不同殺菌方式對沙棘果漿品質的影響

張琪，朱丹，牛廣財*，魏文毅，顏飛翔

1(黑龍江八一農墾大學 食品學院，黑龍江 大慶，163319)2(黑龍江八一農墾大學 生命科學技術學院，黑龍江 大慶，163319)

沙棘(HippophaerhamnoidesL.)屬于胡頹子科沙棘屬植物，其主要分布于中國西北、東北、華北等[1]。沙棘果實富含Vc、黃酮類化合物、多酚類化合物，以及不飽和脂肪酸、氨基酸等營養成分[2-4]，并且具有藥用價值。但是由于沙棘含水量較高等因素，沙棘果漿在貯存過程中易被污染腐敗。因此為更好的保存沙棘果漿原有的營養價值，要對果漿進行殺菌處理。目前較為常見的殺菌方式包括傳統熱殺菌、微波殺菌、超聲波殺菌等。

傳統熱殺菌技術包括加熱殺菌，可以有效殺死各種微生物并且能夠使酶類失活，從而確保了在微生物方面食品的安全[5]。加熱殺菌雖然能夠延長食品的貨架期，但在一定程度上破壞了果漿的顏色、香氣、味道及熱敏性營養成分，對產品的質量造成了一定影響。鄧茹月等[6]對刺梨果漿進行巴氏殺菌(80 ℃/30 min)處理后，雖然微生物數量達到國家安全標準，但是與原果漿相比SOD的保存率僅剩下35%，Vc的保存率僅剩下49.3%，且總黃酮、蛋白質、脂肪等均造成一定損失。他們的研究證實了巴氏殺菌對產品營養成分的破壞作用。

微波殺菌對微生物的殺滅作用則是利用電磁場效應和生物效應，它除了具有傳統熱殺菌有的熱效應之外，還擁有非熱效應的作用，從而更易對食品進行瞬時、高效的殺菌[7-8]。微波導致了生物組織或者系統的升溫，即食物中的細菌會出現分子極化現象，導致蛋白質變性，失去生物活性[9]。在國內外殺菌技術中，微波殺菌要比傳統殺菌方法更加實用，它具有微波熱效應和非熱效應的雙重作用[10]。

超聲波是一種新型的食品工藝殺菌技術，較好地解決了傳統食品加工過程中存在的營養流失和褐變問題[11-14]，超聲波殺菌能夠在相對較短的時間內將果汁、果漿中的一些細菌殺死、使病毒失去活性，能夠破壞某些體積較小的微生物細胞壁[15]。此外，超聲波殺菌能更好地提高和完善食品品質，保存食品的原有風味。超聲波殺菌技術在食品方面的應用，已經覆蓋果蔬汁、醬油、牛奶等領域。秦艷紅等[16]研究表明超聲波處理后櫻桃番茄汁的Vc保存率為90.15%，巴氏處理后的Vc保存率僅84.20%，且在0 ℃以櫻桃番茄汁的Vc含量為指標，發現超聲波滅菌處理的果汁貨架期為14.1 d，要比巴氏殺菌的果汁貨架期長4 d。通過兩者的對比可以表明超聲波殺菌效果要優于普通巴氏殺菌。

