高靜壓處理對美洲南瓜殺菌效果與品質(zhì)的影響

周春麗*，鎖冠文，虞磊，蘇偉，胡雪雁

江西科技師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院（南昌 330013）

美洲南瓜（Cucurbita pepoL.）營養(yǎng)價值非常豐富，還有一定的藥用價值和食療保健作用，其果實成分以碳水化合物為主，含有多種可溶性糖類、維生素C、常量元素、無機(jī)鹽、蛋白質(zhì)等多種人體所需要的氨基酸，可以有效地防癌防腫瘤、降膽固醇、防治動脈粥樣硬化等，并且南瓜的鈉含量較低，很適合高血壓患者和中老年人食用，對防治高血壓和骨質(zhì)疏松有一定作用[1-2]。美洲南瓜上市前在加工、貯藏過程中都很容易會被微生物污染，使品質(zhì)發(fā)生變化，影響它的食用或藥用價值。高靜壓處理技術(shù)（High Hydrostatic Pressure，HHP）是一種新興的食品非熱殺菌加工處理技術(shù)。高靜壓處理能夠得到殺菌、鈍酶、改善食品品質(zhì)等效果[3-4]。與普通熱加工技術(shù)相比，高靜壓處理一些食品可以在取得殺菌效果的同時，較好地保持其品質(zhì)風(fēng)味，滿足現(xiàn)階段人們對于食品品質(zhì)的高需求，現(xiàn)在已經(jīng)逐漸應(yīng)用于果蔬加工與保鮮[5]。

目前國內(nèi)外對高靜壓處理美洲南瓜的相關(guān)研究還比較少，以美洲南瓜為研究對象，探究高靜壓技術(shù)對它的殺菌效果和品質(zhì)影響，表明將高靜壓處理技術(shù)運(yùn)用在美洲南瓜加工工藝中的可行性，這對美洲南瓜加工工藝的發(fā)展有著積極意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮成熟的美洲南瓜，購于沃爾瑪，室溫貯藏備用。營養(yǎng)瓊脂，孟加拉紅培養(yǎng)基；維生素C標(biāo)準(zhǔn)品、草酸溶液、Na2CO3溶液、半乳糖醛酸標(biāo)準(zhǔn)品、焦性沒食子酸、福林試劑、2, 6-二氯靛酚溶液、甲醇、乙腈。

1.2 儀器與設(shè)備

超凈工作臺（XYJ-1456）；智能型生化培養(yǎng)箱（SPX-100B-Z）；色差計Hp-200；飛利浦榨汁機(jī)HR-1861；紫外分光光度計722N；高速冷凍離心機(jī)5804R；DELTA-320 pH計；CT3美國博勒飛公司質(zhì)構(gòu)儀；安捷倫有限公司效液相色譜儀APS80-16。

1.3 方法

1.3.1 樣品的預(yù)處理

1.3.1.1 工藝流程

美洲南瓜→清洗干凈→去皮→切半去籽去瓤→切塊→裝入聚乙烯塑料袋→真空包裝→高靜壓處理→待測樣品

1.3.1.2 高靜壓處理

在室溫25 ℃條件下處理該樣品。

①將真空包裝好的樣品放置于該設(shè)備的高壓處理室中，浸泡在傳壓介質(zhì)水里；②設(shè)定處理壓力分別為200，300，400，500和600 MPa，保壓時間為5 min[6]；③用紗布將高靜壓處理后的樣品表面水分擦拭干凈，低溫貯藏（4 ℃），待測。

1.3.1.3 試驗空白對照

選取常壓（0.1 MPa）下未處理過的美洲南瓜樣品，待測。

1.3.2 菌落總數(shù)和霉菌酵母菌數(shù)的測定

根據(jù)GB 4789.2—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗菌落總數(shù)的測定》和GB 4789.15—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗霉菌和酵母菌計數(shù)》相關(guān)要求分別來測定美洲南瓜的菌落總數(shù)、霉菌、酵母菌數(shù)。在超凈工作臺上進(jìn)行試驗，采用平板計數(shù)法進(jìn)行菌落計數(shù)。稱取1 g美洲南瓜樣品，量取9 mL生理鹽水，按照1∶9比例稀釋，選擇10-1，10-2和10-33個稀釋梯度進(jìn)行試驗[4]。分別取1 mL稀釋液與15 mL營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基注入平皿，混合均勻，待瓊脂凝固后翻轉(zhuǎn)平板，在37 ℃恒溫箱內(nèi)培養(yǎng)48 h；肉眼觀察記下各稀釋倍數(shù)下的菌落數(shù)量，每個稀釋度做3個平皿。按上述同樣試驗方法及過程用孟加拉紅培養(yǎng)基測定霉菌和酵母菌數(shù)。

