處理后的酶活Fig.1 The enzyme activity of different processing

6種處理方式對酶活都有一定的鈍化作用，高壓混合氣體處理的鈍酶效果更顯著，作用效果最好的為HP-CO2∶N2（1∶1）和HP-CO2∶N2（1∶2）處理，兩種處理后PPO酶活殘存率分別為74.08%、77.55%，差值為3.47%，POD酶活殘存率分別為80.42%、80.10%，差值為0.32%。以上結果表明HP-CO2∶N2（1∶1）處理方式對PPO酶的鈍化作用最佳，HP-CO2∶N2（1∶2）處理次之，這兩種處理方式對POD酶活鈍化作用差異性不顯著。

2.2 微生物與不同處理方式的關系

合適的壓力可致使微生物細胞膜損壞或徹底破壞達到滅菌的目的，CO2和N2作為惰性氣體能夠抑制微生物生長，高壓與惰性氣體結合后，在果蔬細胞間形成的籠形水合物可以在增強滅菌效果的同時保持食品品質及營養完整性[16]。

以處理后菌落總數及霉菌和酵母菌的變化量為指標分析鮮切雪蓮果微生物的變化，見圖2。

圖2 不同處理后的微生物變化Fig.2 Changes of microorganism of different processing

從圖2可見，HP-CO2處理后菌落總數少量減少，霉菌和酵母菌顯著減少，分別為2.39、1.23lgCFU/g；HPCO2∶N2（1∶1）、HP-CO2∶N2（1∶2）、HP-CO2∶N2（2∶1）這3種處理后菌落總數及霉菌和酵母菌都顯著減少，滅菌效果最好的為HP-CO2∶N2（2∶1），菌落總數及霉菌和酵母菌分別為1.30、1.20 lgCFU/g。結果顯示，高壓CO2處理與高壓混合氣體處理對霉菌和酵母菌的影響較顯著，高壓混合氣體處理較單一高壓及單一高壓氣體處理對菌落總數的殺滅效果更顯著，HP-CO2∶N2（2∶1）處理能更好的抑制菌落總數及霉菌和酵母菌，綜合來看，較多比例的CO2含量的滅菌效果比較顯著，原因可能是CO2在雪蓮果果實組織中的溶解能力最大，形成水合物的效率最高的結果[5]。

2.3 色澤變化分析

色澤分析見表1。

表1 色澤分析Table 1 The analysis of color

如表1所示，以未經高壓處理的鮮切雪蓮果片為對照，L*值越大，表明亮度越大，ΔE值變化越小，顏色保持越好[17-18]。對照組 L* 值為 46.34±0.882，HP-CO2∶N2（2∶1）處理組為46.47±0.882，L*、a*值與對照無顯著差異性，b*值高于對照，具有顯著差異性，與其它處理方式相比，ΔE值達到最低；HP-CO2∶N2（1∶2）處理次之。這表明加壓聯合CO2、N2以2∶1和1∶2比例混合處理能有效地保持鮮切雪蓮果亮度及感官品質，是一種能較好地維持食品整體色澤的保鮮處理方式。

2.4 不同處理對總酚含量的影響

多酚是一種抗氧化劑，也是酶促反應的底物，其含量對果蔬生理品質、功能性成分及色澤的保持都有重要的作用[6，9]。不同處理對鮮切雪蓮果總酚含量的影響見圖3。

圖3 不同處理后的總酚含量Fig.3 The total phenols of different processing

如圖3所示，HP處理后總酚含量最高，每100 g中含有544.96mg，HP-N2處理次之，每100 g中含有516.11mg，HP-CO2：N2（1∶2）處理對總酚含量的保持最差，每 100 g中含有 477.64mg，HP-CO2、HP-CO2∶N2（1∶1）及HP-CO2∶N2（2∶1）這3種方式處理后總酚含量依次為 504.09、507.69、502.89mg/100 g，無顯著性差異。結果表明高壓聯合氣體處理較單一壓力處理后鮮切雪蓮果的總酚含量都有所減少，具體原因尚不清晰。

2.5 不同處理對糖含量影響的結果與分析

雪蓮果中含有豐富的糖類物質，其中以低聚果糖為主，是一種非還原性糖，其含量占其果實干基的45%～70%[20]，除了改善腸道功能、提高人體免疫力、降低血脂等功能，還具有防治便秘和腹瀉、促進礦物質吸收、抗突變特性、抗氧化、美容等顯著功效[3-4]。6種處理后雪蓮果中低聚果糖的含量變化見圖4。

