不同杀菌方式对沙棘果浆品质的影响

张琪，朱丹，牛广财*，魏文毅，颜飞翔

1(黑龙江八一农垦大学 食品学院，黑龙江 大庆，163319)2(黑龙江八一农垦大学 生命科学技术学院，黑龙江 大庆，163319)

沙棘(HippophaerhamnoidesL.)属于胡颓子科沙棘属植物，其主要分布于中国西北、东北、华北等[1]。沙棘果实富含Vc、黄酮类化合物、多酚类化合物，以及不饱和脂肪酸、氨基酸等营养成分[2-4]，并且具有药用价值。但是由于沙棘含水量较高等因素，沙棘果浆在贮存过程中易被污染腐败。因此为更好的保存沙棘果浆原有的营养价值，要对果浆进行杀菌处理。目前较为常见的杀菌方式包括传统热杀菌、微波杀菌、超声波杀菌等。

传统热杀菌技术包括加热杀菌，可以有效杀死各种微生物并且能够使酶类失活，从而确保了在微生物方面食品的安全[5]。加热杀菌虽然能够延长食品的货架期，但在一定程度上破坏了果浆的颜色、香气、味道及热敏性营养成分，对产品的质量造成了一定影响。邓茹月等[6]对刺梨果浆进行巴氏杀菌(80 ℃/30 min)处理后，虽然微生物数量达到国家安全标准，但是与原果浆相比SOD的保存率仅剩下35%，Vc的保存率仅剩下49.3%，且总黄酮、蛋白质、脂肪等均造成一定损失。他们的研究证实了巴氏杀菌对产品营养成分的破坏作用。

微波杀菌对微生物的杀灭作用则是利用电磁场效应和生物效应，它除了具有传统热杀菌有的热效应之外，还拥有非热效应的作用，从而更易对食品进行瞬时、高效的杀菌[7-8]。微波导致了生物组织或者系统的升温，即食物中的细菌会出现分子极化现象，导致蛋白质变性，失去生物活性[9]。在国内外杀菌技术中，微波杀菌要比传统杀菌方法更加实用，它具有微波热效应和非热效应的双重作用[10]。

超声波是一种新型的食品工艺杀菌技术，较好地解决了传统食品加工过程中存在的营养流失和褐变问题[11-14]，超声波杀菌能够在相对较短的时间内将果汁、果浆中的一些细菌杀死、使病毒失去活性，能够破坏某些体积较小的微生物细胞壁[15]。此外，超声波杀菌能更好地提高和完善食品品质，保存食品的原有风味。超声波杀菌技术在食品方面的应用，已经覆盖果蔬汁、酱油、牛奶等领域。秦艳红等[16]研究表明超声波处理后樱桃番茄汁的Vc保存率为90.15%，巴氏处理后的Vc保存率仅84.20%，且在0 ℃以樱桃番茄汁的Vc含量为指标，发现超声波灭菌处理的果汁货架期为14.1 d，要比巴氏杀菌的果汁货架期长4 d。通过两者的对比可以表明超声波杀菌效果要优于普通巴氏杀菌。

目前，对食品杀菌主要有巴氏杀菌、微波杀菌和超声波杀菌等方式，但是，针对不同的食品原料，最佳的杀菌方式也各不相同，产生的效果也不一样。近年来的研究发现微波杀菌和超声波杀菌效果相对较好，能够更好的保持产品的各项指标。例如，余秀丽等[17]对番木瓜果浆巴氏和微波2种杀菌方式的杀菌率及杀菌后的理化性质进行对比，得出微波杀菌后的番木瓜果浆感官品质更好，可溶性固形物含量为11.53%，非酶褐变指数为0.061，Vc的保存率为87.42%，色差ΔE值为5.91，更加接近原番木瓜果浆的色泽，得到的感官评价结果更优；而巴氏杀菌的果浆非酶褐变指数达到0.083，Vc保存率仅73.61%，色差ΔE值为7.47，这充分说明了微波杀菌的优势。此外，李兴武等[18]以低糖果酱为材料，研究巴氏杀菌、超高压杀菌及超声波杀菌对其营养成分和感官品质的影响，结果显示，其总酚含量经巴氏杀菌、超高压杀菌后分别下降了32.17%、11.31%，而超声波杀菌后，总酚含量增加了26.67%。VC含量经巴氏杀菌、超高压杀菌、超声波杀菌后分别下降了78.79%、46.97%、30.81%。综合评价，超声波杀菌能更大程度保持果酱的营养成分和感官品质。

