不同熱殺菌處理的NFC 橙汁品質變化分析

林鑫勰，余岳芳，朱玉燕，張俊超，閻 然，鄭小林,*

（1.浙江工商大學食品與生物工程學院，浙江 杭州 310018；2.德清秋水果汁有限公司，浙江 湖州 313216）

橙汁是目前產量與需求量最大的果汁飲料[1]。橙汁含有豐富的VC、類胡蘿卜素和礦物質等營養成分，具有保護心血管系統和降低膽固醇水平等作用[2]。非濃縮還原（Not from concentrate，NFC）橙汁是指將新鮮橙子壓榨出汁，直接殺菌后無菌灌裝，不添加防腐劑，需要冷鏈儲運的原榨果汁[1-2]。目前，市售NFC 橙汁主要有兩類：一類是NFC 鮮榨橙汁，產品在加工制作過程中采用巴氏殺菌（＜100 ℃）或者非熱殺菌，從而最大程度地保留了鮮果的營養成分和風味，但需要冷鏈運輸和低溫儲藏，保質期約1 個月[3]；另一類是常溫NFC 橙汁，產品在加工制作過程中采用超高溫殺菌后直接進行灌裝，這類產品在一定程度上保留了鮮果的營養成分和風味，在常溫下保質期約3～4 個月[4]，但其在常溫長期儲藏的情況下能否保持NFC 果汁應有的風味和口感還不太清楚[5]。

殺菌是果汁加工過程中的關鍵環節，通過殺滅微生物、鈍化果膠甲酯酶和抗壞血酸氧化酶，有助于保持橙汁的儲藏品質并延長其貨架期[6]。目前，綜合考慮安全、無毒、操作方便和應用廣泛等因素，熱殺菌是食品工業最通用的殺菌方式。熱殺菌是指將食品加熱以達到高溫，并在此溫度下保持一段時間以達到殺滅有害微生物并延長貨架期的目的，其包括巴氏殺菌（≤100 ℃）和高溫短時殺菌（＞100 ℃）兩種方式[7]。在熱殺菌過程中，殺菌溫度低會導致微生物無法被完全殺滅，而過度殺菌則會使果汁營養和風味物質受到破壞和損失，也增加企業的殺菌成本。另外，熱殺菌會影響果汁的感官和營養品質，而且不同殺菌處理對果汁風味和品質的影響不同。王珺等[8]發現，熱殺菌（100 ℃，5 min）處理使橙汁的醛類、醇類和酯類物質分別下降了42.32%、13.54%和62.35%，并產生了一些新的風味物質。Vikram 等[9]對橙汁進行不同熱殺菌（50、60、75、90 ℃）處理，發現溫度越高，VC 降解率越大。蔣和體等[10]研究了超高壓殺菌（400 MPa，40 ℃，4 min）和熱殺菌（90 ℃，1 min）處理對橙汁品質的影響差異，發現熱殺菌對橙汁色澤和主要成分的影響顯著大于超高壓殺菌，其中熱殺菌橙汁VC 損失率為4.85%，而超高壓殺菌VC 損失率為3.35%。因此，選擇合適的殺菌工藝對食品的品質控制和食用安全均具有重要作用。目前，對NFC 橙汁熱殺菌的研究較少，特別是常溫NFC 橙汁。因此，本文主要研究了兩種熱殺菌方式對NFC 橙汁品質的影響，通過檢測熱殺菌后的NFC 鮮榨橙汁和常溫NFC 橙汁品質指標的變化，確定最優的熱殺菌工藝，為NFC 橙汁殺菌工藝的研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

NFC 橙汁：以哈姆林、瓦倫西亞、Pera 橙子品種混榨而成，由德清秋水果汁有限公司從巴西進口，到達公司后放置于0～6 ℃冷庫中解凍30 d，然后分裝，進行不同的熱殺菌處理。

