高靜壓加工對山竹汁微生物及品質的影響*

潘玲，陶丹丹，亢曉，郭韶瑾，王君，徐茜，廖小軍，胡小松，張燕

(中國農業大學食品科學與營養工程學院，國家果蔬加工工程技術研究中心，農業部果蔬加工重點實驗室，北京，100083)

山竹(Garcinia mangostana L.)又名山竹子、莽吉柿、鳳果［1］，是藤黃科(Guttiferae)藤黃屬(Garcinia)常綠喬木山竹的果實，素有“果中皇后”之稱［2］。山竹果實主要作為水果鮮食，柔軟多汁，甜而略帶酸味，果實中含有碳水化合物、檸檬酸、VB、多種氨基酸、蛋白質、脂肪和豐富的礦物質，具有較高的食用價值和營養價值。對山竹果肉的成分研究發現，其可溶性固形物高達16.5，pH值為3.20，糖酸比為25.0，適合加工成果汁。

近年來，高靜壓技術(high hydrostatic pressure processing，HHP)，又稱為超高壓技術(ultra high pressure processing，UHP)或高壓加工技術(high pressure processing，HPP)，作為一項新的非熱加工技術，適合加工含有熱敏性成分食品。山竹汁中含有大量的熱敏性成分，因此，本文通過HPP技術對山竹汁微生物及品質指標的加工進行必要的評價，為以后HHP技術的深加工提供初步的理論依據。

1 材料和方法

1.1 材料

成熟山竹，購于北京新發地農產品批發市場，原產地泰國，大小均勻，無霉爛果，于4℃冷庫內過夜，隔天測定。

1.2 試劑

色譜純甲醇，德國Merck公司;Trolox、三吡啶-三吖嗪(TPTZ)、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)，Sigma-Aldrich上海貿易有限公司;分析純Folin-Ciocalteu，北京拜爾迪生物公司;分析純HPO3、NaOH、抗壞血酸、FeCl3、乙醇、冰醋酸、無水乙酸鈉、Na2HPO4、NaH2PO4、Na2CO3、沒食子酸、鄰苯二酚、濃 H2SO4、蒽酮，北京化學試劑公司;平板計數瓊脂培養基、孟加拉紅培養基，北京陸橋技術有限責任公司。

1.3 儀器與設備

CAU-HHP－700－6高靜壓設備，包頭科發新型高技術食品機械有限責任公司;FT74X UHT/HTST加熱交換處理單元，英國Armfield公司;SW-lJ-1FD超凈臺，蘇州尚田潔凈技術有限公司;LDZX-50KBS立式壓力蒸汽滅菌器，上海申安醫療器械廠;PHX智能型生化培養箱，寧波萊福科技有限公司;751GPD自動電位滴定儀，瑞士萬通公司;SC－80C色差儀，北京康光儀器有限公司;AR 550流變儀，美國TA公司;LC－20AT高效液相色譜儀，日本島津公司;JYL－610九陽料理機，九陽股份有限公司;UV－762紫外分光光度計，上海精密科學儀器有限公司;EY－300A分析天平，日本松下電器公司;2000 D超純水器，北京長風儀器儀表公司;S－HH－W21－Cr600恒溫水浴箱，北京長安科學儀器廠;WAY－2S數字阿貝折射儀，上海精密科學儀器有限公司;Orion868 pH計，美國Thermo Orion公司;CR21GⅢ高速冷凍離心機，日本日立公司。

1.4 實驗方法

1.4.1 山竹汁加工工藝

山竹先經清洗、人工去皮，用2層紗布過濾去核，再經蒸汽熱燙1 min，山竹果肉以1∶2.5加入蒸餾水以及0.1%Vc和0.5%檸檬酸，趁熱打漿，在25 MPa，5 min的條件下均質，再加入蔗糖和蒸餾水，調配成12.90 °Brix，pH 為2.57，最后，用100 mL 聚氯乙烯瓶灌裝，擰上瓶蓋密封后，進行HHP滅菌。

1.4.2 HHP處理

將上述山竹汁置于 HHP處理釜中，于室溫(25℃)下，采用壓力為400 MPa，保壓時間為5 min、10 min;壓力為 500 MPa，保壓時間為 2.5 min、5 min、10 min進行HHP處理。空白對照為常壓(0.1 MPa)下未經處理的樣品，所有樣品于常溫下進行貯藏，盡快完成各項指標檢測。

1.4.3 HTST處理

將100 mL聚氯乙烯瓶置于超凈臺中，紫外殺菌30 min，將上述山竹汁進行HTST處理(110℃，8.6 s)，在無菌超凈臺里裝瓶、擰上瓶蓋密封，所有樣品于常溫下進行貯藏，盡快完成各項指標檢測。