目前，對食品殺菌主要有巴氏殺菌、微波殺菌和超聲波殺菌等方式，但是，針對不同的食品原料，最佳的殺菌方式也各不相同，產生的效果也不一樣。近年來的研究發現微波殺菌和超聲波殺菌效果相對較好，能夠更好的保持產品的各項指標。例如，余秀麗等[17]對番木瓜果漿巴氏和微波2種殺菌方式的殺菌率及殺菌后的理化性質進行對比，得出微波殺菌后的番木瓜果漿感官品質更好，可溶性固形物含量為11.53%，非酶褐變指數為0.061，Vc的保存率為87.42%，色差ΔE值為5.91，更加接近原番木瓜果漿的色澤，得到的感官評價結果更優；而巴氏殺菌的果漿非酶褐變指數達到0.083，Vc保存率僅73.61%，色差ΔE值為7.47，這充分說明了微波殺菌的優勢。此外，李興武等[18]以低糖果醬為材料，研究巴氏殺菌、超高壓殺菌及超聲波殺菌對其營養成分和感官品質的影響，結果顯示，其總酚含量經巴氏殺菌、超高壓殺菌后分別下降了32.17%、11.31%，而超聲波殺菌后，總酚含量增加了26.67%。VC含量經巴氏殺菌、超高壓殺菌、超聲波殺菌后分別下降了78.79%、46.97%、30.81%。綜合評價，超聲波殺菌能更大程度保持果醬的營養成分和感官品質。

本文對85 ℃水浴加熱15 min、100 ℃水浴加熱15 min、微波殺菌4 min、超聲波殺菌10 min、超聲波殺菌15 min幾種不同的殺菌方式進行了對比探討，并以沙棘果漿的殺菌效果及理化性質作為指標進行衡量，比較了不同殺菌方式對果漿品質的影響，以找到更好的殺菌工藝。

1 材料與方法

1.1 材料

深秋紅大果沙棘，黑龍江省農科院漿果研究所提供；NaOH、NaH2PO4、Na2HPO4、葡萄糖、過氧化氫、亞鐵氰化鉀、鐵氰化鉀、FeCl3、H2SO4、蒽酮、平板計數瓊脂(plate count agar，PCA)培養基、2,6-二氯靛酚等，均為國產分析純。總超氧化物歧化酶(T-SOD)測試盒，南京建成生物工程研究所。

1.2 儀器與設備

Hr7633型打漿機，珠海飛利浦家電有限公司；Kh5200De型數控超聲波清洗機，昆山禾創超聲儀器有限公司；HR-8752GM型微波爐，海爾有限公司；Exploter分析天平，上海奧豪斯儀器有限公司；PHS-3C型pH計，上海雷諾儀器廠制造；UV-1100型紫外可見分光光度計，上海市美譜達儀器廠制造；Hws24型電熱恒溫水浴鍋，上海恒科學儀器有限公司；Drp-9082型電熱恒溫培養箱，上海森信實驗儀器有限公司；C3T型質構儀，美國Brookfield公司；l420臺式低速自動平衡離心機，長沙湘儀離心機儀器有限公司；CR-410型色差儀，美能達廣州機電設備有限公司；Bcn-1360型超凈工作臺，北京東聯哈爾儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 沙棘果漿生產工藝流程

沙棘鮮果→挑選→打漿→殺菌(微波/加熱/超聲波殺菌)→冷卻→4 ℃下貯藏→指標測定

1.3.2 沙棘果漿殺菌處理

同一批次的自然pH沙棘果漿分為4組。其中，對照組3份，不做任何處理；微波殺菌組3份，在400 W下進行4 min間歇式微波處理；加熱殺菌組6份，其中3份在85 ℃水浴中加熱處理15 min，另外3份在100 ℃水浴中加熱處理15 min；超聲波殺菌組6份，其中3份在100 W超聲波處理10 min，另外3份在100 W超聲波處理15 min。處理后盡快冷卻至室溫，再將處理后的果漿放置于4 ℃下冷藏待測。

1.3.3 沙棘果漿評價指標的測定

1.3.3.1 菌落總數的測定

根據國標《食品微生物學檢驗菌落總數測定》(GB4789.2—2016)的方法進行測定[19]。

采用平板計數法進行計數，殺菌效果采用殺菌率來表示，并按照公式(1)計算：

(1)