草酸，國藥集團化學試劑有限公司；標準抗壞血酸，上海阿拉丁生化科技有限公司；2,6-二氯酚靛酚鈉鹽、福林試劑、沒食子酸，上海源葉生物科技有限公司；菌落總數測試片、霉菌、酵母菌測試片，廣東達元綠洲食品安全科技公司。其他有機溶劑均為國產分析純。

1.1.2 儀器與設備

64R 高速冷凍臺式離心機，美國貝克曼庫爾特公司；PAL-BX/ACID8 糖酸檢測儀，日本Atago 公司；CR-400 型便攜式色差儀，日本Chroma Meter 公司；UV-2600 紫外可見分光光度計，日本島津公司；AB135-S電子天平，瑞士Metter-Toltdo 公司；UHT-10.0 管式超高溫殺菌機，上海沃迪科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 NFC 橙汁熱殺菌條件的設定

參考文獻[11-15]和企業經驗，由于NFC 鮮榨果汁殺菌溫度較低，一般為80～100 ℃；常溫NFC 果汁殺菌溫度較高，一般大于等于100 ℃，殺菌時間為15～30 s。因此，本試驗采用4 種低溫熱殺菌方式分別對NFC 鮮榨橙汁進行處理：80 ℃殺菌30 s（L1），85 ℃殺菌30 s（L2），90 ℃殺菌30 s（L3），95 ℃殺菌30 s（L4）；采用4 種高溫熱殺菌方式分別對常溫NFC 橙汁進行處理：100 ℃殺菌15 s（H1），100 ℃殺菌30 s（H2），105 ℃殺菌15 s（H3），110 ℃殺菌15 s（H4）。L1、L2、L3 和L4 處理的NFC 鮮榨橙汁于4 ℃條件下儲藏，H1、H2、H3 和H4 處理的常溫NFC 橙汁于20 ℃條件下儲藏。

每次從各處理組中隨機抽取3 瓶果汁對其微生物總數、VC 含量、總酚含量、可溶性固形物含量（SSC）、可滴定酸（TA）含量、褐變指數（BI）、色差進行檢測分析。NFC 鮮榨橙汁每7 d 取樣；常溫NFC 橙汁每15 d 取樣。試驗重復3 次。

1.2.2 測定項目與方法

1.2.2.1 微生物總數

采用菌落總數測試片以及霉菌、酵母菌測試片測定。

1.2.2.2 VC 含量

采用2,6-二氯酚靛酚滴定法[16]測定。

1.2.2.3 總酚含量

采用Folin-Ciocalteu 法[17]測定。

1.2.2.4 SSC、TA 含量和固酸比

取1～2 滴樣液滴于糖酸檢測儀的樣品窗口直接測定SSC，將樣品稀釋50 倍后再進行TA 含量的測定。固酸比用SSC 與TA 的比值表示。

1.2.2.5 色差

使用CR-400 型便攜式色差儀測定。用CIELAB色系表達：L*值表示色澤的明亮程度，L*值越大，橙汁顏色越亮，越小則顏色越暗；a*值表示橙汁顏色中的紅綠值，負值偏綠，正值偏紅；b*值為正值時表示橙汁顏色中的黃藍值，b*值增大表明黃色增強。

1.2.2.6 BI

參考Tiwari 等[18]的方法略作修改。取10 mL 橙汁樣品離心（8000 r/min，10 min），取5 mL 上清液，加入5 mL 95%乙醇重復離心。使用紫外分光光度計測定上清液在420 nm 處的吸光度值A420，用95%乙醇作為空白對照。A420越大，表明褐變越嚴重。

1.2.3 數據處理

試驗數據采用Microsoft Excel 2010 進行處理，使用SPSS 21.0 軟件，以Duncan 多重比較法進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 熱殺菌方式對NFC 鮮榨橙汁和常溫NFC 橙汁微生物生長情況的影響

