高静压加工对山竹汁微生物及品质的影响*

潘玲，陶丹丹，亢晓，郭韶瑾，王君，徐茜，廖小军，胡小松，张燕

(中国农业大学食品科学与营养工程学院，国家果蔬加工工程技术研究中心，农业部果蔬加工重点实验室，北京，100083)

山竹(Garcinia mangostana L.)又名山竹子、莽吉柿、凤果［1］，是藤黄科(Guttiferae)藤黄属(Garcinia)常绿乔木山竹的果实，素有“果中皇后”之称［2］。山竹果实主要作为水果鲜食，柔软多汁，甜而略带酸味，果实中含有碳水化合物、柠檬酸、VB、多种氨基酸、蛋白质、脂肪和丰富的矿物质，具有较高的食用价值和营养价值。对山竹果肉的成分研究发现，其可溶性固形物高达16.5，pH值为3.20，糖酸比为25.0，适合加工成果汁。

近年来，高静压技术(high hydrostatic pressure processing，HHP)，又称为超高压技术(ultra high pressure processing，UHP)或高压加工技术(high pressure processing，HPP)，作为一项新的非热加工技术，适合加工含有热敏性成分食品。山竹汁中含有大量的热敏性成分，因此，本文通过HPP技术对山竹汁微生物及品质指标的加工进行必要的评价，为以后HHP技术的深加工提供初步的理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料

成熟山竹，购于北京新发地农产品批发市场，原产地泰国，大小均匀，无霉烂果，于4℃冷库内过夜，隔天测定。

1.2 试剂

色谱纯甲醇，德国Merck公司;Trolox、三吡啶-三吖嗪(TPTZ)、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)，Sigma-Aldrich上海贸易有限公司;分析纯Folin-Ciocalteu，北京拜尔迪生物公司;分析纯HPO3、NaOH、抗坏血酸、FeCl3、乙醇、冰醋酸、无水乙酸钠、Na2HPO4、NaH2PO4、Na2CO3、没食子酸、邻苯二酚、浓 H2SO4、蒽酮，北京化学试剂公司;平板计数琼脂培养基、孟加拉红培养基，北京陆桥技术有限责任公司。

1.3 仪器与设备

CAU-HHP－700－6高静压设备，包头科发新型高技术食品机械有限责任公司;FT74X UHT/HTST加热交换处理单元，英国Armfield公司;SW-lJ-1FD超净台，苏州尚田洁净技术有限公司;LDZX-50KBS立式压力蒸汽灭菌器，上海申安医疗器械厂;PHX智能型生化培养箱，宁波莱福科技有限公司;751GPD自动电位滴定仪，瑞士万通公司;SC－80C色差仪，北京康光仪器有限公司;AR 550流变仪，美国TA公司;LC－20AT高效液相色谱仪，日本岛津公司;JYL－610九阳料理机，九阳股份有限公司;UV－762紫外分光光度计，上海精密科学仪器有限公司;EY－300A分析天平，日本松下电器公司;2000 D超纯水器，北京长风仪器仪表公司;S－HH－W21－Cr600恒温水浴箱，北京长安科学仪器厂;WAY－2S数字阿贝折射仪，上海精密科学仪器有限公司;Orion868 pH计，美国Thermo Orion公司;CR21GⅢ高速冷冻离心机，日本日立公司。

1.4 实验方法

1.4.1 山竹汁加工工艺

山竹先经清洗、人工去皮，用2层纱布过滤去核，再经蒸汽热烫1 min，山竹果肉以1∶2.5加入蒸馏水以及0.1%Vc和0.5%柠檬酸，趁热打浆，在25 MPa，5 min的条件下均质，再加入蔗糖和蒸馏水，调配成12.90 °Brix，pH 为2.57，最后，用100 mL 聚氯乙烯瓶灌装，拧上瓶盖密封后，进行HHP灭菌。

