超高压对苦笋复合果蔬汁饮料品质的影响

宋永程,王晓琼,唐玲玲,毕秀芳*,邢亚阁,车振明

1(西华大学 食品与生物工程学院，四川 成都，610039)2(宜宾西华大学研究院，四川 宜宾，644000)

Effectofultra-highpressureonthequalityofbitterbambooblendedfruit-vegetablejuicebeverage

SONG Yongcheng1,WANG Xiaoqiong1,TANG Lingling2,BI Xiufang1*,XING Yage1,CHE Zhenming1

1(School of Food and Bioengineering, Xihua University, Chengdu 610039, China)2(Yibin Xihua University Research Institute, Yibin 644000, China)

ABSTRACTBased on sensory evaluation analysis, a bitter bamboo blended fruit-vegetable juice beverage was developed. The beverage was treated with ultra-high pressure (UHP) (550 MPa/5 min) and heat treatment (90 ℃/2 min), respectively. The changes of sterilization effect, color, active component and other indicators before, after the treatment and during 15 d storage were analyzed. The results showed that after UHP and heat treatment, the total number of colonies of the bitter bamboo blended fruit-vegetable juice beverage was less than 10 CFU/mL, and the total number of colonies at the end of storage could also meet the requirements of national standards. Besides, the total number of pH and TSS before and after the two treatments did not change significantly, and no significant change was observed during storage (P>0.05). Moreover, turbidity did not change significantly after heat treatment (P>0.05), while turbidity decreased significantly after UHP (P<0.05). During storage, the turbidity of both treatments increased significantly (P<0.05). Compared with the untreated group, UHP group had less effect on the color of bitter bamboo blended fruit-vegetable juice beverage than heat treatment group. During storage, the color of the treated samples from UHP treatment group was more stable than that from the heat treatment group. The content of total phenol, total flavonoid and antioxidant activity of the sample after UHP treatment was higher. During storage, the content of total phenol, total flavonoid and antioxidant activity all showed a downtrend, but UHP treatment could better maintain total phenol, total flavonoid content and antioxidant activity of the samples. Therefore, UHP treatment is a sterilization method that could better maintain the quality of the bitter bamboo blended fruit-vegetable juice beverage.

Keywordsultra-high pressure; bitter bamboo compound juice; quality; storage

苦笋，又称凉笋，生长于亚热带季风气候地区，在四川宜宾等地区居多，是禾本科苦竹属植物，营养价值较高，含丰富的胡萝卜素、粗纤维素、氨基酸、钙、磷、铁和VB1、VB2、VC等营养成分[1]。苦笋有助消化、增食欲、减肥及清凉解毒降肝火的作用，经常食用可防癌抗衰老[2]。近年来，四川苦笋越来越为人们所认识和食用，但是苦笋多用来凉拌、炒制或加工成即食产品，鲜有苦笋的深加工产品。因此开发苦笋复合果蔬汁饮料，对扩大其销售范围以及增加其附加值具有一定的意义[3]，目前，传统上对果蔬汁的灭菌多用热杀菌(thermal processing,TP)的方式，热杀菌虽能够杀灭果蔬汁产品中的微生物，但会造成食品中热敏成分的破坏，并对产品的色泽、味道和口感产生不良影响[4]。因此研究一种能够代替热处理的新型非热杀菌方式成为现代食品工业的研究热点。

超高压(ultra-high pressure，UHP)技术是一项重要的食品非热加工技术，通过对食品物料施加100～1 000 MPa压力的方式，杀死其中的细菌、霉菌与酵母菌等[5]。超高压技术对果蔬汁产品的新鲜度和营养成分破坏程度较低，可在较低的温度(<60 ℃)下进行灭菌处理，保证食品安全并延长产品货架期，符合消费者对果蔬制品营养和风味方面的需求[6-9]。目前，超高压已应用于多种果汁的加工中，如草莓汁[10]、石榴汁[11]、苹果汁[12]等，但超高压用于苦笋加工的研究未见报道。本研究主要探究超高压对苦笋复合果蔬汁饮料品质的影响，为超高压技术应用于苦笋的加工提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 实验原料

