不同殺菌方式對桑葚原汁品質的影響

吳 瓊，馮衛敏，蔣和體*

（西南大學食品科學學院，重慶 400716）

不同殺菌方式對桑葚原汁品質的影響

吳 瓊，馮衛敏，蔣和體*

（西南大學食品科學學院，重慶 400716）

以桑葚原汁為材料，對比分析了巴氏殺菌、超高溫瞬時殺菌（ultra high temperature treated，UHT）以及靜態超高壓殺菌（ultra high hydrostatic pressure，UHHP）3 種不同的殺菌處理對桑葚原汁的微生物、品質和香氣成分的影響。結果表明：3 種殺菌方式處理的桑葚原汁均符合GB 19297—2003《果、蔬汁飲料衛生標準》要求，UHT殺菌更徹底，未有微生物檢出。與未殺菌桑葚原汁相比，可溶性固形物、總糖含量經巴氏殺菌和UHT處理后都出現了較顯著下降趨勢（P＜0.05）；UHHP處理對花色苷含量影響最大；總酚含量、類黃酮含量以及抗氧化能力經過不同殺菌處理后表現出不同程度的下降，UHHP處理影響最小。采用固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用技術對未殺菌桑葚原汁及巴氏殺菌、UHT和UHHP桑葚原汁香氣成分進行分析，分別鑒定出52、42、44、49 種揮發性香氣成分。UHHP桑葚原汁各主要香氣成分與未殺菌桑葚原汁最為接近。UHHP技術不僅具有良好的殺菌效果，而且能較好的保持桑葚原汁的品質。

桑葚原汁；巴氏殺菌；超高溫瞬時殺菌；靜態超高壓殺菌

桑葚（Fructus Mori）別名桑椹、桑果、桑棗等，為桑科桑屬植物［1］。桑葚營養價值豐富，含有糖、蛋白質、脂肪、糅酸、蘋果酸及礦物質、花青素和胡蘿卜素等營養成分［2］。我國衛生部把桑葚列為“既是食品又是藥品”的農產品之一［3］。桑葚呈深紫紅色，含大量的天然紅色素，其主要成分為花色苷類，花色苷是果蔬及其制品呈色的重要物質基礎，具有抑制血小板凝固，預防心臟病、血栓，延緩衰老等生理作用［4-6］。

桑葚屬于漿果類，在果實成熟期非常容易受到微生物的侵染。作為最方便常用的桑葚加工方式，鮮榨桑葚原汁中含有大量的腐敗微生物［7］，貯藏起來較難，因此近年來國內外非常重視桑葚原汁殺菌技術的研究開發。目前桑葚原汁制品主要采取熱殺菌法，包括巴氏殺菌和超高溫瞬時殺菌（ultra high temperature treated，UHT），但熱殺菌極易破壞果汁中的熱敏性營養成分，有研究表明應用UHT處理桑葚原汁飲料，溫度超過120 ℃，對桑葚原汁的營養品質、香氣、色澤等方面可能產生較大影響，使商品價值下降。靜態超高壓殺菌（ultra high hydrostatic pressure，UHHP）是目前國內外研究最為熱門的非熱殺菌技術之一，是將產品密封于一定的彈性容器內，利用水或者其他液體作為傳壓介質，經過100 MPa以上的壓力處理，在常溫甚至更低的溫度下達到滅酶、殺菌和改善食品功能特性等作用的技術［8］。我國對食品UHHP技術的研究始于20世紀90年代，目前國內科研人員對UHHP技術在乳品［9］、肉品［10］、果醬［11］、海產品［12］、果蔬汁［13］等食品加工中的應用均有了較為深入的研究，對于超高壓設備的研究［14］也有了很大的進步。雷波等［15］探究了桑葚原汁的UHHP滅菌工藝，結果顯示最佳處理條件為500 MPa，20 min。雖然設備價格上的高昂限制了超高壓技術在我國的商業化應用進程，但隨著科技的進步發展，超高壓技術在食品工業必將具有極大的發展潛力和廣闊的應用前景。

