超高压处理时间对鲜榨番茄汁品质的影响

马 越 ，王欢欢 ，王雨滨 ，赵晓燕 ， 张 超

（1.北京市农林科学院蔬菜研究中心，北京 100097；2.沈阳农业大学，辽宁沈阳 110866；3.果蔬农产品保鲜与加工北京市重点实验室，北京 100097；4.农业部蔬菜产后处理重点实验室，北京 100097；5.农业部华北地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室，北京 100097）

鲜榨番茄汁，也被称为非浓缩还原（NFC）番茄汁，是将压榨后的番茄汁，直接进行灭菌和包装生产的一种工业化产品，具有果实原有的香气和营养，深受消费者的青睐[1]。目前，超高压技术可以较好地维持鲜榨果汁原有的颜色和香气，在橙汁、苹果汁、仙人掌汁、西瓜汁、桑葚汁、菠萝汁、芒果汁和草莓汁等产品加工中取得良好的效果。超高压处理技术是将产品置于极高的静态压力下作用一段时间，以达到灭菌和维持产品品质的目的，因此超高压处理的效果实际上是压力、时间和温度三者相互协同作用的结果。但是，目前研究较多的是超高压处理中压力对果汁品质和安全的影响，忽略了处理时间和处理温度对超高压的协同效果。

因此，试验以热处理为对照，评价超高压处理时间对鲜榨番茄汁菌落总数、关键酶的活性和风味的协同效应，以期为鲜榨番茄汁的生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料和设备

番茄，北京市果香四溢蔬菜超市曙光花园店提供；营养琼脂，北京奥博星生物技术有限责任公司提供；氯化钠、焦性没食子酸、愈创木酚、偏磷酸，国药集团化学试剂有限公司提供；福林酚、抗坏血酸，美国Sigma公司提供；碳酸钠、氢氧化钠、30%过氧化氢、硫酸、冰醋酸、草酸，北京化工厂提供。

UV-1800型紫外可见分光光度计，日本岛津公司产品；全破碎打浆机，Philips公司产品；台式分光测色仪，日本柯尼卡美能达公司产品；恒温恒湿培养箱，德国MMM集团产品；G154DW型高压灭菌锅，美国致微公司产品；超净工作台，北京东联哈尔仪器制造有限公司产品；BDS200FL型超高压设备，英国STANSTED FLUID POWER LTD(简称SPF）公司产品；S-50型胶体磨，廊坊通用机械制造有限公司产品；滴定仪，德国肖特仪器有限公司产品。

1.2 超高压处理和热处理

将2 kg番茄用超纯水清洗外表皮，切瓣去梗，用打浆机对番茄打浆30 s，然后用1层纱布过滤，滤出皮籽，过滤后的番茄汁使用胶体磨粉碎，然后使用高压均质机在30 bar压力下均质，获得鲜榨番茄汁，使用铝箔袋进行包装，每袋质量100 g。

热处理：将铝箔袋置于100℃水中处理5 min，然后在冰水浴中迅速冷却至4℃，测定相关指标。

超高压处理：将铝箔袋置于压力仓内，在25℃和400 MPa条件下分别处理10，20和30 min，迅速降低压力，时间为10 s，测定相关指标。

CK组为未经过热处理和超高压处理的样品。

1.3 菌落总数、霉菌和酵母菌的测定

菌落总数、霉菌和酵母菌总数采用平板计数法进行测定，分别参照GB 4789.2—2016食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定和GB 4789.15—2016食品安全国家标准 食品微生物学检验 霉菌和酵母菌计数测定。

1.4 可溶性固形物和酸度测定

可溶性固形物采用手持便携式阿贝折光仪在室温下进行测定，pH值在室温下使用酸度计直接测定。

酸度采用滴定法测定，通过公式（1）计算可滴定酸含量。

式中：TA——可滴定酸含量，%；

V0——番茄汁样品总体积，mL；

V2——消耗NaOH的标准体积，mL；

C——NaOH标准液的摩尔浓度，mol/L；

W——样品质量，g；

V1——滴定所用样品的体积，mL；

K——折算系数，以柠檬酸计为0.070。

1.5 颜色测定

采用全自动色差仪对样品的色泽进行测定。以未经处理的样品为色差测定的参比样，采用反射模式测定各组样品的L*，a*和b*值，通过L*，a*和b*值计算得出色差值ΔE，ΔE越大表示样品的颜色变化就越大。

