超高压和热处理对荔枝汁品质的影响研究

徐玉娟 温靖 肖更生 吴继军 余元善 陈于陇 傅曼琴

摘要 [目的] 系統分析比较新鲜荔枝汁经热处理和超高压处理后主要理化性质及品质的变化情况。[方法]对比分析了荔枝汁经超高压与热处理后，在达到商业无菌的基础上，对其感官品质、理化性质和营养成分的影响。[结果]试验表明，超高压处理对荔枝汁色泽无显著影响，但热处理后色泽明显加深。PPO经热处理和超高压处理后均未检测到活性，热处理和超高压处理对可溶性固形物、pH、总酸度和电导率影响不明显。还原糖在3个组之间没有显著差异；总多酚、维生素C和氨基酸组成含量经热处理后明显降低，但超高压处理对其没有影响。超高压处理可以很好地保留荔枝的香气物质，热处理对荔枝的香气物质损失较严重。因此，超高压处理对于荔枝果汁有很好的杀菌效果，能一定程度地钝化酶的活性，同时能较好地保持荔枝果汁中的天然营养成分。[结论] 超高压处理是一种很有前景的荔枝非热加工技术，该研究可为超高压技术在荔枝汁加工中的应用提供参考。

关键词 杀菌；质量控制；超高压；荔枝汁

中图分类号 S609.9 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）31-11078-05

Effect of Thermal and Ultra High Pressure Treatments on Quality Characteristics of Litchi Juice

XU Yujuan， WEN Jing*， XIAO Gengsheng et al

（

Sericulture and Agrifood Research Institute Guangdong Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of Functional Foods， Ministry of Agriculture / Guangdong Key Laboratory of Agricultural Products Processing， Guangzhou， Guangdong 510610）

Abstract [Objective] To analyze the variation of main physicochemical properties and quality of fresh litchi juice after thermal and ultra high pressure treatments. [Method] This research assessed the effects of different thermal and ultra high pressure treatments on the sensory quality， physicochemical properties and nutrients of litchi juice. [Result] The results showed that ultra high pressure treatment had no significant effect on the color of litchi juice， but thermal treatment has a significant effect. After thermal and ultra high pressure treatments， the contents of soluble solid， pH value， total acidity and electrical conductivity did not change， PPO activity was not detected. There were not changed significantly in Lychee juice of reducing sugar by thermal and ultra high pressure treatments， and there were reduced significantly on the total polyphenols， vitamin C and amino acids content by thermal treatments. Total polyphenols， vitamin C and amino acid content did not change after the ultra high pressure treatment. Ultra high pressure treatments is a good way to keep the aroma of litchi juice more than thermal treatment.These results indicate that ultra high pressure treatment on litchi juice has a good bactericidal effect， certain passivation effect on food quality enzyme and a good retention of nutritional ingredients， so ultra high pressure is a potential nonthermal sterilization technique for litchi processing. [Conclusion] This research provides technical basis for applying ultra high pressure sterilization of litchi juice.

Key words Sterilization； Quality control； Ultra high pressure； Litchi juice

荔枝属于热敏性较强的水果之一，通常的热处理加工方式极易使果汁的感官品质发生变化，例如荔枝汁颜色发红、产生蒸煮味等，所以利用非热的加工技术是荔枝深加工将来的发展趋势。超高压技术是目前最为成熟的非热杀菌技术，在日本、美国和德国等发达国家都已经实现接近工业化规模应用。

超高压技术工作原理是将食品密封于弹性容器或置于无菌压力系统中（常以水或其他流体介质作为传递压力介质物），在高静压（100～1 000 MPa）、常温或稍高于常温（25～60 ℃）下处理一段时间，通过高压改变了微生物的形态与结构，影响其生物化学反应，同时使细胞膜和细胞壁被破坏，从而影响微生物原有的生理活性机能，甚至发生不可逆变化，达到杀菌的目的。超高压处理是一个纯物理过程，升温小、作用均匀、操作安全、耗能低，有利于生态环境保护^[1]。与传统的热加工相比，超高压处理过程中没有经过高温处理，因而不会破坏食品的新鲜度和其中的营养成分，能较好地保持果汁的营养和风味要求，符合消费者对鲜榨果汁营养和风味的需求。因此将超高压技术应用于鲜果汁的销售场所，有利于提高这类产品的货架期和安全性^[2]。

