超高压、超声波及协同处理对红枣浊汁的影响

许牡丹，樊凡，徐颖，贺佳璇

陕西科技大学食品与生物工程学院（西安 710021）

红枣是鼠李科的落叶小乔木或灌木植物，也是我国特色果品，在中国多个地方都有种植[1]。其不但含有丰富的营养成分，而且还含有丰富的药用物质。鲜枣果实肉脆味美，酸甜可口，深受人们喜爱。其营养成分丰富而全面，富含多种糖、有机酸、脂肪、蛋白质等，其中氨基酸种类齐全，包括人体不能合成的多种必需氨基酸，以及儿童体内不能合成的组氨酸和精氨酸。在红枣的采摘、贮藏和加工过程中，受损的红枣不能加工成完整的枣产品，导致红枣资源的浪费，但是它们可以加工成枣汁、复合浊汁等，可丰富枣加工品种的种类[2]。生物功能性成分的研究和开发已成为研究的热点。近年来，随着枣种植面积的增加，栽培生态的变化和气候环境的巨大变化，枣类产业存在重大的裂果病虫害等问题，使得大枣病害随之逐年加重，残次裂果枣数逐年增多，如何利用好残次果，对红枣特别是残次枣进行加工利用，开发红枣新产品，是我们的首要任务。食品冷杀菌技术包括超高压灭菌、辐射灭菌、超声波灭菌等[3]，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。课题研究的红枣浊汁，以猕猴桃浆为天然配料，以微生物、酶活性、VC等为指标，衡量超高压及在超高压的基础上，结合协同杀菌方式对红枣浊汁品质的影响效果。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

冬枣（西安雨润农副产品采购中心，无损伤腐烂，成熟度一致）。

营养琼脂培养基（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）；聚乙烯吡咯烷酮（PVPP）、邻苯二酚、愈创木酚、过氧化氢、2, 6-二氯靛酚、福林酚试剂、没食子酸、草酸、氢氧化钠（国产分析纯）；酚酞指示剂（北京惠宝联化科技有限公司，化学纯）。

1.1.2 主要仪器与设备

HPP.L 3-600/3型超高压设备（天津华泰淼生物公司）；JP-080超声波设备（洁盟清洗设备公司）；HPG-280 BX型恒温培养箱（哈尔滨市东联电子技术开发有限公司）；SW-CJ-1 D型单人净化工作台（苏州净化设备公司）；XFS-280 A型手提式压力蒸汽灭菌锅（浙江新丰器械公司）。

1.2 方法

1.2.1 样品的处理

每个聚乙烯袋中装入100 mL红枣浊汁做不同处理。

1) 将压力设定为不同的处理条件：设定100，200，300和400 MPa的压力条件保压10 min，温度30℃，每个样品经高压处理后当天进行相关检测。

2) 常温下频率40 kHz，功率90%，将红枣浊汁超声20 min，超高压压力300 MPa、介质温度30 ℃、保压时间20 min做杀菌处理。

3) 常温下频率40 kHz，功率90%，将红枣浊汁超声20 min，温度30 ℃做杀菌处理。

1.2.2 不同处理后红枣浊汁营养品质的分析

1.2.2.1 酶活性测定[4]

a）粗酶液的提取

多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（POD）的提取。取5 g浊汁与5 mL的含4%聚乙烯吡咯烷酮（PVPP）的磷酸缓冲液（0.2 mol/L，pH 6.5），均匀混合，混合液于4 ℃冰箱静置1 h，在4 ℃、以1 000 r/min离心10 min，过滤，上清液即为提取的粗酶液。

b）酶活性测定：采用分光光度法测定。

PPO底物配制：使用0.2 mol/L、pH 6.5的磷酸缓冲液配制成浓度0.05 mol/L的邻苯二酚溶液。

POD底物配制：使用0.2 mol/L、pH 6.5的磷酸缓冲液配制成的体积分数1%愈创木酚溶液和0.15%的H2O2溶液。

PPO测定：取2.5 mL邻苯二酚溶液于试管中，于30 ℃保温10 min，加0.5 mL PPO粗酶液，迅速在420 nm处测定吸光度随时间的变化，绘制曲线图。曲线初始直线部分斜率代表酶活性，每隔30 s记录1次数据，共计6次，以30 s吸光度变化0.001所需酶量为1个酶活力单位。

POD测定：取2.5 mL愈创木酚溶液和0.5 mL H2O2加入试管中，于30 ℃保温10 min，加入0.2 mL POD粗酶液，迅速在470 nm处测定吸光度随时间的变化。曲线初始的直线部分斜率代表酶活性，每隔30 s记录1次数据，共计6次，以30 s吸光度变化0.001所需酶量为1个酶活力单位。按式（1）计算酶活残存率。

1.2.2.2 VC含量测定

按照2, 6-二氯靛酚法[5]测定。

1.2.2.3 总酚含量测定

按照Folin-Ciocalteu法[6]测定。

1.2.2.4 还原糖的测定

按照GB/T 5009.7—2016测定。

1.2.2.5 总酸的测定

按照GB/T 12456—2008测定。

1.2.2.6 pH测定

在20 ℃下，用酸度计直接测定浊汁pH。

1.2.2.7 悬浮稳定性的测定

取10 mL复合汁，以4 000 r/min离心20 min，在660 nm处测吸光度。以未处理作空白对照，结果以吸光度表示。吸光度越大表示复合浊汁悬浮的稳定性越高。

1.2.2.8 褐变度的测定

取10 mL复合汁，按体积比1∶1加入无水乙醇，混匀，以4 000 r/min离心30 min，取上清液，在420 nm处测定吸光度。以无水乙醇作空白对照，结果以吸光度表示。

