超高压和高温短时杀菌对绿色复合果蔬汁的杀菌效果与品质影响

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(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,食品非热加工北京市重点实验室,北京 100083)

市场上常见的果蔬汁类型有普通果味型饮料、浓缩还原果蔬汁(FC)以及采用高温短时杀菌(HTST)杀菌的非浓缩还原(NFC)鲜榨果汁。这些类型果汁的最大缺点是在加工过程中采用热杀菌技术,破坏了果蔬汁中大部分的热敏性营养成分以及天然香气。而超高压(High Hydrostatic Pressure,HHP)技术作为一种新型的食品非热加工技术,在杀菌和钝酶的同时,能够较好地保留食品原有的色、香、味、形和营养等品质,非常适合用于果蔬汁加工。HHP具体是指将包装后的食品置于压力釜中,以水或其它液体作为传压介质,在压力高于100 MPa的环境下进行高压处理,在常温甚至更低的温度下达到杀菌、灭酶和改善食品功能特性等的作用[1]。相对于传统的热处理工艺,HHP处理不会破坏共价键,对小分子物质几乎无影响,能较好地保持食品中的风味成分、维生素、色素等,因此可以保证食品的营养价值和果蔬制品良好的感官特性[2-3],非常适用于果蔬汁加工。

目前关于HHP在果蔬汁方面的研究多是基于单一的水果或蔬菜,如番茄汁[4],葡萄汁[5],胡萝卜汁[6]等,且对HHP处理的单一果汁的功效及作用研究[7]日益深入,但对复合果蔬汁的研究极少,更鲜少提及绿色果蔬汁的概念。随着生活水平的提高,人们对果蔬汁产品的多样性和营养价值需求越来越高。小麦是我国的主要粮食作物之一,是五谷中营养价值最高的农作物[8],而作为植物小麦的嫩茎叶——小麦草[9](wheat grass)则具有减肥、降脂、抗氧化等功能[10];菠菜是镁、铁、钾、维生素A、钙和VC的来源,凭借其含有众多的抗氧化成分,被评为天然抗氧化剂混合物[11]。尽管菠菜、小麦草营养丰富,但制汁口感不佳,其食用受到了严重限制。苹果、菠萝、猕猴桃等水果含有丰富的营养物质,如人体所需的维生素、矿物质、糖类、氨基酸及膳食纤维等。菠菜、小麦草与口感酸甜、风味独特的苹果、菠萝、猕猴桃等水果复合组成的绿色复合果蔬汁可有效改善口感和风味。

本文研究了HHP处理对复合绿色果蔬汁品质的影响,并与非热加工方式(HTST)进行对比,探究复合汁在贮藏过程中的品质变化规律和适宜的贮藏条件,为HHP技术应用于复合果蔬汁的加工提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

菠萝(品种为海南菠萝)、苹果(品种为烟台富士)、黄瓜、菠菜 购于农大家属区菜市场;猕猴桃(品种为修文猕猴桃) 购于五道口华联超市;新鲜小麦草 购于淘宝;平板计数、孟加拉红、MRS培养基 购于北京奥博星生物技术责任有限公司;Folin-酚、DPPH· 购于美国Sigma公司;TPTZ、Trolox 购于上海源叶生物科技有限公司;其他试剂 均为国产分析纯。

TJE06D榨汁机 浙江苏泊尔股份有限公司;Color Quest XE全能色差仪 美国Hunterlab公司;Origin 868 PH计 美国Thermo Orion公司;WAY-2S 数字阿贝折射仪 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;S-HH-W21-Cr600恒温水浴箱 北京长安科技仪器厂;UV-1800紫外分光光度计 上海精密科学仪器有限公司;TDL-5-A高速冷冻离心机 日本日立公司;751 GPD自动电位滴定仪 瑞士万通公司;FT74XHTST加热交换处理单元 英国Armfield公司;HHP-30L-600 MPa处理设备 包头科发新型高技术食品机械有限责任公司;ZDX-35BI型座式自动电热压力蒸汽灭菌锅 上海申安医疗器械厂;2000D超纯水器 北京长风仪器仪表公司;SW-lJ-1FD超净台 苏州尚田洁净技术有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 复合果蔬汁的制备