由表1 可知，在低溫熱殺菌（80～95 ℃）處理組中，NFC 鮮榨橙汁儲藏至21 d 時仍沒有微生物被檢出；第28 天時，處理組L1、L2 的NFC 鮮榨橙汁菌落總數分別為2、1 CFU/mL，L1 處理組的橙汁酵母菌數量為3 CFU/mL（表2），以上結果均符合國家衛生標準[19]。NFC 鮮榨橙汁在儲藏過程中均無霉菌被檢出（表3）。這與黃易安[20]、洪鵬等[21]的研究結果相似，其發現巴氏殺菌對低溫儲藏期間的蘋果汁和鮮榨柚汁均具有良好的殺菌效果。

表1 熱殺菌方式對NFC 鮮榨橙汁和常溫NFC 橙汁菌落總數的影響Table 1 Effects of different thermal sterilization treatments on total plate count of freshly squeezed NFC orange juice and room temperature NFC orange juice

表2 熱殺菌方式對NFC 鮮榨橙汁和常溫NFC 橙汁酵母菌總數的影響Table 2 Effects of different thermal sterilization treatments on total number of yeast in NFC freshly squeezed orange juice and room temperature NFC orange juice

表3 熱殺菌方式對NFC 鮮榨橙汁和常溫NFC 橙汁霉菌總數的影響Table 3 Effects of different thermal sterilization treatments on total number of mold of freshly squeezed NFC orange juice and room temperature NFC orange juice

在高溫熱殺菌（100～110 ℃）處理組中，常溫NFC橙汁儲藏至第45 天時，H1、H2、H3、H4 處理組的橙汁酵母菌數量分別為8、0、6、5 CFU/mL（表2）；儲藏至第60 天時，H1 處理組的橙汁開始有菌落和霉菌被檢出（表1、3）；儲藏至75 d 時，所有高溫熱殺菌處理組均檢出了菌落和酵母菌（表1～2），除H2 處理組外，均有霉菌被檢出。根據GB 7101—2015[19]，飲料中菌落總數不能超過100 CFU/mL，霉菌和酵母菌數量均不能超過20 CFU/mL 可知，H1、H3 和H4 處理組的橙汁儲藏75 d 后均不符合國家衛生標準[19]。綜上可知，高溫熱殺菌處理中僅H2 處理（100 ℃殺菌30 s）能夠有效延長常溫NFC 橙汁的貨架期。

2.2 熱殺菌方式對NFC 鮮榨橙汁和常溫NFC 橙汁VC 含量的影響

由圖1A 可知，經低溫熱殺菌（80～95 ℃）處理的NFC 鮮榨橙汁，在儲藏前期VC 含量下降較快，儲藏21 d 后趨于平緩。在4 ℃下儲藏42 d 時，L1、L2、L3、L4處理組的橙汁VC 含量與初值相比分別下降了22.94%、22.77%、18.31%、18.61%，其中L3 和L4 處理組的橙汁VC 含量下降較少，這可能是因為熱殺菌溫度升高使果汁中溶解氧降低，從而減少了橙汁VC 的氧降解量。

由圖1B 可見，高溫熱殺菌（100～110 ℃）處理組的常溫NFC 橙汁在儲藏前期VC 含量下降較快，其中儲藏前15 天，H1 和H2 處理組橙汁VC 含量顯著高于其他兩個處理組（P＜0.05）；儲藏60 d 后，各處理組橙汁的VC 含量降低緩慢，其中H2 處理組橙汁的VC 含量顯著高于其他處理組（P＜0.05）。在20 ℃儲藏90 d 時，H1、H2、H3、H4 處理組橙汁的VC 含量分別為10.8、12.1、9.3、9.0 mg/100 g。與其他處理組相比，儲藏30 d 后，H2 處理組橙汁的VC 含量較高。

圖1 熱殺菌方式對NFC 鮮榨橙汁（A）和常溫NFC 橙汁（B）VC 含量的影響Fig.1 Effects of different thermal sterilization treatments on VC content of freshly squeezed NFC orange juice(A)and room temperature NFC orange juice(B)