本文对85 ℃水浴加热15 min、100 ℃水浴加热15 min、微波杀菌4 min、超声波杀菌10 min、超声波杀菌15 min几种不同的杀菌方式进行了对比探讨，并以沙棘果浆的杀菌效果及理化性质作为指标进行衡量，比较了不同杀菌方式对果浆品质的影响，以找到更好的杀菌工艺。

1 材料与方法

1.1 材料

深秋红大果沙棘，黑龙江省农科院浆果研究所提供；NaOH、NaH2PO4、Na2HPO4、葡萄糖、过氧化氢、亚铁氰化钾、铁氰化钾、FeCl3、H2SO4、蒽酮、平板计数琼脂(plate count agar，PCA)培养基、2,6-二氯靛酚等，均为国产分析纯。总超氧化物歧化酶(T-SOD)测试盒，南京建成生物工程研究所。

1.2 仪器与设备

Hr7633型打浆机，珠海飞利浦家电有限公司；Kh5200De型数控超声波清洗机，昆山禾创超声仪器有限公司；HR-8752GM型微波炉，海尔有限公司；Exploter分析天平，上海奥豪斯仪器有限公司；PHS-3C型pH计，上海雷诺仪器厂制造；UV-1100型紫外可见分光光度计，上海市美谱达仪器厂制造；Hws24型电热恒温水浴锅，上海恒科学仪器有限公司；Drp-9082型电热恒温培养箱，上海森信实验仪器有限公司；C3T型质构仪，美国Brookfield公司；l420台式低速自动平衡离心机，长沙湘仪离心机仪器有限公司；CR-410型色差仪，美能达广州机电设备有限公司；Bcn-1360型超净工作台，北京东联哈尔仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 沙棘果浆生产工艺流程

沙棘鲜果→挑选→打浆→杀菌(微波/加热/超声波杀菌)→冷却→4 ℃下贮藏→指标测定

1.3.2 沙棘果浆杀菌处理

同一批次的自然pH沙棘果浆分为4组。其中，对照组3份，不做任何处理；微波杀菌组3份，在400 W下进行4 min间歇式微波处理；加热杀菌组6份，其中3份在85 ℃水浴中加热处理15 min，另外3份在100 ℃水浴中加热处理15 min；超声波杀菌组6份，其中3份在100 W超声波处理10 min，另外3份在100 W超声波处理15 min。处理后尽快冷却至室温，再将处理后的果浆放置于4 ℃下冷藏待测。

1.3.3 沙棘果浆评价指标的测定

1.3.3.1 菌落总数的测定

根据国标《食品微生物学检验菌落总数测定》(GB4789.2—2016)的方法进行测定[19]。

采用平板计数法进行计数，杀菌效果采用杀菌率来表示，并按照公式(1)计算：

(1)

式中：m0,对照组的菌落总数，CFU/mL；m,不同杀菌处理后的菌落总数，CFU/mL。

1.3.3.2 总糖含量的测定

采用蒽酮比色法测定[20]，结果以mg/mL表示。

1.3.3.3 总酸含量的测定

根据《食品中总酸的测定》(GB/T12456—2008)中酸碱滴定的方法进行测定，取柠檬酸折算系数计算，结果用g/L表示。

1.3.3.4 还原糖含量的测定

采用3,5-二硝基水杨酸(DNS)法测定[21]，取适量果浆浸出液稀释50倍后进行测定，结果用质量分数(%)表示。

1.3.3.5 pH的测定

用经标定后的PHS-3C型精密pH计进行测定。

1.3.3.6 非酶褐变指数(A420)的测定

参考万斌等[22]的方法并稍作修改。取5 mL果浆浸出液，加无水乙醇稀释10倍，混合均匀，以蒸馏水作对照，在420 nm处测定吸光度。以A420表示沙棘果浆的非酶褐变指数。

1.3.3.7 色泽的测定

利用美能达CR-410型色差仪[23]，以白板为对照，分别测定沙棘果浆析出液中的L*值、a*值和b*值。用ΔE的大小来比较杀菌后沙棘果浆与未处理果浆颜色的变化程度。按公式(2)计算ΔE值：

(2)