1.2.1.1 复合果蔬汁配方确定 通过前期多次预实验,最终选定菠萝、苹果、猕猴桃、黄瓜、菠菜、小麦草6种果蔬作为原料。

经过多次预实验选取其中4种口感较佳的复合果蔬汁复配比例(见表1)进行感官评价,并测定各配方的可溶性固形物(Total soluble solids,TSS)和pH,综合分析后选取一种绿色复合果蔬汁的最佳配方。

表1 四种复合果蔬汁复配比例(%)Table 1 Proportion of four kinds of compound fruit and vegetable juice(%)

1.2.1.2 果蔬原汁制备 选取新鲜的菠萝、苹果、猕猴桃、黄瓜,用流动清水清洗后,去头、尾后,切成小块,分别放入榨汁机中榨取原汁,在室温下用100目纱布过滤;选取新鲜菠菜,去掉黄叶烂叶,用流动清水清洗干净后,切成四段,立即放入榨汁机中榨取原汁,在室温下用100目纱布过滤;选取新鲜小麦草,用流动清水清洗干净,按1∶5 (w/v)的比例加纯净水榨汁,用100目纱布过滤。

1.2.1.3 复合果蔬汁的制备 各果蔬原汁按配方中的A、B、C、D不同比例复合,然后立即分装到60 mL的聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate,PET)瓶中。将灌装好的复合果蔬汁进行感官评价和品质指标的测定。

1.2.2 杀菌处理 确定出最佳配方后,选取最佳配方进行调配。将调配好的复合果蔬汁取一部分灌装于60 mL PET瓶中,进行 HHP杀菌处理;另取一部分进行HTST杀菌处理,以未经过杀菌处理的果蔬汁作为对照组。

1.2.2.1 HTST杀菌处理 采用高温短时灭菌机对复合果蔬汁样品进行热杀菌。杀菌参数设为86 ℃/15 s,此杀菌条件参照传统HTST杀菌条件而设定。设备稳定后,将复合果蔬汁从入口槽倒入设备中,将灭菌好的果汁在无菌超净台中灌装至60 mL聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate,PET)瓶中,并迅速封口,将处理后的复合果蔬汁于4 ℃下进行贮藏,贮藏时间为15 d,并在第0、3、6、9、12、15 d分别进行微生物和品质指标的测定。

1.2.2.2 HHP杀菌处理 将灌装于60 mL的耐高压PET瓶中的复合果蔬汁装于超高压杀菌釜中,通过预实验确定HHP处理参数为600 MPa、5 min、25 ℃。设备升压时间约为5 min,卸压时间小于10 s。杀菌完成后,将样品取出,将处理后的复合果蔬汁于4 ℃下进行贮藏,贮藏时间为15 d,并在第0、3、6、9、12、15 d分别进行微生物和品质指标的测定。

1.2.3 微生物检测 选取菌落总数、霉菌酵母、嗜冷菌、乳杆菌作为微生物指标。对于菌落总数的检测根据GB 4789.2-2016《食品微生物学检验菌落总数测定》相关操作进行,采用平板计数琼脂;对于霉菌和酵母的检测根据GB 4789.15-2016《食品微生物学检验霉菌和酵母计数》相关操作进行,采用孟加拉红琼脂;对于嗜冷菌的检测,参照Hurtado A等[12]的方法,在平板计数琼脂上4 ℃培养7 d后计数;对于乳杆菌的检测,根据GB4789.35-2016《食品微生物学检验乳酸菌检验》相关操作进行,采用MRS琼脂,结果为乳杆菌属总数。为保证试验数据准确性,试验结果均为两个平行、三组重复数据平均所得。

1.2.4 pH的测定 将待测的复合果蔬汁摇匀,取30 mL于烧杯中,使用pH计在室温下测定其pH。

1.2.5 可溶性固形物(TSS)的测定 使用数显折射仪测定。用纯水对仪器进行校零。测量时用一次性塑料滴管取复合果蔬汁样,滴2～3滴于棱镜上进行测量。

1.2.6 可滴定酸(TA)的测定 可滴定酸(Titratable acidity,TA)根据Lisiewska Z[13]等的方法测定并略作改动。将果汁摇匀后,取10 mL复合果蔬汁于小烧杯,小烧杯中放入一粒磁力搅拌子,用自动电位滴定仪滴加0.1 mol/L的NaOH溶液滴定至终点pH8.1。按以下公式计算:

式(1)

