超高壓處理對柿漿品質的影響

梁志宏，李小平，茹慧玲，呂英忠

柿子（Diospyros kaki Thunb.）屬柿科柿屬植物的果實，其色澤艷麗、味甜多汁，具有很高的營養價值和藥用價值[1]。中醫認為，柿果味甘、澀，性寒，有清熱去燥、潤肺化痰、止渴生津、健脾、軟堅、治痢、止血等功效，可以緩解大便干結、痔瘡疼痛或出血、干咳、喉痛、高血壓等癥狀[2]；所以，柿子是慢性支氣管炎、高血壓、內外痔瘡患者的天然保健食品。有資料表明，柿果中還含有大量的維生素和多酚等活性物質，其中VC含量比一般水果高1～2 倍，這些物質具有很強的抗氧化活性和清除自由基的能力[3-6]，能夠防止低密度脂蛋白氧化[7]，降低膽固醇濃度[8]，對糖尿病[9]、心血管疾病[10]和癌癥[11]等起到有效預防和一定的輔助治療效果。世界衛生組織向公眾推薦的最佳食物榜中，柿排名最佳水果榜第八[12]。

超高壓處理是一種新型的食品非熱力加工技術，因其能在室溫或低溫條件下達到商業無菌的要求，故可有效延長加工品貨架期，較好地保留食品原有的色、香、味和營養成分，有的甚至可以使食品的風味得到改良，具有耗能低、污染少的優點[13]，目前在獼猴桃[14]、草莓[15]、芒果[16]、蘋果[17]、柿子[18]等果漿加工方面都有一定的應用研究。

我國柿果的栽培主要以澀柿為主，但澀柿脫澀后易軟化、腐爛，不易保存，而柿加工過程中易出現返澀、褐變等現象，故目前柿加工品較少，主要以柿餅為主，品種較單一。本研究對柿漿采用真空處理包裝后進行超高壓處理，擬解決采用常規熱處理手段加工后的柿漿營養損失大、易變色、返澀等問題，在為柿加工提供新產品的同時，也為柿果新型加工技術的應用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

柿果購于山西省太谷縣果蔬市場。挑選果面橙黃色，有一定硬度、無損傷、無病蟲害的牛心柿果實。

沒食子酸、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）、水溶性VE 美國Sigma公司；甲醇、乙醇、鹽酸、無水碳酸鈉、氯化鋁、亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉、2,6-二氯靛酚鈉、草酸、VC、福林-酚試劑、硫酸銅、酒石酸鉀鈉、無水葡萄糖均為分析純。

1.2 儀器與設備

S-Q600-S1型超高壓處理設備 山西山水銀河科技有限公司；JYL-C025多功能料理機 九陽小家電有限公司；JML-50膠體磨 溫州膠體磨廠；DZ500-ZD真空包裝機上海余特包裝機械制造有限公司；WSC-S色差計上海精密科學儀器有限公司；UV-2450型紫外分光光度計日本島津公司；PR-101α手持折光儀 日本ATAGO公司。

1.3 方法

1.3.1 柿果漿的制備

采用300 mg/L乙烯利溶液浸果，10 s后取出，于塑料袋中密封，5 d后取出，清洗、去蒂、去皮后入打漿機打漿，然后用膠體磨磨細，調配脫氣后裝入聚乙烯塑料包裝袋中，裝量為100 g/袋，真空封口機封口后進行超高壓處理。

1.3.2 超高壓處理

將包裝好的樣品置于超高壓容器內，采用300、400、500、600 MPa壓力均分別處理5、10、15、20 min，以常壓下未處理的樣品作為對照組，處理完畢后保存于4 ℃冰箱內，盡快完成各項指標測定。每處理設3 次重復。

1.3.3 測定指標

菌落總數的測定：按GB/T 4789.2—2010《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數測定》[19]的相關操作進行計數；可溶性糖含量的測定[20]：采用蒽酮試劑法測定，結果以質量分數表示；可滴定酸含量的測定[20]：以酸堿滴定法測定，結果以檸檬酸的含量換算，以質量分數表示；可溶性固形物含量的測定：采用手持折光儀測定；VC含量的測定[20]：采用2,6-二氯靛酚法測定，結果以鮮樣質量計。過氧化物酶（peroxidase，POD）、多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）活力的測定[20]：采用比色法，結果以相對酶活力表示，單位為%；酚類物質含量的測定：采用福林-肖卡法[21]測定，結果以沒食子酸等價值表示，單位為mg/g（以鮮樣計）；抗氧化活性測定：以DPPH自由基清除率[22]計，單位為%；可溶性單寧含量的測定：參照NY/T 1600—2008《水果、蔬菜及其制品中單寧含量的測定 分光光度法》[23]中的方法測定，單位為mg/g（以鮮樣計）。