试验所用苦笋、菠萝、橙子购买于四川省成都市红光沃尔玛超市，存放于4 ℃冰箱中，2 d内使用。

1.1.2 主要试剂

NaNO2、AlCl3、NaOH、儿茶素标品，国药集团化学试剂有限公司；无水乙醇、没食子酸、Na2CO3，成都科龙化工试剂厂；福林酚试剂，福州飞净生物科技有限公司；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH)，上海源叶生物科技有限公司；平板计数琼脂、孟加拉红琼脂、月桂基硫酸盐胰蛋白胨肉汤、煌绿乳糖胆盐肉汤，北京奥博星生物技术有限责任公司。

1.2 实验设备

TD-5M台式离心机，四川蜀科仪器有限公司；DK-98-Ⅱ电热恒温水浴锅，天津市泰斯特仪器有限公司；MJ-BL25C4榨汁机，广东美的生活电器制造有限公司；电热恒温培养箱，上海一恒科学仪器有限公司；SW-CJ-1FD洁净工作台，苏州安泰空气技术有限公司；WF32-16MM色差仪设备，深圳市威福光电科技有限公司；FAL-102手持式糖度计，深圳源恒通科技有限公司；WFJ7200紫外分光光度计，尤尼柯(上海)仪器有限公司；HPP600MPa3-5L超高压设备，上海沃迪智能装备股份有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 苦笋复合果蔬汁饮料的制备

1.3.1.1 苦笋汁的制备

挑选新鲜的苦笋清洗切段，并在85 ℃的热水中烫漂软化2 min后榨汁，榨汁后用4层滤布对榨得的浆汁进行过滤，最后将得到的滤液与纯净水按体积比1∶1的混合制得鲜榨苦笋汁。

1.3.1.2 菠萝汁和橙汁的制备

挑选形态良好、成熟度适中的菠萝、橙子，将其去皮、清洗、切块、榨汁后，用4层纱布过滤得到菠萝汁和橙汁。

1.3.1.3 单因素实验确定配比

将苦笋汁、菠萝汁、橙汁分别按照体积比4∶4∶2、4∶5∶1、5∶4∶1、6∶3∶1进行混合，搅拌均匀，得到4组苦笋复合果汁配比，并依次编号为729、298、436、125。对4组苦笋复合果汁进行感官评定，从色泽、香气、口感以及组织形态4个方面进行评分，选择评分最优项确定为最佳配比。感官评定小组由10位男性和10位女性组成，经过一定培训后进行感官评定，计算平均分为评分值，采用SPSS 25.0软件进行显著性分析，评定标准见表1，后续采用最佳配比下的苦笋复合果蔬汁饮料进行实验。

1.3.2 超高压处理苦笋复合果蔬汁饮料

用50 mL聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)塑料瓶包装苦笋复合果蔬汁饮料后，置于超高压设备中进行处理。经过预试验，选用550 MPa/5min 的超高压条件对苦笋复合果蔬汁饮料进行处理，温度为25 ℃，以水为传压介质，升压速率约为7.1 MPa/s，保压期间压力波动≤5%，卸压时间<0.5 min。处理后的样品用于品质评价，并将部分处理后的样品放于4 ℃下贮藏，用于测定贮藏期内品质的变化。

1.3.3 热处理苦笋复合果蔬汁饮料

用50 mL的PET塑料瓶包装苦笋复合果蔬汁饮料后，置于水浴锅中升温30 s，中心温度达到90 ℃后，保温2 min，之后迅速冷却至室温，进行各项指标测定，杀菌效果可达到GB 7101—2015《食品安全国家标准 饮料》[13]的要求。热处理后的部分产品置于4 ℃冷藏条件下贮藏，用于测定贮藏期内品质的变化。

