不同热杀菌处理的NFC 橙汁品质变化分析

林鑫勰，余岳芳，朱玉燕，张俊超，阎 然，郑小林,*

（1.浙江工商大学食品与生物工程学院，浙江 杭州 310018；2.德清秋水果汁有限公司，浙江 湖州 313216）

橙汁是目前产量与需求量最大的果汁饮料[1]。橙汁含有丰富的VC、类胡萝卜素和矿物质等营养成分，具有保护心血管系统和降低胆固醇水平等作用[2]。非浓缩还原（Not from concentrate，NFC）橙汁是指将新鲜橙子压榨出汁，直接杀菌后无菌灌装，不添加防腐剂，需要冷链储运的原榨果汁[1-2]。目前，市售NFC 橙汁主要有两类：一类是NFC 鲜榨橙汁，产品在加工制作过程中采用巴氏杀菌（＜100 ℃）或者非热杀菌，从而最大程度地保留了鲜果的营养成分和风味，但需要冷链运输和低温储藏，保质期约1 个月[3]；另一类是常温NFC 橙汁，产品在加工制作过程中采用超高温杀菌后直接进行灌装，这类产品在一定程度上保留了鲜果的营养成分和风味，在常温下保质期约3～4 个月[4]，但其在常温长期储藏的情况下能否保持NFC 果汁应有的风味和口感还不太清楚[5]。

杀菌是果汁加工过程中的关键环节，通过杀灭微生物、钝化果胶甲酯酶和抗坏血酸氧化酶，有助于保持橙汁的储藏品质并延长其货架期[6]。目前，综合考虑安全、无毒、操作方便和应用广泛等因素，热杀菌是食品工业最通用的杀菌方式。热杀菌是指将食品加热以达到高温，并在此温度下保持一段时间以达到杀灭有害微生物并延长货架期的目的，其包括巴氏杀菌（≤100 ℃）和高温短时杀菌（＞100 ℃）两种方式[7]。在热杀菌过程中，杀菌温度低会导致微生物无法被完全杀灭，而过度杀菌则会使果汁营养和风味物质受到破坏和损失，也增加企业的杀菌成本。另外，热杀菌会影响果汁的感官和营养品质，而且不同杀菌处理对果汁风味和品质的影响不同。王珺等[8]发现，热杀菌（100 ℃，5 min）处理使橙汁的醛类、醇类和酯类物质分别下降了42.32%、13.54%和62.35%，并产生了一些新的风味物质。Vikram 等[9]对橙汁进行不同热杀菌（50、60、75、90 ℃）处理，发现温度越高，VC 降解率越大。蒋和体等[10]研究了超高压杀菌（400 MPa，40 ℃，4 min）和热杀菌（90 ℃，1 min）处理对橙汁品质的影响差异，发现热杀菌对橙汁色泽和主要成分的影响显著大于超高压杀菌，其中热杀菌橙汁VC 损失率为4.85%，而超高压杀菌VC 损失率为3.35%。因此，选择合适的杀菌工艺对食品的品质控制和食用安全均具有重要作用。目前，对NFC 橙汁热杀菌的研究较少，特别是常温NFC 橙汁。因此，本文主要研究了两种热杀菌方式对NFC 橙汁品质的影响，通过检测热杀菌后的NFC 鲜榨橙汁和常温NFC 橙汁品质指标的变化，确定最优的热杀菌工艺，为NFC 橙汁杀菌工艺的研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

NFC 橙汁：以哈姆林、瓦伦西亚、Pera 橙子品种混榨而成，由德清秋水果汁有限公司从巴西进口，到达公司后放置于0～6 ℃冷库中解冻30 d，然后分装，进行不同的热杀菌处理。

草酸，国药集团化学试剂有限公司；标准抗坏血酸，上海阿拉丁生化科技有限公司；2,6-二氯酚靛酚钠盐、福林试剂、没食子酸，上海源叶生物科技有限公司；菌落总数测试片、霉菌、酵母菌测试片，广东达元绿洲食品安全科技公司。其他有机溶剂均为国产分析纯。

1.1.2 仪器与设备

64R 高速冷冻台式离心机，美国贝克曼库尔特公司；PAL-BX/ACID8 糖酸检测仪，日本Atago 公司；CR-400 型便携式色差仪，日本Chroma Meter 公司；UV-2600 紫外可见分光光度计，日本岛津公司；AB135-S电子天平，瑞士Metter-Toltdo 公司；UHT-10.0 管式超高温杀菌机，上海沃迪科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 NFC 橙汁热杀菌条件的设定