式中:TA-可滴定酸含量(%);V0-复合果蔬汁样品总体积(mL);V2-消耗的NaOH标准液体积(mL);C-NaOH标准液的摩尔浓度(0.1 mol/L);W-样品重量(g);V1-滴定所用的样品体积(mL);K-折算系数(以一水柠檬酸计,0.070)。

1.2.7 色泽的测定 采用全自动色差仪测定复合果蔬汁的色泽。将果汁摇匀后置于15 mL的比色杯中,选取 Hunter LAB 表色系统,在反射模式下测定L*(亮度值)、a*(红-绿值)、b*值(黄-蓝值)。其中:L*值表示样品亮度,L*值愈大,色泽愈白;a*>0,表示红色程度,a*<0,表示绿色程度;b*>0,表示黄色程度,b*<0,表示蓝色程度。通过以下公式计算总色差ΔE:

ΔE=[(L*-L0)2+(a*-a0)2+(b*-b0)2]1/2

式(2)

式中:ΔE表示总色差;L0、a0、b0表示未经处理组复合果蔬汁样品的测定值;L*、a*、b*表示经杀菌处理后的复合果蔬汁的测定值。

ΔE表示两种颜色之间的差异,其具体差异范围[14]如表2所示:

表2 ΔE数据范围所表示的差异程度Table 2 The degrees of difference for the ΔE datas

1.2.8 悬浮稳定性的测定 复合果蔬汁离心后的悬浊度改变程度可用来反映并预测其在贮藏期间的悬浮稳定性[15]。采用比色法,从样品瓶中取30 g复合果蔬汁在4 ℃下8000×g离心10 min,取上清液,在660 nm波长下测吸光度值,以纯水为空白。

1.2.9 多酚氧化酶(PPO)的测定 PPO酶的提取和测定参照Cheikh N等[16]的方法,并略作修改。

酶的提取:将100 mL复合果蔬汁与100 mL含有4%的聚乙烯吡咯烷酮(PVPP)(w/v)的磷酸缓冲液(0.2 mol/L,pH=6.5)混合均匀,在4 ℃下静置1 h,10000×g转速,4 ℃离心20 min,取上清液为酶粗提液。

酶活测定:采用分光光度法,反应底物为4 mL 0.1 mol/L的邻苯二酚溶液(用0.2 mol/L pH=6.5的磷酸缓冲溶液配制)。加入0.5 mL复合果蔬汁PPO酶粗提液,混合均匀,在30 ℃的条件下,立即在420 nm处测定其吸光值随时间的变化曲线,扫描时时间间隔为1 s,曲线开始时直线部分的斜率代表PPO酶活性(Abs/s),结果以残余酶活表示,计算公式3如下:

式(3)

1.2.10 总酚的测定 参照李静等[17]的方法并略作修改,采用Folin-Ciocalteu试剂法对复合果蔬汁的总酚含量进行测定,结果以每mL样品含有相当于μg没食子酸表示。

样品测定:复合果蔬汁以10000×g转速,4 ℃离心20 min,取上清液稀释5倍(体积倍数);Folin-Ciocalteu试剂用纯水按1∶9 (v∶v)稀释,将0.5 mL样品与1 mL 稀释的Folin-Ciocalteu 试剂混合后,加入1.5 mL7.5%的Na2CO3溶液,于40 ℃下避光显色1 h,用分光光度计测定765 nm处的吸光值。

配制不同浓度的没食子酸标准溶液绘制标准曲线,拟合方程为:y=0.01301+0.00905x(R2=0.996)。

1.2.11 抗氧化能力的测定 清除DPPH·能力测定参照Miller等[18]的方法并略作修改,对复合果蔬汁的DPPH·清除能力进行测定,在517 nm处测定吸光值,计算试样对DPPH·的清除率。

复合果蔬汁以10000×g转速,4 ℃离心20 min,取上清液稀释5倍(体积倍数),取200 μL稀释后的样品加入到4 mL的DPPH·(0.14 mmol/L)溶液中,常温避光反应45 min后,于517 nm下测定其吸光值,以甲醇溶液为对照,根据加样前后的吸光值变化计算清除率,计算公式如下:

式(4)

