高压CO2、N2对鲜切雪莲果品质的影响

（陕西科技大学食品与生物工程学院，陕西西安710021）

高压CO2、N2对鲜切雪莲果品质的影响

许牡丹，何代琴，张玉杰

（陕西科技大学食品与生物工程学院，陕西西安710021）

研究高压协同CO2、N2及两种气体不同比例混合对鲜切雪莲果酶活、微生物、色泽、总酚、低聚果糖（fructo oligosaccharide，FOS）及理化性质的影响。研究结果表明：与高压处理相比，高压协同混合气体处理对酶活钝化作用效果显著，灭菌效果更好，降低膜脂化及细胞膜损坏程度，营养及感官品质保持得较好。

高压；CO2；N2；鲜切雪莲果

鲜切果品即半加工果品或轻度加工果品，是指新鲜果品经分级、整理、清洗、切分、保鲜包装等处理，供消费者即食的生鲜加工品，可食率接近100%，能达到直接烹食或生食的卫生标准[1]。鲜切果蔬加工在一定程度上可实现果蔬产地集中加工、集中加工后分散供应的高效模式，具有更好的经济效益。鲜切果品由于机械损伤、氧接触面积增大，使其易发生失水软化、组织褐变等变化，加剧微生物污染，严重影响产品货架期间的感官质量和食用品质[2]。雪莲果（Smallanthus Sonchifolius）是一种原产于安第斯山脉的热量低、抗氧化物质丰富的营养保健水果。雪莲果鲜切加工后，多酚氧化酶活性极强，极易使果实所含大量酚类抗氧化物质氧化成醌，导致组织氧化褐变，严重影响雪莲果的感官品质[3]。

雪莲果中含有丰富的低聚果糖，且不能被人体充分吸收，属低热量食品，很适合糖尿病人以及减肥者食用，具有促进消化，调理胃肠道，产生双歧因子；调理血液，清除高血脂，有效地控制胆固醇，提高身体免疫力等功效[4]。高压（High Pressure，HP）技术作为一种食品冷杀菌技术，在确保食品安全的条件下，可最大限度保留食品的色、香及营养成分。高压二氧化碳（high pressure carbon dioxide，HPCD）具有亚临界和超临界二氧化碳的性质，其溶解性和扩散性较好，在处理食品过程中会产生高压、酸化、爆炸和厌氧等效应，具有很好的杀菌作用[5]。同时，有研究表明惰性气体能抑制食品中微生物生长，和氧分子竞争酶的结合位点，抑制果蔬褐变，从而达到食品品质保鲜的作用[6]。将高压技术与气体联合作用，气体分子和水分子在一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、pH值等）下，能形成类冰的、非化学计量的笼形结晶化合物，称为气体水合物（Gas Hydrate，GH），可有效钝化酶活，保持食品品质[7]。本研究以酶活、微生物、多酚、色泽、低聚果糖等为指标，分析高压及高压结合二氧化碳和氮混合处理对雪莲果品质的影响效果。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

雪莲果（云南红泥砂）：西安市辛家庙农产品水果市场，大小一致，无损伤、裂果及腐烂。二氧化碳、氮气：陕西科技大学食品学院。

邻苯二酚、愈创木酚、过氧化氢、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、硫代巴比妥酸、福林酚试剂、氢氧化钠（均为国产分析纯）：浙江佘山试剂厂；平板计数琼脂培养基：北京路桥技术有限责任公司；马铃薯琼脂培养基：北京奥博星生物技术有限责任公司。

1.2 主要仪器设备

HPP.L3-600/3超高压设备：天津市华泰淼生物公司；GSP-9080MBE隔水式恒温培养箱：上海博讯实业有限公司医疗设备厂；SW-CJ-1D型单人净化工作台：苏州净化设备公司；XFS-280A型手提式压力蒸汽灭菌锅：浙江新丰器械公司；RCB10C型笔式电导计：上海罗素科技有限公司；7200型分光光度计：尤尼柯（上海）仪器有限公司；CM-5型色差计：日本Konica Minolta公司。

1.3 方法

1.3.1 样品处理

鲜切过程使用的刀具、砧板和容器用200 μL/L次氯酸钠浸泡3min消毒。雪莲果经清洗，用不锈钢刀具手工去皮后，切成厚（0.7±0.1）cm的薄片，每片重量约为10 g，装入厚度16丝、大小为8 cm×12 cm聚乙烯真空包装袋，每袋1片。样品经抽真空后作以下处理：①高压真空处理（HP）；②高压二氧化碳处理（HP-CO2）；③高压氮气处理（HP-N2）；④高压二氧化碳和氮混合气体处理（HP-CO2∶N2）。处理①直接密封，处理②通入100mL二氧化碳，处理③通入100mL氮气，处理④通入二氧化碳和氮混合气体，分压比为1∶1、1∶2、2∶1（体积比）。处理样品放入高压反应釜中，密封。所有处理加压至80 MPa保持40min，传压介质温度5℃。调节超高压容器内传压介质温度达到试验温度后，将袋装试样浸泡于传压介质中1min后加压。