1.3.4 微生物的测定

根据GB 4789.2—2016《食品微生物学检验 菌落总数测定》[14]、GB 4789.15—2016《食品微生物学检 验霉菌和酵母计数》[15]、GB 4789.3—2016《食品微生物学检验 大肠菌群计数》[16]的相关操作分别进行菌落总数、霉菌与酵母、大肠菌群的计数，结果以对数表示。

1.3.5 复合汁pH值的测定

采用pH计测定苦笋复合果蔬汁饮料的pH值。

1.3.6 可溶性固形物的测定

苦笋复合果蔬汁饮料的可溶性固形物(total soluble solid，TSS)使用手持式糖度仪在20 ℃的温度下测定，以蒸馏水为空白，结果以oBrix表示。

1.3.7 浊度的测定

参考ABID等[17]的方法，并略作修改，取30 mL复合汁，在室温下经3 500 r/min离心15 min后，取上清液在660 nm处测定光吸收值(A660)。A660越大表示样品的浊度越高。

1.3.8 颜色的测定

采用全自动色差仪在反射模式下对苦笋复合果蔬汁饮料的亮度(L*)、红色值(a*)和黄色值(b*)进行测定，并根据公式计算总色差ΔE，ΔE的计算如公式(1)所示：

(1)

式中：L0*、a0*、b0*，未处理苦笋复合果蔬汁饮料的亮度、红色值、黄色值；L*、a*、b*，处理后苦笋复合果蔬汁饮料的亮度、红色值、黄色值。

1.3.9 总酚含量的测定

参考王行等[18]使用的福林酚法测定总酚含量，并略作修改。取1 mL样品与1 mL 体积分数10%福林酚试剂混匀，加入3 mL质量浓度为200 mg/mL 20%的Na2CO3溶液，在50 ℃水浴中避光反应30 min，用分光光度计测量765 nm处的吸光度。总酚含量以1 mL苦笋复合果蔬汁饮料中没食子酸当量表示，单位为mg/mL。

没食子酸标准曲线的制作参考尤菊[19]的方法，用1.0 mg/mL的没食子酸溶液配制质量浓度梯度为0.5、10、20、25、35、50 mg/L的标准溶液。取1 mL标准溶液于试管中，按照上述方法，测出吸光值。以没食子酸标准溶液质量浓度为横坐标，吸光值为纵坐标，绘制标准曲线，获得回归方程y=0.017 3x+0.034 2(R2=0.999 4)。

1.3.10 总黄酮含量的测定

参考SAEEDUDDIN等[20]的氯化铝比色法测定苦笋复合果蔬汁饮料中的总黄酮含量，并略作修改。取1 mL苦笋复合果蔬汁饮料与4 mL蒸馏水混合，加入0.3 mL质量浓度为50 mg/mL的NaNO2溶液，在室温下置于暗处保持5 min。再加入0.3 mL质量浓度为100 mg/mL的AlCl3溶液，5 min后加入2 mL 1 mol/L的NaOH溶液和2.4 mL蒸馏水，混匀后用分光光度计测量510 nm处的吸光度。总黄酮含量以1 mL苦笋复合果蔬汁饮料中儿茶素当量表示，单位为mg/mL。

标准曲线的制作参尤菊[19]的方法，用1.0 mg/mL的儿茶素溶液配制质量浓度梯度为0、10、30、40、50、60、70、80、90 mg/mL标准溶液。取1 mL标准溶液于试管中，按照上述方法，测出吸光值。以儿茶素标准溶液浓度为横坐标，吸光值为纵坐标，绘制标准曲线，获得回归方程y=0.005 6x+0.004 4(R2=0.999 7)。

