二甲基二碳酸盐对百香果汁的杀菌效果及品质影响

林 羡，李博哲，徐玉娟，陈崇贵，温 靖，余元善

（1.广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所，农业农村部功能食品重点实验室，广东省农产品加工重点实验室，广东 广州 510610；2.广东源丰食品有限公司，广东 茂名 525200）

百香果又名西番莲、鸡蛋果，为西番莲科西番莲属多年生草本或木质藤本植物的果实[1]。百香果汁口感好、色泽佳，且具有多种保健功能，深受消费者的喜爱[2-3]。杀菌是果汁生产的关键加工单元，果汁的传统杀菌方式主要为热力杀菌，但是热杀菌对果汁的营养成分和口感风味会造成极大影响，导致产品失去新鲜度，并产生浓烈的蒸煮味，影响果汁的品质及商业价值[4-5]。近年来出现的非热加工杀菌技术，如超高压、高压二氧化碳[6-7]等，虽可以解决热杀菌的弊端，但是很多设备仍处于试验阶段，且价格昂贵。因此经济、安全、高效的非热杀菌技术越来越受到重视。

二甲基二碳酸盐（Dimethyl dicarbonate，DMDC）又名维灵果，是我国食品添加剂使用标准中允许果汁饮料使用的一种防腐剂，主要通过将菌体内关键酶蛋白修饰失活来杀死微生物起到防腐作用[8-9]。与其他杀菌技术比，DMDC成本低，操作方便，安全且不影响果汁的营养成分及口感风味，是一种很有潜力的果汁饮料非热杀菌技术。程银棋等[10]研究发现，在新鲜的桑果汁中添加250 mg/L DMDC，并于4℃条件下储藏，果汁中菌落总数、乳菌总数、酵母总数及霉菌数迅速下降，该处理有效地保持了果汁品质，并延长货架期。因此，本文探索DMDC在百香果汁上的应用效果，明确DMDC对百香果汁的杀菌效果、品质影响及储藏稳定性，以期为DMDC杀菌技术在百香果汁加工中的应用奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

新鲜的百香果（品种：台农一号），购于广州市天平架水果市场。

二甲基二碳酸盐，德国朗盛公司；无水乙醇（分析纯），天津市富宇精细化工有限公司；乙腈（色谱纯），瑞典欧普森（Oceanpak）公司；偏磷酸（分析纯），天津市科密欧化学试剂有限公司；无水碳酸钠、磷酸氢二铵（分析纯），天津市福晨化学试剂厂；VC（标准品，纯度≥98%），上海阿拉丁生化科技股份有限公司；没食子酸（标准品,纯度≥98%）、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）（分析纯）、福林酚（Folin-Ciocalteu），上海源叶生物科技有限公司；ZORBAX SB-C18色谱柱（250 mm×4.6 mm,5μm），美国Agilent公司。

1.1.2 仪器与设备

ST8R型高速冷冻离心机，美国Thermo Fisher Scientific公司；UV1800紫外分光光度计，日本岛津公司；RFM340+全自动台式折光仪，英国Stanley公司；Agilent-1200高效液相色谱仪，美国Agilent公司；Ultra Scan VIS型全自动色差仪，美国Hunter Lab公司。

1.2 方法

1.2.1 百香果汁的制备

将新鲜的百香果汁取出后用滤布过滤籽，并在1 h内完成罐装和杀菌。

1.2.2 杀菌处理

DMDC处理组：将百香果汁置于无菌操作台上，加入250 mg/L的DMDC，并强烈搅拌1 min，然后迅速分装至已杀菌的带盖玻璃瓶中，置于4℃冰箱中冷藏。每7 d取1次样进行指标测定，初值于杀菌后测定。

热杀菌组（HT）：将百香果汁煮沸1 min，迅速冷却至室温后装入已杀菌的带盖玻璃瓶中，置于4℃冰箱中冷藏。每7 d取样1次进行指标测定，初值于杀菌后测定。

对照组（CK）：百香果汁不经任何处理直接装入已杀菌的带盖玻璃瓶中，置于4℃冰箱中冷藏。每7 d取1次样进行指标测定，初值于罐装后测定。

1.2.3 测定项目与方法

1.2.3.1 微生物测定

菌落总数：采用GB/T 4789.2—2016[11]中的方法测定。吸取25 mL样品，加入盛有225 mL生理盐水的无菌锥形瓶中，充分混匀，制成体积比为1∶10的样品匀液。随后继续稀释，制备10倍系列稀释样品匀液。选择适宜稀释度的样品稀释液或样品原液，分别吸取1 mL待测液，加入平板计数琼脂培养基，36℃下培养48 h后计数，结果以lg(CFU/mL)表示。