本實驗采用巴氏殺菌、UHT及UHHP 3 種不同方式對桑葚原汁進行殺菌處理，比較不同殺菌處理對鮮榨桑葚汁各項基本理化指標、營養成分、抗氧化能力以及香氣成分的影響，為這3 種殺菌方式在桑葚原汁加工中的應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

云桑二號桑葚，取自四川省德源蠶業有限責任公司，來源于公司四川西昌桑果基地。

平板計數培養基、孟加拉紅培養基 北京奧博星生物技術責任有限公司；蘆丁 中國藥品生物制品檢定所；沒食子酸 上海源葉生物科技有限公司；水楊酸、氯化鈉 重慶川東化學試劑廠；Folin-酚試劑 北京索萊寶科技有限公司；抗壞血酸、硫酸亞鐵、雙氧水、無水乙醇、氫氧化鈉、鹽酸、無水葡萄糖、碳酸鈉 成都市科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設備

PHS-3C PH計 上海儀電科學儀器股份有限公司；FA2004分析天平 上海舜宇恒平科學儀器有限公司；7200紫外-可見分光光度計 尤尼柯（上海）儀器有限公司；VD-650無菌操作臺 蘇州凈化設備有限公司；HWS-26電熱恒溫水浴鍋 上海齊欣科學儀器有限公司；UltraScan PRO全自動色差儀 美國Hunter Lab公司；PAL-1手持糖度儀 上海上天精密儀器有限公司；HH·BII·600-S電熱恒溫培養箱 上海躍進醫療器械廠；RLGY-600靜態超高壓設備、RLGY-600全自動超高壓殺菌機 溫州貝諾機械有限公司；QP 2010 plus氣相色譜-質譜聯用儀 日本島津公司；100 μm PDMS頂空固相微萃取頭 美國Supelco公司；手動固相微萃取進樣器美國珀金-埃爾默公司。

1.3 方法

1.3.1 桑葚原汁制備

選取形態良好、新鮮成熟的桑葚，去除病蟲害腐爛果，清洗干凈，瀝干水分，使用榨汁機壓榨成汁，過80 目濾布，將獲得的果汁置于冰箱中（4 ℃）冷藏待用。

1.3.2 桑葚原汁殺菌處理

不同殺菌處理的樣品均來自同一批桑葚。

巴氏殺菌處理：將桑葚原汁水浴加熱到殺菌溫度95 ℃后計時，達到處理時間（1、2、3 min）后快速裝入經滅菌的耐熱PET瓶中（300 mL），封口后在冰水中快速冷卻到常溫。以微生物指標和感官評價為評判標準，最后確定巴氏殺菌處理條件為95 ℃、2 min。

UHHP處理：將桑葚原汁分裝到復合塑料袋中100 mL真空封口，置于超高壓殺菌斧中，處理壓力為500 MPa，處理溫度30℃，保壓時間10、15、20 min。以微生物指標和感官評價為評判標準，最后UHHP處理條件為500 MPa，30 ℃，15 min。

UHT處理：UHT殺菌機殺菌參數為126 ℃，4 s，在無菌灌裝機上采用1 kg無菌袋取樣。

1.3.3 微生物檢測

選取菌落總數以及霉菌、酵母菌數目作為微生物檢測指標，根據GB 4789—2010《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗標準》的相關規定操作［16］。

1.3.4 品質指標測定

可溶性固形物含量的測定：使用手持糖度儀直接測定［16］；總糖含量的測定：采用直接滴定法［16］，結果以葡萄糖計；總酸含量的測定：采用酸堿滴定法［16］，結果以檸檬酸計；總酚含量測定：采用Folin-酚法［17-18］，結果以沒食子酸計；類黃酮含量測定：采用分光光度法［19-20］，結果以蘆丁計；花色苷含量的測定：采用分光光度法［21-23］，結果以矢車菊-3-葡萄糖苷計；色澤的測定：采用UltraScan PRO型全自動色差儀進行測定。