1.3.11 抗氧化能力的测定

参考LUO等[21]的方法，采用DPPH自由基清除法测定苦笋复合果蔬汁饮料的抗氧化能力，并略作修改。取4 mL苦笋复合果蔬汁饮料，加入4 mL 0.2 mmol/L DPPH自由基溶液振荡混匀，测量517 nm处的吸光度，记为A1。取4 mL样品溶液加入4 mL 0.2 mmol/L DPPH自由基溶液，振荡混匀后在室温下避光反应30 min，测量在517 nm处的吸光度，记为A2。用4 mL无水乙醇代替4 mL样液，加入4 mL 0.2 mmol/L DPPH自由基溶液，振荡混匀后，测量在517 nm处的吸光度,记吸光度值为A3(样品稀释4倍后测定)。DPPH自由基清除率计算如公式(2)所示：

(2)

1.3.12 实验数据统计分析

试验数据采用Origin 8.5进行统计并绘图；采用SPSS 25.0软件进行统计分析，组间数据采用单因素方差分析(ANOVA)，当P<0.05时差异显著，结果以标记字母(a、b、c)表示，所有实验重复2次。

2 结果与分析

2.1 复合汁配方的确定

果蔬汁的感官品质是评价其品质特性的重要指标之一。苦笋复合果蔬汁饮料中，苦笋汁、菠萝汁、橙汁的添加比例与最终产品的口感和风味密切相关，只有合理的调配，才能得到口感风味俱佳的复合汁[22]。对苦笋复合果蔬汁饮料中3种果汁的复配比例进行单因素实验，从表2感官评分可以看出，4组不同比例复合汁的色泽、香气、口感、显著不同(P<0.05)，表明不同比例的复合汁在感官表现方面有差异。729组的色泽、口感均优于其他组，且相比于其他组，总分最高(P<0.05)。而分数较低的436组与125组可能是因为苦笋比例较多的原因，口感偏苦，接受度较低，因此，选择729组进行后续实验，即复合汁组成为V(苦笋汁)∶V(菠萝汁)∶V(橙汁)=4∶4∶2。

2.2 超高压处理和热处理对苦笋复合果蔬汁饮料中微生物的影响

由图1可知，未处理的菌落数量为4.69个对数，经过超高压处理和热处理后的苦笋复合果蔬汁饮料的霉菌与酵母总数均发生显著性下降(P<0.05)，与未处理相比，超高压处理后的霉菌和酵母总数分别下降了2.55和2.23个对数，热处理后的霉菌和酵母总数分别下降了2.84和2.27个对数，表明超高压和热处理对苦笋复合果蔬汁饮料具有相似的杀菌效果，可作为等效杀菌条件。赵凤等[23]的研究也发现了经过超高压处理以及热处理后，复合果蔬汁中残余的菌落总数分别降低为5 CFU/mL和4 CFU/mL，符合GB7101—2015《食品安全国家标准—饮料》[13]国家标准的要求。说明超高压和热处理是有效的灭菌方法。

表2 感官评价结果Table 2 Sensory evaluation results

a-菌落总数；b-霉菌和酵母菌图1 不同处理复合汁菌落总数、霉菌和酵母菌的变化Fig.1 Changes in the total nmber of colonies and mold yeast in the compound jujce with differnt treatmentd

在整个贮藏期间，样品中的菌落总数出现显著上升的趋势(P<0.05)，且热处理组的增长速度高于超高压组。在贮藏期结束时超高压组中的菌落总数达到了2.57个对数值，而热处理组的菌落总数达到了2.9个对数值，这一结果说明超高压处理能更有效控制微生物在贮藏期内的生长。在贮藏期内，2个处理组的的菌落总数呈上升趋势，这可能是因为未被完全杀灭的微生物在贮藏期内继续繁殖。ZHAO等[12]的研究也发现，经超高压和热处理后的苹果汁，在贮藏期内的霉菌与酵母总数增加，超高压处理组灭菌效果优于热处理组。

