不同杀菌方式对桑葚原汁品质的影响

发布时间：2022-05-20所属分类：农业论文浏览：1次

摘 要： 摘 要：以桑葚原汁为材料，对比分析了巴氏杀菌、超高温瞬时杀菌(ultra high temperature treated，UHT)以及静态超高压杀菌(ultra high hydrostatic pressure，UHHP)3 种不同的杀菌处理对桑葚原汁的微生物、品质和香气成分的影响。结果表明：3 种杀菌方式处理的桑葚原汁

　　摘  要：以桑葚原汁为材料，对比分析了巴氏杀菌、超高温瞬时杀菌(ultra high temperature treated，UHT)以及静态超高压杀菌(ultra high hydrostatic pressure，UHHP)3 种不同的杀菌处理对桑葚原汁的微生物、品质和香气成分的影响。结果表明：3 种杀菌方式处理的桑葚原汁均符合GB 19297—2003《果、蔬汁饮料卫生标准》要求，UHT杀菌更彻底，未有微生物检出。与未杀菌桑葚原汁相比，可溶性固形物、总糖含量经巴氏杀菌和UHT处理后都出现了较显著下降趋势(P<0.05);UHHP处理对花色苷含量影响最大;总酚含量、类黄酮含量以及抗氧化能力经过不同杀菌处理后表现出不同程度的下降，UHHP处理影响最小。采用固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术对未杀菌桑葚原汁及巴氏杀菌、UHT和UHHP桑葚原汁香气成分进行分析，分别鉴定出52、42、44、49 种挥发性香气成分。 UHHP桑葚原汁各主要香气成分与未杀菌桑葚原汁最为接近。UHHP技术不仅具有良好的杀菌效果，而且能较好的保持桑葚原汁的品质。

　　关键词：桑葚原汁;巴氏杀菌;超高温瞬时杀菌;静态超高压杀菌

　　桑葚(Fructus Mori)别名桑椹、桑果、桑枣等，为桑科桑属植物[1]。桑葚营养价值丰富，含有糖、蛋白质、脂肪、糅酸、苹果酸及矿物质、花青素和胡萝卜素等营养成分[2]。我国卫生部把桑葚列为“既是食品又是药品”的农产品之一[3]。桑葚呈深紫红色，含大量的天然红色素，其主要成分为花色苷类，花色苷是果蔬及其制品呈色的重要物质基础，具有抑制血小板凝固，预防心脏病、血栓，延缓衰老等生理作用[4-6]。

　　桑葚属于浆果类，在果实成熟期非常容易受到微生物的侵染。作为最方便常用的桑葚加工方式，鲜榨桑葚原汁中含有大量的腐败微生物[7]，贮藏起来较难，因此近年来国内外非常重视桑葚原汁杀菌技术的研究开发。目前桑葚原汁制品主要采取热杀菌法，包括巴氏杀菌和超高温瞬时杀菌(ultra high temperature treated，UHT)，但热杀菌极易破坏果汁中的热敏性营养成分，有研究表明应用UHT处理桑葚原汁饮料，温度超过120 ℃，对桑葚原汁的营养品质、香气、色泽等方面可能产生较大影响，使商品价值下降。静态超高压杀菌(ultra high hydrostatic pressure，UHHP)是目前国内外研究最为热门的非热杀菌技术之一，是将产品密封于一定的弹性容器内，利用水或者其他液体作为传压介质，经过100 MPa 以上的压力处理，在常温甚至更低的温度下达到灭酶、杀菌和改善食品功能特性等作用的技术[8]。我国对食品 UHHP技术的研究始于20世纪90年代，目前国内科研人员对UHHP技术在乳品[9]、肉品[10]、果酱[11]、海产品[12]、果蔬汁[13]等食品加工中的应用均有了较为深入的研究，对于超高压设备的研究[14]也有了很大的进步。雷波等[15]探究了桑葚原汁的UHHP灭菌工艺，结果显示最佳处理条件为500 MPa，20 min。虽然设备价格上的高昂限制了超高压技术在我国的商业化应用进程，但随着科技的进步发展，超高压技术在食品工业必将具有极大的发展潜力和广阔的应用前景。

