高静压处理对美洲南瓜杀菌效果与品质的影响

周春丽*，锁冠文，虞磊，苏伟，胡雪雁

江西科技师范大学生命科学学院（南昌 330013）

美洲南瓜（Cucurbita pepoL.）营养价值非常丰富，还有一定的药用价值和食疗保健作用，其果实成分以碳水化合物为主，含有多种可溶性糖类、维生素C、常量元素、无机盐、蛋白质等多种人体所需要的氨基酸，可以有效地防癌防肿瘤、降胆固醇、防治动脉粥样硬化等，并且南瓜的钠含量较低，很适合高血压患者和中老年人食用，对防治高血压和骨质疏松有一定作用[1-2]。美洲南瓜上市前在加工、贮藏过程中都很容易会被微生物污染，使品质发生变化，影响它的食用或药用价值。高静压处理技术（High Hydrostatic Pressure，HHP）是一种新兴的食品非热杀菌加工处理技术。高静压处理能够得到杀菌、钝酶、改善食品品质等效果[3-4]。与普通热加工技术相比，高静压处理一些食品可以在取得杀菌效果的同时，较好地保持其品质风味，满足现阶段人们对于食品品质的高需求，现在已经逐渐应用于果蔬加工与保鲜[5]。

目前国内外对高静压处理美洲南瓜的相关研究还比较少，以美洲南瓜为研究对象，探究高静压技术对它的杀菌效果和品质影响，表明将高静压处理技术运用在美洲南瓜加工工艺中的可行性，这对美洲南瓜加工工艺的发展有着积极意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜成熟的美洲南瓜，购于沃尔玛，室温贮藏备用。营养琼脂，孟加拉红培养基；维生素C标准品、草酸溶液、Na2CO3溶液、半乳糖醛酸标准品、焦性没食子酸、福林试剂、2, 6-二氯靛酚溶液、甲醇、乙腈。

1.2 仪器与设备

超净工作台（XYJ-1456）；智能型生化培养箱（SPX-100B-Z）；色差计Hp-200；飞利浦榨汁机HR-1861；紫外分光光度计722N；高速冷冻离心机5804R；DELTA-320 pH计；CT3美国博勒飞公司质构仪；安捷伦有限公司效液相色谱仪APS80-16。

1.3 方法

1.3.1 样品的预处理

1.3.1.1 工艺流程

美洲南瓜→清洗干净→去皮→切半去籽去瓤→切块→装入聚乙烯塑料袋→真空包装→高静压处理→待测样品

1.3.1.2 高静压处理

在室温25 ℃条件下处理该样品。

①将真空包装好的样品放置于该设备的高压处理室中，浸泡在传压介质水里；②设定处理压力分别为200，300，400，500和600 MPa，保压时间为5 min[6]；③用纱布将高静压处理后的样品表面水分擦拭干净，低温贮藏（4 ℃），待测。

1.3.1.3 试验空白对照

选取常压（0.1 MPa）下未处理过的美洲南瓜样品，待测。

1.3.2 菌落总数和霉菌酵母菌数的测定

根据GB 4789.2—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数的测定》和GB 4789.15—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验霉菌和酵母菌计数》相关要求分别来测定美洲南瓜的菌落总数、霉菌、酵母菌数。在超净工作台上进行试验，采用平板计数法进行菌落计数。称取1 g美洲南瓜样品，量取9 mL生理盐水，按照1∶9比例稀释，选择10-1，10-2和10-33个稀释梯度进行试验[4]。分别取1 mL稀释液与15 mL营养琼脂培养基注入平皿，混合均匀，待琼脂凝固后翻转平板，在37 ℃恒温箱内培养48 h；肉眼观察记下各稀释倍数下的菌落数量，每个稀释度做3个平皿。按上述同样试验方法及过程用孟加拉红培养基测定霉菌和酵母菌数。

1.3.3 硬度的测定

将美洲南瓜样品切成厚度约为3 cm的均匀块状，置于质构仪上，采用P/2n型号针状探头对试样进行穿刺测试。设置测试参数：测试前速度1 mm/s，测试速度0.5 mm/s，测试距离5 mm，起始力0.5 N，最大量程250 N。每次测定10个样品取其平均值。