1.3.3 硬度的測定

將美洲南瓜樣品切成厚度約為3 cm的均勻塊狀，置于質(zhì)構(gòu)儀上，采用P/2n型號針狀探頭對試樣進(jìn)行穿刺測試。設(shè)置測試參數(shù)：測試前速度1 mm/s，測試速度0.5 mm/s，測試距離5 mm，起始力0.5 N，最大量程250 N。每次測定10個樣品取其平均值。

1.3.4 pH的測定

稱取5.0 g美洲南瓜試樣，用榨汁機(jī)打成勻漿，直接用pH計測定各組樣品的pH，待pH計上顯示的數(shù)據(jù)穩(wěn)定后讀數(shù)。每個樣品重復(fù)測定3次。

1.3.5 色澤的測定

使用色差儀對美洲南瓜樣品的色澤進(jìn)行測定分析，以室溫下沒有經(jīng)過高靜壓處理的樣品作為標(biāo)準(zhǔn)，在反射模式下測得各組樣品的L*、a*、b*值。顏色參數(shù)L*表示亮度或白度，L*值越大，色澤越白；a*反映樣品紅-綠值，a*＜0表示偏綠程度，a*＞0表示偏紅程度；b*表示樣品黃-藍(lán)值，b*＜0反映偏藍(lán)程度，b*＞0反映偏黃程度[7]。每組要多次重復(fù)測定取平均值。

總色差用公式ΔE=[(L*-L0*)2+(a*-a0*)2+(b*-b0*)2]1/2計算。其中L0*、L*，a0*、a*，b*0、b*分別表示高靜壓處理前后美洲南瓜樣品的亮度、紅-綠值、黃-藍(lán)值；計算得到的ΔE值越大，樣品的顏色變化越大。

1.3.6 可溶性糖含量的測定

可溶性糖是果蔬中可溶性固形物的主要成分，美洲南瓜中的可溶性糖主要為葡萄糖、蔗糖、果糖，分別配置好它們的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液備用。稱取50 g美洲南瓜果肉，加入150 mL的蒸餾水混合，用榨汁機(jī)將其打成勻漿，將勻漿在4 ℃下存放2 h備用，并在該溫度下按轉(zhuǎn)速12 000 r/min離心20 min，過膜后準(zhǔn)備進(jìn)樣上機(jī)分析。

使用高效液相色譜柱，設(shè)定柱溫25 ℃，氨基柱內(nèi)徑4.6 mm×250 mm，粒徑5 μm。流動相是乙腈與水的混合溶液，其中V（乙晴）∶V（水）=75∶25，真空泵脫氣，流速為1.0 mL/min。根據(jù)外標(biāo)法來定量，分別計算出美洲南瓜樣品中蔗糖、葡萄糖和果糖的含量[8]。

1.3.7 維生素C含量的測定

采用2, 6-二氯靛酚滴定法來測定美洲南瓜中還原型VC的含量[8]。先進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)抗壞血酸溶液的滴定，計算出每毫升染料所對應(yīng)的VC含量；再進(jìn)行樣品勻液的滴定；重復(fù)三次滴定并記錄下滴定所耗用的染料體積。根據(jù)所得試驗數(shù)據(jù)計算美洲南瓜試樣中的VC含量。

1.3.8 總酚含量的測定

美洲南瓜中的總酚含量采用Folin-Ciocalteu’s法測定[9]。先取無食子酸樣品配置成標(biāo)準(zhǔn)溶液，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線；其次稱取50 g美洲南瓜樣品用榨汁機(jī)打成勻漿；最后吸取2 mL勻漿用蒸餾水定容到100 mL容量瓶中，過濾，所得濾液即為待測液。福林試劑用蒸餾水按體積比1∶5稀釋，取1 mL待測樣液，向其中加入2.0 mL稀釋后的福林試劑、2.0 mL 7.5%的碳酸鈉溶液，在常溫下避光放置1 h，使用紫外可見分光光度計測定其在波長765 nm處的吸光度[4]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