1.4.4 微生物檢測

以菌落總數、霉菌和酵母菌作為微生物檢測指標，根據GB4789－2008的相關操作進行微生物菌落計數;菌落總數培養基選用平板計數瓊脂培養基，霉菌、酵母菌計數選用孟加拉紅培養基;為保證試驗數據準確性，試驗結果均為2個平行、3組重復數據平均所得。

1.4.5 理化指標的測定

1.4.5.1 色澤測定

采用SC－80 C色差儀，室溫反射模式下測定L*、a*、b*值。其中:L*表示亮度，L*值愈大，色澤愈白。ΔE計算:

式中:ΔE，總色差;L*，處理后樣品亮度值;L*0，處理前樣品亮度值;a*，處理后樣品紅色值;a*0，處理前樣品紅色值;b*，處理后樣品黃色值;b*0，處理前樣品黃色值。

1.4.5.2 褐變度測定

取5 mL山竹汁在10 000 r/min，4℃下離心20 min，取上清液，經0.45 μm的濾膜過濾后，用分光光度計測420 nm外吸光值［3］。

1.4.5.3 流變性測定

采用AR 550流變儀，選擇同心圓筒系統和半徑為14 mm的錐形轉子，于25℃下進行系統測量，剪切速率1～100 s－1，可得表觀黏度-剪切速率圖，并將所得剪切應力對剪切速率做冪律方程模型擬合。冪律方程(Power Law)形式如下:

式中:σ，剪切應力，Pa;k，稠度系數，Pa·sn;γ，剪切速率，s－1;n，流動特性指數，n=1時為牛頓流體行為，n＜1時為假塑性行為(剪切稀化)，n＞1時為脹塑性行為(剪切稠化)。

1.4.5.4 pH值測定

采用美國奧立龍868型pH計測定。

1.4.5.5 可溶性固形物含量測定

上海精密科學儀器有限公司WAY－2S型數字阿貝折射儀，連接水浴使設備溫度控制在(20±2)℃后，測定樣品的可溶性固形物含量。

1.4.5.6 濁度測定

將山竹漿稀釋5倍，采用SC－80 C色差儀，室溫透射模式的濁度方法下測定濁度。

1.4.5.7 可滴定酸和總糖含量的測定

參照龔武霞(2012)的方法［4］。

1.4.5.8 VC含量的測定

參照李琳(2010)的方法，采用HPLC測定VC含量［5］，并略作修改。

樣品前處理:取10 g山竹漿，加入40 mL 2.5%HPO3溶液在4℃下靜置提取2 h，在12 000 r/min，4℃下離心10 min，4層紗布過濾得VC提取液，取上清液用0.45 μm的濾膜過濾后，進行HPLC測定。

1.4.5.9 總酚含量的測定

參照Singleton等(1999)的方法，采用Folin-ciocalteu’s法測定總酚含量［6］，并略作修改。

取10 g山竹漿，加入60 mL無水甲醇，超聲30 min，在12 000 r/min，4℃下離心10 min，上清液過濾定容至100 mL。Folin-ciocalteu試劑用蒸餾水按1∶9的體積比稀釋，取0.4 mL樣品提取液與2 mL稀釋的Folin-ciocalteu試劑混合后，加入1.8 mL 7.5%的Na2CO3溶液，常溫下避光保持1 h，用紫外分光光度計測定765 nm處的吸光值，總酚含量以每100 g樣品含有相當于g焦性沒食子酸表示。

1.4.5.10 抗氧化活性測定

山竹汁抗氧化能力主要體現在對·DPPH的清除能力及鐵離子還原能力兩方面。

①清除·DPPH能力測定

參照張燕(2007)的研究方法［7］，并略作改進。

取100 μL稀釋5倍的山竹汁加入到4 mL 0.14 mmol/L的·DPPH溶液中，常溫避光反應45 min，于517 nm處測定吸光值。以100 μL甲醇加入到4 mL 0.14 mmol/L·DPPH溶液為對照樣。清除·DPPH的能力以相當于mmol/L Trolox清除·DPPH的能力表示。

式中:A1，對照樣的DPPH溶液的吸光度;A2，待測樣的·DPPH溶液的吸光度。

②鐵還原能力測定(FRAP)

參照張燕(2007)的研究方法并略作改進。

取100 μL稀釋5倍的山竹汁(以蒸餾水為空白對照)加入到4 mL TPTZ工作液中(該工作液由0.3 mol/L的醋酸緩沖液∶10 mmol/L TPTZ溶液∶20 mmol/L FeCl3按體積比10∶1∶1配制而成)，37 ℃避光反應10 min后，于593 nm處測吸光值。樣品的鐵還原能力以相當于mmol/mL Trolox的鐵還原能力表示。