式中：m0,對照組的菌落總數，CFU/mL；m,不同殺菌處理后的菌落總數，CFU/mL。

1.3.3.2 總糖含量的測定

采用蒽酮比色法測定[20]，結果以mg/mL表示。

1.3.3.3 總酸含量的測定

根據《食品中總酸的測定》(GB/T12456—2008)中酸堿滴定的方法進行測定，取檸檬酸折算系數計算，結果用g/L表示。

1.3.3.4 還原糖含量的測定

采用3,5-二硝基水楊酸(DNS)法測定[21]，取適量果漿浸出液稀釋50倍后進行測定，結果用質量分數(%)表示。

1.3.3.5 pH的測定

用經標定后的PHS-3C型精密pH計進行測定。

1.3.3.6 非酶褐變指數(A420)的測定

參考萬斌等[22]的方法并稍作修改。取5 mL果漿浸出液，加無水乙醇稀釋10倍，混合均勻，以蒸餾水作對照，在420 nm處測定吸光度。以A420表示沙棘果漿的非酶褐變指數。

1.3.3.7 色澤的測定

利用美能達CR-410型色差儀[23]，以白板為對照，分別測定沙棘果漿析出液中的L*值、a*值和b*值。用ΔE的大小來比較殺菌后沙棘果漿與未處理果漿顏色的變化程度。按公式(2)計算ΔE值：

(2)

式中：L*值，亮度值；a*值，沙棘果漿的紅綠程度；b*值，沙棘果漿的黃藍程度；L，a，b值為白板測定值。

1.3.3.8 還原型Vc含量的測定

采用2,6-二氯靛酚法[24]，結果用g/L表示。

1.3.3.9 還原力的測定

取0.2 mL果漿析出液，加入2.5 mL磷酸緩沖液(0.2 mol/L，pH 6.6)和1 mL 100 g/L鐵氰化鉀溶液，50 ℃水浴保溫20 min后快速冷卻，并加入2.5 mL 200 g/L三氯乙酸溶液，并將混合后的溶液以3 600 r/min離心15 min，取上清液2.5 mL，加入2.5 mL去離子水和0.5 mL 1.0 g/L FeCl3，在700 nm測定吸光度值，參比為去離子水。

1.3.3.10 總SOD酶活力的測定

采用南京建成試劑盒法測定。

1.3.3.11 TPA質構分析

采用美國Brookfield公司的C3T型質構儀，對沙棘果漿樣品進行TPA質構分析測試[17]。測試探頭為25.4 mm的TA4/1000型圓柱探頭。測試條件如下：目標值為20.0%；測試速度為1 mm/s；返回速度為1 mm/s；循環次數為2次。

1.3.3.12 感官評價

用定量描述分析法(quantitative descriptive analysis, QDA)[17]，對沙棘果漿樣品進行感官評價分析。確定QDA感官描述語、定義及參考樣，并確定QDA線性標尺。標尺為兩端用詞匯固定的線段，最左端表示最弱，感官評價最低，各項指標最差，為最低分(0分)；最右端表示最強，感官評價最高，各項指標最好，為最高分(15分)。越接近參考樣的感官特性得分越高，相對應的外觀、滋味、香氣、口感、后感的指標最好，并將得分的平均值繪制成感官雷達圖，然后通過該圖的形態變化定量描述沙棘果漿的感官品質變化，圖中心為最低分(0分)，最外圈為最高分(15分)，中間按分值依次等距離劃分。

取20 g果漿樣品于50 mL玻璃杯中，并用3位隨機數字對樣品進行編號，品評員分別獨立在統一制定的標尺上進行標記，互不干擾，并用刻度尺測量出標記處距離起點的長度,得出分數，取平均值作為最終結果。感官評定小組成員為10人。

1.4 數據處理與分析

采用Excel 2003進行統計分析，用SPSS Statistics 19.0統計分析軟件進行處理，采用ANOVA進行Duncana兩兩比較分析(P<0.05),并對所得試驗數據進行繪圖制表。試驗測定結果用平均值±標準偏差(SD)表示，最后將數據進行對比分析。