1.4.2 HHP处理

将上述山竹汁置于 HHP处理釜中，于室温(25℃)下，采用压力为400 MPa，保压时间为5 min、10 min;压力为 500 MPa，保压时间为 2.5 min、5 min、10 min进行HHP处理。空白对照为常压(0.1 MPa)下未经处理的样品，所有样品于常温下进行贮藏，尽快完成各项指标检测。

1.4.3 HTST处理

将100 mL聚氯乙烯瓶置于超净台中，紫外杀菌30 min，将上述山竹汁进行HTST处理(110℃，8.6 s)，在无菌超净台里装瓶、拧上瓶盖密封，所有样品于常温下进行贮藏，尽快完成各项指标检测。

1.4.4 微生物检测

以菌落总数、霉菌和酵母菌作为微生物检测指标，根据GB4789－2008的相关操作进行微生物菌落计数;菌落总数培养基选用平板计数琼脂培养基，霉菌、酵母菌计数选用孟加拉红培养基;为保证试验数据准确性，试验结果均为2个平行、3组重复数据平均所得。

1.4.5 理化指标的测定

1.4.5.1 色泽测定

采用SC－80 C色差仪，室温反射模式下测定L*、a*、b*值。其中:L*表示亮度，L*值愈大，色泽愈白。ΔE计算:

式中:ΔE，总色差;L*，处理后样品亮度值;L*0，处理前样品亮度值;a*，处理后样品红色值;a*0，处理前样品红色值;b*，处理后样品黄色值;b*0，处理前样品黄色值。

1.4.5.2 褐变度测定

取5 mL山竹汁在10 000 r/min，4℃下离心20 min，取上清液，经0.45 μm的滤膜过滤后，用分光光度计测420 nm外吸光值［3］。

1.4.5.3 流变性测定

采用AR 550流变仪，选择同心圆筒系统和半径为14 mm的锥形转子，于25℃下进行系统测量，剪切速率1～100 s－1，可得表观黏度-剪切速率图，并将所得剪切应力对剪切速率做幂律方程模型拟合。幂律方程(Power Law)形式如下:

式中:σ，剪切应力，Pa;k，稠度系数，Pa·sn;γ，剪切速率，s－1;n，流动特性指数，n=1时为牛顿流体行为，n＜1时为假塑性行为(剪切稀化)，n＞1时为胀塑性行为(剪切稠化)。

1.4.5.4 pH值测定

采用美国奥立龙868型pH计测定。

1.4.5.5 可溶性固形物含量测定

上海精密科学仪器有限公司WAY－2S型数字阿贝折射仪，连接水浴使设备温度控制在(20±2)℃后，测定样品的可溶性固形物含量。

1.4.5.6 浊度测定

将山竹浆稀释5倍，采用SC－80 C色差仪，室温透射模式的浊度方法下测定浊度。

1.4.5.7 可滴定酸和总糖含量的测定

参照龚武霞(2012)的方法［4］。

1.4.5.8 VC含量的测定

参照李琳(2010)的方法，采用HPLC测定VC含量［5］，并略作修改。

样品前处理:取10 g山竹浆，加入40 mL 2.5%HPO3溶液在4℃下静置提取2 h，在12 000 r/min，4℃下离心10 min，4层纱布过滤得VC提取液，取上清液用0.45 μm的滤膜过滤后，进行HPLC测定。

1.4.5.9 总酚含量的测定

参照Singleton等(1999)的方法，采用Folin-ciocalteu’s法测定总酚含量［6］，并略作修改。

取10 g山竹浆，加入60 mL无水甲醇，超声30 min，在12 000 r/min，4℃下离心10 min，上清液过滤定容至100 mL。Folin-ciocalteu试剂用蒸馏水按1∶9的体积比稀释，取0.4 mL样品提取液与2 mL稀释的Folin-ciocalteu试剂混合后，加入1.8 mL 7.5%的Na2CO3溶液，常温下避光保持1 h，用紫外分光光度计测定765 nm处的吸光值，总酚含量以每100 g样品含有相当于g焦性没食子酸表示。