　　本实验采用巴氏杀菌、UHT及UHHP 3 种不同方式对桑葚原汁进行杀菌处理，比较不同杀菌处理对鲜榨桑葚汁各项基本理化指标、营养成分、抗氧化能力以及香气成分的影响，为这3 种杀菌方式在桑葚原汁加工中的应用提供理论依据。

　　1 材料与方法

　　1.1 材料与试剂

　　云桑二号桑葚，取自四川省德源蚕业有限责任公司，来源于公司四川西昌桑果基地。

　　平板计数培养基、孟加拉红培养基 北京奥博星生物技术责任有限公司;芦丁 中国药品生物制品检定所;没食子酸 上海源叶生物科技有限公司;水杨酸、氯化钠 重庆川东化学试剂厂;Folin-酚试剂 北京索莱宝科技有限公司;抗坏血酸、硫酸亚铁、双氧水、无水乙醇、氢氧化钠、盐酸、无水葡萄糖、碳酸钠 成都市科龙化工试剂厂。

　　1.2 仪器与设备

　　PHS-3C PH计 上海仪电科学仪器股份有限公司; FA2004分析天平 上海舜宇恒平科学仪器有限公司; 7200紫外-可见分光光度计 尤尼柯(上海)仪器有限公司;VD-650无菌操作台 苏州净化设备有限公司; HWS-26电热恒温水浴锅 上海齐欣科学仪器有限公司;UltraScan PRO全自动色差仪 美国Hunter Lab公司;PAL-1手持糖度仪 上海上天精密仪器有限公司; HH•BII•600-S电热恒温培养箱 上海跃进医疗器械厂; RLGY-600静态超高压设备、RLGY-600全自动超高压杀菌机 温州贝诺机械有限公司;QP 2010 plus气相色谱质谱联用仪 日本岛津公司;100 µm PDMS顶空固相微萃取头 美国Supelco公司;手动固相微萃取进样器美国珀金-埃尔默公司。

　　1.3 方法

　　1.3.1 桑葚原汁制备选

　　取形态良好、新鲜成熟的桑葚，去除病虫害腐烂果，清洗干净，沥干水分，使用榨汁机压榨成汁，过80 目滤布，将获得的果汁置于冰箱中(4 ℃)冷藏待用。

　　1.3.2 桑葚原汁杀菌处理不同杀菌处理的样品均来自同一批桑葚。

　　巴氏杀菌处理：将桑葚原汁水浴加热到杀菌温度 95 ℃后计时，达到处理时间(1、2、3 min)后快速装入经灭菌的耐热PET瓶中(300 mL)，封口后在冰水中快速冷却到常温。以微生物指标和感官评价为评判标准，最后确定巴氏杀菌处理条件为95 ℃、2 min。

　　UHHP处理：将桑葚原汁分装到复合塑料袋中 100 mL真空封口，置于超高压杀菌斧中，处理压力为 500 MPa，处理温度30 ℃，保压时间10、15、20 min。以微生物指标和感官评价为评判标准，最后UHHP处理条件为500 MPa，30 ℃，15 min。

　　UHT处理：UHT杀菌机杀菌参数为126 ℃，4 s，在无菌灌装机上采用1 kg无菌袋取样。

　　1.3.3 微生物检测

　　选取菌落总数以及霉菌、酵母菌数目作为微生物检测指标，根据GB 4789—2010《食品安全国家标准 食品微生物学检验标准》的相关规定操作[16]。

　　1.3.4 品质指标测定

　　可溶性固形物含量的测定：使用手持糖度仪直接测定[16];总糖含量的测定：采用直接滴定法[16]，结果以葡萄糖计;总酸含量的测定：采用酸碱滴定法[16]，结果以柠檬酸计;总酚含量测定：采用Folin-酚法[17-18]，结果以没食子酸计;类黄酮含量测定：采用分光光度法[19-20]，结果以芦丁计;花色苷含量的测定：采用分光光度法[21-23]，结果以矢车菊-3-葡萄糖苷计;色泽的测定：采用UltraScan PRO型全自动色差仪进行测定。