式中：L*值，亮度值；a*值，沙棘果浆的红绿程度；b*值，沙棘果浆的黄蓝程度；L，a，b值为白板测定值。

1.3.3.8 还原型Vc含量的测定

采用2,6-二氯靛酚法[24]，结果用g/L表示。

1.3.3.9 还原力的测定

取0.2 mL果浆析出液，加入2.5 mL磷酸缓冲液(0.2 mol/L，pH 6.6)和1 mL 100 g/L铁氰化钾溶液，50 ℃水浴保温20 min后快速冷却，并加入2.5 mL 200 g/L三氯乙酸溶液，并将混合后的溶液以3 600 r/min离心15 min，取上清液2.5 mL，加入2.5 mL去离子水和0.5 mL 1.0 g/L FeCl3，在700 nm测定吸光度值，参比为去离子水。

1.3.3.10 总SOD酶活力的测定

采用南京建成试剂盒法测定。

1.3.3.11 TPA质构分析

采用美国Brookfield公司的C3T型质构仪，对沙棘果浆样品进行TPA质构分析测试[17]。测试探头为25.4 mm的TA4/1000型圆柱探头。测试条件如下：目标值为20.0%；测试速度为1 mm/s；返回速度为1 mm/s；循环次数为2次。

1.3.3.12 感官评价

用定量描述分析法(quantitative descriptive analysis, QDA)[17]，对沙棘果浆样品进行感官评价分析。确定QDA感官描述语、定义及参考样，并确定QDA线性标尺。标尺为两端用词汇固定的线段，最左端表示最弱，感官评价最低，各项指标最差，为最低分(0分)；最右端表示最强，感官评价最高，各项指标最好，为最高分(15分)。越接近参考样的感官特性得分越高，相对应的外观、滋味、香气、口感、后感的指标最好，并将得分的平均值绘制成感官雷达图，然后通过该图的形态变化定量描述沙棘果浆的感官品质变化，图中心为最低分(0分)，最外圈为最高分(15分)，中间按分值依次等距离划分。

取20 g果浆样品于50 mL玻璃杯中，并用3位随机数字对样品进行编号，品评员分别独立在统一制定的标尺上进行标记，互不干扰，并用刻度尺测量出标记处距离起点的长度,得出分数，取平均值作为最终结果。感官评定小组成员为10人。

1.4 数据处理与分析

采用Excel 2003进行统计分析，用SPSS Statistics 19.0统计分析软件进行处理，采用ANOVA进行Duncana两两比较分析(P<0.05),并对所得试验数据进行绘图制表。试验测定结果用平均值±标准偏差(SD)表示，最后将数据进行对比分析。

2 结果与分析

2.1 不同杀菌方式对沙棘果浆杀菌效果的影响

由表1可知，与对照组相比，2种加热杀菌、微波杀菌以及2种超声波杀菌的效果均显著(P<0.05)；而加热杀菌、微波杀菌和超声波杀菌之间的杀菌效果没有显著差异(P>0.05)。从表1可以看出，5种杀菌处理方式中，超声处理15 min的杀菌效果最好，菌落总数由3.0×104CFU/mL下降到1.0×102CFU/mL，杀菌率达到99.67%，并且超声波杀菌不会使果浆产生蒸煮味，有利于保存沙棘果浆原有的品质，其次是超声波10 min的杀菌方式，杀菌率为99.07%。

表1 加热杀菌、微波杀菌及超声波杀菌对沙棘果浆中菌落总数的影响Table 1 The effect of heating sterilization, microwave sterilization and ultrasonic sterilization on total number of colonies in sea buckthorn pulp

注：数据表示形式为平均值±标准差；同一列数据肩标不同的字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

2.2 不同杀菌方式对沙棘果浆理化性质的影响

由表2可知，与对照组相比，2种加热杀菌，微波杀菌以及超声波10 min杀菌方式的总糖含量显著减少(P<0.05)，而超声波15 min的杀菌方式总糖含量显著上升(P<0.05)，原因可能是在此条件下超声波空化作用使沙棘中糖类物质大幅度增加。与对照组相比，进行杀菌处理的沙棘果浆总酸、还原糖的含量显著下降(P<0.05)。微波杀菌方式的总酸、还原糖含量下降最多，其中微波杀菌后样品的总酸含量与加热、超声杀菌方式差异显著(P<0.05)，微波杀菌方式的还原糖含量与超声波15 min杀菌方式的差异不显著(P>0.05)，与2种加热杀菌的差异显著(P<0.05)。超声波杀菌样品的pH与对照组没有显著差异(P>0.05)，而微波杀菌的pH值与对照组相比上升最多，差异显著(P<0.05)。

表2 加热杀菌、微波杀菌及超声波杀菌对沙棘果浆理化性质的影响Table 2 The effect of heating sterilization, microwave sterilization and ultrasonic sterilization on physical and chemical properties of sea buckthorn pulp