1.6 风味测定

取3 mL的番茄汁于透明玻璃瓶内，立即将其密封，于室温下放置20 min后立即使用电子鼻对其风味进行测定。

1.7 VC含量的测定

VC含量采用钼蓝比色法测定番茄汁中的VC含量，取10 mL样品加入25 mL草酸-EDTA，经过滤后，吸取1 mL上清液加入0.5 mL偏磷酸-醋酸溶液，再加入5%浓硫酸1 mL，加入钼酸铵2 mL，用蒸馏水定容至25 mL，15 min后于波长705 nm处测定吸光度。

1.8 总酚含量的测定

样品总酚含量采用Folin-Ciocalteau法测定。吸取1 mL样品，加入蒸馏水5 mL，Folin-Ciocalteus显色剂1 mL，7.5%碳酸钠溶液3 mL，显色，放置2 h后，采用分光光度计于波长765 nm处测定吸光度。

1.9 PPO和POD活性测定

PPO和POD活性参照Ortuño C等人[2]的方法并进行部分修改。称取5 g样品，5 mL提取液（1 mol/L聚乙二醇PEG6000，1%聚乙烯吡咯烷铜，1%Trition X-100），在4℃，以转速10 000 r/min离心10 min，收集上清液即为酶提取液，低温保存备用。将2 mL乙酸-乙酸钠缓冲液，1 mL 50 mmol/L邻苯二酚，0.2 mL粗酶液加入比色皿中，迅速混合均匀，在酶动力扫描状态下用紫外分光光度计于波长410 nm处测定吸光度130 s。酶活性计算见公式（2）。

式中：ΔA——波长420或470 nm处吸光度的变化差；

Δt——波长420或470 nm处时间的变化差；

f——样品的稀释倍数。

POD活性测定首先称取5 g样品，5 mL提取液（1 mol/L聚乙二醇PEG6000，1%聚乙烯吡咯烷铜，1%Trition X-100），在4℃，以转速10 000 r/min离心10 min，收集上清液即为酶提取液，低温保存备用。将3 mL愈创木酚溶液，0.2 mL酶液，0.2 mL H2O2，加入比色皿中，迅速混合均匀，在酶动力扫描状态下用紫外分光光度计于波长470 nm处测定吸光度130 s。

1.10 电子鼻检测

分别称取样品10 mL置于顶空进样瓶中，于室温25℃下，平衡5 min后直接将进样针头插入样品瓶采用顶空吸气法进行电子鼻分析试验。测定条件：传感器清洗时间100 s，传感器归零时间5 s，样品准备时间5 s，进样流量400 mL/min，检测时间60 s。完成1次检测后系统进行清零和标准化，然后再进行第2次顶空采样。统计分析10个不同选择性传感器的G/G0值。采用主成分分析表征样品之间的差别。

1.11 数据处理与统计

试验所有数据均有3次重复，计算平均值和标准偏差，使用统计分析软件DPS v7.05进行处理，Ducan's新复极差法进行显著性分析（p≤0.05）。图像绘制采用Origin 8.0软件。

2 结果与讨论

2.1 超高压处理时间对鲜榨番茄汁菌落总数、霉菌和酵母菌数量的影响

超高压处理时间对鲜榨番茄汁菌落总数的影响见图1。

图1 超高压处理时间对鲜榨番茄汁菌落总数的影响

果汁类饮料中微生物的国家食品卫生标准是菌落总数小于100 CFU/mL，霉菌和酵母菌不得检出。检测结果显示，热处理和超高压处理的鲜榨番茄汁中未检出霉菌和酵母菌。CK组鲜榨番茄汁中菌落总数为3.42 Log CFU/mL，热处理组的菌落总数均未检出，而超高压处理组的菌落总数均显著性低于CK组；20和30 min处理组显著低于10 min处理组的菌落总数，且均低于100 CFU/mL。因此，热处理和超高压处理（在25℃和400 MPa条件下，处理20 min以上）可以使鲜榨番茄汁达到商业无菌。