1.3.5 抗氧化性測定［24-25］

1.3.5.1 1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基清除率測定

用乙醇配制0.2 mmol/L DPPH溶液，避光保存備用。取3.0 mL稀釋10 倍的桑葚原汁與3.0 mL DPPH溶液搖勻混合，放置30 min后在517 nm波長處測定吸光度（A1）。同時以樣品與溶劑混合作為對照（A2），以及溶劑與DPPH溶液混合作為空白（A3）。

1.3.5.2 羥自由基（·OH）清除能力測定

在試管中加入9.0 mmol/L FeSO4、9.0 mmol/L水楊酸-乙醇溶液各2.0 mL，再加入2.0 mL稀釋了10倍的桑葚原汁，以及2.0 mL的8.8 mmol/L H2O2，混勻，避光放置10 min后于510 nm波長處測定吸光度（A1）。以蒸餾水做空白（A3），以VC作為對照（A2）。

1.3.6 香氣成分分析

采用頂空固相微萃取法（headspace solid-phase microextraction，HS-SPME）。取桑葚原汁樣品6 mL于20 mL萃取瓶中，加入1 g NaCl，插入經老化的萃取頭，45 ℃恒溫水浴條件下頂空萃取70 mim后氣相色譜-質譜聯用儀（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）進樣，解析時間為6 min［26］。

色譜條件［27］：色譜柱DB-5MS（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；升溫程序：35 ℃保持3 min，以10 ℃/min升至104 ℃，保持2 min，以35 ℃/min升至130 ℃，保持3 min，以10 ℃/min升至150 ℃，保持2 min，以8 ℃/min升至230 ℃，保持5 min；載氣（He），流量1.00 mL/min，壓力53.5 kPa，進樣口溫度220 ℃，進樣量0.5 μL；采用不分流方式進樣。

質譜條件：電子轟擊（EI）離子源；電子能量：70 eV；離子源溫度：230 ℃；ACQ方式：Scan；質量掃描范圍m/z 35～500；掃描速率：769 u/s。

1.4 數據分析

所得數據采用SPSS 17.0進行分析，制圖使用Office 2010軟件。

2 結果與分析

2.1 3 種殺菌方式處理對桑葚原汁的殺菌效果

由表1可知，采摘后的桑葚榨成汁后，菌落總數多達5.61 （lg（CFU/mL）），分別經巴氏殺菌、UHT以及UHHP處理后，桑葚原汁的霉菌、酵母菌均未檢出，菌落總數均在100 CFU/mL以下，其中UHT處理未檢出有微生物。

2.2 3 種殺菌方式處理對桑葚原汁品質指標的影響

由表2可知，與未殺菌桑葚原汁相比，殺菌處理后桑葚原汁色澤和總酸含量沒有發生顯著變化（P＞0.05）；可溶性固形物、總糖含量在UHHP處理后沒有顯著變化，但經過巴氏殺菌和UHT處理后都出現了較顯著的下降（P＜0.05）；花色苷含量經過巴氏殺菌處理后下降了43.20%，UHT處理后下降了27.84%，UHHP處理后花色苷損失最為嚴重，減少了49.54%，這可能是以下原因引起：一是超高壓使得桑葚原汁溶解氧濃度升高，體系內的化學反應和物理反應速率加快，導致了花色苷的氧化分解；二是超高壓可能會對桑葚原汁中的糖苷酶和多酚氧化酶起到激活的作用，這兩種酶是引起花色苷降解和失去顏色的重要酶類；總酚與類黃酮含量在3 種殺菌處理后顯著降低（P＜0.05），UHHP影響最小，UHT次之，巴氏損失最大。與未殺菌桑葚原汁相比，巴氏殺菌使得總酚、類黃酮含量損失率高達50.86%、36.04%，UHT處理組分別下降了46.28%、12.36%，UHHP處理組分別下降了24.50%、6.86%。