1.4.5.10 抗氧化活性测定

山竹汁抗氧化能力主要体现在对·DPPH的清除能力及铁离子还原能力两方面。

①清除·DPPH能力测定

参照张燕(2007)的研究方法［7］，并略作改进。

取100 μL稀释5倍的山竹汁加入到4 mL 0.14 mmol/L的·DPPH溶液中，常温避光反应45 min，于517 nm处测定吸光值。以100 μL甲醇加入到4 mL 0.14 mmol/L·DPPH溶液为对照样。清除·DPPH的能力以相当于mmol/L Trolox清除·DPPH的能力表示。

式中:A1，对照样的DPPH溶液的吸光度;A2，待测样的·DPPH溶液的吸光度。

②铁还原能力测定(FRAP)

参照张燕(2007)的研究方法并略作改进。

取100 μL稀释5倍的山竹汁(以蒸馏水为空白对照)加入到4 mL TPTZ工作液中(该工作液由0.3 mol/L的醋酸缓冲液∶10 mmol/L TPTZ溶液∶20 mmol/L FeCl3按体积比10∶1∶1配制而成)，37 ℃避光反应10 min后，于593 nm处测吸光值。样品的铁还原能力以相当于mmol/mL Trolox的铁还原能力表示。

1.5 数据分析

试验进行3次处理，采用Microcal Origin 8.0(美国Microcal公司)软件制图并对数据进行方差分析(analysis of variance，ANOVA)，显著性水平为 0.05，当P＜0.05时表示差异显著。

2 结果与讨论

2.1 不同HHP处理条件的杀菌效果

不同HHP处理和HTST处理对山竹汁的杀菌效果如表1所示。经HHP处理(400 MPa，10 min和500 MPa，5 min、10 min)和 HTST 处理后，细菌可全部死亡。经 HHP处理(400 MPa，5 min、10 min和 500 MPa，2.5 min、5 min、10 min)和 HTST 处理后，山竹汁中无霉菌和酵母检出。宋丹丹等进行了胡萝卜－草莓复合汁的HHP杀菌研究［8］，得到了良好的杀菌效果。这表明，HHP处理对山竹汁具有良好的杀菌效果，且HHP的杀菌效果与压力大小和保压时间有关，因此本研究采用400 MPa，10 min和500 MPa，5 min条件，研究HHP处理对山竹汁品质影响。

表1 HHP处理对山竹汁中的菌落总数及霉菌、酵母菌的杀灭效果Table 1 Inactivation of aerobic bacteria，molds and yeasts in mangosteen juice by HHP

2.2 HHP处理对山竹汁颜色及部分理化指标的影响

经HHP处理和HTST处理后，山竹汁颜色及部分理化指标的变化如表2所示。经400 MPa，10 min和500 MPa，5 min的HHP处理和HTST处理后，山竹汁可溶性固形物含量、可滴定酸含量以及pH的变化均不显著。经HTST处理后山竹汁的褐变度及色泽参数(L*)变化均显著(P＜0.05)，而HHP处理后的山竹汁色泽参数(L*)变化不显著，说明HHP处理后，山竹汁颜色、糖度、酸度得到了较好的保持。

表2 HHP处理对山竹汁颜色及主要理化指标的影响Table 2 The effect of HHP treatment on color and some physicochemical indexes of mangosteen juice

2.3 HHP处理对山竹汁营养品质的影响

2.3.1 HHP处理对山竹汁VC含量的影响

HHP处理对山竹汁VC含量的影响如表3所示。经400 MPa，10 min和500 MPa，5 min的HHP 处理和HTST处理后的山竹汁，VC分别损失了 8.33%、14.65%、17.84%，均出现了显著性降低(P＜0.05)。其中500 MPa处理的VC损失率比400 MPa处理的大;HTST处理的VC损失率比HHP处理的大。这说明，压力因素对VC的影响大于时间因素的影响，压力越大，VC损失率越大;高温对VC损失影响严重，HHP处理在保持山竹汁中VC方面优于HTST处理。Yen等研究HHP处理对番石榴汁的VC含量影响时，得出相似的结论［9］。