色澤的測定：采用色差計測定，L*值為明度指數，a*值表征紅綠色，b*值表征黃藍色。總色差（ΔE）的計算見式（1）。

式中：L*、a*、b*代表超高壓處理后樣品測定值；L0*、a0*、b0*代表未處理的對照組測定值。

1.4 數據處理

實驗數據采用SPSS 19.0軟件進行Tukey多重比較分析，檢驗其差異顯著性。圖表采用Excel 2007軟件繪制。

2 結果與分析

2.1 不同超高壓處理條件對柿漿殺菌效果的影響

圖1 不同超高壓處理條件對柿漿菌落總數的影響Fig. 1 Effect of ultra-high pressure treatment on total number of bacteria in persimmon pulp

由圖1可知，通過超高壓處理后的柿漿菌落總數都大幅度降低，與對照組相比差異顯著（P＜0.05），且隨壓力增大和保壓時間的延長均呈下降趨勢。2015年發布的GB 17325—2015《食品安全國家標準 食品工業用濃縮液（汁、漿）》[24]中并未對菌落總數有規定，但GB 19297—2003《果、蔬汁飲料衛生標準》[25]和GB 19299—2003《果凍衛生標準》[26]分別規定產品菌落總數不超過100 CFU/mL和不超過100 CFU/g即達商業無菌，故本研究以菌落總數不超過100 CFU/g為商業無菌，即不超過2 lg（CFU/g）。當保壓時間為5 min時，各壓力處理組均未達到商業無菌，表明超高壓滅菌需要一定的致死時間；保壓時間固定為10 min，處理壓力達500 MPa時柿漿可達商業無菌；而當保壓時間延長為15 min時，400 MPa的處理壓力就可達到商業無菌的要求。壓力為300 MPa時，隨著保壓時間的延長，菌落總數下降明顯；加壓至400 MPa，5～15 min內菌落總數下降明顯，其后下降緩慢；壓力達500 MPa和600 MPa 時，除5～10 min內菌落總數下降較明顯，其后隨時間延長，菌落總數雖仍有下降，但下降速率較慢，10 min與20 min的菌落總數的對數值僅分別相差0.18和0.35，表明500 MPa處理10 min達商業無菌后，無論增加處理壓力還是延長處理時間，菌落總數都變化較小。

2.2 不同超高壓處理條件對柿漿可溶性糖含量的影響

圖2 不同超高壓處理條件對柿漿可溶性糖含量的影響Fig. 2 Effect of ultra-high pressure treatment on soluble sugar content in persimmon pulp

由圖2可知，柿漿中可溶性糖的含量隨超高壓處理壓力增大呈先上升后降低趨勢，在300 MPa時最大，但在整個處理壓力范圍內變化不大。300 MPa時可溶性糖含量最高，可能是隨著壓力的升高，部分糖化酶的活性受到了抑制。隨著處理時間的延長，柿漿可溶性糖含量有下降趨勢，但下降很少，各處理組間差異不顯著（P＞0.05）。在所有處理中，300 MPa、5 min時可溶性糖含量最高，600 MPa、20 min時可溶性糖含量最低，但與對照組相比，所有處理組差異都不顯著（P＞0.05），說明超高壓處理可以很好地保存柿漿中的可溶性糖。

2.3 不同超高壓處理條件對柿漿可溶性固形物和可滴定酸含量的影響

圖3 不同超高壓處理條件對柿漿可溶性固形物（A）和可滴定酸（B）含量的影響Fig. 3 Effect of ultra-high pressure treatment on the contents of soluble solid (A) and titratable acid (B) in persimmon pulp

由圖3可以看出，無論是增加超高壓處理的壓力還是延長保壓時間，柿漿中可溶性固形物含量和可滴定酸含量都無顯著差異（P＞0.05），可溶性固形物含量都保持在19.1%左右，可滴定酸含量保持在0.10%左右，說明超高壓處理對柿漿中可溶性固形物含量和可滴定酸含量影響較小，可以較好地保持柿漿品質。