在草莓、香蕉、菠萝、樱桃等水果以及番茄汁、橙汁、胡萝卜汁和西瓜汁等果汁的加工研究中，发现这些水果果肉或果汁经过超高压处理后不仅保藏期可延长到半年以上，而且与热加工相比，其天然的营养成分、风味以及颜色的褐变等破坏程度很小，显示出超高压加工在水果加工中的潜在优势^[3]。广东省农产品加工重点实验室近年来采用超高压对荔枝汁杀菌技术进行了一些研究，结果显示，采用超高压杀菌荔枝汁，在压力为500 MPa，处理前介质（水）的温度控制在40 ℃，保压时间为10 min條件下，荔枝汁可以达到商业无菌的效果，超高压显示了很好的杀菌效果。笔者主要在广东省农产品加工重点实验室前期研究的基础上，进一步系统分析比较了新鲜荔枝汁经热处理和超高压处理后主要理化性质及品质的变化情况，探讨超高压用于荔枝汁加工的可能性，为超高压新技术在荔枝汁加工中的应用提供基础数据和理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

荔枝，品种为淮枝，从广东省高州市区果场采购。所用分析试剂均为国产分析纯。

主要仪器设备：

RLGY600超高压设备，温州诺贝机械有限公司；破碎机，Philips公司；UltraScan VIS全自动色差仪，美国HunterLab公司；Pocket PAL1糖度计，日本Atago公司；ZD2酸度计，上海精科；CPC505电导率仪，德国斯玛特公司；ALC210.4电子精密天平，德国赛多利斯公司；Cary Eclipse荧光分析仪，美国瓦里安公司；L8900氨基酸自动分析仪，日立Hitachi公司；UV1800紫外可见分光光度计，日本岛津公司；B3型定时恒温磁力搅拌器，上海智光仪器仪表有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 荔枝原汁制备。将荔枝鲜果进行拣选、清洗、去皮后，在组织捣碎机中破碎30 s，将得到的荔枝果浆，用4层纱布过滤，取滤液，即为荔枝原汁样品。荔枝原汁样品用高压蒸汽灭菌后的玻璃瓶分装，并放置在4 ℃冰箱中保存备用。此外，试验中未向荔枝汁中人为接种微生物，同时为了保证试验不受样品差异的影响，该试验中所使用的荔枝汁均为同一批次产品。

1.2.2 超高压和热处理。

超高压处理：广东省农产品加工重点实验室前期对荔枝汁超高压杀菌技术初步研究得出，通常在300～400 MPa压力条件下，荔枝汁均可达到商业无菌，但压力并不能使细菌全部失活，如大肠杆菌、霉菌和酵母菌对压力较敏感，但在 400～500 MPa压力保压时间15 min均无检出。该试验的研究目的主要是为了进一步考察超高压和热处理杀菌技术对荔枝汁品质的影响，因此，该试验选用500 MPa处理样品，将25 ml样品密封在聚乙烯瓶中，并置于高压容器内，密闭，水作为压力介质，处理前介质（水）的温度控制在40 ℃，保压时间为15 min。

热处理：通常果汁在98 ℃处理30 s时，可达到商业无菌的条件，但在果汁的产业化生产中，均采用UHT杀菌方式，条件为108 ℃处理30 s，此条件下大肠杆菌、霉菌和酵母菌在荔枝汁中均无检出。因此，荔枝汁经108 ℃处理30 s作为此次试验所用杀菌参数，将未经任何处理的荔枝原汁的样品作为对照组。

1.2.3 色泽测定^[4]。采用UltraScan VIS型全自动色差仪（反射模式）对荔枝汁样品的色泽进行测定，以未处理的荔枝汁为色差测定的参比样，色差结果以L*、a*、b*表示。其中，L*值表示亮度，L*值越大，亮度越大；a*值表示有色物质的红绿偏向，正值越大，偏向红色的程度越大，负值绝对值越大，偏向绿色的程度越大；b*值表示有色物质的黄蓝偏向，正值越大，偏向黄色的程度越大，负值绝对值越大，偏向蓝色的程度越大。

1.2.4 荔枝汁中主要理化指标的测定方法。可溶性固形物含量：采用手持便携式折光仪在室温测定；pH：用酸度计直接测定；总酸度：按照GB12293-1990《水果、蔬菜制品可滴定酸度的测定》，采用滴定法测定，总酸度以柠檬酸计；电导率：用电导率仪直接测定；褐变度：将果汁经4 500 r/min，离心5 min，取上清液在波长420 nm测其吸光值；多酚氧化酶（PPO）活性测定^[5]：荔枝汁样品在4 ℃温度条件下12 000 r/min，离心15 min，上清液用于多酚氧化酶（PPO）活性测定。PPO活性测定采用邻苯二酚法，具体为：2.9 ml 10 mmol/L邻苯二酚（用0.1 mol/L的磷酸盐缓冲液配制，pH 7.0）和0.1 ml酶液混合，反应体系温度为30 ℃，置于分光光度计中，监控测定398 nm波长处吸光度（OD）值的变化，以1 min OD398 nm变化0.001所需的酶量为一个酶活性单位。