2.2 超高压处理时间对鲜榨番茄汁颜色的影响

超高压处理时间对鲜榨番茄汁颜色的影响见表1。

由表1可以发现，超高压处理组的ΔE均小于2.0，而热处理组的ΔE大于2.0，因而超高压处理降低鲜榨番茄汁的颜色变化，与张微[3]的研究结果一致，即超高压处理使芒果汁和菠萝汁更好地保持了原有色泽。随着超高压处理时间延长，ΔE提高，果汁的颜色变化增加，但是超高压处理时间未对L*和a*值产生显著性影响。值得注意的是，超高压处理鲜榨番茄汁的a*值显著低于CK组，而热处理的a*值显著高于CK组，a*值主要与产品的红色相关，因而超高压处理后的果汁红色度降低。与超高压处理后的仙人掌汁不同，该果汁在经过超高压处理后，L*值和a*值略有升高，原因可能在于仙人掌中的主要呈色物质叶绿素易于与氧气等发生氧化反应而降低L*值和a*值，而番茄汁中的主要呈色物质番茄红素对氧气具有相对较高的稳定性[4]。

表1 超高压处理时间对鲜榨番茄汁颜色的影响

2.3 超高压处理时间对鲜榨番茄汁可溶性固形物的影响

超高压处理时间对鲜榨番茄汁可溶性固形物含量的影响见图2。

图2 超高压处理时间对鲜榨番茄汁可溶性固形物含量的影响

由图2可知，与CK组相比，热处理组的可溶性固形物含量未发生显著变化，而超高压处理组均显著性提高；超高压处理时间对鲜榨番茄汁中可溶性固形物含量没有显著性影响。因此，超高压处理提高鲜榨番茄汁中可溶性固形物含量，处理时间对可溶性固形物含量无显著性影响。相关研究发现超高压处理后的仙人掌汁的可溶性固形物含量与对照组未发生显著变化。

2.4 超高压处理时间对鲜榨番茄汁pH值和可滴定酸含量的影响

超高压处理时间对鲜榨番茄汁pH值（a） 和可滴定酸含量（b） 的影响见图3。

由图3可知，鲜榨番茄汁的pH值随着超高压处理时间的延长而升高，20 min和30 min处理组的pH值显著高于CK组，而热处理对番茄汁的pH值没有显著性影响。该结论与超高压处理对桑葚汁和蓝莓汁pH值[5]的变化规律相同，而与苹果汁pH值的变化规律相反，可见pH值的变化与果实的类型有关。

与pH值的变化规律相对应，鲜榨番茄汁中的可滴定酸含量随着超高压处理时间的延长而降低，20 min和30 min处理组的可滴定酸含量值显著低于CK组，而热处理对番茄汁的可滴定酸含量没有显著性影响。也有研究报道超高压处理对鲜榨菠萝汁和猕猴桃汁的pH值和可滴定酸含量均未产生显著性影响[3，6]。

图3 超高压处理时间对鲜榨番茄汁pH值（a）和可滴定酸含量（b）的影响

2.5 超高压处理时间对鲜榨番茄汁VC含量的影响

超高压处理时间对鲜榨番茄汁VC含量的影响见图4。

图4 超高压处理时间对鲜榨番茄汁VC含量的影响

由图4可知，热处理和超高压处理均显著降低鲜榨番茄汁中的VC含量，其中热处理组的VC含量显著低于超高压处理组，热处理的保留率为55%，而在25℃和400 MPa条件下处理20 min VC保留率为73%，比热处理的VC保留率提高18%；值得注意的是在超高压处理10～30 min过程中，VC含量没有发生显著性变化。因此，超高压处理有利于鲜榨番茄汁中VC含量的保留，而且超高压处理时间对VC含量没有显著性影响。赵斌[7]研究也发现超高压处理后番茄汁中VC有所下降，但高于热杀菌汁，在超高压压力400 MPa，温度20℃下，保压15 min时，其番茄汁中VC保留率约为96%。Zhang C等人[12]研究发现超高压处理样品的还原型VC保留率达94.92%，远高于热处理的样品。超高压处理的仙人掌汁中VC含量保留率为96%，而热处理组的VC保留率为78%。在此基础上，李星贺[5]的研究进一步发现在超高压处理时间为5～15 min，VC含量降低明显；而在15～25min时，VC含量降低减慢。