2.3 超高压和热杀菌对苦笋复合果蔬汁饮料pH值、可溶性固形物、浊度、颜色的影响

2.3.1 超高压和热杀菌对苦笋复合果蔬汁饮料pH值和TSS的影响

如表3所示，未处理苦笋复合果蔬汁饮料的pH值、TSS分别为3.91和8.05 °Brix。经超高压和热处理后，这2项指标均无显著变化(P>0.05)，贮藏15 d后，2个处理组的pH值和TSS略有升高(P>0.05)。该结论与张微[24]、刘兴辰等[25]的研究结果一致，即超高压和热处理对菠萝汁、芒果原浆的pH值和TSS无显著影响。

表3 超高压和热杀菌对苦笋复合果蔬汁饮料pH值、TSS、浊度、颜色的影响

2.3.2 超高压和热杀菌对苦笋复合果蔬汁饮料浊度的影响

由表3可知，经过超高压处理后，苦笋复合果蔬汁饮料的浊度降低了20%；热处理组的浊度升高了3%。在贮藏期间，热处理组的浊度无明显的规律，整体略高于未处理组；超高压处理组的浊度也同样无明显规律，但是整体略低于未处理组，其在第3天浊度值最大，为0.419，随后逐渐降低，在第15天时为0.367。这与曹霞敏等[26]用超高压和热杀菌处理草莓浊汁研究发现相一致，表明超高压有利于使果汁体系分布均匀，保持其稳定性。此外，贮藏期结束时，超高压处理组复合汁的浊度较未处理组降低11.6%，而热处理组增加了9.6%，热处理组浊度明显高于超高压组，这可能是因为超高压组复合汁中的酸类物质与蛋白质形成复合物，从而长大形成胶体颗粒，更易于自然沉降，在离心过程中更易沉淀，有利于复合汁的稳定性[27-28]。

2.3.3 超高压和热杀菌对苦笋复合果蔬汁饮料色差的影响

由表3可知，经过超高压处理的复合汁L*显著降低(P<0.05)，a*、b*值无显著变化(P>0.05)，而热处理组的L*、a*值均显著减少(P<0.05)。超高压处理组的ΔE值为5.62，而热处理组ΔE值为6.11。这说明超高压处理与热处理相比能更好的保留苦笋复合果汁的颜色，因为超高压主要作用于复合汁中的非共价键，而共价键不变[29]，因此超高压处理后的复合汁色泽变化不大。吕长鑫等[29]研究发现，热处理对南果梨汁色泽的影响较大，超高压处理后的南果梨汁的颜色更接近未处理组。在贮藏第6天时，2个处理组的b*值突增，在李汴生等[30]的研究中，与对照组相比，a*、b*值呈现无规律变化，因此猜想b*值的骤变，可能是由于样品种类的差异造成。此外，在贮藏过程中样品色泽的变化有可能是因为光照、温度以及酶等因素的影响[28]。

2.4 超高压和热杀菌对苦笋复合郭叔汁饮料中总酚、总黄酮和抗氧化活性的影响

2.4.1 超高压和热杀菌对苦笋复合果蔬汁饮料中总酚的影响

由表4可知，未处理组苦笋复合果蔬汁饮料中的总酚质量浓度为16.12 mg/100mL，经过超高压处理和热处理后其质量浓度显著降低(P<0.05)，分别降低了8%和19%。刘兴辰等[25]也发现超高压处理和热处理使得胡萝卜汁中的总酚略有下降，并且热处理组比超高压组下降幅度更大，这是因为高温使得热敏性的酚类物质降解，而超高压不会破坏分子内部的成分[31]，因此超高压处理对苦笋复合果蔬汁饮料中的酚类物质的影响较小。图2-a为贮藏期间苦笋复合果蔬汁饮料中总酚的变化，由图2-a可知，2个处理组的总酚含量均呈现出随贮藏时间延长而下降的趋势，KEENAN等[32]研究也发现果昔在贮藏期间热处理组的总酚含量比超高压组下降幅度更大，说明超高压处理能更好地保持苦笋复合果蔬汁饮料在贮藏期内的总酚含量。此外，贮藏期间苦笋复合果蔬汁饮料中总酚含量的下降，还可能与多酚氧化酶、残留氧含量等因素有关[33]。