1.5 數據分析

試驗進行3次處理，采用Microcal Origin 8.0(美國Microcal公司)軟件制圖并對數據進行方差分析(analysis of variance，ANOVA)，顯著性水平為 0.05，當P＜0.05時表示差異顯著。

2 結果與討論

2.1 不同HHP處理條件的殺菌效果

不同HHP處理和HTST處理對山竹汁的殺菌效果如表1所示。經HHP處理(400 MPa，10 min和500 MPa，5 min、10 min)和 HTST 處理后，細菌可全部死亡。經 HHP處理(400 MPa，5 min、10 min和 500 MPa，2.5 min、5 min、10 min)和 HTST 處理后，山竹汁中無霉菌和酵母檢出。宋丹丹等進行了胡蘿卜－草莓復合汁的HHP殺菌研究［8］，得到了良好的殺菌效果。這表明，HHP處理對山竹汁具有良好的殺菌效果，且HHP的殺菌效果與壓力大小和保壓時間有關，因此本研究采用400 MPa，10 min和500 MPa，5 min條件，研究HHP處理對山竹汁品質影響。

表1 HHP處理對山竹汁中的菌落總數及霉菌、酵母菌的殺滅效果Table 1 Inactivation of aerobic bacteria，molds and yeasts in mangosteen juice by HHP

2.2 HHP處理對山竹汁顏色及部分理化指標的影響

經HHP處理和HTST處理后，山竹汁顏色及部分理化指標的變化如表2所示。經400 MPa，10 min和500 MPa，5 min的HHP處理和HTST處理后，山竹汁可溶性固形物含量、可滴定酸含量以及pH的變化均不顯著。經HTST處理后山竹汁的褐變度及色澤參數(L*)變化均顯著(P＜0.05)，而HHP處理后的山竹汁色澤參數(L*)變化不顯著，說明HHP處理后，山竹汁顏色、糖度、酸度得到了較好的保持。

表2 HHP處理對山竹汁顏色及主要理化指標的影響Table 2 The effect of HHP treatment on color and some physicochemical indexes of mangosteen juice

2.3 HHP處理對山竹汁營養品質的影響

2.3.1 HHP處理對山竹汁VC含量的影響

HHP處理對山竹汁VC含量的影響如表3所示。經400 MPa，10 min和500 MPa，5 min的HHP 處理和HTST處理后的山竹汁，VC分別損失了 8.33%、14.65%、17.84%，均出現了顯著性降低(P＜0.05)。其中500 MPa處理的VC損失率比400 MPa處理的大;HTST處理的VC損失率比HHP處理的大。這說明，壓力因素對VC的影響大于時間因素的影響，壓力越大，VC損失率越大;高溫對VC損失影響嚴重，HHP處理在保持山竹汁中VC方面優于HTST處理。Yen等研究HHP處理對番石榴汁的VC含量影響時，得出相似的結論［9］。

2.3.2 HHP處理對山竹汁總酚含量的影響

HHP處理對山竹汁總酚含量的影響如表3所示。經HHP處理和HTST處理后，總酚含量都有所增加，但差異性不顯著(P＞0.05)。Patras等(2009)研究發現草莓漿經500 MPa和600 MPa處理15 min后，總酚含量分別增加了8.3%和9.8%［10］。Cao等(2011)研究發現草莓漿經500 MPa和600 MPa HHP處理 5～25 min后［11］，總酚含量顯著增加(P＜0.05)，同時研究認為總酚含量的增加是由于HHP處理促進了草莓中一些抗氧化成分如帶酚羥基的氨基酸、蛋白質等物質從細胞中的溶出和提取。

2.3.3 HHP處理對山竹汁抗氧化性的影響

HHP對山竹汁抗氧化性影響如表3所示。經HHP處理和HTST處理后，山竹汁·DPPH和FRAP的Trolox當量差異性均不顯著(P＞0.05)。這說明，HHP較好地保持了山竹汁的抗氧化性，主要是由于總酚含量沒有變化(盡管VC顯著下降)。Sánchez-Moreno 等(2006)［12］研究發現番茄醬經 600 MPa，60℃，30 min的HHP處理后抗氧化能力(TEAC當量值)幾乎沒有變化(P＞0.05)。

表3 HHP處理對山竹汁營養品質的影響Table 3 The effect of HHP on the nutritional quality attributes of mangosteen juice