配制不同浓度的Trolox标准曲线计算DPPH·清除率,拟合方程为y=0.17988x-1.65775(R2=0.998)。

FRAP铁还原能力测定参照Aljadi等[19]的方法并略作修改,采用铁离子还原法(FRAP)测定样品的铁还原能力。

复合果蔬汁以10000×g转速,4 ℃离心20 min,取上清液稀释5倍(体积倍数),取100 μL稀释后的样品加入到4 mL TPTZ工作液(由pH=3.6醋酸盐缓冲液,10 mmol/L 的TPTZ 溶液,20 mmol/L FeCl3按体积比10∶1∶1组成)中,于37 ℃避光反应10 min后,测定其在593 nm处的吸光值,以蒸馏水为对照。配制不同浓度的Trolox标准曲线,拟合方程为:y=0.44878x+0.25382(R2=0.995)。

1.2.12 感官评价

1.2.12.1 不同配方的复合果蔬汁嗜好度感官评价 由15名经过培训的感官评定员组成感官评定小组,将制备好的不同复合比例的复合果蔬汁进行感官评价。感官评价采用偏爱排序法,要求评价员按照喜欢样品的程度对样品进行排序(使用1～4的数值表示样品的顺序,其中:1=最喜欢,4=最不喜欢)。将不同处理的复合果蔬汁分装到50 mL透明杯中并随机编号放在托盘中提供给感官评价员,同时给每个评价员提供一杯饮用水以清除品尝不同样品间口中残留的味道。

1.2.12.2 贮藏期感官评价 贮藏实验进行到第7 d时,按1.2.1.3的方法新制备一批复合果蔬汁,并与贮藏了7 d的HTST杀菌复合果蔬汁和HHP复合果蔬汁一起进行感官评价。由15名经过专业培训的感官评定员组成感官评定小组。感官评价小组按照复合果蔬汁感官评分标准(表3),采用九分制打分法对样品的色泽、组织状态、风味、口感以及综合情况进行评分[20]。分数越高代表对该属性的嗜好程度越强。将不同处理的复合果蔬汁分装到50 mL透明杯中,并随机编号放在托盘中提供给感官评价员,同时每个评价员提供一杯饮用水以清除品尝不同样品间口中残留的味道。最低可接受分数限定为5分。

表3 复合果蔬汁感官评分标准Table 3 Sensory scores standards of compound fruit and vegetable juice

1.3 数据分析

所有实验进行三次重复,所得数据采用Minitab 16.2.3软件进行单因素方差分析(One way ANOVA),显著水平为0.05,结果以三次重复实验所得数据的平均值±标准偏差表示。制图使用Origin Pro 9.0软件。

2 结果与分析

2.1 复合果蔬汁配方的筛选

根据果蔬自身特点,确定配方基本思路:菠萝和黄瓜决定果蔬汁的主基调;苹果汁起着调节甜味以及丰富香气的作用;猕猴桃主要起调节酸味以及丰富滋味的作用;菠菜主要起着提供绿色色泽和补充营养的作用;小麦草由于其青草味较浓,多数人难以接受,在不影响果蔬汁整体风味的情况下,将其比例定为5%。

按照1.2.1.3的方法制作预实验选取的4种不同比例的复合果蔬汁,请15名评价员根据1.2.12.1的方法进行嗜好度感官评价,排序结果如表4。采用最小显著差数法(LSD)进行比较,结果显示A、B、D之间无显著性差异,而与C组之间有显著性差异。同时结合四种配方复合果蔬汁的TSS和pH综合对比(见表5),发现B组配方TSS含量最高、pH最低,口感更为丰富以及利于杀菌,最终选择配方B,即40%菠萝,20%苹果,15%猕猴桃,10%黄瓜,10%菠菜,5%小麦草。

表4 四种配方复合果蔬汁嗜好度排序结果Table 4 Preference ranking results of four kinds of compound fruit and vegetable juice

表5 四种配方复合果蔬汁TSS和pHTable 5 TSS,pH,TA of four kinds of compound fruit and vegetable juice

2.2 超高压和高温短时杀菌处理对复合果蔬汁杀菌效果的影响

HHP和HTST杀菌前后复合果蔬汁的菌落总数、霉菌酵母数、乳杆菌数、嗜冷菌数如表6所示。经过HHP杀菌处理和HTST杀菌处理之后的复合果蔬汁菌落总数均小于2 lg CFU/mL,分别下降至1.07 lg CFU/mL和1.11 lg CFU/mL,霉菌、酵母、乳杆菌和嗜冷菌未检出,符合国家标准[21]。这与许多文献研究报道相一致,一般而言200～600 MPa的压力在温和的温度条件下便可有效的灭活大多数腐败菌和病原菌[22]。超高压的杀菌效果与压力大小、保压时间以及温度有关,而食品的酸度、水分活度、食品组分(蛋白质、糖、脂肪等)等也会对超高压杀菌效果有影响。李汴生等[23]报道菠萝汁经400 MPa/10 min处理菌落总数从1.26×104CFU/mL减少到60 CFU/mL。Varela-Santos等[24]报道了经过450～550 MPa处理30～150 s的柚子汁微生物可以降低到1 lg CFU/mL以下。Gou[25]等研究发现,400 MPa/20 min超高压处理组能使半干鱿鱼片中的嗜冷菌数至少降低了4.7 lg CFU/mL。

