高压脉冲电场灭菌对木瓜果酒中维生素C损失的影响

王惠惠，莫树平，柏建玲 ，罗金棠 ，吴清平，丘明泉，任鹏荣

（1.广东省微生物研究所，省部共建华南应用微生物国家重点实验室，广东省菌种保藏与应用重点实验室，广东省微生物应用新技术公共实验室，广东广州510070；2.广州市果树科学研究所，广东广州510405）

番木瓜也称木瓜、万寿瓜，是著名的热带水果之一。我国主产区为广东、广西、海南、福建、台湾、云南等省区，分布较广，资源丰富。番木瓜气味清甜、汁多味美，营养丰富，富含蛋白质、氨基酸、维生素和矿物质等多种营养成分和生物活性物质，具有调节免疫力、保肝、美容、抗菌、抗癌、抗肿瘤等作用。番木瓜成熟期集中，耐藏性较差，容易软化后熟，腐烂变质。目前，番木瓜可加工成各式各样的产品，如果脯、果酱、果汁饮料等，有些产品保持了果实原有的色、香、味，可媲美鲜果。番木瓜还可以通过现代发酵技术进行深加工，酿制成木瓜果酒、木瓜果醋等。

目前，国内外较常用的食品灭菌技术主要以传统的热杀菌为主，热杀菌具有很好的杀菌效果，但热杀菌不但会造成营养成分的破坏和风味变化，而且还会造成酒饮料中酒精的挥发，尤其是低度的果酒不适合热杀菌。冷灭菌技术在灭菌的基础上既保留了食品的原有风味和大部分营养，又解决了低度果酒的酒精挥发问题，日益引起人们的关注。其中高压脉冲电场（Pulsed Electric Fields，PEF）是研究较多的冷灭菌技术之一，它是通过电极产生的瞬时高压脉冲电场作用于食品，使微生物的细胞膜破裂或穿孔，起到对食品的灭菌作用。高压脉冲电场具有安全、高效、能耗少等特点，同时能很好地保持食品的风味、色泽和营养，广泛应用于食品加工，特别是液态食品的杀菌，是一种颇具发展前景的冷灭菌技术[1-10]。

高压脉冲电场灭菌在食品加工方面的研究主要集中在果汁，果酒的应用研究则很少报道。研究发现，高压脉冲电场能够有效提高灭菌效果，对苹果汁中的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌钝化效果明显[11]，可以降低菠萝汁中的微生物含量[12]，南瓜浆中菌落总数也下降显著[13]。曾新安等研究了脉冲电场对橙汁VC的影响，发现橙汁在经25 kV/cm脉冲电场处理后VC的保留率为86.6%，能较大程度地保留橙汁中的营养成分[14]。高压脉冲电场灭菌对杨梅、冬枣保鲜也有一定的效果[15-16]。高压脉冲电场灭菌对橙汁、百合混合汁、草莓汁、番茄汁、蓝莓汁、胡萝卜汁、梨汁、石榴汁等都有良好的杀菌效果，且不影响果汁的风味和成分，更有利于保留产品营养成分[17-25]。高压脉冲电场灭菌还可以增加葡萄酒中红色苷和黄色苷的含量，影响葡萄酒酚类物质的含量及颜色变化，提高葡萄酒色与色调值[26-27]。研究还发现，高压脉冲电场灭菌与高温灭菌结合，能够有效地提高灭菌效果[28]；冷冻浓缩与高压脉冲电场灭菌技术结合可以减小电阻率，降低能耗[29-30]，更好地保持果汁的风味、色泽和营养成分[31]。

维生素C是果酒营养价值的一个重要指标，然而维生素C并不稳定，对温度敏感，容易氧化，造成果酒营养价值的降低。本文通过比较不同电场强度及处理时间的高压脉冲电场灭菌对木瓜果酒中VC含量的变化，研究了高压脉冲电场灭菌对木瓜果酒中VC损失的影响，并与传统热处理灭菌方法比较，为高压脉冲电场灭菌在食品工业中的推广应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