2.3 3 種殺菌方式處理對桑葚原汁抗氧化能力的影響

DPPH自由基和·OH被廣泛地用于評價樣品的體外抗氧化能力，經圖1分析可知，桑葚原汁的DPPH自由基清除能力和·OH清除能力在經過殺菌處理后都表現出明顯的下降趨勢，巴氏殺菌處理影響最大，兩種自由基抗氧化能力分別下降了13.98%、28.69%，UHT其次，UHHP影響最弱，但也較未殺菌桑葚原汁相比有顯著下降，這些可能是殺菌后桑葚原汁中花色苷、多酚、黃酮等抗氧化成分發生了氧化降解、水解等化學反應造成的。

2.4 3 種殺菌方式處理對桑葚原汁香氣成分的影響

對未殺菌和不同殺菌方式處理桑葚原汁香氣成分進行分析，通過計算機譜庫（NIST05/NIST05s）進行初步檢索，保留相似度≥85%的化合物，并結合相關資料進行定性分析，計算出不同殺菌處理的桑葚原汁中主要香氣成分的相對含量，結果見表3。

由表3可知，4 種不同殺菌處理的桑葚原汁的香氣物質共有61種，主要包括醛類、醇類、酯類、酮類等。未殺菌桑葚原汁、巴氏殺菌汁、UHT和UHHP處理桑葚原汁分別鑒定出52、42、44、49 種揮發性香氣成分。桑葚原汁中相對含量最高的3 種香氣成分為具有清香水果味的己醛、具有淡嫩枝葉氣息的己醇以及呈濃郁新鮮水果、綠葉清香氣的2-己烯醛，它們構成桑葚獨特的清香青草氣息，根據文獻，它們也是蘋果、草莓、菠蘿、桃子、木瓜等水果的嗅感成分。經過3 種殺菌方式處理的桑葚原汁中，這3 種香氣成分均有增加，特別是巴氏殺菌后，桑葚原汁的青草氣息更為濃烈。此外，主體香氣成分還包括乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯這3 種酯類物質，3 種殺菌方式均使得酯類芳香成分減少，果香味降低。苯甲醛具有特殊的杏仁氣味，殺菌后相對含量均有上升，UHHP處理加劇了這種杏仁氣味，同時也減少了1-戊醇帶來的不利雜醇油氣味。

通過表3分析可知，桑葚原汁中醛類物質主要包括己醛、2-己烯醛、苯甲醛、苯乙醛、壬醛、庚醛等，UHHP處理使得醛類物質增加了10.93%，可能原因如下：一方面，超高壓處理可以激活桑葚原汁中亞油酸等不飽和脂肪酸生成C5、C6、C7、C8、C9醛的復合酶系，多數含氧的揮發性芳香物質就是不飽和脂肪酸過氧化反應的產物；另一方面，在高壓條件下桑葚原汁中的溶解氧會被高度濃縮，造成局部氧濃度升高，加劇了氧化反應的發生［28］；巴氏處理和UHT處理分別增加了24.37%、18.44%的醛類，可能是在桑葚原汁熱殺菌過程中，自由氨基酸的降解使芳香醛類物質增加而造成的。

桑葚原汁中醇類物質經過巴氏殺菌、UHT以及UHHP處理后分別增加了8.75%、19.93%和31.50%。UHHP處理可以激活某些糖苷酶的活性，使桑葚汁中以糖苷類結合的醇類香氣成分得以釋放［29］。1-戊醇有雜醇油的氣味，兩種熱殺菌處理均使得1-戊醇含量增加，對桑葚原汁的香氣產生不利影響，而UHHP處理使得1-戊醇的含量降低了9.8%。芳樟醇和檸檬烯在酸性條件下通過水合、水解等反應生成α-松油醇，對風味有反作用，經過3 種殺菌處理后均有α-松油醇產生，而UHHP處理后的α-松油醇含量僅為1.04%，對桑葚原汁的香氣影響最小。

桑葚原汁經過殺菌處理后酯類物質明顯減少，乙酸丁香酚酯、十三酸甲酯、苯甲酸乙酯、乙酸甲酯殺菌處理后均未檢出，說明殺菌處理使得水果甜香氣減弱。主要是因為高熱或高壓下，果汁中合成酯的酶發生了鈍化，同時酯類也發生水解而減少［30］。其中巴氏殺菌對酯類物質影響最大，降低了62.21%。UHHP處理對乙酸乙酯等桑葚主體香氣成分影響最小，與未殺菌桑葚原汁中的含量最為接近。