2.4 不同超高壓處理條件對柿漿VC含量的影響

VC具有很強的還原性，性質極不穩定，在氧、熱、光、堿性物質存在的條件下極易被氧化破壞[27]。由圖4可以看出，超高壓處理后柿漿中VC的保存率下降，各處理組與對照組之間差異顯著，但VC總體損失不大，損失率最高的是600 MPa、20 min處理條件下的柿漿，大約損失了8.06%。隨著處理壓力的升高，柿漿中VC的保存率下降，300 MPa與500、600 MPa處理組間差異顯著，400 MPa與500、600 MPa處理組間也大部分差異顯著。隨著保壓時間的延長，柿漿中VC的保存率也基本呈下降趨勢，但各處理組之間差異不顯著。這說明超高壓處理影響柿漿中VC保存率的主要因素是處理壓力。

圖4 不同超高壓處理條件對柿漿VC含量的影響Fig. 4 Effect of ultra-high pressure treatment on vitamin C content in persimmon pulp

結合實驗結果和VC的不穩定性來看，超高壓處理導致VC損失的原因有以下兩個方面的可能：一是由于超高壓處理導致物料體系中活性氧比例增大，提高了活性氧與VC接觸的可能性；二是超高壓處理過程中由于壓力導致高壓腔內溫度略有提高，從而加速了VC的氧化。因此，在達到殺菌目的的前提下，盡可能降低處理壓力和縮短保壓時間可最大限度降低VC損失。

2.5 不同超高壓處理條件對柿漿POD和PPO活力的影響

圖5 不同超高壓處理條件對柿漿中POD（A）和PPO（B）活力的影響Fig. 5 Effect of ultra-high pressure treatment on POD (A) and PPO (B)activity in persimmon pulp

有研究表明，POD對熱穩定，是植物中一種最難鈍化的酶，因此常被作為滅酶效果的指標酶[28]。由圖5A可知，與對照組相比，隨著處理壓力的增加和保壓時間的延長，柿漿中POD活力都有所下降，在400 MPa壓力條件下，0～15 min內POD的活力迅速降低，15 min后殘留酶的活力下降緩慢，500 MPa和600 MPa壓力條件下，10 min后其殘留酶活力下降緩慢，繼續延長保壓時間對酶的活力影響較小。這說明在一定壓力條件下，保壓時間達到一定值后，時間不再是影響酶活力的主要因素。由圖5A可以看出，600 MPa處理20 min，亦不能完全鈍化柿漿中POD的活性，只是使其活力下降了32%左右。

由圖5B可以看出，保壓時間一定時，隨著處理壓力的升高，PPO相對酶活力先上升后下降，在300 MPa、5 min時相對酶活力最高，比未超高壓處理時升高了15.77%，后隨處理壓力下降，300～400 MPa下降最快，超過400 MPa后下降緩慢，500～600 MPa的壓力下相對酶活力基本保持不變。當處理壓力保持不變，PPO相對酶活力隨保壓時間延長呈明顯下降趨勢，但處理15 min至20 min時下降速率變緩，說明400 MPa、20 min 和500 MPa、15 min處理柿漿可以達到超高壓處理柿漿鈍化PPO的最佳效果。但500 MPa、15 min的處理條件仍無法使柿漿中的PPO完全滅活，說明PPO也是較耐高壓的酶之一。

如果在生產中需要提高對POD和PPO的滅活效果，可考慮通過超高壓與其他方式（中溫處理、微波處理等）協同處理達到目的。

2.6 不同超高壓處理條件對柿漿酚類物質含量及抗氧化活性的影響

圖6 不同超高壓處理條件對柿漿酚類物質含量（A）及DPPH自由基清除能力（B）的比較Fig. 6 Comparison of phenol content (A) and DPPH free radical scavenging capacity (B) of ultra-high pressure-treated persimmon pulp

由圖6A可以看出，不同壓力處理后柿漿中酚類物質含量都顯著高于對照組（P＜0.05）。保壓時間一定時，隨著處理壓力的增大，柿漿中酚類物質含量先升高后降低，壓力400 MPa、20 min時酚類物質含量最大；在處理壓力一定的情況下，隨著處理時間延長，酚類物質含量呈增大趨勢，壓力分別達到500 MPa和600 MPa時，隨保壓時間延長，各處理組間酚類物質含量差異不顯著。整個實驗過程中酚類物質含量比對照組高可能是由于壓力導致細胞結構被破壞，更多酚類化合物流出。保壓時間分別維持在15 min和20 min時，處理壓力在400～600 MPa范圍內時，酚類物質含量隨著處理壓力的增加而下降，可能是壓力過高使柿漿中蛋白質分子結構改變，使位于分子折疊結構中易于接近的反應位點充分暴露并與小分子多酚結合，從而降低了酚類物質的含量[29]。