霉菌和酵母总数：采用GB 4789.15—2016[12]中的霉菌和酵母平板计数法测定。吸取25 mL样品，加入盛有225 mL生理盐水的无菌锥形瓶中，充分混匀，制成体积比为1∶10的样品匀液。随后继续稀释，制备10倍系列稀释样品匀液。选择适宜稀释度的样品稀释液或样品原液，分别吸取1 mL待测液，加入孟加拉红培养基，28℃下培养5 d后计数，结果以lg(CFU/mL)表示。

1.2.3.2 总酚含量采用福林酚法[13]进行测定。将百香果汁进行适当稀释后，取0.4 mL稀释液加入2 mL Folin-Ciocalteu试剂，混匀后加入3 mL 10%的碳酸钠溶液。室温下避光静置30 min，用紫外分光光度计在765 nm处测定吸光度。总酚含量以没食子酸为标准物质计。

1.2.3.3 VC含量

采用HPLC分析法[14-15]进行测定。将百香果汁与等体积的0.6%偏磷酸混合，离心取上清液，滤液过0.22μm滤膜，然后进行HPLC分析。色谱条件：采用C18色谱柱，柱温25℃，流动相为0.1%磷酸氢二铵，流速0.8 mL/min，进样量10μL，使用UV-可见光检测器检测，检测波长为254 nm。

1.2.3.4 抗氧化能力

抗氧化能力采用DPPH自由基清除率来表示，方法参考相关文献[16]。以95%乙醇为溶剂，配制浓度为130μmol/L的DPPH溶液。取20μL待测样品于10 mL试管中，加入蒸馏水至1 mL，再加入5 mL DPPH溶液，摇匀后室温放置30 min，将5 mL 95%乙醇与1 mL样品溶液混匀后进行调零，在517 nm处测定吸光值，即样品吸光度；将5 mL DPPH溶液中加入1 mL蒸馏水，测定吸光度，即空白吸光度。结果以样品的DPPH·清除率（%）表示。

1.2.3.5 可滴定酸含量

采用GB/T 12456—2008[17]中的酸碱滴定法测定。

1.2.3.6 可溶性固形物含量

使用阿贝折光仪直接测定。

1.2.3.7 糖组分（果糖、葡萄糖、蔗糖含量）

参考陈钰祺等[18]的方法，采用HPLC法测定。在5 mL样品中添加3倍体积的无水乙醇，振荡，静置20 min，以5 000 r/min离心10 min，过滤膜上样。色谱柱为ShodexAsahipak NH2P-50 4E（4.6 mm×250 mm，5μm），柱温30℃；检测器：蒸发光（ELSD）检测器，漂移管温度为40℃；流动相：乙腈∶水（V/V）=3∶1，流速为1 mL/min，进样量为10μL。

1.2.3.8 色差

使用全自动色差仪测定，获得CIEL*、a*、b*值。每个样品平行测定6次。

1.2.4 数据处理

每个试验重复3次。结果均以平均值±标准差（xˉ±s）表示。使用SPSS 19.0软件对所有试验数据进行方差分析（ANOVA），用Duncan多重比较分析差异的显著性。

2 结果与分析

2.1 DMDC处理对百香果汁的杀菌效果

百香果汁在杀菌处理后及储藏过程中的细菌总数变化情况如图1A所示。结果表明，DMDC处理和热杀菌均可显著降低果汁的初始细菌总数（P＜0.05），降幅分别为27.41%和71.68%。在28 d的储藏过程中，对照组菌落总数显著增加（P＜0.05），并在21 d内由4.38（lg(CFU/mL)）上升到7.63（lg(CFU/mL)）。储藏期28 d内，尽管DMDC处理组的菌落总数缓慢增加，但该值始终在5（lg(CFU/mL)）以下，表明经DMDC处理后，百香果汁中微生物的增长得到有效抑制。

百香果汁在杀菌处理后及储藏过程中霉菌和酵母总数的变化情况如图1B所示。DMDC处理与热杀菌均能显著降低百香果汁中的霉菌和酵母总数（P＜0.05），经处理的百香果汁中的霉菌和酵母总数几乎降为0。储藏期28 d内，对照组果汁中的霉菌和酵母总数显著上升。DMDC处理组的霉菌和酵母总数无显著性变化，表明DMDC处理能有效抑制百香果汁中霉菌和酵母的生长。与本试验结果相似的是，程银棋等[10]也发现在桑果汁中添加DMDC，可使桑果汁菌落总数、霉菌数、酵母菌数均呈显著性下降，且在4℃条件下储藏一个月也无明显上升趋势。