1.3.4 pH的测定

称取5.0 g美洲南瓜试样，用榨汁机打成匀浆，直接用pH计测定各组样品的pH，待pH计上显示的数据稳定后读数。每个样品重复测定3次。

1.3.5 色泽的测定

使用色差仪对美洲南瓜样品的色泽进行测定分析，以室温下没有经过高静压处理的样品作为标准，在反射模式下测得各组样品的L*、a*、b*值。颜色参数L*表示亮度或白度，L*值越大，色泽越白；a*反映样品红-绿值，a*＜0表示偏绿程度，a*＞0表示偏红程度；b*表示样品黄-蓝值，b*＜0反映偏蓝程度，b*＞0反映偏黄程度[7]。每组要多次重复测定取平均值。

总色差用公式ΔE=[(L*-L0*)2+(a*-a0*)2+(b*-b0*)2]1/2计算。其中L0*、L*，a0*、a*，b*0、b*分别表示高静压处理前后美洲南瓜样品的亮度、红-绿值、黄-蓝值；计算得到的ΔE值越大，样品的颜色变化越大。

1.3.6 可溶性糖含量的测定

可溶性糖是果蔬中可溶性固形物的主要成分，美洲南瓜中的可溶性糖主要为葡萄糖、蔗糖、果糖，分别配置好它们的混合标准溶液备用。称取50 g美洲南瓜果肉，加入150 mL的蒸馏水混合，用榨汁机将其打成匀浆，将匀浆在4 ℃下存放2 h备用，并在该温度下按转速12 000 r/min离心20 min，过膜后准备进样上机分析。

使用高效液相色谱柱，设定柱温25 ℃，氨基柱内径4.6 mm×250 mm，粒径5 μm。流动相是乙腈与水的混合溶液，其中V（乙晴）∶V（水）=75∶25，真空泵脱气，流速为1.0 mL/min。根据外标法来定量，分别计算出美洲南瓜样品中蔗糖、葡萄糖和果糖的含量[8]。

1.3.7 维生素C含量的测定

采用2, 6-二氯靛酚滴定法来测定美洲南瓜中还原型VC的含量[8]。先进行标准抗坏血酸溶液的滴定，计算出每毫升染料所对应的VC含量；再进行样品匀液的滴定；重复三次滴定并记录下滴定所耗用的染料体积。根据所得试验数据计算美洲南瓜试样中的VC含量。

1.3.8 总酚含量的测定

美洲南瓜中的总酚含量采用Folin-Ciocalteu’s法测定[9]。先取无食子酸样品配置成标准溶液，绘制标准曲线；其次称取50 g美洲南瓜样品用榨汁机打成匀浆；最后吸取2 mL匀浆用蒸馏水定容到100 mL容量瓶中，过滤，所得滤液即为待测液。福林试剂用蒸馏水按体积比1∶5稀释，取1 mL待测样液，向其中加入2.0 mL稀释后的福林试剂、2.0 mL 7.5%的碳酸钠溶液，在常温下避光放置1 h，使用紫外可见分光光度计测定其在波长765 nm处的吸光度[4]。

1.4 数据处理

将上述试验中所测得的各项数据采用SPSS 19.0、Microcal Origin 9.0数据处理软件进行处理，每个试验处理重复3次，以平均值表示。

2 试验结果与讨论

2.1 高静压处理对美洲南瓜的杀菌效果

高静压处理对美洲南瓜的杀菌效果如图1所示，试验测得：未经过高静压处理的美洲南瓜样品的菌落总数为6.19 lg CFU/g，霉菌和酵母菌数为3.48 lg CFU/g。由图1可得，高静压处理时，不同压力对美洲南瓜的菌落数影响不同，压力越大，杀菌效果越好；在将处理压力升至500 MPa时，测得美洲南瓜的菌落总数为0.44 lg CFU/g，此时美洲南瓜中的霉菌和酵母菌以全被杀灭，符合国家食品卫生安全标准。热哈曼[10]利用高压灭菌工艺处理石榴-苹果复合果汁，研究表明当压力为450 MPa时，杀菌效果最好，此时果汁中的菌落数量减少97%以上。朱香澔等[11]用高压处理的方式研究不同压力组合对西番莲果汁的杀菌效果，当压力组合为300~600 MPa之间时，杀菌效果最好，西番莲果汁饮料中菌落总数减少99.71%。此次试验结果与他们的研究结果相符。试验中继续提高压力使美洲南瓜在600 MPa保压5 min后，美洲南瓜中已经完全检测不到微生物。这与韩杨[12]相关研究结果一致，在研究高静压处理对黄椒汁品质的影响时就发现，当压力到达600 MPa时，保压10 min，黄椒汁中的微生物完全被杀灭，而且贮藏期间黄椒汁可以维持60 d的贮藏时间内菌落总数在安全范围内。因此，高静压技术对美洲南瓜中的微生物有显著的杀灭效果，且处理压力越高杀菌效果越好，试验测定的最佳杀菌条件是在500 MPa，保压5 min。