1.2.3 超高压处理后枣汁微生物分析

1) 菌落总数的测定：按照GB 4789.2—2016检测。

2) 霉菌与酵母菌数的测定：按照GB 4789.15—2016检测。

2 结果与分析

2.1 酶活与灭菌方式的关系

红枣浊汁中存在PPO酶和POD酶，PPO酶参与一系列由酶促活动而引发的化学变化，POD酶是活性较高的一种酶，植物生命体各种氧化都与其相关。由图1可知，POD酶活高于PPO酶活，UHP-UW协同处理PPO和POD酶活高于UHP和UW单独处理，而且在UHP处理中300 MPa时PPO和POD酶活高于其他压力。经研究[7]，POD酶属于耐压酶，可能是压力导致部分未破碎细胞的细胞膜损坏或改变其通透性，导致细胞内部的POD酶释放，使POD酶活残留率升高，也可能是压力破坏了部分酶与底物的间隔，加速酶促反应，导致出现POD酶被激活的现象。与POD酶不同，随着压力的升高，PPO酶活残存率均有所下降。

2.2 VC浓度与灭菌方式的关系

维生素类物质具有天然抗氧化性，能清除游离的自由基，具有促进新陈代谢、延缓机体衰老等作用。VC易受光照、温度、pH等外界因素的影响，化学性质不稳定。

由图2灭菌方式与VC的关系可知，在100 MPa时VC的保存率最大，为101.8%；之后随着压力的不断增大，VC保存率随之降低，尤其是协同处理灭菌时VC的保存率达到最低。超高压灭菌理论上不会破坏共价键，从而影响小分子物质，所以VC保存率降低可能是UHP促进了氧分子与VC的接触，加速了氧化反应[8]。

2.3 总酚浓度与灭菌方式的关系

总酚有强抗氧化活性，主要由酚酸及类黄酮类化合物组成，对浊汁的色泽及口感有重要的作用，不同灭菌方式对红枣浊汁总酚浓度的影响如图3所示。随着压力的增大，总酚浓度呈先降低再升高的趋势，在300 MPa时总酚浓度有所增加，超高压压力越高，钝酶效果越好，酚类物质能更好地被保留，而且UHP破坏细胞，使细胞的酚类物质溶解出来，导致总酚含量的增加[9]。协同灭菌处理总酚浓度也有所增加，UW单独处理次之。

图2 灭菌方式与VC的关系

图3 灭菌方式与总酚的关系

2.4 悬浮稳定性及褐变度与灭菌方式的关系

果蔬汁的悬浮稳定性代表了果汁存在结构稳定性，稳定性越高越不容易沉淀，果汁的品质越好，测定采用吸光光度法，吸光度越大，表示复合汁悬浮的稳定性越高，不同杀菌方式处理的浊汁悬浮稳定性如图4所示。当压力达到400 MPa时，稳定性急剧降低，协同处理杀菌稳定性达到最高，超声波与超高压单独处理次之。

图4 不同灭菌方式悬浮稳定性的变化趋势

褐变是食品中普遍存在的一种变色现象，新鲜的果蔬原料在进行加工时，由于多酚物质被氧化为醌类，产生褐色，使食品原来的颜色变暗。在果汁的加工过程中，特别是水果蔬菜的加工过程，褐变是有害的，它不仅影响食品风味，而且降低其营养价值，不同杀菌方式处理的浊汁褐变度的变化如图5所示。随着压力的增大褐变度有所增加，当达到300 MPa时，褐变度有所下降，可见超高压能有效抑制浊汁的褐变，其中超高压协同超声波处理效果最佳。

图5 不同灭菌方式褐变度的变化趋势

2.5 菌落总数与灭菌方式的关系

在超高压的作用下，微生物细胞膜细胞壁被破坏，微生物的形态结构等发生变化，导致微生物失活，从而达到灭菌的目的。如图6所示，随着压力的升高，菌落总数呈下降趋势，说明压力越高对微生物的破坏程度越高。UHP-UW处理的菌落总数为2.98 lg CFU/mL，与UHP相比灭菌效果更明显。

图6 灭菌方式与菌落总数的关系

2.6 霉菌与酵母菌数与灭菌方式的关系

图7 灭菌方式与霉菌酵母菌数的关系

如图7所示，随着压力的升高，霉菌酵母菌数也随之降低，400 MPa时达到最低，其次分别为UHP-UW的300 MPa、UW的200 MPa、100 MPa，说明协同处理可有效提高灭菌效率。霉菌和酵母菌的耐压性较差，超高压对其杀灭效果更显著。

2.7 不同灭菌方式对红枣浊汁理化性质的影响

不同处理条件下的红枣浊汁理化性质结构如表1所示。与对照组相比，6种处理条件下总酸无明显差异，UHP、UHP-UW、UW还原糖含量及pH少量降低。结果表明，加压灭菌对红枣浊汁中的理化性质影响甚微，UHP-UW协同处理综合效果最佳。

表1 不同灭菌方式对红枣浊汁理化性质的影响

3 结论

超高压能很好地保持红枣浊汁中营养成分及品质特性。试验结果表明，不同灭菌处理方式下所得的浊汁的理化性质无显著性影响，超高压与超声波协同处理条件下，钝化酶活作用显著，超高压灭菌效果随着压力的升高而有所增加。UHP与UHP-UW相比较，协同处理灭菌效果的明显改善，使其不仅达到国家卫生标准，而且能较好地保持浊汁原有的特性，使得超高压协同处理灭菌成为将来研究趋势。