参考文献[11-15]和企业经验，由于NFC 鲜榨果汁杀菌温度较低，一般为80～100 ℃；常温NFC 果汁杀菌温度较高，一般大于等于100 ℃，杀菌时间为15～30 s。因此，本试验采用4 种低温热杀菌方式分别对NFC 鲜榨橙汁进行处理：80 ℃杀菌30 s（L1），85 ℃杀菌30 s（L2），90 ℃杀菌30 s（L3），95 ℃杀菌30 s（L4）；采用4 种高温热杀菌方式分别对常温NFC 橙汁进行处理：100 ℃杀菌15 s（H1），100 ℃杀菌30 s（H2），105 ℃杀菌15 s（H3），110 ℃杀菌15 s（H4）。L1、L2、L3 和L4 处理的NFC 鲜榨橙汁于4 ℃条件下储藏，H1、H2、H3 和H4 处理的常温NFC 橙汁于20 ℃条件下储藏。

每次从各处理组中随机抽取3 瓶果汁对其微生物总数、VC 含量、总酚含量、可溶性固形物含量（SSC）、可滴定酸（TA）含量、褐变指数（BI）、色差进行检测分析。NFC 鲜榨橙汁每7 d 取样；常温NFC 橙汁每15 d 取样。试验重复3 次。

1.2.2 测定项目与方法

1.2.2.1 微生物总数

采用菌落总数测试片以及霉菌、酵母菌测试片测定。

1.2.2.2 VC 含量

采用2,6-二氯酚靛酚滴定法[16]测定。

1.2.2.3 总酚含量

采用Folin-Ciocalteu 法[17]测定。

1.2.2.4 SSC、TA 含量和固酸比

取1～2 滴样液滴于糖酸检测仪的样品窗口直接测定SSC，将样品稀释50 倍后再进行TA 含量的测定。固酸比用SSC 与TA 的比值表示。

1.2.2.5 色差

使用CR-400 型便携式色差仪测定。用CIELAB色系表达：L*值表示色泽的明亮程度，L*值越大，橙汁颜色越亮，越小则颜色越暗；a*值表示橙汁颜色中的红绿值，负值偏绿，正值偏红；b*值为正值时表示橙汁颜色中的黄蓝值，b*值增大表明黄色增强。

1.2.2.6 BI

参考Tiwari 等[18]的方法略作修改。取10 mL 橙汁样品离心（8000 r/min，10 min），取5 mL 上清液，加入5 mL 95%乙醇重复离心。使用紫外分光光度计测定上清液在420 nm 处的吸光度值A420，用95%乙醇作为空白对照。A420越大，表明褐变越严重。

1.2.3 数据处理

试验数据采用Microsoft Excel 2010 进行处理，使用SPSS 21.0 软件，以Duncan 多重比较法进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 热杀菌方式对NFC 鲜榨橙汁和常温NFC 橙汁微生物生长情况的影响

由表1 可知，在低温热杀菌（80～95 ℃）处理组中，NFC 鲜榨橙汁储藏至21 d 时仍没有微生物被检出；第28 天时，处理组L1、L2 的NFC 鲜榨橙汁菌落总数分别为2、1 CFU/mL，L1 处理组的橙汁酵母菌数量为3 CFU/mL（表2），以上结果均符合国家卫生标准[19]。NFC 鲜榨橙汁在储藏过程中均无霉菌被检出（表3）。这与黄易安[20]、洪鹏等[21]的研究结果相似，其发现巴氏杀菌对低温储藏期间的苹果汁和鲜榨柚汁均具有良好的杀菌效果。

表1 热杀菌方式对NFC 鲜榨橙汁和常温NFC 橙汁菌落总数的影响Table 1 Effects of different thermal sterilization treatments on total plate count of freshly squeezed NFC orange juice and room temperature NFC orange juice

表2 热杀菌方式对NFC 鲜榨橙汁和常温NFC 橙汁酵母菌总数的影响Table 2 Effects of different thermal sterilization treatments on total number of yeast in NFC freshly squeezed orange juice and room temperature NFC orange juice

表3 热杀菌方式对NFC 鲜榨橙汁和常温NFC 橙汁霉菌总数的影响Table 3 Effects of different thermal sterilization treatments on total number of mold of freshly squeezed NFC orange juice and room temperature NFC orange juice

在高温热杀菌（100～110 ℃）处理组中，常温NFC橙汁储藏至第45 天时，H1、H2、H3、H4 处理组的橙汁酵母菌数量分别为8、0、6、5 CFU/mL（表2）；储藏至第60 天时，H1 处理组的橙汁开始有菌落和霉菌被检出（表1、3）；储藏至75 d 时，所有高温热杀菌处理组均检出了菌落和酵母菌（表1～2），除H2 处理组外，均有霉菌被检出。根据GB 7101—2015[19]，饮料中菌落总数不能超过100 CFU/mL，霉菌和酵母菌数量均不能超过20 CFU/mL 可知，H1、H3 和H4 处理组的橙汁储藏75 d 后均不符合国家卫生标准[19]。综上可知，高温热杀菌处理中仅H2 处理（100 ℃杀菌30 s）能够有效延长常温NFC 橙汁的货架期。