表6 超高压和高温短时杀菌处理对复合果蔬汁菌落总数、霉菌酵母数、乳杆菌数和嗜冷菌数的影响Table 6 Effect of HHP and HTST treatment on the inactivation of total aerobic bacteria(TAB),yeast and molds(Y&M),lactobacilli and psychrophilic bacteria in the compound fruit and vegetable juice

在4 ℃、15 d贮藏过程中,HHP和HTST杀菌处理的复合果蔬汁中,霉菌酵母和嗜冷菌始终未检出。与本实验结果相同,之前也有很多研究发现HHP能够有效的杀灭霉菌和酵母[26-27]。对于嗜冷菌,Reyes等[28]研究发现4 ℃条件下,超高压处理能很好的抑制嗜冷菌的生长。虽然复合果蔬汁中乳杆菌在HHP和HTST杀菌处理后没有立即检出,但在贮藏期第3 d开始检出并在贮藏期间处于波动状态,贮藏末期仍小于1 lg CFU/mL。可能是由于乳杆菌是革兰阳性菌,其细胞壁90%是由一层厚厚的肽聚糖构成,相较革兰阴性菌来说更为耐压[29],在杀菌后某些乳杆菌产生逆境反应进入休眠状态,而后在贮藏期间又逐步恢复活力。

2.3 超高压和高温短时杀菌处理对复合果蔬汁pH、TSS和TA的影响

HHP和巴氏杀菌前后复合果蔬汁pH、TSS、TA的变化如表7所示。与对照组比较,HHP组的pH、TSS和TA含量变化均不显著(p>0.05),而HTST组的pH稍有上升(p<0.05),TSS与TA变化不显著(p>0.05),这说明HHP可较好的保持复合果蔬汁的糖和酸。

表7 超高压和高温短时杀菌处理对复合果蔬汁pH、TSS、TA的影响Table 7 Effect of HHP and HTST treatment on the pH,TSS and TA of compound fruit and vegetable juice

在4 ℃,15 d的贮藏期间,经HHP处理的复合果蔬汁,TSS含量变化不显著(p>0.05);经86 ℃/15 s HTST处理的复合果蔬汁TSS呈下降趋势,由(10.417±0.075) °Brix下降至(10.183±0.09) °Brix(p<0.05),TSS含量的高低是果蔬汁各种贮藏物质变化的综合表现,TSS的稳定程度也是衡量果蔬汁贮藏过程中品质的指标之一。HHP和HTST处理的果汁在贮藏期间的pH均呈显著下降趋势(p<0.05);TA处于波动状态,但贮藏结束与开始时相比未发生显著变化(p>0.05),这一变化可能与微生物增加产酸或果胶降解有关。

2.4 高压和高温短时杀菌处理对复合果蔬汁色泽的影响

由表8可知,与对照组对复合果蔬汁色泽的影响相比,HHP组的a*显著上升(p<0.05),而L*和b*无显著变化(p>0.05),ΔE为0.574(0.5<ΔE<1.5),HHP处理前后色泽只有轻微的可察觉变化;而经86 ℃/15 s的HTST杀菌处理的样品,L*、a*(a*<0)、b*与对照组相比均有显著性提高(p<0.05),处理前后的色泽发生了可察觉差异,ΔE为2.37(1.5<ΔE<3.0)。因此,超高压处理相较于热处理,能够较好地保持甚至改善果蔬汁的色泽。

表8 超高压和高温短时杀菌处理对复合果蔬汁色泽的影响Table 8 Effect of HHP and HTST treatment on the color of compound fruit and vegetable juice