2.3.2 HHP处理对山竹汁总酚含量的影响

HHP处理对山竹汁总酚含量的影响如表3所示。经HHP处理和HTST处理后，总酚含量都有所增加，但差异性不显著(P＞0.05)。Patras等(2009)研究发现草莓浆经500 MPa和600 MPa处理15 min后，总酚含量分别增加了8.3%和9.8%［10］。Cao等(2011)研究发现草莓浆经500 MPa和600 MPa HHP处理 5～25 min后［11］，总酚含量显著增加(P＜0.05)，同时研究认为总酚含量的增加是由于HHP处理促进了草莓中一些抗氧化成分如带酚羟基的氨基酸、蛋白质等物质从细胞中的溶出和提取。

2.3.3 HHP处理对山竹汁抗氧化性的影响

HHP对山竹汁抗氧化性影响如表3所示。经HHP处理和HTST处理后，山竹汁·DPPH和FRAP的Trolox当量差异性均不显著(P＞0.05)。这说明，HHP较好地保持了山竹汁的抗氧化性，主要是由于总酚含量没有变化(尽管VC显著下降)。Sánchez-Moreno 等(2006)［12］研究发现番茄酱经 600 MPa，60℃，30 min的HHP处理后抗氧化能力(TEAC当量值)几乎没有变化(P＞0.05)。

表3 HHP处理对山竹汁营养品质的影响Table 3 The effect of HHP on the nutritional quality attributes of mangosteen juice

2.4 HHP处理对山竹汁流变特性的影响

果汁的流变特性与其口感及稳定性密切相关，影响着消费者的接受程度以及产品的货架期，因此是非常重要的衡量果汁品质的理化指标。

图1为HHP处理和HTST处理后山竹汁表观黏度随剪切速率的变化曲线，试验采用幂律模型(公式1－2)拟合山竹汁黏度随剪切速率的变化，并求得稠度系数k和流变特性指数n。

图1 山竹汁黏度随剪切速率的变化Fig.1 The viscosity against shear rate of mangosteen juice

实验结果如表4所示。黏度降低是因为其中含有果胶大分子，它会形成一定的网状结构，当剪切速率较小时，果胶结构破坏较小，流体表现出较大的黏度;而随着剪切速率的增大，果胶结构被破坏的程度逐渐增大，黏度降低［13］。经HHP处理后，山竹汁仍然表现为剪切变稀，表明山竹汁属假塑性流体，有剪切稀化的特征;HHP处理及HTST处理均未改变山竹汁的流型，表观黏度也没有显著性差异，相对于对照，HTST处理后的山竹汁更加黏稠。

表4 HHP处理对山竹汁流变特性参数影响Table 4 The effect of HHP on rheological parameters of mangosteen juice

3 结论

(1)经 400 MPa，10 min 和 500 MPa，5 min 的HHP处理后，山竹汁中的自然菌群全部被杀灭，因此，HHP处理对山竹汁具有良好的杀菌效果，适用于山竹汁的杀菌;HHP处理后山竹汁颜色、糖度、酸度得到了较好的保持。经400 MPa，10 min的HHP处理后，山竹汁总糖含量变化不显著，而经500 MPa，5 min的HHP处理和HTST处理后，山竹汁总糖含量均出现了显著性降低(P＜0.05)。

(2)经HHP处理和HTST处理后，山竹汁中VC、总酚含量以及·DPPH和FRAP的Trolox当量差异性均不显著(P＞0.05)，HHP处理较好地保持了山竹汁的抗氧化性;山竹汁的流型也均未改变，相对于对照，HTST处理后，山竹汁更加黏稠，因此，山竹汁属假塑性流体，有剪切稀化的特征。

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