　　1.3.5 抗氧化性测定[24-25]

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

　　用乙醇配制0.2 mmol/L DPPH溶液，避光保存备用。取3.0 mL稀释10 倍的桑葚原汁与3.0 mL DPPH溶液摇匀混合，放置30 min后在517 nm波长处测定吸光度(A1)。同时以样品与溶剂混合作为对照(A2)，以及溶剂与 DPPH溶液混合作为空白(A3)。

　　1.3.6 香气成分分析

　　采用顶空固相微萃取法(headspace solid-phase microextraction，HS-SPME)。取桑葚原汁样品6 mL于 20 mL萃取瓶中，加入1 g NaCl，插入经老化的萃取头， 45 ℃恒温水浴条件下顶空萃取70 mim后气相色谱-质谱联用仪(gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS)进样，解析时间为6 min[26]。

　　色谱条件[27]：色谱柱DB-5MS(30 m×0.25 mm， 0.25 μm);升温程序：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;载气(He)，流量 1.00 mL/min，压力53.5 kPa，进样口温度220 ℃，进样量 0.5 μL;采用不分流方式进样。

　　质谱条件：电子轰击(EI)离子源;电子能量： 70 eV;离子源温度：230 ℃;ACQ方式：Scan;质量扫描范围m/z 35～500;扫描速率：769 u/s。

　　1.4 数据分析

　　所得数据采用SPSS 17.0进行分析，制图使用Office 2010软件。

　　2 结果与分析

　　2.1 3 种杀菌方式处理对桑葚原汁的杀菌效果

　　由表1可知，采摘后的桑葚榨成汁后，菌落总数多达5.61 (lg(CFU/mL))，分别经巴氏杀菌、UHT以及 UHHP处理后，桑葚原汁的霉菌、酵母菌均未检出，菌落总数均在100 CFU/mL以下，其中UHT处理未检出有微生物。

　　2.2 3 种杀菌方式处理对桑葚原汁品质指标的影响

　　由表2可知，与未杀菌桑葚原汁相比，杀菌处理后桑葚原汁色泽和总酸含量没有发生显著变化(P>0.05);可溶性固形物、总糖含量在UHHP处理后没有显著变化，但经过巴氏杀菌和UHT处理后都出现了较显著的下降(P<0.05);花色苷含量经过巴氏杀菌处理后下降了 43.20%，UHT处理后下降了27.84%，UHHP处理后花色苷损失最为严重，减少了49.54%，这可能是以下原因引起：一是超高压使得桑葚原汁溶解氧浓度升高，体系内的化学反应和物理反应速率加快，导致了花色苷的氧化分解;二是超高压可能会对桑葚原汁中的糖苷酶和多酚氧化酶起到激活的作用，这两种酶是引起花色苷降解和失去颜色的重要酶类;总酚与类黄酮含量在3 种杀菌处理后显著降低(P<0.05)，UHHP影响最小，UHT次之，巴氏损失最大。与未杀菌桑葚原汁相比，巴氏杀菌使得总酚、类黄酮含量损失率高达50.86%、36.04%，UHT处理组分别下降了46.28%、12.36%，UHHP处理组分别下降了24.50%、6.86%。

　　2.3 3 种杀菌方式处理对桑葚原汁抗氧化能力的影响

　　DPPH自由基和·OH被广泛地用于评价样品的体外抗氧化能力，经图1分析可知，桑葚原汁的DPPH自由基清除能力和·OH清除能力在经过杀菌处理后都表现出明显的下降趋势，巴氏杀菌处理影响最大，两种自由基抗氧化能力分别下降了13.98%、28.69%，UHT其次，UHHP影响最弱，但也较未杀菌桑葚原汁相比有显著下降，这些可能是杀菌后桑葚原汁中花色苷、多酚、黄酮等抗氧化成分发生了氧化降解、水解等化学反应造成的。