2.3 不同杀菌方式对沙棘果浆色泽的影响

由表3可知，经过杀菌处理后的沙棘果浆与对照组相比，代表亮度的L*值都有增加，5种杀菌处理中除微波杀菌外，其余处理与对照相比差异均不显著(P>0.05)，微波杀菌的L*值最大，即亮度最高，与表的处理组差异显著(P<0.05)。代表红色的a*值，经杀菌处理的果浆与对照处理的果浆差异都不显著(P>0.05)。其中经微波杀菌的沙棘果浆a*值最大，颜色更红。从代表黄色的b*值来看，各种杀菌处理与对照间差异均不显著(P>0.05)，而微波杀菌的b*值比对照升高了17.71%。5种处理中虽然超声波处理与其他杀菌处理之间差异不显著(P>0.05),但是，该处理的沙棘果浆b*值较低，可能是因为温度等条件的限制，抑制了沙棘果浆中的羰氨反应，使其颜色保持较好。

表3 加热杀菌、微波杀菌及超声波杀菌对沙棘果浆色泽的影响Table 3 The effect of heating sterilization, microwave sterilization and ultrasonic sterilization on the color of sea buckthorn pulp

由表3可以看出5种处理的ΔE值差异均不显著(P>0.05)，其中微波杀菌的沙棘果浆样品颜色变化最小，ΔE为59.06，对比其他4种处理方式，微波的杀菌方式能够更好地保持原沙棘果浆的颜色，且对沙棘果浆色泽的影响小于其他杀菌方式。

杀菌过程中造成的褐变程度，常用非酶褐变指数(A420)来指示，吸光度值越大则褐变程度越大，相反吸光度值越小褐变程度越小。如表3所示，经过100 ℃加热15 min杀菌处理及微波杀菌处理的沙棘果浆的非酶褐变指数与对照组差异显著(P<0.05)。而85 ℃加热15 min杀菌处理、超声波杀菌处理的果浆与对照相比，非酶褐变指数差异不显著(P>0.05)，并且超声波10 min的杀菌处理能够降低沙棘果浆的非酶褐变指数。相比加热杀菌和微波杀菌来说，超声波杀菌保证了沙棘果浆的色泽，抑制了因热效应加速的非酶褐变的产生。

2.4 不同杀菌方式对沙棘果浆Vc和抗氧化能力的影响

由表4可知，与对照组相比，加热杀菌、微波杀菌和超声波杀菌之后样品的维生素C含量均有不同程度地降低，且差异显著(P<0.05)。其中，加热杀菌温度越高，维生素C含量减少的越明显，微波杀菌后维生素C的含量最少，由23.54 g/L降至15.56 g/L；经过超声波处理的果浆维生素C含量也有所下降，但与热杀菌处理的样品相接近，超声波处理15 min样品的维生素C含量下降最少，由23.54 g/L降至21.66 g/L，维生素C保存率达到92%，说明超声波处理15 min能够更好的保存沙棘果浆中的维生素C，从而保证沙棘果浆的品质。

抗氧化能力方面，与对照组相比经过杀菌处理的沙棘果浆还原力均有增加，但差异不显著(P>0.05)。另外，2个加热处理及微波杀菌的沙棘果浆，SOD值明显下降，加热温度越高，SOD值下降越明显，且这3个处理与对照之间两两差异显著(P<0.05)，其中微波杀菌的SOD值最低。而超声波杀菌与对照相比果浆SOD值上升，且处理时间越长则SOD值上升越明显，但差异不显著(P>0.05),超声波处理15 min，样品的SOD含量达到13.81 U/mL，表明超声波处理可以保存沙棘果浆的抗氧化能力，从而提高果浆品质。

表4 加热杀菌、微波杀菌及超声波杀菌对沙棘果浆Vc和抗氧化能力的影响Table 4 The effect of heating sterilization, microwave sterilization and ultrasonic sterilization on Vc and antioxidant capacity of sea buckthorn fruit pulp

2.5 不同杀菌方式对沙棘果浆质构特性的影响

由表5可知，与对照组相比，经加热杀菌处理后的沙棘果浆硬度显著增加(P<0.05)，微波杀菌果浆硬度下降不显著(P>0.05)，超声波10 min处理后的沙棘果浆硬度上升。与对照组相比，经过处理的沙棘果浆黏性、内聚性差异不显著(P>0.05)。超声波杀菌处理10 min的果浆弹力显著增加(P<0.05)，而微波杀菌弹力显著下降(P<0.05)。超声波杀菌15 min的果浆硬度、黏性、强力及内聚性以及口感更接近于对照组。因此，超声波处理15 min的杀菌方式较好。