由表8可知,贮藏期间,经过 HHP处理的复合果蔬汁亮度值L*变化不显著(p>0.05),而HTST杀菌后的复合果蔬汁的亮度值L*显著增加(p<0.05)又降低。HHP组和HTST杀菌组复合果蔬汁的绿-红值a*(a*<0)在贮藏期第15 d骤降,绿色程度更高。原因可能是由于HHP处理和HTST杀菌处理使细胞裂解后,在贮藏初期叶绿素分子从叶绿体中逐步向外扩散,渗漏到细胞间隙中,在样品表面产生了更加明亮的绿色。该结果与前人研究结果在一定程度上相符合,赵靓[30]研究发现经500 MPa/2 min处理的黄瓜汁在贮藏期第15 d时-a*值较第0 d提高了222.58%。而两个处理组的总色差ΔE在贮藏期都显著增加(p<0.05),一般ΔE<3时表示无明显差别,ΔE>3时表示有明显差别[31]。虽然两个处理组ΔE都在上升,但HHP组其ΔE在15 d贮藏期后仍小于3,与新鲜复合果蔬汁的色泽无明显差别。结果说明HHP处理相较HTST杀菌能更好的保持复合果蔬汁贮藏期间的色泽。

2.5 超高压和高温短时杀菌处理对复合果蔬汁悬浮稳定性的影响

HHP和HTST杀菌前后复合果蔬汁悬浮稳定性的变化如表9所示。与对照组相比,HHP处理对复合果蔬汁离心后在660 nm处的吸光值无显著变化(p>0.05),说明HHP 能很好的保持复合果蔬汁的悬浮稳定性。HTST杀菌复合果蔬汁离心后在660 nm处的吸光值显著下降(p<0.05),说明HTST杀菌处理后的果蔬汁的悬浮稳定性更差,这可能是由于加热导致果蔬汁的果肉组结构的改变,使某些果肉颗粒的粒径不再处于稳定的范围内,从而更容易沉淀[32]。

表9 超高压和高温短时杀菌处理对复合果蔬汁悬浮稳定性(A660 nm)的影响Table 9 Effect of HHP and HTST treatment on the PME activity and suspension stability(A660 nm)of compound fruit and vegetable juice

经HHP处理后的复合果蔬汁在660 nm处的吸光值在贮藏期经历了2次骤降(p<0.05),分别在贮藏期第6 d和第9 d。最终A660 nm由0.551下降至0.273。经86 ℃/15 s HTST杀菌处理的复合果蔬汁在660 nm 处的吸光值在贮藏第9 d也发生骤降(p<0.05),最终A660 nm由0.247降至0.169。这可能是由于本实验中高压和热处理条件不能完全将复合果蔬汁中的PME完全钝化,PME的存在会加速果胶的降解,破坏果汁的悬浮稳定性。但PME并不是导致复合果蔬汁悬浮稳定性丧失的唯一因素。Espstein等[33]研究发现加入VC会加速橙汁的澄清,橙汁悬浮稳定态的降低可能与抗坏血酸氧化酶有关。Rothsehil[34]等也曾报道,高酸条件会引起橙汁沉淀。在本研究中,复合果蔬汁中的悬浮物成分可溶性蛋白、果胶、氨基酸等在贮藏初期持续了一段时间,而随着PME催化果胶降解,可溶性蛋白被大分子物质吸附沉降,以及酸度的增加,果汁的浑浊状态逐渐丧失。

但贮藏期间,HHP处理的复合果蔬汁A660 nm一直大于HTST杀菌处理组,表明其悬浮稳定性优于后者。但HHP处理组的A660 nm下降幅度明显大于HTST杀菌处理组(p<0.05),这可能是由于HHP处理组中PME活性高于HTST杀菌组,曾有研究报道[22]显示相似结果:经350～600 MPa超高压处理后的水果冰沙中PME残留活性明显高于经85 ℃/7 min 热处理组。

2.6 超高压和高温短时杀菌处理对复合果蔬汁PPO活性的影响

HHP处理和HTST杀菌处理前后复合果蔬汁中PPO活性变化如表10 所示。与对照组相比,经过86 ℃/15 s HTST杀菌处理后,复合果蔬汁中PPO几乎被完全钝化,残留活性仅为5.299%。而经HHP处理后的复合果蔬汁的PPO活性仅下降了30%左右,残留活性高达70.94%。Hurtado等[27]报道了水果冰沙中的PPO经350 MPa/5 min、400 MPa/5 min、600 MPa/3 min后PPO活性几乎与未处理组相同,而经85 ℃/7 min热处理后PPO残留活性为7.9%。这与本研究结果相一致。HHP处理组的PPO残留活性在贮藏期间稍有增加,从第0 d的70.94%增加到第15 d的76.07%,但变化并不显著(p>0.05)。而HTST杀菌组的PPO残留活性在贮藏期由5.30%显著下降至0.86%(p<0.05)。