1.3.2 多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）和过氧化物酶（peroxidase，POD）活性测定

分光光度计法[8]，酶活性的定义：以单位时间内每毫升酶液吸光度变化0.001定义为1个酶活性单位。酶活性可表示为：

酶活残留率/%=处理后样品活性/未处理样品活性×100

1.3.3 微生物的测定

菌落总数测定：按照GB 4789.2-2010《食品安全国家标准食品微生物学检验：菌落总数测定》检测；

霉菌与酵母菌数测定：按照GB 4789.15-2010《食品安全国家标准食品微生物学检验：霉菌和酵母计数》。

1.3.4 色泽变化

采用色彩色差计测定，测定结果用L*、a*、b*和色差ΔE值表示，于样品的3个不同位置分别测定，每个处理测定10个样品，取其平均值[9]。

1.3.5 总酚测定

采用 Folin-Ciocalteu 法[10]。

1.3.6 低聚果糖的测定

总糖按照GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》测定，还原糖按照GB 5009.7-2016《食品安全国家标准食品中还原糖的测定》测定。

低聚果糖含量=总糖含量-还原糖含量[11-12]

1.3.7 pH值测定

按照GB 5009.237-2016《食品安全国家标准食品pH值的测定》测定。

1.3.8 褐变度测定

褐变度测定采用分光光度计法，参照文献[13]，以A410表示。

1.3.9 可溶性固形物（Soluble Solids Content，SSC）含量测定

可溶性固形物（Soluble Solids Content，SSC）含量测定按照NY/T 2637-2014《水果和蔬菜可溶性固形物含量的测定》测定，折射仪法。

1.3.10 丙二醛含量测定

丙二醛含量测定采用硫代巴比妥酸法[14]。

1.3.11 胞膜渗透率测定

胞膜渗透率测定以相对电导率表示，电导率仪测定[14]。

2 结果与分析

2.1 不同处理后的酶活结果分析

鲜切果蔬中的PPO酶是引起酶促褐变的主要原因之一，严重影响鲜切产品的感官品质，POD酶不仅因其热稳定性作为果蔬灭酶效果的指标酶，同时与果蔬形成不良风味有关[15]。图1所示为不同处理方式对鲜切雪莲果PPO酶活性的影响。

图1 不同处理后的酶活Fig.1 The enzyme activity of different processing

6种处理方式对酶活都有一定的钝化作用，高压混合气体处理的钝酶效果更显著，作用效果最好的为HP-CO2∶N2（1∶1）和HP-CO2∶N2（1∶2）处理，两种处理后PPO酶活残存率分别为74.08%、77.55%，差值为3.47%，POD酶活残存率分别为80.42%、80.10%，差值为0.32%。以上结果表明HP-CO2∶N2（1∶1）处理方式对PPO酶的钝化作用最佳，HP-CO2∶N2（1∶2）处理次之，这两种处理方式对POD酶活钝化作用差异性不显著。

2.2 微生物与不同处理方式的关系

合适的压力可致使微生物细胞膜损坏或彻底破坏达到灭菌的目的，CO2和N2作为惰性气体能够抑制微生物生长，高压与惰性气体结合后，在果蔬细胞间形成的笼形水合物可以在增强灭菌效果的同时保持食品品质及营养完整性[16]。

以处理后菌落总数及霉菌和酵母菌的变化量为指标分析鲜切雪莲果微生物的变化，见图2。

图2 不同处理后的微生物变化Fig.2 Changes of microorganism of different processing

从图2可见，HP-CO2处理后菌落总数少量减少，霉菌和酵母菌显著减少，分别为2.39、1.23lgCFU/g；HPCO2∶N2（1∶1）、HP-CO2∶N2（1∶2）、HP-CO2∶N2（2∶1）这3种处理后菌落总数及霉菌和酵母菌都显著减少，灭菌效果最好的为HP-CO2∶N2（2∶1），菌落总数及霉菌和酵母菌分别为1.30、1.20 lgCFU/g。结果显示，高压CO2处理与高压混合气体处理对霉菌和酵母菌的影响较显著，高压混合气体处理较单一高压及单一高压气体处理对菌落总数的杀灭效果更显著，HP-CO2∶N2（2∶1）处理能更好的抑制菌落总数及霉菌和酵母菌，综合来看，较多比例的CO2含量的灭菌效果比较显著，原因可能是CO2在雪莲果果实组织中的溶解能力最大，形成水合物的效率最高的结果[5]。