图1 不同处理压力下美洲南瓜的微生物数量

2.2 高静压处理对美洲南瓜硬度的影响

与处理前相比，美洲南瓜的硬度降低了5.5%，具有显著性差异（p＜0.05）（图2）。可能是因为在高静压处理过程中高压使得美洲南瓜的细胞壁发生变化（结构变性或破裂），从而导致美洲南瓜的硬度降低[13]。花成等[14]在研究高静压对蔬菜品质的影响时也发现经高静压处理过的梨和苹果的硬度均显著性降低（p＜0.05）；董鹏等[15]在研究高静压对蔬菜的杀菌效果和品质影响时测得高静压会使蔬菜的硬度下降，但其影响远小于热处理杀菌技术。这些结论均与试验结果一致，同时也符合Basak所提出的“瞬间压力软化”理论，在压力升高的瞬间蔬菜的硬度会下降[16]。但冯海红等[17]则通过试验发现HHP处理对绿芦笋、红椒、青椒等果蔬的硬度影响不大，差异不显著（p＞0.05）。这一结论与上述规律相反，可能是由于不同水果三维结构和基因序列的不同，导致果胶酶耐热抗压性的不同[18]。高静压影响果蔬硬度具体变化机理及原因需要进一步研究分析。

图2 高静压处理对美洲南瓜硬度的影响

2.3 高静压处理对美洲南瓜pH的影响

经过高静压处理后美洲南瓜的pH未发生显著性变化（p＞0.05）（图3）。测得未经处理过的美洲南瓜pH为5.56，高静压处理后pH为5.54，仅有小范围的减小。该结论与乔言平，马越在高静压处理鲜榨番茄汁

图3 高静压处理对美洲南瓜pH的影响

研究中pH的变化规律相同[19-20]。赵晗宇等[21]也通过试验发现经高静压处理过的果蔬的pH变化不显著，符合试验的结论。这说明高静压加工技术对美洲南瓜的pH影响不大，使用该技术杀菌能较好地保持其pH的稳定。

2.4 高静压处理对美洲南瓜色泽的影响

色泽是评价美洲南瓜产品感官品质的重要指标之一，L*值越大，样品白度越大；ΔE＞2时表明了样品颜色发生肉眼可见的变化，并且ΔE越大，色泽变化越大[22]。由表1可知，美洲南瓜在经过500 MPa，保压5 min处理后，与对照样品相比L*值增大（p＜0.05），说明高静压处理后亮度的变化显著，美洲南瓜的褐变程度减轻；a*、b*值均显著减小（p＜0.05）；根据公式计算出色差ΔE的值为1.60，表明高静压处理美洲南瓜颜色变化不明显。Laboissière等[23]在对高静压处理后的黄百香果汁进行感官评定时得出虽然色泽参数差异显著，但是总体颜色变化肉眼不可见（ΔE＜2）。高悦等[24]比较超高压和热处理对酸辣藕丁菜肴品质变化的影响，结果显示超高压处理酸辣藕丁的色泽和质构特性均优于热处理藕丁。这表明高静压处理对色泽的影响不显著，更能够很好地保持甚至改善果蔬制品的色泽，减轻食品的褐变程度。

表1 高静压处理前后美洲南瓜的色泽

2.5 高静压处理对美洲南瓜可溶性糖含量的影响

高静压处理后，美洲南瓜中的可溶性糖含量在一定程度上均有所下降，其中葡萄糖和果糖的含量显著性降低（p＜0.05），在500 MPa下处理5 min后分别下降18.1%和14.1%；而蔗糖含量在处理前后差异不显著（p＞0.05），仅降低0.3%（表2）。王寅[25]在高静压处理蓝莓汁时发现，处理过的蓝莓汁其可溶性糖中葡萄糖和果糖含量同样下降且差异显著（p＜0.05）。Zhao等[26]在对黄瓜汁进行高静压处理时也测得葡萄糖、果糖含量显著变化，而蔗糖含量基本稳定，与结论相符。这一方面可能是由于压力增大了溶解氧的含量，使得部分可溶性糖氧化分解，生成小分子有机酸；另一方面也说明相较于蔗糖，葡萄糖和果糖耐压程度低，在较高的压力条件下易发生变化，故而使得总的可溶性糖含量下降。高静压处理对可溶性糖中葡萄糖和果糖含量影响的具体变化机理，有待进一步地研究证明。