表10 超高压处理和高温短时杀菌处理对复合果蔬汁PPO残余活性的影响Table 10 Effect of HHP and HTST treatment on the PPO activity of compound fruit and vegetable juice

2.7 超高压和HTST杀菌处理对复合果蔬汁总酚的影响

果蔬汁中的酚类物质易被氧化,与金属离子反应生成黑色物质,可能引起酶促褐变和非酶促褐变。由表11可知,与对照组相比,经过HHP处理的复合果蔬汁总酚含量变化不显著(p>0.05),而HTST杀菌组总酚含量显著下降(p<0.05)。

表11 超高压和HTST杀菌处理对复合果蔬汁总酚的影响(μg/mL)Table 11 Effects of HHP and HTST treatment on the total phenol and antioxidant capacity of compound fruit and vegetable juice(μg/mL)

图1表示的是贮藏期间,处理后复合果蔬汁的总酚含量与对照组总酚含量的比值即C/C0,用来表示贮藏期间处理后的复合果蔬汁总酚含量的变化情况。经过HHP处理后的复合果蔬汁中总酚含量相当于对照组的99.6%,在贮藏过程中逐渐下降至91.3%。HTST杀菌组表现出类似的变化趋势,经过HTST杀菌处理后的复合果蔬汁的总酚含量相当于对照组的90.9%,贮藏过程中逐渐下降至90.3%。HHP组总酚下降幅度明显大于HTST杀菌组,可能是由于HHP处理后复合果蔬汁中的PPO残留活性高于HTST杀菌组。贮藏期第15 d时,HHP组和HTST杀菌组的总酚含量都稍有上升,可能是在贮藏过程中总酚含量还受温度、氧气和复合果蔬汁中其他成分的影响。这种波动在其他文献中也有报道,如Barba等[35]报道了HHP及PEF处理的蓝莓汁在贮藏期第7 d总酚含量明显下降后又上升,在56 d之后又下降。

图1 超高压和HTST杀菌处理复合果蔬汁在4 ℃贮藏过程中总酚含量的变化Fig.1 The changes of total phenol content in compound fruit and vegetable juice treated by HHP and HTST during 15 days of storage at 4 ℃

虽然总酚含量在贮藏期总体呈下降趋势,但是最终含量仍是对照组的90%以上,说明总酚在HHP处理和HTST杀菌处理后的复合果蔬汁中较稳定。整体来看,HHP组复合果蔬汁的总酚含量整体上要高于HTST杀菌处理组,说明与HTST杀菌相比,HHP对复合果蔬汁中总酚的影响更小。

2.8 超高压和HTST杀菌处理对复合果蔬汁抗氧化能力的影响

复合果蔬汁中的抗氧化成分包括多酚、VC等,这些物质在体外具有较强的抗氧化活性。超高压处理前后复合果蔬汁的抗氧化活性变化如表12所示。与未处理组相比,经过HHP处理和经过86 ℃/15 s HTST杀菌处理的复合果蔬汁DPPH·清除能力和FRAP铁还原能力均显著下降(p<0.05),DPPH·清除能力分别下降至356.92 μmol/L Trolox和344.67 μmol/L Trolox,FRAP铁还原能力分别下降至285.52 μmol/L Trolox和275.06 μmol/L Trolox。这与前面复合果蔬汁总酚含量变化趋势一致。由于方法原理的不同,处理后的复合果蔬汁在两种抗氧化能力测定结果上有所差异。本研究中,与热处理对复合果蔬汁的影响相比,超高压处理可以更好地保持复合果蔬汁的抗氧化能力。

表12 超高压和HTST杀菌处理对复合果蔬汁抗氧化能力的影响 Table 12 Effects of HHP and HTST treatment on on the antioxidant capacity of compound fruit and vegetable juice