2.6 超高压处理时间对鲜榨番茄汁总酚含量的影响

超高压处理时间对鲜榨番茄汁总酚含量的影响见图5。

图5 超高压处理时间对鲜榨番茄汁总酚含量的影响

由图5可知，热处理组的总酚保留率为63%，而超高压处理20 min组的保留率为98%，比热处理组提高35%；与CK组相比，热处理组的总酚含量显著降低，而超高压处理组的总酚含量未发生显著性变化；超高压处理时间也未对总酚含量产生显著性影响。因此，超高压处理时间对鲜榨番茄汁中总酚含量没有显著性影响，总酚的保留率比热处理组提高约35%。相关研究表明，超高压处理后，苹果汁中的总酚含量未发生显著性变化。但是，超高压处理后的仙人掌汁中总黄酮类物质的含量有所增加。

2.7 超高压处理时间对鲜榨番茄汁PPO和POD活性的影响

PPO和POD被认为是引起果汁非酶促褐变的关键酶，其催化酚类化合物生成醌类物质，宏观上会引起产品的褐变[8-10]。因此，钝化PPO和POD是维持产品原有颜色的主要方法[8，11-12]。热处理显著降低PPO的活性，并且其活性也显著低于超高压处理组的活性。因此，热处理可以显著降低PPO活性。

超高压处理时间对鲜榨番茄汁PPO（a）和POD活性（b） 的影响见图6。

由图6可知，超高压处理组的PPO活性显著低于CK组，并且随着超高压处理时间的延长，PPO活性降低，其中20 min和30 min处理组的PPO活性显著低于10 min处理组。因此，超高压处理可以钝化PPO活性，20 min和30 min处理降低PPO活性效果更加明显。张微[3]研究表明，鲜榨芒果汁和荔枝汁中PPO的含量随着超高压处理时间的延长而降低，在450 MPa时PPO活性下降到45.5%；鲜榨草莓汁中PPO活力随保压时间的延长而降低，在400 MPa处理20 min发生显著性降低[13]。

热处理组的POD活性显著低于CK组和超高压处理组，因此，热处理钝化POD的作用最佳。超高压处理时间对POD的活性没有显著性影响，超高压处理组的POD约是CK组的30%。但是超高压处理时间对POD活性没有显著性影响。张微[3]研究表明，鲜榨荔枝汁中的POD活性在300 MPa时，未出现显著性降低，当压力提高至450 MPa时，POD的活性减小，POD比PPO更耐压；温度协同超高压处理对荔枝汁中POD的钝化效应明显；鲜榨苹果汁中POD的活性随着压力的升高显著降低；茭白中的POD和苯丙氨酸解氨酶的残留活性随着保压时间的延长会达到一个较低水平，进一步延长保压时间对相对残留酶活影响甚微[14]。

图6 超高压处理时间对鲜榨番茄汁PPO（a）和POD活性（b） 的影响

2.8 超高压处理时间对鲜榨番茄汁风味的影响

超高压处理时间对鲜榨番茄汁风味的影响见图7。

图7 超高压处理时间对鲜榨番茄汁风味的影响

风味是影响产品品质的主要特征，由图7可知，主成分1和主成分2对风味的贡献率分别为72.06%和27.33%，合计达到99.39%，可以反映样品风味的差异。超高压处理组与CK组在主成分1上有一些差别，在主成分2上差别极小；热处理组与CK组在主成分1和主成分2上具有显著性差别，因此超高压处理的鲜榨番茄汁风味更加接近于CK组。随着超高压处理时间延长，超高压处理组的鲜榨番茄汁未见显著性差别，而热处理组的番茄汁相互均有差别。因此，超高压处理的鲜榨番茄汁风味更加接近于番茄的原有香气，而热处理引起风味的变化，并且风味的稳定性较低[5]。

3 结论

采用超高压处理（在25℃和400 MPa条件下，处理20 min以上）可以使鲜榨番茄汁菌落总数小于100 CFU/mL，达到商业无菌。超高压处理降低鲜榨番茄汁的颜色变化，其风味更加接近于番茄的原有香气；超高压处理有利于保留鲜榨番茄汁中总酚和VC含量，其总酚的保留率比热处理组提高约35%；超高压处理可以钝化PPO和POD活性，其中在400 MPa条件下处理20 min或更长时间，钝化PPO活性效果更加明显。因此，在25℃和400 MPa条件下，处理20 min以上有利于维持鲜榨番茄汁的品质。