1.2.5 荔枝汁中主要营养成分的测定方法。还原糖含量的测定：采用菲林试剂比色法，以葡萄糖计，详细方法参照国标GB6194-86《水果、蔬菜可溶性糖的测定》；总多酚含量的测定^[6]：采用福林酚试剂法，含量以没食子酸（mg/L）计；维生素C的测定^[7]：采用邻苯二胺衍生法，使用荧光光度计测定相对荧光强度。

1.2.6 氨基酸含量的测定。氨基酸含量使用氨基酸自动分析仪测定。具体为：①取1 ml 荔枝汁样品，加入4 ml 100 g/L的5磺基水杨酸，振荡混匀，4 ℃静置30 min。②接着用高速离心机在12 000 r/min，4 ℃下离心15 min，上清液经0.22 μm的水溶性滤膜过滤后上机测试。根据氨基酸标准物质的质量浓度与峰面积的关系，外标法定量果汁样品中的氨基酸组分，单位以ng/μl表示。

测试条件：855350型色谱柱（4.6 mm×60 mm）；柱温134 ℃；双通道紫外检测波长440 nm 和570 nm；进样量20 μl；保留时间148 min。

1.2.7 香气成分的测定。

1.2.7.1 样品制备。取3 ml荔枝汁置于15 ml样品瓶中，密封，采用CAR/DVB/PDMS萃取头于40 ℃恒温萃取20 min。

1.2.7.2 GCMS分析条件。气相色谱条件：HP5MS（30.0 m×250 μm×0.25 μm）毛细管柱；程序升温：起始温度35 ℃，保持5 min，以5 ℃/min升至130 ℃，然后以10 ℃/min升至250 ℃，最后停留5 min；进样口温度250 ℃；载气为He。质谱条件：质谱接口温度280 ℃；离子源温度230 ℃；电离方式EI；电子能量70 eV；扫描质量范围10～450 amu。

1.2.7.3 谱图分析方法。由GCMS分析得到的质谱数据经计算机标准谱库的检索及保留指数，鉴定色谱峰，用峰面积归一化法计算各成分的相对含量。

1.3 统计分析

全部试验数据表示为均值±SD（n≥3），单因素方差分析采用SPSS 13.0。

2 结果与分析

2.1 超高压与热处理对荔枝汁色泽的影响

超高压与热处理对荔枝汁果肉色泽的影响如表1所示。结果表明，荔枝汁经超高压处理后，L*、a*和b*值与对照组相比，均无显著性差异（P>0.05）；而热处理组色泽明显加深，L*、a*和b*值与对照组和超高压组相比均有显著性差异（P<0.05）。

2.2 超高压与热处理对荔枝汁主要理化指标的影响

表2提供了荔枝汁经热处理和超高压处理后可溶性固形物、pH、总酸度、电导率、褐变度和PPO的变化。从表2中可以看出，3组之间的可溶性固形物、pH、总酸度和电导率几乎没有显著性差异（P>0.05）；荔枝汁经热处理后褐变度明显增加（P<0.05），而对照组与超高压组无显著差异（P>0.05）；PPO经热处理和超高压组处理后均未检测到活性。江俊等研究发现，经过600 MPa，45 min，常温处理后，树莓PPO残留活性为40.976%^[8]。笔者该研究发现，荔枝汁经热处理和超高压处理后，未检到有PPO残留活性，這可能跟处理温度较高有关。有研究报道，超高压处理荔枝汁能显著钝化果汁中多酚氧化酶活力，原因可能由于超高压处理对酶活性的影响主要表现在对酶蛋白三级结构的影响，已经发现超高压处理可以破坏维持蛋白质三级结构的一些次级键，如氢键、盐键、疏水键等，导致蛋白质的空间结构崩溃，发生变性^[9]。酶的活性与酶蛋白的三级结构密切相关，其三级结构受到破坏，活性自然受到影响^[10]。