以上結果表明：在儲藏后期，低溫熱殺菌和高溫熱殺菌處理組的橙汁VC 損失率均低于前期，可能是因為在儲藏前期VC 主要進行有氧分解，而后期氧含量降到一定程度時，VC 以無氧分解為主[22-23]；而無氧分解速率常數比有氧分解速率常數小2～3 個數量級，所以后期VC 分解速率低[24]。

2.3 熱殺菌方式對NFC 鮮榨橙汁和常溫NFC 橙汁總酚含量的影響

酚類物質是一種存在于植物中的多羥基化合物，具有強大的抗氧化能力，可保護植物免受活性氧和活性氮的損傷[25]。由圖2A 可知，經低溫熱殺菌（80～95 ℃）處理的NFC 鮮榨橙汁，總酚含量總體均隨儲藏時間的延長呈先上升后下降的趨勢；儲藏7 d 后，L3 處理組的總酚含量除28 d 時略低外，其他各時期均高于其他處理組；42 d 時L1 處理組的總酚含量最低。

由圖2B 可見，高溫熱殺菌（100～110 ℃）處理組橙汁在儲藏過程中總酚含量與NFC 鮮榨橙汁的變化趨勢基本相同。總酚含量從儲藏第15 天后開始下降，除H4 處理組總酚含量在儲藏75 d 時有所上升，其他高溫熱殺菌處理組在儲藏后期總酚含量下降趨于平緩。

圖2 熱殺菌方式對NFC 鮮榨橙汁（A）和常溫NFC 橙汁（B）總酚含量的影響Fig.2 Effects of different thermal sterilization treatments on total phenolic content of freshly squeezed NFC orange juice(A)and room temperature NFC orange juice(B)

NFC 橙汁在儲藏過程中，總酚含量先呈上升趨勢，可能是由于熱殺菌處理使果汁中的總酚與其他生物大分子結合的非共價鍵發生改變，使得酚類物質從結合態中游離出來，增加了總酚含量。隨著儲藏時間的延長，總酚含量開始下降，可能是因為樣品中的溶解氧在儲藏期間通過形成氧自由基而使酚類物質發生氧化，導致其含量下降[26-27]。

2.4 熱殺菌方式對NFC 鮮榨橙汁和常溫NFC 橙汁SSC、TA 含量和固酸比的影響

由圖3 可知，經低溫熱殺菌（80～95 ℃）處理的NFC 鮮榨橙汁，各處理組SSC 在儲藏前14 天略微上升，然后趨于穩定；TA 含量隨儲藏時間的延長總體呈先上升后下降的趨勢；儲藏42 d 時，固酸比相比初值均有所提高。但總體來看，在整個儲藏期內，各處理組的SSC、TA 含量變化均不大，這與李根等[28]的研究結果一致，推測原因為橙汁中的可溶性固形物及可滴定酸等物質熱穩定性較強，在80～95 ℃下不容易發生分解或變性。

圖3 熱殺菌方式對NFC 鮮榨橙汁和常溫NFC 橙汁SSC、TA 含量以及固酸比的影響Fig.3 Effects of different thermal sterilization treatments on SSC,TA content and SSC/TA of freshly squeezed NFC orange juice and room temperature NFC orange juice

經高溫熱殺菌（100～110 ℃）處理的常溫NFC 橙汁，各處理組在儲藏15 d 時，SSC 均有所增加，儲藏至第45 天時，各處理組的SSC 均比15 d 時下降，其中H3 處理組的SSC 顯著低于其他處理組（P＜0.05）；45 d 后各處理組的SSC 均又出現上升趨勢。原因可能為高溫短時處理引起糖類等物質的降解，使得橙汁中SSC 下降，但后期高溫短時處理促使某些不溶性物質轉化成可溶性物質，使其含量不斷增加。