2.2 热杀菌方式对NFC 鲜榨橙汁和常温NFC 橙汁VC 含量的影响

由图1A 可知，经低温热杀菌（80～95 ℃）处理的NFC 鲜榨橙汁，在储藏前期VC 含量下降较快，储藏21 d 后趋于平缓。在4 ℃下储藏42 d 时，L1、L2、L3、L4处理组的橙汁VC 含量与初值相比分别下降了22.94%、22.77%、18.31%、18.61%，其中L3 和L4 处理组的橙汁VC 含量下降较少，这可能是因为热杀菌温度升高使果汁中溶解氧降低，从而减少了橙汁VC 的氧降解量。

由图1B 可见，高温热杀菌（100～110 ℃）处理组的常温NFC 橙汁在储藏前期VC 含量下降较快，其中储藏前15 天，H1 和H2 处理组橙汁VC 含量显著高于其他两个处理组（P＜0.05）；储藏60 d 后，各处理组橙汁的VC 含量降低缓慢，其中H2 处理组橙汁的VC 含量显著高于其他处理组（P＜0.05）。在20 ℃储藏90 d 时，H1、H2、H3、H4 处理组橙汁的VC 含量分别为10.8、12.1、9.3、9.0 mg/100 g。与其他处理组相比，储藏30 d 后，H2 处理组橙汁的VC 含量较高。

图1 热杀菌方式对NFC 鲜榨橙汁（A）和常温NFC 橙汁（B）VC 含量的影响Fig.1 Effects of different thermal sterilization treatments on VC content of freshly squeezed NFC orange juice(A)and room temperature NFC orange juice(B)

以上结果表明：在储藏后期，低温热杀菌和高温热杀菌处理组的橙汁VC 损失率均低于前期，可能是因为在储藏前期VC 主要进行有氧分解，而后期氧含量降到一定程度时，VC 以无氧分解为主[22-23]；而无氧分解速率常数比有氧分解速率常数小2～3 个数量级，所以后期VC 分解速率低[24]。

2.3 热杀菌方式对NFC 鲜榨橙汁和常温NFC 橙汁总酚含量的影响

酚类物质是一种存在于植物中的多羟基化合物，具有强大的抗氧化能力，可保护植物免受活性氧和活性氮的损伤[25]。由图2A 可知，经低温热杀菌（80～95 ℃）处理的NFC 鲜榨橙汁，总酚含量总体均随储藏时间的延长呈先上升后下降的趋势；储藏7 d 后，L3 处理组的总酚含量除28 d 时略低外，其他各时期均高于其他处理组；42 d 时L1 处理组的总酚含量最低。

由图2B 可见，高温热杀菌（100～110 ℃）处理组橙汁在储藏过程中总酚含量与NFC 鲜榨橙汁的变化趋势基本相同。总酚含量从储藏第15 天后开始下降，除H4 处理组总酚含量在储藏75 d 时有所上升，其他高温热杀菌处理组在储藏后期总酚含量下降趋于平缓。

图2 热杀菌方式对NFC 鲜榨橙汁（A）和常温NFC 橙汁（B）总酚含量的影响Fig.2 Effects of different thermal sterilization treatments on total phenolic content of freshly squeezed NFC orange juice(A)and room temperature NFC orange juice(B)

NFC 橙汁在储藏过程中，总酚含量先呈上升趋势，可能是由于热杀菌处理使果汁中的总酚与其他生物大分子结合的非共价键发生改变，使得酚类物质从结合态中游离出来，增加了总酚含量。随着储藏时间的延长，总酚含量开始下降，可能是因为样品中的溶解氧在储藏期间通过形成氧自由基而使酚类物质发生氧化，导致其含量下降[26-27]。

2.4 热杀菌方式对NFC 鲜榨橙汁和常温NFC 橙汁SSC、TA 含量和固酸比的影响

由图3 可知，经低温热杀菌（80～95 ℃）处理的NFC 鲜榨橙汁，各处理组SSC 在储藏前14 天略微上升，然后趋于稳定；TA 含量随储藏时间的延长总体呈先上升后下降的趋势；储藏42 d 时，固酸比相比初值均有所提高。但总体来看，在整个储藏期内，各处理组的SSC、TA 含量变化均不大，这与李根等[28]的研究结果一致，推测原因为橙汁中的可溶性固形物及可滴定酸等物质热稳定性较强，在80～95 ℃下不容易发生分解或变性。