　　2.4 3 种杀菌方式处理对桑葚原汁香气成分的影响

　　对未杀菌和不同杀菌方式处理桑葚原汁香气成分进行分析，通过计算机谱库(NIST05/NIST05s)进行初步检索，保留相似度≥85%的化合物，并结合相关资料进行定性分析，计算出不同杀菌处理的桑葚原汁中主要香气成分的相对含量，结果见表3。

　　由表3可知，4 种不同杀菌处理的桑葚原汁的香气物质共有61种，主要包括醛类、醇类、酯类、酮类等。未杀菌桑葚原汁、巴氏杀菌汁、UHT和UHHP处理桑葚原汁分别鉴定出52、42、44、49 种挥发性香气成分。桑葚原汁中相对含量最高的3 种香气成分为具有清香水果味的己醛、具有淡嫩枝叶气息的己醇以及呈浓郁新鲜水果、绿叶清香气的2-己烯醛，它们构成桑葚独特的清香青草气息，根据文献，它们也是苹果、草莓、菠萝、桃子、木瓜等水果的嗅感成分。经过3 种杀菌方式处理的桑葚原汁中，这3 种香气成分均有增加，特别是巴氏杀菌后，桑葚原汁的青草气息更为浓烈。此外，主体香气成分还包括乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯这3 种酯类物质， 3 种杀菌方式均使得酯类芳香成分减少，果香味降低。苯甲醛具有特殊的杏仁气味，杀菌后相对含量均有上升， UHHP处理加剧了这种杏仁气味，同时也减少了1-戊醇带来的不利杂醇油气味。

　　通过表3分析可知，桑葚原汁中醛类物质主要包括己醛、2-己烯醛、苯甲醛、苯乙醛、壬醛、庚醛等，UHHP 处理使得醛类物质增加了10.93%，可能原因如下：一方面，超高压处理可以激活桑葚原汁中亚油酸等不饱和脂肪酸生成C5、C6、C7、C8、C9醛的复合酶系，多数含氧的挥发性芳香物质就是不饱和脂肪酸过氧化反应的产物;另一方面，在高压条件下桑葚原汁中的溶解氧会被高度浓缩，造成局部氧浓度升高，加剧了氧化反应的发生[28];巴氏处理和UHT处理分别增加了24.37%、18.44% 的醛类，可能是在桑葚原汁热杀菌过程中，自由氨基酸的降解使芳香醛类物质增加而造成的。

　　桑葚原汁中醇类物质经过巴氏杀菌、UHT以及 UHHP处理后分别增加了8.75%、19.93%和31.50%。 UHHP处理可以激活某些糖苷酶的活性，使桑葚汁中以糖苷类结合的醇类香气成分得以释放[29]。1-戊醇有杂醇油的气味，两种热杀菌处理均使得1-戊醇含量增加，对桑葚原汁的香气产生不利影响，而UHHP处理使得1-戊醇的含量降低了9.8%。芳樟醇和柠檬烯在酸性条件下通过水合、水解等反应生成α-松油醇，对风味有反作用，经过3 种杀菌处理后均有α-松油醇产生，而UHHP处理后的 α-松油醇含量仅为1.04%，对桑葚原汁的香气影响最小。

　　相关知识推荐：论文发表国际期刊快吗

　　桑葚原汁经过杀菌处理后酯类物质明显减少，乙酸丁香酚酯、十三酸甲酯、苯甲酸乙酯、乙酸甲酯杀菌处理后均未检出，说明杀菌处理使得水果甜香气减弱。主要是因为高热或高压下，果汁中合成酯的酶发生了钝化，同时酯类也发生水解而减少[30]。其中巴氏杀菌对酯类物质影响最大，降低了62.21%。UHHP处理对乙酸乙酯等桑葚主体香气成分影响最小，与未杀菌桑葚原汁中的含量最为接近。