將上述試驗中所測得的各項數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0、Microcal Origin 9.0數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行處理，每個試驗處理重復(fù)3次，以平均值表示。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 高靜壓處理對美洲南瓜的殺菌效果

高靜壓處理對美洲南瓜的殺菌效果如圖1所示，試驗測得：未經(jīng)過高靜壓處理的美洲南瓜樣品的菌落總數(shù)為6.19 lg CFU/g，霉菌和酵母菌數(shù)為3.48 lg CFU/g。由圖1可得，高靜壓處理時，不同壓力對美洲南瓜的菌落數(shù)影響不同，壓力越大，殺菌效果越好；在將處理壓力升至500 MPa時，測得美洲南瓜的菌落總數(shù)為0.44 lg CFU/g，此時美洲南瓜中的霉菌和酵母菌以全被殺滅，符合國家食品衛(wèi)生安全標(biāo)準(zhǔn)。熱哈曼[10]利用高壓滅菌工藝處理石榴-蘋果復(fù)合果汁，研究表明當(dāng)壓力為450 MPa時，殺菌效果最好，此時果汁中的菌落數(shù)量減少97%以上。朱香澔等[11]用高壓處理的方式研究不同壓力組合對西番蓮果汁的殺菌效果，當(dāng)壓力組合為300~600 MPa之間時，殺菌效果最好，西番蓮果汁飲料中菌落總數(shù)減少99.71%。此次試驗結(jié)果與他們的研究結(jié)果相符。試驗中繼續(xù)提高壓力使美洲南瓜在600 MPa保壓5 min后，美洲南瓜中已經(jīng)完全檢測不到微生物。這與韓楊[12]相關(guān)研究結(jié)果一致，在研究高靜壓處理對黃椒汁品質(zhì)的影響時就發(fā)現(xiàn)，當(dāng)壓力到達(dá)600 MPa時，保壓10 min，黃椒汁中的微生物完全被殺滅，而且貯藏期間黃椒汁可以維持60 d的貯藏時間內(nèi)菌落總數(shù)在安全范圍內(nèi)。因此，高靜壓技術(shù)對美洲南瓜中的微生物有顯著的殺滅效果，且處理壓力越高殺菌效果越好，試驗測定的最佳殺菌條件是在500 MPa，保壓5 min。

圖1 不同處理壓力下美洲南瓜的微生物數(shù)量

2.2 高靜壓處理對美洲南瓜硬度的影響

與處理前相比，美洲南瓜的硬度降低了5.5%，具有顯著性差異（p＜0.05）（圖2）。可能是因為在高靜壓處理過程中高壓使得美洲南瓜的細(xì)胞壁發(fā)生變化（結(jié)構(gòu)變性或破裂），從而導(dǎo)致美洲南瓜的硬度降低[13]?；ǔ傻萚14]在研究高靜壓對蔬菜品質(zhì)的影響時也發(fā)現(xiàn)經(jīng)高靜壓處理過的梨和蘋果的硬度均顯著性降低（p＜0.05）；董鵬等[15]在研究高靜壓對蔬菜的殺菌效果和品質(zhì)影響時測得高靜壓會使蔬菜的硬度下降，但其影響遠(yuǎn)小于熱處理殺菌技術(shù)。這些結(jié)論均與試驗結(jié)果一致，同時也符合Basak所提出的“瞬間壓力軟化”理論，在壓力升高的瞬間蔬菜的硬度會下降[16]。但馮海紅等[17]則通過試驗發(fā)現(xiàn)HHP處理對綠蘆筍、紅椒、青椒等果蔬的硬度影響不大，差異不顯著（p＞0.05）。這一結(jié)論與上述規(guī)律相反，可能是由于不同水果三維結(jié)構(gòu)和基因序列的不同，導(dǎo)致果膠酶耐熱抗壓性的不同[18]。高靜壓影響果蔬硬度具體變化機(jī)理及原因需要進(jìn)一步研究分析。

圖2 高靜壓處理對美洲南瓜硬度的影響

2.3 高靜壓處理對美洲南瓜pH的影響

經(jīng)過高靜壓處理后美洲南瓜的pH未發(fā)生顯著性變化（p＞0.05）（圖3）。測得未經(jīng)處理過的美洲南瓜pH為5.56，高靜壓處理后pH為5.54，僅有小范圍的減小。該結(jié)論與喬言平，馬越在高靜壓處理鮮榨番茄汁