贮藏期间HHP和HTST杀菌处理复合果蔬汁抗氧化能力的变化如图2所示。图2(a)和(b)分别表示的是贮藏期间,不同处理后复合果蔬汁与对照组清除DPPH·能力和FRAP铁还原能力的比值即C/C0,用来表示处理后复合果蔬汁抗氧化能力的变化。经过HHP处理后的复合果蔬汁清除DPPH·能力和铁还原能力分别相当于对照组的98.9%和98.7%,在贮藏过程中随着贮藏天数的增加而降低,在第15 d分别降至62.3%和89.9%。HTST杀菌复合果蔬汁表现出类似的变化趋势,经过HTST杀菌处理后的复合果蔬汁清除DPPH·能力和铁还原能力分别相当于对照组的95.4% 和97.6%,在贮藏过程中随着贮藏天数的增加而降低,在第15 d分别降至79.0% 和88.9%。复合果蔬汁抗氧化能力的下降主要是因为多酚、VC等抗氧化成分的降解。本结果也与图1总酚含量的变化趋势相一致。从图2中可看出,HHP组复合果蔬汁的抗氧化能力在贮藏期间整体上均要高于HTST杀菌组(p<0.05),说明HHP可以更好地保持复合果蔬汁的抗氧化性。

图2 超高压处理和HTST杀菌处理复合果蔬汁在4 ℃贮藏过程中DPPH·清除能力(a)和铁还原能力(b)的变化Fig.2 The changes of antioxidant scavenging effect on DPPH· radicals(a)and FRAP(b)of plasma in compound fruit and vegetable juice treated by HHP and HTST during 15 days of storage at 4 ℃

2.9 贮藏期间复合果蔬汁感官品质的变化

贮藏7 d后,HHP处理和HTST杀菌处理的复合果蔬汁感官评价的结果如图3所示。经过HHP处理后的复合果蔬汁在色泽、香气和滋味方面的得分与未处理组相比均有所下降(p<0.05),但组织状态的得分较为相近(p>0.05)。而经过HTST杀菌处理后的复合果蔬汁在色泽、香气、滋味和组织状态上的得分与未处理组相比均显著下降(p<0.05)。通过前面分析可知,HHP处理对复合果蔬汁的色泽无明显影响。而经HTST杀菌处理的复合果蔬汁因经过高温处理,色素遭到破坏,发生一定程度的褐变,并产生轻微的蒸煮味道,影响了果汁原有的香气,导致复合果蔬汁的色泽和风味品质下降。另外HHP处理较HTST杀菌处理能更好保持果蔬汁原有悬浮稳定性,故HHP组在组织状态的得分较高。综合来看,HTST杀菌处理会影响贮藏后复合果蔬汁的感官品质,而HHP处理则可以较好的保持复合果蔬汁的感官品质。

图3 超高压处理和HTST杀菌处理复合果蔬汁贮藏7 d后感官评价结果Fig.3 Sensory evaluation of compound fruit and vegetable juice treated by HHP and HTST after 7 days of storage at 4 ℃

3 结论

本研究通过感官评价4种复合果蔬汁配方得到最优的一组配方为:按体积比,40%菠萝,20%苹果,15%猕猴桃,10%黄瓜,10%菠菜,5%小麦草。对复合果蔬汁分别进行HHP(600 MPa/5 min)处理和HTST杀菌(86 ℃/15 s)处理,处理后复合果蔬汁中菌落总数分别下降了4.11和4.07 lg CFU/mL,达到1.07和1.11 lg CFU/mL,霉菌酵母、乳杆菌和嗜冷菌均未检出,达到国家要求的果蔬汁卫生标准。

在4 ℃,15 d的贮藏期间,经HHP和HTST杀菌后的复合果蔬汁菌落总数在贮藏期间始终保持在1 lg CFU/mL左右,霉菌酵母和嗜冷菌均未检出,乳杆菌在贮藏第3 d开始检出,在贮藏期末低于1 lg CFU/mL,综合分析在15 d的贮藏期内微生物均未超出国家卫生标准,产品具有微生物安全性。与HTST杀菌处理相比,HHP可以较好地保持复合果蔬汁中的总酚、悬浮稳定性、色泽和抗氧化性等营养和品质指标,更适合绿色复合果蔬汁杀菌。

此外,贮藏期第7 d,经HHP和HTST杀菌的复合果蔬汁在各项感官评分中与未处理组相比已显著降低(p<0.05),但HHP处理组综合得分仍在6分以上,而HTST杀菌组已低于5分的最低接受限标准。综合上述结论,HHP处理的绿色复合果蔬汁推荐货架期为4 ℃,7～10 d。