图1 DMDC处理对百香果汁的杀菌效果Fig.1 Sterilization efficacy of DMDC treatment on passion fruit juice

上述结果表明，DMDC处理可有效减少百香果汁中的菌落总数、霉菌和酵母菌，并抑制它们在储藏过程中的生长，从而将百香果汁在低温下的储藏期延长至28 d。

2.2 DMDC处理对百香果汁活性成分及抗氧化活性的影响

2.2.1 总酚含量的变化

多酚类物质是水果中的主要生物活性成分。由图2可见，DMDC和热杀菌处理后，百香果汁的总酚含量变化不大。储藏过程中，各处理组的总酚含量总体呈现下降趋势，期间有一定程度的上升。其中，热处理组果汁的总酚含量下降最多，于第28天时下降至（296.33±19.49）mg/L，与初值相比下降了38.09%。而DMDC处理组和对照组中的初始总酚含量变化相近，表明DMDC处理更有利于酚类物质的保留。郭换丽[19]研究发现：热处理（95℃，1 min）导致新鲜荔枝汁的总酚含量下降19.9%；与热处理相比，DMDC处理对荔枝总酚有一定的保存作用。陈旋等[20]也发现，与非热杀菌相比，热杀菌对复合果汁中酚类物质产生更严重的降解作用。

图2 DMDC处理对百香果汁总酚含量的影响Fig.2 Effect of DMDC treatment on total phenols content of passion fruit juice

2.2.2 V C含量的变化

百香果汁中含有丰富的VC，其在杀菌处理后及储藏过程中的变化如图3所示。结果表明：热杀菌处理导致百香果汁中VC含量显著下降（P＜0.05）；而DMDC处理后果汁的VC含量与对照组相比无显著性差异。储藏过程中，所有处理组的VC含量均随着储藏时间的延长明显下降。其中，储藏第21天时，热处理组果汁的VC含量降为0，DMDC处理组的VC含量则略高于对照组。上述结果表明，与热处理相比，DMDC处理对百香果汁VC的破坏更小，储藏过程中稳定性较好。多项研究结果表明，VC极其不稳定，受热降解严重，与传统热杀菌相比，非热杀菌处理可显著提高食品中的VC保留率[21-23]。因此，DMDC处理作为非热杀菌方式可有效减少百香果汁中VC的损失。

图3 DMDC处理对百香果汁VC含量的影响Fig.3 Effect of DMDC treatment on VC content of passion fruit juice

2.2.3 抗氧化能力的变化

百香果中丰富的酚类物质、VC等抗氧化活性成分赋予其一定的抗氧化能力。由图4可以看出，DMDC处理后百香果汁的DPPH自由基清除能力与对照组之间无显著性差异。储藏过程中，各处理组百香果汁的DPPH自由基清除能力均逐渐下降。储藏第28天时，DMDC处理组和热处理组的DPPH自由基清除能力均显著高于对照组（P＜0.05）。

图4 DMDC处理对百香果汁抗氧化能力的影响Fig.4 Effect of DMDC treatment on antioxidant capacity of passion fruit juice

百香果汁抗氧化活性在储藏期间的变化与抗氧化活性物质基础（VC和总酚）含量的变化密切相关。结合图2～4发现，百香果汁抗氧化能力的变化趋势与其VC含量和总酚含量的变化趋势基本一致。李根等[24]研究了微波杀菌后果汁中VC含量和多酚含量两个指标与抗氧化能力之间的关系，通过相关性分析确定抗氧化能力与多酚含量呈显著正相关。

2.3 DMDC处理对百香果汁糖酸及可溶性固形物的影响

DMDC处理对百香果汁可滴定酸含量和可溶性固形物含量，以及葡萄糖、果糖、蔗糖等糖组分的影响如表1所示。结果表明：与对照组相比，经DMDC处理的百香果汁的可滴定酸含量无显著变化，而热杀菌处理后百香果汁的可滴定酸含量显著增加（P＜0.05）。类似地，余洋洋等[25]也发现经热处理杀菌后，枣泥可滴定酸含量高于对照组，且该处理更有利于果汁的保存。储藏过程中各处理组果汁的可滴定酸含量有轻微波动，但总体变化不大。与本试验结果相似的是，曾小峰等[26]发现经热杀菌和非热杀菌处理的血橙汁在储藏过程中其可滴定酸含量无明显差异。

表1 DMDC处理对百香果汁糖酸及可溶性固形物的影响Table 1 Effects of DMDC treatment on sugars,acids and soluble solids of passion fruit juice