圖4 不同處理后的低聚糖含量Fig.4 The fructooligosacch content of different processing

如圖4所示，以每100 g樣品中低聚果糖的含量表示。如圖所示，單一高壓處理后的低聚果糖含量最高，為5.73 g/100 g，其次是高壓二氧化碳和氮混合氣體處理，其中HP-CO2∶N2（1∶2）處理對其的保持較好，HP-N2處理后低聚果糖含量最低，為4.25 g/100 g。結果表明，高壓聯合單一氣體處理對雪蓮果低聚果糖含量影響較大，而高壓復合氣體處理能較好地維持鮮切雪蓮果中的低聚果糖含量，保持其營養完整性，具體原理尚不清晰。

2.6 不同處理方式對鮮切雪蓮果理化性質的影響

6種處理對鮮切雪蓮果理化性質的影響如表2所示。

表2 不同處理方式對鮮切雪蓮果理化性質的影響Table 2 Effects of different process methods on physical and chemical properties of fresh-cut yacon

6組處理后，5種理化指標較對照組均減少，pH值影響不顯著，可溶性固形物含量、MDA含量、褐變度與細胞膜滲透率與對照相比具有顯著性差異，HP-CO2∶N2（1∶2）組褐變度最低，為0.298，HP處理后MDA含量較對照顯著性增大，HP-CO2∶N2（1∶2）組細胞膜滲透率值最小，為11.25%，細胞膜滲透率越小，表明果片細胞膜的損壞程度越小。以上結果表明，高壓復合氣體處理對pH值及可溶性固形物含量的影響顯著性較小，褐變度、MDA含量及細胞膜滲透率顯著性減少，因此，高壓復合氣體處理處理能較好地保持鮮切雪蓮果的理化品質，HP-CO2∶N2（1∶2）處理的效果最顯著。

3 結論

6種處理方式都起到了殺菌鈍酶作用，HP-CO2∶N2（1∶1）處理后PPO酶活殘存率為74.08%，HP-CO2∶N2（1∶2）處理后POD酶活殘存率為80.10%；同時，HP-CO2∶N2（2∶1）處理的滅菌效果最好，處理后的菌落總數及霉菌和酵母菌數分別為1.30、1.20 lgCFU/g；HP-CO2∶N2（2∶1）處理組的亮度L*、a*值與對照無顯著差異性，b*值顯著高于對照，ΔE值最低；HP-CO2∶N2（1∶2）處理對總酚含量的保持最差，為477.64mg/100 g，具體原因還有待研究；高壓聯合氣體處理對鮮切雪蓮果低聚果糖含量有一定的影響，高壓復合氣體處理對低聚果糖含量的影響較小，具體原理尚不清晰；高壓復合氣體處理對pH值及可溶性固形物含量的影響顯著性較小，褐變度、MDA含量及細胞膜滲透率顯著性減少，其中HP-CO2∶N2（1∶2）處理后pH值及可溶性固形物含量較對照無顯著性差異，褐變度和細胞膜滲透率值較低。表明高壓復合氣體處理具有鈍酶、滅菌、護色、保鮮的效果，可以最大限度保護果品中原有的品質及營養成分，是一種較理想的鮮切產品處理方法。

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Effects of High Pressure Combined CO2and N2on Quality of Fresh-cut Yacon

XU Mu-dan，HE Dai-qin，ZHANG Yu-jie
（School of Food and Biological Engineering，Shaanxi University of Science and Technology，Xi'an 710021，Shaanxi，China）

The effect of high pressure combined CO2，N2and two kinds of gas mixtures on enzyme activities，microorganisms，color，total phenolics，FOS and physicochemical properties of fresh cut yacon were studied.The results showed that the high pressure mixed gas processing together inactivation effect on enzyme activity and germicidal was remarkable，reducd the membrane lipid and membrane damage，nutrition and sensory quality kept better.

high pressure；CO2；N2；fresh-cut yacon

許牡丹，何代琴，張玉杰.高壓CO2、N2對鮮切雪蓮果品質的影響[J].食品研究與開發，2018，39（1）：171-175

XU Mudan，HE Daiqin，ZHANG Yujie.Effects of High Pressure Combined CO2and N2on Quality of Fresh-cut Yacon[J].Food Research and Development，2018，39（1）：171-175

10.3969/j.issn.1005-6521.2018.01.034

許牡丹（1963—），女（漢），教授，碩士，研究方向：果蔬加工與保鮮。

2017-06-18