圖3 高靜壓處理對美洲南瓜pH的影響

研究中pH的變化規(guī)律相同[19-20]。趙晗宇等[21]也通過試驗發(fā)現(xiàn)經(jīng)高靜壓處理過的果蔬的pH變化不顯著，符合試驗的結(jié)論。這說明高靜壓加工技術(shù)對美洲南瓜的pH影響不大，使用該技術(shù)殺菌能較好地保持其pH的穩(wěn)定。

2.4 高靜壓處理對美洲南瓜色澤的影響

色澤是評價美洲南瓜產(chǎn)品感官品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，L*值越大，樣品白度越大；ΔE＞2時表明了樣品顏色發(fā)生肉眼可見的變化，并且ΔE越大，色澤變化越大[22]。由表1可知，美洲南瓜在經(jīng)過500 MPa，保壓5 min處理后，與對照樣品相比L*值增大（p＜0.05），說明高靜壓處理后亮度的變化顯著，美洲南瓜的褐變程度減輕；a*、b*值均顯著減?。╬＜0.05）；根據(jù)公式計算出色差ΔE的值為1.60，表明高靜壓處理美洲南瓜顏色變化不明顯。Laboissière等[23]在對高靜壓處理后的黃百香果汁進(jìn)行感官評定時得出雖然色澤參數(shù)差異顯著，但是總體顏色變化肉眼不可見（ΔE＜2）。高悅等[24]比較超高壓和熱處理對酸辣藕丁菜肴品質(zhì)變化的影響，結(jié)果顯示超高壓處理酸辣藕丁的色澤和質(zhì)構(gòu)特性均優(yōu)于熱處理藕丁。這表明高靜壓處理對色澤的影響不顯著，更能夠很好地保持甚至改善果蔬制品的色澤，減輕食品的褐變程度。

表1 高靜壓處理前后美洲南瓜的色澤

2.5 高靜壓處理對美洲南瓜可溶性糖含量的影響

高靜壓處理后，美洲南瓜中的可溶性糖含量在一定程度上均有所下降，其中葡萄糖和果糖的含量顯著性降低（p＜0.05），在500 MPa下處理5 min后分別下降18.1%和14.1%；而蔗糖含量在處理前后差異不顯著（p＞0.05），僅降低0.3%（表2）。王寅[25]在高靜壓處理藍(lán)莓汁時發(fā)現(xiàn)，處理過的藍(lán)莓汁其可溶性糖中葡萄糖和果糖含量同樣下降且差異顯著（p＜0.05）。Zhao等[26]在對黃瓜汁進(jìn)行高靜壓處理時也測得葡萄糖、果糖含量顯著變化，而蔗糖含量基本穩(wěn)定，與結(jié)論相符。這一方面可能是由于壓力增大了溶解氧的含量，使得部分可溶性糖氧化分解，生成小分子有機(jī)酸；另一方面也說明相較于蔗糖，葡萄糖和果糖耐壓程度低，在較高的壓力條件下易發(fā)生變化，故而使得總的可溶性糖含量下降。高靜壓處理對可溶性糖中葡萄糖和果糖含量影響的具體變化機(jī)理，有待進(jìn)一步地研究證明。

表2 高靜壓處理前后美洲南瓜的可溶性糖含量單位：%

2.6 高靜壓處理對美洲南瓜中維生素C含量的影響

經(jīng)HHP處理后，美洲南瓜中的維生素C含量有所下降，差異較為顯著（p＜0.05），VC含量為8.16 mg/100 g，保留率為81.7%（圖4）?；ǔ傻萚14]也得出過相似結(jié)論，在用多種果蔬進(jìn)行高靜壓處理后發(fā)現(xiàn)所有蔬菜中的VC含量均降低（p＜0.05），在500 MPa壓力下保壓5 min后，美洲南瓜的VC含量損失了9.58%，且果蔬中VC含量越高降低的程度越大。鄧紅等[27]測得高靜壓處理過的獼猴桃果漿中的VC含量比處理前下降了12.9%。VC極不穩(wěn)定，壓力、溫度、光照及pH等因素變化都會對其產(chǎn)生影響。潘玲等[28]在研究高靜壓加工對山竹汁微生物及品質(zhì)的影響時也得出了相似的結(jié)論，此外還將山竹汁進(jìn)行熱處理（HTST）與之對比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)雖然高靜壓技術(shù)對山竹汁VC含量影響顯著，但是其損失率遠(yuǎn)低于熱處理技術(shù)。類似地，王寅[25]在高靜壓和熱處理對藍(lán)莓汁品質(zhì)影響的比較研究中也發(fā)現(xiàn)高靜壓處理會導(dǎo)致藍(lán)莓汁中的VC含量減少，但是其損失遠(yuǎn)小于HTST處理。這說明采用高靜壓技術(shù)殺菌會使果蔬中的VC含量有所減少，但是與普通的熱處理殺菌技術(shù)相比，它能更大限度地保持美洲南瓜中的VC含量。