表4 超高压和热处理对苦笋复合果汁饮料总酚、 总黄酮和抗氧化活性的影响Table 4 Effects of UHP and TP on the total phenols, total flavonoids and antioxidant activity of bitter bamboo compound beverage

2.4.2 超高压和热杀菌苦笋复合果蔬汁饮料中总黄酮的影响

由表4可知，未处理组苦笋复合果蔬汁饮料中的总黄酮质量浓度为11.84 mg/100mL，经超高压处理后总黄酮含量未发生显著变化(P>0.05)，而热处理后苦笋复合果蔬汁饮料中的总黄酮含量显著降低(P<0.05)。WANG等[34]研究发现，超高压处理后的桑椹汁中总黄酮降低，原因可能是由于热处理造成其中酚类物质降解，从而降低了其总黄酮的含量。图2-b 为贮藏期间苦笋复合果蔬汁饮料中总黄酮的变化，由图2-b所示，在整个贮藏期间，2种处理组的总黄酮含量均呈下降趋势，且超高压组的总黄酮下降幅度小于热处理组，表明超高压处理能更有效控制总黄酮在贮藏期内的损失。NAYAK等[35]发现超高压处理后对苹果汁中总黄酮含量没有显著影响，且在贮藏 15 d后，超高压相对于热处理和未处理组能保持更多的总黄酮含量。

2.4.3 超高压和热杀菌对苦笋复合果蔬汁饮料抗氧化活性的影响

选用DPPH自由基清除能力的方法来评价超高压和热处理前、后及贮藏期间苦笋复合果蔬汁饮料的抗氧化活性变化。由表4可知，与未处理组相比，热处理和超高压处理都降低了复合汁DPPH自由基清除能力(P>0.05)。在贮藏期间2种处理组复合汁中抗氧化活性均表现出下降趋势。图4-c为贮藏期间苦笋复合果蔬汁饮料中DPPH自由基清除能力的变化，由图4-c可知，在贮藏期结束时，超高压处理组的抗氧化活性降低了7.2%，而热处理组的抗氧化活性降低了25.3%，赵凤等[23]的研究表明在贮藏期间超高压处理的果蔬汁的抗氧化活性高于热处理组，说明超高压处理能更好地保留果蔬汁产品的抗氧化活性。

a-总酚含量;b-总黄酮含量;c-抗氧化活性图2 贮藏期间复合汁中总酚含量、总黄酮含量和抗氧化活性的变化Fig.2 Changes of total phenolic content, total flavonoids content and antioxidant activity in complex juice during storage

3 结论

经过超高压和热处理后，苦笋复合果蔬汁饮料的微生物数量均符合国家标准，且在贮藏期间呈现上升趋势，在贮藏结束时，超高压和热处理处理组的菌落总数分别为2.57、2.9 CFU/mL，也符合国家标准要求，其4 ℃货架期可达15 d；pH值和TSS在2种处理前、后均无显著变化(P>0.05)，在贮藏期内pH值、TSS也无显著变化(P>0.05)；而浊度在2种处理后有多变化，在经过15 d的贮藏期后，超高压组的浊度低于热处理组，能更好地维持产品的稳定性通过处理前、后的对比，超高压能更好地保持苦笋复合果蔬汁饮料原有的颜色；超高压处理更好地保持活性物质总酚、总黄酮和抗氧化活性；在贮藏期间，2种处理组总酚、总黄酮含量和抗氧化活性呈下降趋势，但与热处理相比，超高压能更好地保留总酚、总黄酮含量及抗氧化活性。

综上所述，超高压处理较传统热处理能有利于降低苦笋复合果汁中的微生物数量，与此同时维持了苦笋复合果蔬汁饮料的品质特性和生物活性，达到了灭菌和保持品质的目的，可作为一种新型的苦笋复合果汁饮料的新型加工技术，但还存在货架期较短的问题，需要通过进一步与其他技术相结合的方法来延长货架期，以达到可商业化生产的要求。