3 結 論

本實驗對桑葚原汁進行巴氏、UHT以及UHHP這3 種不同的殺菌處理，對比了這3 種殺菌方式對桑葚原汁的微生物、品質和香氣成分的影響，得到以下結論：桑葚原汁經過巴氏、UHT、UHHP這3 種殺菌處理后均符合GB 19297—2003《果、蔬汁飲料衛生標準》要求，UHT殺菌更徹底，未有微生物檢出。UHHP處理可以更好地保留桑葚原汁的糖和酸，但對花色苷影響最大；總酚含量、類黃酮含量以及抗氧化能力經過不同殺菌處理后表現出不同程度的下降，UHHP處理影響最小。采用固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用對未殺菌及3 種不同殺菌處理原汁的香氣成分進行分析，香氣物質共有61 種。主體香氣成分有己醛、己醇、2-己烯醛、乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯以及苯甲醛、1-戊醇等。4 種不同處理的原汁分別鑒定出52、42、44、49 種揮發性香氣成分，其中UHHP處理后桑葚原汁各主要香氣成分與未殺菌桑葚原汁最為接近，并且減少了部分對風味有反作用的物質。說明UHHP處理不但較好地保持了桑葚原汁的營養成分，而且能夠更好地保持以及改善桑葚原汁的香氣，是較適合桑葚原汁的一種殺菌方式，值得在桑葚原汁加工領域推廣應用。

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Effect of Sterilization Methods on the Quality of Mulberry Juice

WU Qiong， FENG Weimin， JIANG Heti*
（College of Food Science， Southwest University， Chongqing 400716， China）

A comparative analysis of the effect of three different sterilization methods， namely pasteurization， ultra high temperature treatment （UHT） and ultra high hydrostatic pressure （UHHP）， on the microbial load， quality and aroma composition of mulberry juice was carried out in the present investigation. The results indicated mulberry juice met the requirement of commercial sterilization according to the Chinese national standard GB 19297—2003 after being sterilized by the above three methods， especially by UHT treatment， which achieved complete microbial inactivation. Compared with the blank group， soluble solids and total sugar contents significantly decreased （P < 0.05） after pasteurization and UHT treatment. UHHP treatment had the largest impact on the content of anthocyanins. The content of total phenol and flavonoids， and antioxidant capacity declined to different extents after different sterilization treatments， and UHHP treatment changed the least. As indicated by solid-phase micro-extraction （SPME） coupled with gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）， 52， 42， 44 and 49 volatile aroma components were identified in the blank control and mulberry juice subjected to pasteurization， UHT and UHHP treatments， respectively. UHHP treatment was the most close to the blank group as far as the main aroma components were concerned. In general， UHHP technology has good sterilization efficiency while effectively maintaining the quality of mulberry juice.

mulberry juice； pasteurization； ultra high temperature treated （UHT）； ultra high hydrostatic pressure （UHHP）

10.7506/spkx1002-6630-201609027

TS201.4

A

1002-6630（2016）09-0144-06

吳瓊， 馮衛敏， 蔣和體. 不同殺菌方式對桑葚原汁品質的影響［J］. 食品科學， 2016， 37（9）： 144-149. DOI：10.7506/ spkx1002-6630-201609027. http：//www.spkx.net.cn

WU Qiong， FENG Weimin， JIANG Heti. Effect of sterilization methods on the quality of mulberry juice［J］. Food Science，2016， 37（9）： 144-149. （in Chinese with English abstract） DOI：10.7506/spkx1002-6630-201609027. http：//www.spkx.net.cn

2015-06-12

吳瓊（1992—），女，碩士研究生，研究方向為食品生物技術。E-mail：wuqiong0212@qq.com

*通信作者：蔣和體（1963—），男，教授，博士，研究方向為農產品加工。E-mail：jheti@126.com