2.3 色泽变化分析

色泽分析见表1。

表1 色泽分析Table 1 The analysis of color

如表1所示，以未经高压处理的鲜切雪莲果片为对照，L*值越大，表明亮度越大，ΔE值变化越小，颜色保持越好[17-18]。对照组 L* 值为 46.34±0.882，HP-CO2∶N2（2∶1）处理组为46.47±0.882，L*、a*值与对照无显著差异性，b*值高于对照，具有显著差异性，与其它处理方式相比，ΔE值达到最低；HP-CO2∶N2（1∶2）处理次之。这表明加压联合CO2、N2以2∶1和1∶2比例混合处理能有效地保持鲜切雪莲果亮度及感官品质，是一种能较好地维持食品整体色泽的保鲜处理方式。

2.4 不同处理对总酚含量的影响

多酚是一种抗氧化剂，也是酶促反应的底物，其含量对果蔬生理品质、功能性成分及色泽的保持都有重要的作用[6，9]。不同处理对鲜切雪莲果总酚含量的影响见图3。

图3 不同处理后的总酚含量Fig.3 The total phenols of different processing

如图3所示，HP处理后总酚含量最高，每100 g中含有544.96mg，HP-N2处理次之，每100 g中含有516.11mg，HP-CO2：N2（1∶2）处理对总酚含量的保持最差，每 100 g中含有 477.64mg，HP-CO2、HP-CO2∶N2（1∶1）及HP-CO2∶N2（2∶1）这3种方式处理后总酚含量依次为 504.09、507.69、502.89mg/100 g，无显著性差异。结果表明高压联合气体处理较单一压力处理后鲜切雪莲果的总酚含量都有所减少，具体原因尚不清晰。

2.5 不同处理对糖含量影响的结果与分析

雪莲果中含有丰富的糖类物质，其中以低聚果糖为主，是一种非还原性糖，其含量占其果实干基的45%～70%[20]，除了改善肠道功能、提高人体免疫力、降低血脂等功能，还具有防治便秘和腹泻、促进矿物质吸收、抗突变特性、抗氧化、美容等显著功效[3-4]。6种处理后雪莲果中低聚果糖的含量变化见图4。

图4 不同处理后的低聚糖含量Fig.4 The fructooligosacch content of different processing

如图4所示，以每100 g样品中低聚果糖的含量表示。如图所示，单一高压处理后的低聚果糖含量最高，为5.73 g/100 g，其次是高压二氧化碳和氮混合气体处理，其中HP-CO2∶N2（1∶2）处理对其的保持较好，HP-N2处理后低聚果糖含量最低，为4.25 g/100 g。结果表明，高压联合单一气体处理对雪莲果低聚果糖含量影响较大，而高压复合气体处理能较好地维持鲜切雪莲果中的低聚果糖含量，保持其营养完整性，具体原理尚不清晰。

2.6 不同处理方式对鲜切雪莲果理化性质的影响

6种处理对鲜切雪莲果理化性质的影响如表2所示。

表2 不同处理方式对鲜切雪莲果理化性质的影响Table 2 Effects of different process methods on physical and chemical properties of fresh-cut yacon

6组处理后，5种理化指标较对照组均减少，pH值影响不显著，可溶性固形物含量、MDA含量、褐变度与细胞膜渗透率与对照相比具有显著性差异，HP-CO2∶N2（1∶2）组褐变度最低，为0.298，HP处理后MDA含量较对照显著性增大，HP-CO2∶N2（1∶2）组细胞膜渗透率值最小，为11.25%，细胞膜渗透率越小，表明果片细胞膜的损坏程度越小。以上结果表明，高压复合气体处理对pH值及可溶性固形物含量的影响显著性较小，褐变度、MDA含量及细胞膜渗透率显著性减少，因此，高压复合气体处理处理能较好地保持鲜切雪莲果的理化品质，HP-CO2∶N2（1∶2）处理的效果最显著。