2 結果與分析

2.1 不同殺菌方式對沙棘果漿殺菌效果的影響

由表1可知，與對照組相比，2種加熱殺菌、微波殺菌以及2種超聲波殺菌的效果均顯著(P<0.05)；而加熱殺菌、微波殺菌和超聲波殺菌之間的殺菌效果沒有顯著差異(P>0.05)。從表1可以看出，5種殺菌處理方式中，超聲處理15 min的殺菌效果最好，菌落總數由3.0×104CFU/mL下降到1.0×102CFU/mL，殺菌率達到99.67%，并且超聲波殺菌不會使果漿產生蒸煮味，有利于保存沙棘果漿原有的品質，其次是超聲波10 min的殺菌方式，殺菌率為99.07%。

表1 加熱殺菌、微波殺菌及超聲波殺菌對沙棘果漿中菌落總數的影響Table 1 The effect of heating sterilization, microwave sterilization and ultrasonic sterilization on total number of colonies in sea buckthorn pulp

注：數據表示形式為平均值±標準差；同一列數據肩標不同的字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

2.2 不同殺菌方式對沙棘果漿理化性質的影響

由表2可知，與對照組相比，2種加熱殺菌，微波殺菌以及超聲波10 min殺菌方式的總糖含量顯著減少(P<0.05)，而超聲波15 min的殺菌方式總糖含量顯著上升(P<0.05)，原因可能是在此條件下超聲波空化作用使沙棘中糖類物質大幅度增加。與對照組相比，進行殺菌處理的沙棘果漿總酸、還原糖的含量顯著下降(P<0.05)。微波殺菌方式的總酸、還原糖含量下降最多，其中微波殺菌后樣品的總酸含量與加熱、超聲殺菌方式差異顯著(P<0.05)，微波殺菌方式的還原糖含量與超聲波15 min殺菌方式的差異不顯著(P>0.05)，與2種加熱殺菌的差異顯著(P<0.05)。超聲波殺菌樣品的pH與對照組沒有顯著差異(P>0.05)，而微波殺菌的pH值與對照組相比上升最多，差異顯著(P<0.05)。

表2 加熱殺菌、微波殺菌及超聲波殺菌對沙棘果漿理化性質的影響Table 2 The effect of heating sterilization, microwave sterilization and ultrasonic sterilization on physical and chemical properties of sea buckthorn pulp

2.3 不同殺菌方式對沙棘果漿色澤的影響

由表3可知，經過殺菌處理后的沙棘果漿與對照組相比，代表亮度的L*值都有增加，5種殺菌處理中除微波殺菌外，其余處理與對照相比差異均不顯著(P>0.05)，微波殺菌的L*值最大，即亮度最高，與表的處理組差異顯著(P<0.05)。代表紅色的a*值，經殺菌處理的果漿與對照處理的果漿差異都不顯著(P>0.05)。其中經微波殺菌的沙棘果漿a*值最大，顏色更紅。從代表黃色的b*值來看，各種殺菌處理與對照間差異均不顯著(P>0.05)，而微波殺菌的b*值比對照升高了17.71%。5種處理中雖然超聲波處理與其他殺菌處理之間差異不顯著(P>0.05),但是，該處理的沙棘果漿b*值較低，可能是因為溫度等條件的限制，抑制了沙棘果漿中的羰氨反應，使其顏色保持較好。

表3 加熱殺菌、微波殺菌及超聲波殺菌對沙棘果漿色澤的影響Table 3 The effect of heating sterilization, microwave sterilization and ultrasonic sterilization on the color of sea buckthorn pulp

由表3可以看出5種處理的ΔE值差異均不顯著(P>0.05)，其中微波殺菌的沙棘果漿樣品顏色變化最小，ΔE為59.06，對比其他4種處理方式，微波的殺菌方式能夠更好地保持原沙棘果漿的顏色，且對沙棘果漿色澤的影響小于其他殺菌方式。