2.4 HHP處理對山竹汁流變特性的影響

果汁的流變特性與其口感及穩定性密切相關，影響著消費者的接受程度以及產品的貨架期，因此是非常重要的衡量果汁品質的理化指標。

圖1為HHP處理和HTST處理后山竹汁表觀黏度隨剪切速率的變化曲線，試驗采用冪律模型(公式1－2)擬合山竹汁黏度隨剪切速率的變化，并求得稠度系數k和流變特性指數n。

圖1 山竹汁黏度隨剪切速率的變化Fig.1 The viscosity against shear rate of mangosteen juice

實驗結果如表4所示。黏度降低是因為其中含有果膠大分子，它會形成一定的網狀結構，當剪切速率較小時，果膠結構破壞較小，流體表現出較大的黏度;而隨著剪切速率的增大，果膠結構被破壞的程度逐漸增大，黏度降低［13］。經HHP處理后，山竹汁仍然表現為剪切變稀，表明山竹汁屬假塑性流體，有剪切稀化的特征;HHP處理及HTST處理均未改變山竹汁的流型，表觀黏度也沒有顯著性差異，相對于對照，HTST處理后的山竹汁更加黏稠。

表4 HHP處理對山竹汁流變特性參數影響Table 4 The effect of HHP on rheological parameters of mangosteen juice

3 結論

(1)經 400 MPa，10 min 和 500 MPa，5 min 的HHP處理后，山竹汁中的自然菌群全部被殺滅，因此，HHP處理對山竹汁具有良好的殺菌效果，適用于山竹汁的殺菌;HHP處理后山竹汁顏色、糖度、酸度得到了較好的保持。經400 MPa，10 min的HHP處理后，山竹汁總糖含量變化不顯著，而經500 MPa，5 min的HHP處理和HTST處理后，山竹汁總糖含量均出現了顯著性降低(P＜0.05)。

(2)經HHP處理和HTST處理后，山竹汁中VC、總酚含量以及·DPPH和FRAP的Trolox當量差異性均不顯著(P＞0.05)，HHP處理較好地保持了山竹汁的抗氧化性;山竹汁的流型也均未改變，相對于對照，HTST處理后，山竹汁更加黏稠，因此，山竹汁屬假塑性流體，有剪切稀化的特征。

［1］ 楊連真．山竹子［J］．熱帶農業科學，2002，8(4):60－66．

［2］ 孫俊秀．果中皇后山竹［J］．四川烹飪高等專科學校學報，2004(1):18．

［3］ Roig M G，Bello J F，Rivera Z S，et al．Studies on the occurrence of non-enzymatic browning during storage of citurs juice［J］．Food Research International，1999，32(9):609－619．

［4］ 龔武霞．高靜壓對山竹汁品質影響研究及高壓二氧化碳提取山竹果皮總酚工藝的優化［D］．北京:中國農業大學，2012．

［5］ 李琳．超高壓對酸菜的殺菌效果研究及其導致酸菜褐變的機理初探［D］．北京:中國農業大學，2010．

［6］ Singleton V L，Orthofer R，Lamuela-Raventos R M．Analysis of total phenols and other oxidation substrates and antioxidants by means of Folin-Ciocalteu reagent［J］．Methods in Enzymolog，1999，299:152－178．

［7］ 張燕．高壓脈沖電場技術輔助提取樹莓花色苷研究［D］．北京:中國農業大學，2007．

［8］ 宋丹丹，馬永昆，宋萬杰，等．超高壓對胡蘿卜－草莓復合汁中酶和微生物的影響［J］．食品與機械，2007，23(6):39－41．

［9］ Yen G C，Lin H T．Effects of high pressure and heat treatment on pectic Substances and related characteristics in guava juice［J］．Journal of Food Science，1998，63(4):684－687．

［10］ Patras A，Brunto N P，Pieve S，et al．Impact of high pressure processing on total antioxidant activity，phenolic，ascorbic acid，anthocyanin content and color of strawberry and blackberry puree［J］．Innovative Food Science and Emerging Technologies，2009，10(3):308 －313．

［11］ CAO X M，ZHANG Y，ZHANG F S，et al．Effects of high hydrostatic pressure on enzymes，phenolic compounds， anthocyanins， polymeric color and color of strawberry pulps［J］．Journal of the Science of Food and Agriculture，2011，91(5):877－885．

［12］ Sánchez-Moreno C，Plaza L，Deancos B，et a1．Impact of high-pressure and traditional thermal processing of tomato puree on carotenoids，vitamin C and antioxidant activity［J］．Journal of the Science of Food and Agriculture，2006，86(2):171－179．

［13］ 宋洪波，杜吉濤，安鳳平，等．袖子濃縮汁及清汁的流變學特性［J］．福建農林大學學報:自然科學版，2007，36(4):422－426．