表2 高静压处理前后美洲南瓜的可溶性糖含量单位：%

2.6 高静压处理对美洲南瓜中维生素C含量的影响

经HHP处理后，美洲南瓜中的维生素C含量有所下降，差异较为显著（p＜0.05），VC含量为8.16 mg/100 g，保留率为81.7%（图4）。花成等[14]也得出过相似结论，在用多种果蔬进行高静压处理后发现所有蔬菜中的VC含量均降低（p＜0.05），在500 MPa压力下保压5 min后，美洲南瓜的VC含量损失了9.58%，且果蔬中VC含量越高降低的程度越大。邓红等[27]测得高静压处理过的猕猴桃果浆中的VC含量比处理前下降了12.9%。VC极不稳定，压力、温度、光照及pH等因素变化都会对其产生影响。潘玲等[28]在研究高静压加工对山竹汁微生物及品质的影响时也得出了相似的结论，此外还将山竹汁进行热处理（HTST）与之对比，结果发现虽然高静压技术对山竹汁VC含量影响显著，但是其损失率远低于热处理技术。类似地，王寅[25]在高静压和热处理对蓝莓汁品质影响的比较研究中也发现高静压处理会导致蓝莓汁中的VC含量减少，但是其损失远小于HTST处理。这说明采用高静压技术杀菌会使果蔬中的VC含量有所减少，但是与普通的热处理杀菌技术相比，它能更大限度地保持美洲南瓜中的VC含量。

图4 高静压处理对美洲南瓜维生素C含量影响

2.7 高静压处理对美洲南瓜中总酚含量的影响

高静压处理过后的美洲南瓜中的总酚含量有所升高，但没有显著性差异（p＞0.05）。在经过500 MPa保压5 min处理后，美洲南瓜所含的总酚量增加了1.3%（图5），这可能是由于加压导致细胞膜通透性增加，酚类化合物从组织释放出来。Szczepańska等[29]高压处理胡萝卜汁后，测得数据表明酚类化合物的含量有所增加；Patras等[30]将草莓果酱在500 MPa下高静压处理10 min后发现果浆中的总酚含量增加了8.3%，并且处理压力越大，总酚含量增加的越多；Huang等[31]研究发现高静水压处理杨桃汁后的测得总酚含量高于未处理；Krystian等[32]研究发现高静压处理蓝莓汁后，总酚含量会略微升高。这均与试验的结果相一致，高静压处理总体上提高了总酚的含量，所得结果对进一步研究高静压对美洲南瓜酚类化合物的影响具有重要的参考价值。

图5 高静压处理对美洲南瓜总酚含量的影响

3 结论

1) 高静压处理对美洲南瓜有很好的杀菌效果，25℃，500 MPa，保压5 min是最佳的杀菌条件；此时美洲南瓜霉菌及酵母菌以被完全杀灭，菌落总数0.44 lg CFU/g可以达到商业无菌的状态，符合国家食品安全标准。

2) 高静压处理后，美洲南瓜pH、蔗糖含量以及总酚含量的影响很小，均略微地降低，且差异不显著（p＞0.05）。但在测量色泽时发现与对照样品相比，虽然其参数L*、a*、b*值都影响显著（p＜0.05），但是计算得到ΔE小于2即颜色变化不明显，且远小于热处理加工技术给南瓜带来的色泽变化。这表明高静压处理技术可以有效地减轻美洲南瓜的褐变，起到护色作用。

3) 高静压处理后，美洲南瓜的硬度、VC含量以及可溶性糖中的萄糖和果糖的含量均显著下降（p＜0.05）；其中硬度下降5.5%，VC含量可以保留原来的81.7%，葡萄糖、果糖含量分别为处理前的81.9%和85.9%。但与热处理相比高静压对其品质的影响更小，对美洲南瓜的VC、果糖和葡萄糖含量的保持率较高。

综上所述，试验表明运用高静压技术处理美洲南瓜，可以在取得良好杀菌效果的同时更好地保持美洲南瓜的各营养成分含量，对其品质的影响较小。运用高静压处理杀菌可以有效地延长美洲南瓜的贮藏期，最大限度地保留其营养价值。这对美洲南瓜加工工艺和高静压技术的发展具有意义重大，同时为将高静压处理技术代替热处理技术运用到美洲南瓜的加工工艺中提供了理论基础。