表5 加热杀菌、微波杀菌及超声波杀菌对沙棘果浆质构特性的影响Table 5 The effect of heating sterilization, microwave sterilization and ultrasonic sterilization on the texture characteristics of sea buckthorn pulp

2.6 感官评定

由图1可知，根据沙棘果浆的外观、滋味、香气、口感、后感对其进行感官评价。未经杀菌处理的沙棘果浆具有天然沙棘果的颜色、光泽较好并且较均匀。然而经微波杀菌的沙棘果浆颜色比天然沙棘果差，但是光泽和均匀性保持较好。但是经85 ℃ 15 min热处理与超声波处理后的沙棘果浆光泽差且具有不均匀性，差异不明显(P>0.05)。在香气方面，对照组没有蒸煮味和异味，有天然沙棘果的香气和味道。相对对照组的香气，超声波处理的沙棘果浆评价有所下降，但仍有沙棘果的原香，没有85 ℃ 15 min热处理和微波杀菌的蒸煮味以及其他异味。在滋味方面，对照组的果浆滋味浓厚，甜味低，酸味高，没有其他味道。超声波处理的果浆滋味不如对照组，但是总体来说，各项指标改变不大。85 ℃ 15 min热处理的果浆与超声波处理的酸甜感接近，但是具有蒸煮味和异味，影响了沙棘果浆的品质。然而微波杀菌的果浆滋味最差，甜味相比以上杀菌方式较高，也有蒸煮味和异味，沙棘果浆原有的品质被改变。在口感方面，经85 ℃热处理和微波杀菌的口感最差，对照组和超声波处理的果浆口感几乎一致。在后感方面，对照组果浆能够保持余味和余香，超声波处理的果浆余味、余香残留时间较短，但是85 ℃热处理和微波杀菌后感不明显，但是余味和余香损失严重。

图1 加热杀菌、微波杀菌及超声波杀菌对沙棘果浆定量描述分析法感官评定结果Fig.1 The results of quantitative analysis of sensory evaluation of sea buckthorn fruit pulp by heating sterilization,microwave sterilization and ultrasonic sterilization

综合来看，虽然超声波杀菌后的样品和对照组相比颜色、香味、滋味略差一些，但是没有产生蒸煮味、蒸煮香等异味，且余味、余香比其他2种杀菌方式要保留的多。而由热处理和微波处理的2种杀菌方式虽然甜味略有增加，但是产生了蒸煮味等异味，降低了余味、余香，破坏了沙棘果浆原有的品质。所以比较3种杀菌方式，超声波杀菌对沙棘果浆外观、滋味、香气、口感、后感5个方面的感官评价更接近于对照果浆，评价结果高于85 ℃热处理及微波杀菌2种方式。

3 讨论与结论

对于本试验中5种沙棘果浆的杀菌方法，与未经杀菌的沙棘果浆比较，超声波15 min处理的果浆不但能够达到商业杀菌的要求，而且能够较好地保存沙棘果浆原有的风味，这一结果与王文宗等[25]的试验结果一致。

在理化性质方面，经过加热处理和微波处理的果浆总酸、总糖、还原糖的含量较对照组相比均有下降，pH和非酶褐变程度均有增加；而超声波处理的果浆与对照处理的pH和非酶褐变程度差异不显著(P>0.05)，且在色差分析中发现超声波处理的果浆颜色变化程度最小，能够更好地保存沙棘果浆原有的色泽，且经超声波15 min杀菌处理的沙棘果浆的质构性质最接近对照果浆，本试验结果与韩燕等[26]、冀晓龙等[8]一致。经过热处理和微波处理的果浆Vc损失严重，但是超声波处理后Vc损失较少，能够更好地保留沙棘果浆原有的营养品质，这一试验结果与冀晓龙等[8]的结果一致。

通过采用定量描述分析法对沙棘果浆进行感官评定得出，3种杀菌方式中，超声波杀菌对沙棘果浆外观、滋味、香气、口感、后感5个方面的感官评价更接近于对照果浆，甜、酸适宜，无蒸煮味等异味，且余味、余香保留时间更长，评价结果较高。

因此，超声波15 min是最佳的杀菌方式，既能达到商业杀菌要求，在理化性质及质构性质方面更接近于天然沙棘果浆，且Vc的保存率达到92%，SOD含量达到13.81 U/mL，色泽无差异，感官评定结果更优。