3 结论

6种处理方式都起到了杀菌钝酶作用，HP-CO2∶N2（1∶1）处理后PPO酶活残存率为74.08%，HP-CO2∶N2（1∶2）处理后POD酶活残存率为80.10%；同时，HP-CO2∶N2（2∶1）处理的灭菌效果最好，处理后的菌落总数及霉菌和酵母菌数分别为1.30、1.20 lgCFU/g；HP-CO2∶N2（2∶1）处理组的亮度L*、a*值与对照无显著差异性，b*值显著高于对照，ΔE值最低；HP-CO2∶N2（1∶2）处理对总酚含量的保持最差，为477.64mg/100 g，具体原因还有待研究；高压联合气体处理对鲜切雪莲果低聚果糖含量有一定的影响，高压复合气体处理对低聚果糖含量的影响较小，具体原理尚不清晰；高压复合气体处理对pH值及可溶性固形物含量的影响显著性较小，褐变度、MDA含量及细胞膜渗透率显著性减少，其中HP-CO2∶N2（1∶2）处理后pH值及可溶性固形物含量较对照无显著性差异，褐变度和细胞膜渗透率值较低。表明高压复合气体处理具有钝酶、灭菌、护色、保鲜的效果，可以最大限度保护果品中原有的品质及营养成分，是一种较理想的鲜切产品处理方法。

[1]赵电波,张相生,张丽尧,等.超高压处理对鲜切雪莲果片保鲜效果的影响[J].食品研究与开发,2012(1):186-190

[2]王琎,李汴生,张微.超高压对果蔬制品品质影响研究进展[J].食品研究与开发,2012(3):214-219

[3]王志艳,郑江枫,林钟铨,等.雪莲果的功能特性与加工技术研究进展[J].包装与食品机械,2013(4):50-54

[4]李卓亚.雪莲果化学成分及其药理作用的研究进展[J].食品与药品,2007(6):41-43

[5]侯志强,赵凤,饶雷,等.高压二氧化碳技术的杀菌研究进展[J].中国农业科技导报,2015(5):40-48

[6]Gómez P L,Alzamora S M,Castro M A.Effect of ultraviolet-C light dose on quality of cut-apple:Microorganism,color and compression behavior[J].Journal of Food Engineering,2010,98:60-70

[7]Oshita S,Seo Y,Kawagoe Y.Relaxation time of protons in Intracellular water of broccoli[M].Kyoto:Proceedings of the CIGR International symposium,2000:77-82

[8]郭晓晖,方国姗,李富华,等.超高压处理对草莓果浆品质的影响[J].食品科学,2012(21):121-126

[9]Chen Z,Zhu C,Zhang Y,et al.Effects of aqueous chlorine dioxide treatment on enzymatic browning and shelf-life of fresh-cut asparagus lettuce (Lactuca sativa L.)[J].Postharvest Bio Technol,2010(58):232-238

[10]李静,李顺峰,田广瑞,等.高压二氧化碳处理对双孢蘑菇贮藏品质的影响[J].食品与机械,2016(2):101-105

[11]游懿.雪莲果低聚果糖提取分离及分析研究[D].长沙:长沙理工大学,2011:36-37

[12]刘帅.雪莲果冰温贮藏及雪莲果片保鲜技术研究[D].长沙:湖南农业大学,2014:19

[13]韩文娥.超高压处理对鲜切马铃薯品质影响的研究 [D].呼和浩特:内蒙古农业大学,2016:13

[14]孟祥勇.加压氩气及其联合处理对鲜切青椒和黄瓜保鲜的影响及其机理研究[D].无锡:江南大学,2013:65-74

[15]陈复生.食品超高压加工技术[M].北京:化学工业出版社,2005:116

[16]吴志霜.高压惰性气体处理对鲜切菠萝和苹果冷藏期间货架期延长及机理研究[D].无锡:江南大学,2012

[17]饶之坤,封良燕,张虽栓,等.雪莲果营养成分分析研究[J].云南化工,2007(1):52-53

[18]Landl A,Abadias M,Sárraga C,et al.Effect of high pressure processing on the quality of acidified Granny Smith apple purée product[J].Innovative Food Science&Emerging Technologies,2010,11(4):557-564

[19]Liu H X,Jiang W B,Bi Y,et al.Postharvest BTH treatment induces resistance of peach(Prunus persica L.cv.Jiabao)fruit to infection by Penicilium expansum and enhances activity of frut defense mechanisms[J].Postharvest Bioligy and Technology,2005,35:263-269

[20]S Graefe,M Hermann.Effects of post-harvest treatment sonthe carbohy drate composition of yacon roots in the Peruvian Ande[J].Field Res,2004,86:157-165

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

许牡丹，何代琴，张玉杰.高压CO2、N2对鲜切雪莲果品质的影响[J].食品研究与开发，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

许牡丹（1963—），女（汉），教授，硕士，研究方向：果蔬加工与保鲜。

2017-06-18