圖4 高靜壓處理對美洲南瓜維生素C含量影響

2.7 高靜壓處理對美洲南瓜中總酚含量的影響

高靜壓處理過后的美洲南瓜中的總酚含量有所升高，但沒有顯著性差異（p＞0.05）。在經(jīng)過500 MPa保壓5 min處理后，美洲南瓜所含的總酚量增加了1.3%（圖5），這可能是由于加壓導(dǎo)致細(xì)胞膜通透性增加，酚類化合物從組織釋放出來。Szczepańska等[29]高壓處理胡蘿卜汁后，測得數(shù)據(jù)表明酚類化合物的含量有所增加；Patras等[30]將草莓果醬在500 MPa下高靜壓處理10 min后發(fā)現(xiàn)果漿中的總酚含量增加了8.3%，并且處理壓力越大，總酚含量增加的越多；Huang等[31]研究發(fā)現(xiàn)高靜水壓處理楊桃汁后的測得總酚含量高于未處理；Krystian等[32]研究發(fā)現(xiàn)高靜壓處理藍(lán)莓汁后，總酚含量會略微升高。這均與試驗的結(jié)果相一致，高靜壓處理總體上提高了總酚的含量，所得結(jié)果對進(jìn)一步研究高靜壓對美洲南瓜酚類化合物的影響具有重要的參考價值。

圖5 高靜壓處理對美洲南瓜總酚含量的影響

3 結(jié)論

1) 高靜壓處理對美洲南瓜有很好的殺菌效果，25℃，500 MPa，保壓5 min是最佳的殺菌條件；此時美洲南瓜霉菌及酵母菌以被完全殺滅，菌落總數(shù)0.44 lg CFU/g可以達(dá)到商業(yè)無菌的狀態(tài)，符合國家食品安全標(biāo)準(zhǔn)。

2) 高靜壓處理后，美洲南瓜pH、蔗糖含量以及總酚含量的影響很小，均略微地降低，且差異不顯著（p＞0.05）。但在測量色澤時發(fā)現(xiàn)與對照樣品相比，雖然其參數(shù)L*、a*、b*值都影響顯著（p＜0.05），但是計算得到ΔE小于2即顏色變化不明顯，且遠(yuǎn)小于熱處理加工技術(shù)給南瓜帶來的色澤變化。這表明高靜壓處理技術(shù)可以有效地減輕美洲南瓜的褐變，起到護(hù)色作用。

3) 高靜壓處理后，美洲南瓜的硬度、VC含量以及可溶性糖中的萄糖和果糖的含量均顯著下降（p＜0.05）；其中硬度下降5.5%，VC含量可以保留原來的81.7%，葡萄糖、果糖含量分別為處理前的81.9%和85.9%。但與熱處理相比高靜壓對其品質(zhì)的影響更小，對美洲南瓜的VC、果糖和葡萄糖含量的保持率較高。

綜上所述，試驗表明運(yùn)用高靜壓技術(shù)處理美洲南瓜，可以在取得良好殺菌效果的同時更好地保持美洲南瓜的各營養(yǎng)成分含量，對其品質(zhì)的影響較小。運(yùn)用高靜壓處理殺菌可以有效地延長美洲南瓜的貯藏期，最大限度地保留其營養(yǎng)價值。這對美洲南瓜加工工藝和高靜壓技術(shù)的發(fā)展具有意義重大，同時為將高靜壓處理技術(shù)代替熱處理技術(shù)運(yùn)用到美洲南瓜的加工工藝中提供了理論基礎(chǔ)。