由圖6B可以看出，經300～600 MPa超高壓處理后的柿漿對DPPH自由基的清除率都顯著高于對照組（P＜0.05），但不同處理壓力和不同處理時間對DPPH自由基的清除率的影響差異不顯著（P＞0.05）。超高壓處理提高了DPPH自由基清除率主要是因為柿漿中的主要抗氧化活性成分多酚的提取率在超高壓條件下有所提高，故柿漿的抗氧化活性有所上升。

2.7 不同超高壓處理條件對柿漿可溶性單寧含量的影響

圖7 不同超高壓處理條件對柿漿可溶性單寧含量的影響Fig. 7 Effect of ultra-high pressure treatment on soluble tannin content in persimmon pulp

可溶性單寧是柿果澀味的主要來源，經脫澀處理后的可溶性單寧向不溶性單寧轉化，使柿果澀味減淡，但轉化后的不溶性單寧在溫度、酸堿度等條件改變時仍可轉化為可溶性單寧，使柿加工品出現返澀現象，返澀是柿果加工中較難解決的問題之一。由圖7可以看出，300～600 MPa超高壓處理后柿果的可溶性單寧含量都有所升高，且各處理組都顯著高于對照組（P＜0.05），各處理組間可溶性單寧含量也有所差別，有些處理間差異顯著，超高壓處理后可溶性單寧含量維持在0.69～0.87 mg/g之間，但遠低于柿子澀味的臨界值（2 mg/g）[30]。所以，超高壓處理不會使柿漿出現返澀現象。

2.8 不同超高壓處理條件對柿漿色澤的影響

由表1可以看出，經超高壓處理后柿漿的L*、a*、b*值都大于對照組，表明超高壓處理可以提亮柿漿色度，使果漿顏色更加接近柿子完熟時的黃紅色。就色差變化而言，除600 MPa壓力下處理10 min和20 min的柿漿ΔE值略高于2外，超高壓處理后柿漿的總色差ΔE值都小于2，按照Francis等[31]的食物比色原則，當ΔE不大于2時，色澤的變化在視覺上無法察覺，表明超高壓處理對柿漿色澤幾乎沒有影響，可以很好地保持柿漿色澤。

表1 不同超高壓處理條件對柿漿色澤的影響Table 1 Effect of ultra-high pressure treatment on color quality of persimmon pulp

3 結 論

在微生物安全方面，400 MPa以上壓力處理15 min和500 MPa以上壓力處理10 min可使柿漿達到商業無菌的要求，在產品保質期內保持質量穩定和良好的商業價值，說明超高壓加工技術對柿漿中的細菌有很好的殺滅效果，可以作為低溫滅菌手段應用于易變色和易返澀類果漿制品。但400 MPa壓力處理15 min的能耗明顯低于500 MPa壓力處理10 min的柿漿，建議采用400 MPa壓力處理15 min生產。經超高壓處理后的柿漿對其中VC和可溶性糖等營養成分的保存率較高，且高壓處理能維持可溶性固形物和可滴定酸含量，400 MPa常溫下殺菌15 min柿漿營養成分保存較高。通過可滿足柿漿商業無菌條件的超高壓處理可以有效地抑制柿漿中PPO和POD的活性，保持柿漿色澤，防止褐變發生；能維持柿單寧含量低于0.87 mg/g；且提高了柿漿中功能性成分酚類物質的含量，使柿漿抗氧化效果增強。

綜上所述，400 MPa常溫下對柿漿殺菌15 min，殺菌徹底，保持了柿漿中的營養成分和原有色澤，防止了褐變的發生，使柿漿中酚類物質功能性成分含量增加，提高了產品抗氧化活性，且加工后產品未出現返澀現象。說明超高壓處理用于柿漿不僅能保證其在微生物方面的安全性，也能更好地保持食品中固有的營養成分、風味、色澤等，還可以提高產品品質，是一種很有潛力和發展前景的食品加工技術。

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