图3 热杀菌方式对NFC 鲜榨橙汁和常温NFC 橙汁SSC、TA 含量以及固酸比的影响Fig.3 Effects of different thermal sterilization treatments on SSC,TA content and SSC/TA of freshly squeezed NFC orange juice and room temperature NFC orange juice

经高温热杀菌（100～110 ℃）处理的常温NFC 橙汁，各处理组在储藏15 d 时，SSC 均有所增加，储藏至第45 天时，各处理组的SSC 均比15 d 时下降，其中H3 处理组的SSC 显著低于其他处理组（P＜0.05）；45 d 后各处理组的SSC 均又出现上升趋势。原因可能为高温短时处理引起糖类等物质的降解，使得橙汁中SSC 下降，但后期高温短时处理促使某些不溶性物质转化成可溶性物质，使其含量不断增加。

低温热杀菌和高温热杀菌的各理处理组在整个储藏期内，SSC 和初值相比变化均不大，说明不同热杀菌处理方式对NFC 橙汁中的可溶性固形物含量影响都不大。这与邓红等[29]和曹秋旭[13]的研究结果一致，他们认为巴氏杀菌和高温短时热杀菌处理对橙汁和猕猴桃汁中的SSC 没有显著影响。

2.5 热杀菌方式对NFC 鲜榨橙汁和常温NFC 橙汁色差和BI 的影响

由图4 可以看出，经低温热杀菌（80～95 ℃）处理的NFC 鲜榨橙汁中，L3 和L4 处理组在储藏过程中随时间的延长，L*值呈上升趋势，这与Lee 等[30]和韩燕等[31]的研究结果一致。同时，不同低温热杀菌温度对NFC 鲜榨橙汁的L*值影响较大，处理组L1 的L*值在整个储藏过程中均显著高于L3 和L4（P＜0.05），表明热杀菌温度越高，橙汁颜色越暗。各处理组a*值均为负值，a*值绝对值越大，表示绿值越大，L4 处理组橙汁储藏21 d 后，a*值绝对值和其他处理组相比均较低。b*值受杀菌温度影响较大，在整个储藏过程中L4处理组的b*值均低于其他处理组。不同低温热杀菌处理组的BI 值在整个储藏期间变化较小，且均不超过0.15，表明低温储藏的NFC 鲜榨橙汁褐变程度较低。

图4 热杀菌方式对NFC 鲜榨橙汁和常温NFC 橙汁L*值、a*值、b*值以及BI 的影响Fig.4 Effects of different thermal sterilization treatments on L*value,a*value,b*value and BI of freshly squeezed NFC orange juice and room temperature NFC orange juice

经高温热杀菌（100～110 ℃）处理的常温NFC 橙汁，储藏时间为0～60 d 时，L*和b*值整体随时间呈下降趋势，a*值和BI 呈上升趋势，这与Bull 等[32]、王华等[33]的研究结果一致，表明常温NFC 橙汁在储藏过程中，颜色越来越暗，褐变程度增加，黄色变浅。原因可能是高温破坏了果汁中花青素等成分，造成了色泽变化，而且高温加速美拉德反应的产生，增加了果汁的非酶褐变，对色泽造成了严重影响。整个储藏期内，H1、H2 处理组的L*值和b*值均相差不大，且均高于其他两个处理组，这表明H1 和H2 处理组的常温NFC 橙汁更能保持果汁原有的色泽。

由上可知，无论是低温热杀菌还是高温热杀菌，相对较低的加热温度会降低NFC 橙汁中原花青素等成分的破坏程度，从而更有利于保持橙汁色泽。

3 结论

经80～95 ℃热杀菌处理30 s 的NFC 鲜榨橙汁，在4 ℃储藏过程中，微生物生长数量均符合国家标准。较低的热杀菌温度（80～85 ℃）更有利于保持NFC鲜榨橙汁中VC 和总酚含量，维持橙汁的色泽，但对于果汁中SSC、TA 含量无显著影响。综合比较，在4 ℃储藏条件下，NFC 鲜榨橙汁经85 ℃杀菌30 s 处理后的品质好于其他3 种较低温杀菌处理。

经100～110 ℃热杀菌15 s 以及100 ℃热杀菌30 s处理的常温NFC 橙汁，在20 ℃储藏过程中，100 ℃杀菌30 s 处理的橙汁储藏前75 天，微生物生长数量符合国家标准[19]，而且低于其他几种热杀菌处理，橙汁VC 含量降解较少，色泽变化小。

综上，NFC 鲜榨橙汁较宜选用85 ℃杀菌30 s 的低热杀菌方式进行处理，而常温NFC 橙汁可以选用100 ℃杀菌30 s 的高热杀菌方式进行处理。