　　3 结 论

　　本实验对桑葚原汁进行巴氏、UHT以及UHHP这3 种不同的杀菌处理，对比了这3 种杀菌方式对桑葚原汁的微生物、品质和香气成分的影响，得到以下结论：桑葚原汁经过巴氏、UHT、UHHP这3 种杀菌处理后均符合 GB 19297—2003《果、蔬汁饮料卫生标准》要求，UHT 杀菌更彻底，未有微生物检出。UHHP处理可以更好地保留桑葚原汁的糖和酸，但对花色苷影响最大;总酚含量、类黄酮含量以及抗氧化能力经过不同杀菌处理后表现出不同程度的下降，UHHP处理影响最小。采用固相微萃取-气相色谱-质谱联用对未杀菌及3 种不同杀菌处理原汁的香气成分进行分析，香气物质共有61 种。主体香气成分有己醛、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 种不同处理的原汁分别鉴定出52、42、44、49 种挥发性香气成分，其中 UHHP处理后桑葚原汁各主要香气成分与未杀菌桑葚原汁最为接近，并且减少了部分对风味有反作用的物质。说明UHHP处理不但较好地保持了桑葚原汁的营养成分，而且能够更好地保持以及改善桑葚原汁的香气，是较适合桑葚原汁的一种杀菌方式，值得在桑葚原汁加工领域推广应用。——论文作者：吴 琼，冯卫敏，蒋和体

　　参考文献：

　　[1] 陈小全, 周鲁, 左之利, 等. 超声波作用下桑葚红色素的提取及稳定性实验[J]. 西南民族大学学报(自然科学版), 2004, 30(4): 458-459. DOI:10.3969/j.issn.1003-2843.2004.04.014.

　　[2] 邱长玉, 朱方容, 林强. 桑果的利用与开发前景[J]. 广西蚕业, 2009, 46(3): 63-66. DOI:10.3969/j.issn.1006-1657.2009.03.017.

　　[3] 宁维颖, 邵秀芝, 盛玉凤. 桑葚的营养及其原果汁的加工[J]. 粮油加工与食品机械, 2004(9): 66-67.

　　[4] HUANG Huipei, CHANG Yunching, WU Chenghsun, et al. Anthocyanin-rich Mulberry extract inhibit the gastric cancer cell growth in vitro and xenograft mice by inducing signals of p38/p53 and c-jun[J]. Food Chemistry, 2011, 129(4): 1703-1709. DOI:10.1016/ j.foodchem.2011.06.035.

　　[5] WANG Ranjun, HU Miaolin. Antioxidant capacities of fruit extracts of five mulberry genotypes with different assays and principle components analysis[J]. International Journal of Food Properties, 2010, 14(1): 1-8. DOI:10.1080/10942910903580900.

　　[6] BASU A, RHONE M, LYONS T J. Berries: emerging impact on cardiovascular health[J]. Nutrition Reviews, 2010, 68(3): 168-177. DOI:10.1111/j.1753-4887.2010.00273.x.

　　[7] 张光灿, 杨吉华, 赵新民, 等. 桑树根系分布及水土保持特性的研究[J]. 蚕业科学, 1997, 23(1): 59-63.

　　[8] 陈复生. 食品超高压加工技术[M]. 北京: 化学工业出版社, 2005: 112-120.

　　[9] 靳烨, 兰凤英. 高压处理对乳及乳制品加工的影响[J]. 食品工业, 2000(1): 44-45.

　　[10] 陈韬, 周光宏, 徐兴莲. 高压技术在肉制品加工中的作用[J]. 食品与发酵工业, 2003, 29(9): 64-68. DOI:10.3321/j.issn:0253- 990X.2003.09.016.

　　[11] 张立云, 曹夏敏, 李静, 等. 超高压对草莓浆杀菌效果及微生物菌落形态影响[J]. 食品工业科技, 2009, 30(11): 109-115. DOI:10.13386/ j.issn1002-0306.2009.11.026.

　　[12] 张 蕾 , 陆海霞 , 李建荣 . 超高压处理对凡纳滨对虾品质的影响[J]. 食品研究与开发, 2010, 31(12): 1-6. DOI:10.3969/ j.issn.1005-6521.2010.12.001.