低溫熱殺菌和高溫熱殺菌的各理處理組在整個儲藏期內，SSC 和初值相比變化均不大，說明不同熱殺菌處理方式對NFC 橙汁中的可溶性固形物含量影響都不大。這與鄧紅等[29]和曹秋旭[13]的研究結果一致，他們認為巴氏殺菌和高溫短時熱殺菌處理對橙汁和獼猴桃汁中的SSC 沒有顯著影響。

2.5 熱殺菌方式對NFC 鮮榨橙汁和常溫NFC 橙汁色差和BI 的影響

由圖4 可以看出，經低溫熱殺菌（80～95 ℃）處理的NFC 鮮榨橙汁中，L3 和L4 處理組在儲藏過程中隨時間的延長，L*值呈上升趨勢，這與Lee 等[30]和韓燕等[31]的研究結果一致。同時，不同低溫熱殺菌溫度對NFC 鮮榨橙汁的L*值影響較大，處理組L1 的L*值在整個儲藏過程中均顯著高于L3 和L4（P＜0.05），表明熱殺菌溫度越高，橙汁顏色越暗。各處理組a*值均為負值，a*值絕對值越大，表示綠值越大，L4 處理組橙汁儲藏21 d 后，a*值絕對值和其他處理組相比均較低。b*值受殺菌溫度影響較大，在整個儲藏過程中L4處理組的b*值均低于其他處理組。不同低溫熱殺菌處理組的BI 值在整個儲藏期間變化較小，且均不超過0.15，表明低溫儲藏的NFC 鮮榨橙汁褐變程度較低。

圖4 熱殺菌方式對NFC 鮮榨橙汁和常溫NFC 橙汁L*值、a*值、b*值以及BI 的影響Fig.4 Effects of different thermal sterilization treatments on L*value,a*value,b*value and BI of freshly squeezed NFC orange juice and room temperature NFC orange juice

經高溫熱殺菌（100～110 ℃）處理的常溫NFC 橙汁，儲藏時間為0～60 d 時，L*和b*值整體隨時間呈下降趨勢，a*值和BI 呈上升趨勢，這與Bull 等[32]、王華等[33]的研究結果一致，表明常溫NFC 橙汁在儲藏過程中，顏色越來越暗，褐變程度增加，黃色變淺。原因可能是高溫破壞了果汁中花青素等成分，造成了色澤變化，而且高溫加速美拉德反應的產生，增加了果汁的非酶褐變，對色澤造成了嚴重影響。整個儲藏期內，H1、H2 處理組的L*值和b*值均相差不大，且均高于其他兩個處理組，這表明H1 和H2 處理組的常溫NFC 橙汁更能保持果汁原有的色澤。

由上可知，無論是低溫熱殺菌還是高溫熱殺菌，相對較低的加熱溫度會降低NFC 橙汁中原花青素等成分的破壞程度，從而更有利于保持橙汁色澤。

3 結論

經80～95 ℃熱殺菌處理30 s 的NFC 鮮榨橙汁，在4 ℃儲藏過程中，微生物生長數量均符合國家標準。較低的熱殺菌溫度（80～85 ℃）更有利于保持NFC鮮榨橙汁中VC 和總酚含量，維持橙汁的色澤，但對于果汁中SSC、TA 含量無顯著影響。綜合比較，在4 ℃儲藏條件下，NFC 鮮榨橙汁經85 ℃殺菌30 s 處理后的品質好于其他3 種較低溫殺菌處理。

經100～110 ℃熱殺菌15 s 以及100 ℃熱殺菌30 s處理的常溫NFC 橙汁，在20 ℃儲藏過程中，100 ℃殺菌30 s 處理的橙汁儲藏前75 天，微生物生長數量符合國家標準[19]，而且低于其他幾種熱殺菌處理，橙汁VC 含量降解較少，色澤變化小。

綜上，NFC 鮮榨橙汁較宜選用85 ℃殺菌30 s 的低熱殺菌方式進行處理，而常溫NFC 橙汁可以選用100 ℃殺菌30 s 的高熱殺菌方式進行處理。