番木瓜果酒：红日发酵果酒、穗中红发酵果酒及红日与穗中红混合发酵果酒，由广州市果树科学研究所提供。

偏磷酸（HPO3）：含量（以HPO3计）≥38%。

磷酸三钠（Na3PO4·12H2O）。

磷酸二氢钾（KH2PO4）。

磷酸（H3PO4）：85%。

L-半胱氨酸（C3H7NO2S）：优级纯。

十六烷基三甲基溴化铵（C19H42BrN）：色谱纯。

甲醇（CH3OH）：色谱纯。

1.2 仪器设备

高压脉冲电场设备：OSU-4L，美国俄亥俄州立大学。6个连续的脉冲处理腔，双极方形波脉冲。

液相色谱仪：配有二极管阵列检测器或紫外检测器。

恒温培养箱：30℃±1℃，30℃±1℃，等。

1.3 实验方法

1.3.1 木瓜果酒中VC含量的测定

VC含量测定采用高效液相色谱法，样品测定及计算步骤参照GB 5009.86—2016《食品安全国家标准食品中抗坏血酸的测定》。

1.3.2 细菌菌落总数检测

木瓜果酒的细菌菌落总数的检测采用国标法（食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定GB 4789.2—2010）。

2 结果与讨论

2.1 不同电场强度的高压脉冲电场灭菌对木瓜果酒中VC的影响

研究了处理时间为300 μs时，不同电场强度的高压脉冲电场灭菌对木瓜果酒中Vc含量变化的影响。结果表明，随着高压脉冲场强的增加，木瓜果酒中的Vc损失越来越大，35 kV/cm的电场强度下，红日、穗中红及其混合发酵果酒的Vc含量分别下降了10.03%、16.70%和15.17%。详见图1。

图1 不同电场强度的高压脉冲电场处理木瓜果酒的Vc含量

2.2 不同处理时间的高压脉冲电场灭菌对木瓜果酒中Vc的影响

25 kV/cm电场强度下，不同处理时间的高压脉冲电场灭菌对木瓜果酒中Vc含量的变化结果表明，随着处理时间的延长，木瓜果酒中的Vc损失越来越大。处理时间为400 μs时，红日、穗中红及其混合发酵果酒的Vc含量分别下降了13.83%、18.77%和15.17%。详见图2。

图2 不同处理时间的高压脉冲电场处理木瓜果酒的Vc含量

2.3 不同灭菌方法对木瓜果酒Vc损失的影响

红日、穗中红及两个品种混合发酵制得的木瓜果酒分别进行不灭菌、80℃灭菌30 min、100℃灭菌30 min及25 kV/cm 300 μs高压脉冲电场灭菌处理，测定各处理后木瓜果酒的Vc含量。结果表明，传统热杀菌处理的木瓜果酒中的Vc损失明显高于高压脉冲电场灭菌处理的木瓜果酒，以80℃、100℃灭菌30 min处理的木瓜果酒的Vc损失率最高，分别达到62.81%、84.37%；25 kV/cm 300 μs高压脉冲电场灭菌处理的木瓜果酒的Vc损失率在10%以下。详见图3。

图3 不同灭菌方法处理木瓜果酒的Vc含量

2.4 不同灭菌方法对木瓜果酒的灭菌效果

红日、穗中红及两个品种混合发酵制得的木瓜果酒分别进行不灭菌、80℃灭菌30 min、100℃灭菌30 min及25 kV/cm 300 μs高压脉冲电场灭菌处理，研究了不同灭菌方法对木瓜果酒的灭菌效果。结果表明，高压脉冲电场灭菌和热处理灭菌对木瓜果酒的灭菌效果良好，25 kV/cm 300 μs高压脉冲电场灭菌处理的木瓜果酒的细菌菌落总数均下降到11 cfu/mL以下，热处理灭菌的木瓜果酒中未检出。详见表1。

表1 不同灭菌方法处理的木瓜果酒的细菌菌落总数(cfu/mL)

3 结论

木瓜果酒中Vc的损失与高压脉冲电场的电场强度及处理时间相关，电场强度越大，处理时间越长，Vc的损失越大；与传统的热杀菌处理相比，高压脉冲电场灭菌可有效地降低木瓜果酒中Vc的损失，且灭菌效果良好。物料的电导率、温度等也是影响高压脉冲电场效果的重要因素，高压脉冲电场灭菌处理前进行加压、低温等处理对灭菌效果、风味和营养成分的影响需进一步研究探讨。高压脉冲电场灭菌高效、均匀、产热少，在具有良好杀菌效果的基础上，可以最大程度地保留食品中的营养成分，减少木瓜果酒的酒精挥发，该技术进一步发展成熟后用于食品加工可以很好地保留食品的风味、色泽和和营养，弥补传统杀菌法的不足。