殺菌過程中造成的褐變程度，常用非酶褐變指數(A420)來指示，吸光度值越大則褐變程度越大，相反吸光度值越小褐變程度越小。如表3所示，經過100 ℃加熱15 min殺菌處理及微波殺菌處理的沙棘果漿的非酶褐變指數與對照組差異顯著(P<0.05)。而85 ℃加熱15 min殺菌處理、超聲波殺菌處理的果漿與對照相比，非酶褐變指數差異不顯著(P>0.05)，并且超聲波10 min的殺菌處理能夠降低沙棘果漿的非酶褐變指數。相比加熱殺菌和微波殺菌來說，超聲波殺菌保證了沙棘果漿的色澤，抑制了因熱效應加速的非酶褐變的產生。

2.4 不同殺菌方式對沙棘果漿Vc和抗氧化能力的影響

由表4可知，與對照組相比，加熱殺菌、微波殺菌和超聲波殺菌之后樣品的維生素C含量均有不同程度地降低，且差異顯著(P<0.05)。其中，加熱殺菌溫度越高，維生素C含量減少的越明顯，微波殺菌后維生素C的含量最少，由23.54 g/L降至15.56 g/L；經過超聲波處理的果漿維生素C含量也有所下降，但與熱殺菌處理的樣品相接近，超聲波處理15 min樣品的維生素C含量下降最少，由23.54 g/L降至21.66 g/L，維生素C保存率達到92%，說明超聲波處理15 min能夠更好的保存沙棘果漿中的維生素C，從而保證沙棘果漿的品質。

抗氧化能力方面，與對照組相比經過殺菌處理的沙棘果漿還原力均有增加，但差異不顯著(P>0.05)。另外，2個加熱處理及微波殺菌的沙棘果漿，SOD值明顯下降，加熱溫度越高，SOD值下降越明顯，且這3個處理與對照之間兩兩差異顯著(P<0.05)，其中微波殺菌的SOD值最低。而超聲波殺菌與對照相比果漿SOD值上升，且處理時間越長則SOD值上升越明顯，但差異不顯著(P>0.05),超聲波處理15 min，樣品的SOD含量達到13.81 U/mL，表明超聲波處理可以保存沙棘果漿的抗氧化能力，從而提高果漿品質。

表4 加熱殺菌、微波殺菌及超聲波殺菌對沙棘果漿Vc和抗氧化能力的影響Table 4 The effect of heating sterilization, microwave sterilization and ultrasonic sterilization on Vc and antioxidant capacity of sea buckthorn fruit pulp

2.5 不同殺菌方式對沙棘果漿質構特性的影響

由表5可知，與對照組相比，經加熱殺菌處理后的沙棘果漿硬度顯著增加(P<0.05)，微波殺菌果漿硬度下降不顯著(P>0.05)，超聲波10 min處理后的沙棘果漿硬度上升。與對照組相比，經過處理的沙棘果漿黏性、內聚性差異不顯著(P>0.05)。超聲波殺菌處理10 min的果漿彈力顯著增加(P<0.05)，而微波殺菌彈力顯著下降(P<0.05)。超聲波殺菌15 min的果漿硬度、黏性、強力及內聚性以及口感更接近于對照組。因此，超聲波處理15 min的殺菌方式較好。

表5 加熱殺菌、微波殺菌及超聲波殺菌對沙棘果漿質構特性的影響Table 5 The effect of heating sterilization, microwave sterilization and ultrasonic sterilization on the texture characteristics of sea buckthorn pulp