2.3 超高压与热处理对荔枝汁还原糖、总多酚、维生素C含量的影响

荔枝汁经热处理和超高压处理后还原糖、总多酚、维生素C含量变化结果见表3，其中还原糖在3个组之间没有显著差异（P>0.05）；总多酚和维生素C含量经热处理后与对照组相比明显降低（P<0.05），超高压处理后与对照组相比没有显著差异（P>0.05），但荔枝汁经超高压处理后维生素C的含量有下降趋势。维生素C含量的减少有报道是因为在超高压处理时，将外界的氧气压入了食品体系中，使食品体系的活性氧增加，同时还加速了其与维生素C的接触，使维生素C发生了氧化^[11-12]。而采用热加工处理维生素C含量损失达到93%左右。

2.4 超高压与热处理对荔枝汁氨基酸含量的影响

荔枝汁经超高压处理后氨基酸的含量变化结果见表4。荔枝汁中共检测出24种氨基酸，经热处理后，氨基酸的总含量损失达30%左右，超高压处理后氨基酸的含量与对照组没显著差异（P>0.05）。荔枝汁经热处理后，氨基酸的组成含量均下降，与对照组和超高压组几乎均有显著性差异（P<0.05），而超高压组和对照组之间几乎没有显著性差异（P>0.05），表明超高压处理后荔枝汁中各种氨基酸的组成变化不大，可见超高压处理荔枝汁可以很好地保留氨基酸的组分。

2.5 超高压与热处理对荔枝汁香气成分的影响

超高压和热处理对荔枝汁香气成分总离子流色谱图如图1所示。从表5看出，荔枝汁中醇类和烯类的数量较多，为荔枝的主要香气成分，醛类次之，并且荔枝汁经超高压和热处理对香气成分的影响不同。与对照组相比，荔枝汁经超高压和热处理后香气成分均有不同程度的增加或减少。从总体而言，热处理对荔枝香气成分影响较大，超高压处理对香气成分损失较小。热处理后，醇类、烯类和醛类均损失较大，并且新增了一部分香气成分；超高压处理后，醇类、酮类、烯类、酸类和醛类均保留的很好。

3 讨论

赵玉生等研究了热敏性纯猕猴桃汁经100～500 MPa超高压处理后的果汁色泽、黏度、pH、单宁、总酸、果胶、总VC、蛋白质以及可溶性固形物等指标的变化情况，并与未经超高压处理的果汁对照品进行了比较，证实了超高压处理能较好保持果汁原有的品质和风味^[15]。李汴生等对比分析了超高压及热处理在达到商业杀菌要求的基础上对菠萝原汁感官品质、营养成分及理化性质的影响^[16]。结果表明，超高压处理（400 MPa，26 ℃，10 min）及热处理（85 ℃，5 min）均可达到商业无菌；超高压处理随着压力值（300～500 MPa）的上升菌落总数逐渐减少，在此条件处理后菠萝原汁的pH、总酸、总糖、可溶性固形物含量与对照样差异不显著（P>0.05），其样品可较好地保持体系的均匀稳定性及原有色泽，同时还原型维生素C保留率也远高于热处理；感官分析也得出超高压处理的样品在色、香、味等方面都接近对照样。陆海霞等研究了高压（200～600 MPa）、20～60 ℃处理15 min对胡柚汁理化品质的影响，结果表明，超高压处理对胡柚汁色泽的影响较小，对pH和可溶性固形物含量无显著影响；经超高压处理的胡柚汁的L抗坏血酸保留率在91.97%～98.29%^[17]。上述研究表明，超高压技术不仅具有较好的杀菌效果，同时，还能很好地保持食品原有的营养与风味，最大限度地保证了果汁的品质。

该试验研究结果也表明，荔枝汁经超高压处理后，L*、a*和b*值与对照组相比，均无显著性差异；而热处理组色泽明显加深。荔枝汁经热处理和超高压处理后，3组之间可溶性固形物、pH、总酸度和电导率与对照组相比，基本没有变化；而褐变度经热处理后明显增加；PPO经热处理和超高压组处理后均未检测到活性。荔枝汁经热处理和超高压处理后还原糖在3个组之间没有显著差异；总多酚和维生素C含量经热处理后与对照组相比明显降低，超高压处理后与对照组相比没有显著差异。荔枝汁中共检测出24种氨基酸，经热处理后氨基酸各组成含量均明显下降，超高壓处理后氨基酸的含量与对照组没有显著差异。超高压处理对荔枝汁的香气成分保留较好，同时超高压处理可以有效保留荔枝汁中的典型香气成分。

综合考虑，可以得出超高压处理能够较好地保留荔枝汁的品质。尤其是对于荔枝热敏性水果而言，经过超高压处理后荔枝汁未发生褐变，解决了传统热杀菌对荔枝汁产生的褐变效应。

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