可溶性固形物含量是果汁的主要指标，主要由可溶性糖、有机酸、蛋白质、酚类物质等成分组成[27]。经热杀菌处理后，百香果汁可溶性固形物含量较对照组显著升高（P＜0.05），而DMDC处理后果汁的可溶性固形物含量则与对照组之间无显著性差异。储藏过程中，对照组可溶性固形物含量在第14天后显著下降（P＜0.05），且第21天的可溶性固形物含量较第14天下降5.12个百分点，其原因可能与对照组中菌落总数快速增长有关，大量的微生物繁殖消耗了可溶性糖和蛋白质等营养物质。DMDC及热杀菌组的可溶性固形物含量则总体变化不大。类似地，曾庆帅[28]也发现非热杀菌高压二氧化碳杀菌处理的荔枝汁在4℃储藏期间可溶性固形物含量无明显变化，Wang等[29]发现经紫外辅助超声杀菌处理后，芒果汁可溶性固形物含量仅略微升高。

在糖组分方面，经杀菌处理后，所有处理组的糖组分均没有显著变化。储藏期间，对照组于第21天开始，糖组分含量显著下降。第28天时，与初值相比，果糖、葡萄糖和蔗糖含量分别下降65.82%、85.24%和42.16%。该结果与可溶性固形物含量的变化趋势一致。类似地，曾小峰等[26]研究发现，未经杀菌处理的血橙汁在储藏前两周中还原糖含量保持稳定，随后急剧下降，其原因可能是果糖和葡萄糖发生美拉德反应、蔗糖水解以及储藏后期微生物因恢复一定的生长繁殖能力而消耗糖组分等因素共同作用。DMDC处理组和热杀菌组的果糖和葡萄糖含量在储藏过程中有所波动，但变化趋势基本一致，总体呈略微上升趋势。而储藏第14天后，热杀菌处理组果汁的蔗糖含量显著高于DMDC处理组（P＜0.05）。

2.4 DMDC处理对百香果汁色泽的影响

色泽指标采用CIEL*、a*、b*值表征，其中：L*值表示样品的亮度；a*值为正值表示偏红，为负值表示偏绿；b*值为正值表示偏黄，为负值表示偏蓝。由表2可见，DMDC处理和热杀菌处理后百香果汁的L*、a*、b*值均没有显著变化。

表2 DMDC处理对百香果汁色泽的影响Table 2 Effects of DMDC treatment on color of passion fruit juice

各处理组百香果汁的L*值在储藏期间总体呈上升趋势，a*值没有显著变化，表明百香果汁在储藏过程中白度总体增加，红度变化不大。各处理组百香果汁的b*值均为正值，表明色泽偏黄。储藏过程中，各处理组果汁的b*值整体呈一定的上升趋势，与初值相比，对照组、DMDC及热杀菌组的b*值分别上升27.57%、20.69%和19.24%，表明果汁黄度增加，该变化与果汁的褐变有关。与本试验结果相似的是，冀晓龙等[30]也发现不同杀菌方式处理的梨枣汁在储藏过程中b*值呈上升趋势，且梨枣汁呈现不同程度的褐变。

3 结论

（1）DMDC处理能显著减少并抑制百香果汁中的细菌、霉菌和酵母，可将百香果汁在低温下的储藏期延长至28 d，因此可作为一种短期保藏百香果汁加工原料的方法。

（2）与热杀菌相比，DMDC处理更有利于减少百香果汁中酚类、VC等活性成分的损失，抑制抗氧化活性的下降。在储藏期间，百香果汁的抗氧化活性变化与抗氧化活性物质（VC和总酚）含量的变化密切相关。

（3）热杀菌处理后百香果汁的可滴定酸及可溶性固形物含量显著升高（P＜0.05），DMDC处理对百香果汁的可滴定酸及可溶性固形物含量无显著影响。储藏过程中，DMDC处理组和热杀菌组的可滴定酸及可溶性固形物含量总体变化不大，葡萄糖和果糖含量变化基本一致，但储藏后期热杀菌组果汁的蔗糖含量显著高于DMDC组（P＜0.05）。

（4）百香果汁经DMDC和热杀菌处理后其色泽变化较小。储藏过程中，各处理组果汁的a*值变化不大，L*和b*值整体呈上升趋势，表明百香果汁有一定的褐变现象。

综上所得，DMDC处理对百香果汁具有良好的杀菌抑菌效果，能有效延长百香果汁在低温环境的储藏期，且与热杀菌相比能更好地保持百香果汁的品质，在短期保藏百香果汁上有较大的潜力。为了能更好地应用于实际生产，下一步需研究DMDC与其他杀菌方式结合使用，以期获得更好的杀菌抑菌效果，从而提高产品的安全性。