2.6 感官評定

由圖1可知，根據沙棘果漿的外觀、滋味、香氣、口感、后感對其進行感官評價。未經殺菌處理的沙棘果漿具有天然沙棘果的顏色、光澤較好并且較均勻。然而經微波殺菌的沙棘果漿顏色比天然沙棘果差，但是光澤和均勻性保持較好。但是經85 ℃ 15 min熱處理與超聲波處理后的沙棘果漿光澤差且具有不均勻性，差異不明顯(P>0.05)。在香氣方面，對照組沒有蒸煮味和異味，有天然沙棘果的香氣和味道。相對對照組的香氣，超聲波處理的沙棘果漿評價有所下降，但仍有沙棘果的原香，沒有85 ℃ 15 min熱處理和微波殺菌的蒸煮味以及其他異味。在滋味方面，對照組的果漿滋味濃厚，甜味低，酸味高，沒有其他味道。超聲波處理的果漿滋味不如對照組，但是總體來說，各項指標改變不大。85 ℃ 15 min熱處理的果漿與超聲波處理的酸甜感接近，但是具有蒸煮味和異味，影響了沙棘果漿的品質。然而微波殺菌的果漿滋味最差，甜味相比以上殺菌方式較高，也有蒸煮味和異味，沙棘果漿原有的品質被改變。在口感方面，經85 ℃熱處理和微波殺菌的口感最差，對照組和超聲波處理的果漿口感幾乎一致。在后感方面，對照組果漿能夠保持余味和余香，超聲波處理的果漿余味、余香殘留時間較短，但是85 ℃熱處理和微波殺菌后感不明顯，但是余味和余香損失嚴重。

圖1 加熱殺菌、微波殺菌及超聲波殺菌對沙棘果漿定量描述分析法感官評定結果Fig.1 The results of quantitative analysis of sensory evaluation of sea buckthorn fruit pulp by heating sterilization,microwave sterilization and ultrasonic sterilization

綜合來看，雖然超聲波殺菌后的樣品和對照組相比顏色、香味、滋味略差一些，但是沒有產生蒸煮味、蒸煮香等異味，且余味、余香比其他2種殺菌方式要保留的多。而由熱處理和微波處理的2種殺菌方式雖然甜味略有增加，但是產生了蒸煮味等異味，降低了余味、余香，破壞了沙棘果漿原有的品質。所以比較3種殺菌方式，超聲波殺菌對沙棘果漿外觀、滋味、香氣、口感、后感5個方面的感官評價更接近于對照果漿，評價結果高于85 ℃熱處理及微波殺菌2種方式。

3 討論與結論

對于本試驗中5種沙棘果漿的殺菌方法，與未經殺菌的沙棘果漿比較，超聲波15 min處理的果漿不但能夠達到商業殺菌的要求，而且能夠較好地保存沙棘果漿原有的風味，這一結果與王文宗等[25]的試驗結果一致。

在理化性質方面，經過加熱處理和微波處理的果漿總酸、總糖、還原糖的含量較對照組相比均有下降，pH和非酶褐變程度均有增加；而超聲波處理的果漿與對照處理的pH和非酶褐變程度差異不顯著(P>0.05)，且在色差分析中發現超聲波處理的果漿顏色變化程度最小，能夠更好地保存沙棘果漿原有的色澤，且經超聲波15 min殺菌處理的沙棘果漿的質構性質最接近對照果漿，本試驗結果與韓燕等[26]、冀曉龍等[8]一致。經過熱處理和微波處理的果漿Vc損失嚴重，但是超聲波處理后Vc損失較少，能夠更好地保留沙棘果漿原有的營養品質，這一試驗結果與冀曉龍等[8]的結果一致。

通過采用定量描述分析法對沙棘果漿進行感官評定得出，3種殺菌方式中，超聲波殺菌對沙棘果漿外觀、滋味、香氣、口感、后感5個方面的感官評價更接近于對照果漿，甜、酸適宜，無蒸煮味等異味，且余味、余香保留時間更長，評價結果較高。

因此，超聲波15 min是最佳的殺菌方式，既能達到商業殺菌要求，在理化性質及質構性質方面更接近于天然沙棘果漿，且Vc的保存率達到92%，SOD含量達到13.81 U/mL，色澤無差異，感官評定結果更優。