房子舒,易俊潔,張雅潔,孔民,胡小松,張燕
(中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院,國(guó)家果蔬加工工程技術(shù)研究中心,農(nóng)業(yè)部果蔬加工重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室,北京,100083)
藍(lán)莓是一種小漿果,果實(shí)呈藍(lán)色,果肉細(xì)膩,甜酸適口,且具有香爽宜人的香氣[1],是杜鵑花科、越橘屬植物(Vaccinium spp.)。主要分布在北半球(寒)溫帶地區(qū),從國(guó)外引進(jìn)的藍(lán)莓品種原產(chǎn)于北美等地,主要分布在我國(guó)東北的大、小興安嶺及海南等地區(qū)[2]。藍(lán)莓汁不僅營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高,還含有大量對(duì)人體健康有益的物質(zhì),包括抗氧化物(VA、VC,VE)、花色素苷、果膠物質(zhì)、SOD、黃酮等成分[3-4]。
超高壓(high hydrostatic pressure,HHP)技術(shù)作為一種新興的非熱加工技術(shù),既能保證食品的微生物安全性,又能保持食品色澤、風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值等方面的質(zhì)量品質(zhì)[5],實(shí)現(xiàn)對(duì)果蔬汁產(chǎn)品最少加工[6]的目標(biāo)。HHP技術(shù)是一個(gè)物理過(guò)程,其基本效應(yīng)是減少樣品的體積(即是減少物質(zhì)分子間、原子間的距離),從而使得物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化[7]。HHP技術(shù)應(yīng)用于食品領(lǐng)域進(jìn)行殺菌時(shí),壓力僅作用于對(duì)生物大分子立體結(jié)構(gòu)有貢獻(xiàn)的氫鍵、離子鍵和疏水鍵等非共價(jià)鍵,對(duì)維生素、色素和風(fēng)味物質(zhì)等小分子化合物的共價(jià)鍵無(wú)明顯影響,從而保持了食品原有的營(yíng)養(yǎng)、色澤和風(fēng)味[8]。
高溫瞬時(shí)(high temperature short time,HTST)殺菌技術(shù)是一種傳統(tǒng)的熱力殺菌法,雖然廣泛應(yīng)用于食品領(lǐng)域中,但易使食物的色澤和品質(zhì)發(fā)生改變。隨著HHP技術(shù)逐漸被人們認(rèn)可,包括我國(guó)在內(nèi)的世界上許多國(guó)家都開始著手于其應(yīng)用研究,目前該技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于西瓜汁、草莓汁、蘋果汁和芒果汁等果汁加工中[9],但并未見其在藍(lán)莓汁中的應(yīng)用。本文旨在通過(guò)HHP殺菌技術(shù)對(duì)藍(lán)莓汁品質(zhì)的影響和傳統(tǒng)熱力殺菌比較,得出適合的藍(lán)莓汁殺菌工藝,從而為藍(lán)莓汁殺菌工藝提供指導(dǎo)。
藍(lán)莓汁,采用大興安嶺野生藍(lán)莓制作;無(wú)水乙酸鈉(分析純),哈爾濱化工化學(xué)試劑廠;HCl(分析純),哈爾濱化工化學(xué)試劑廠;KCl(分析純),哈爾濱市化工試劑廠;NaOH,哈爾濱市化工試劑廠;PCA培養(yǎng)基,北京奧伯星生物技術(shù)有限責(zé)任公司;NaCl,哈爾濱化工試劑廠
HHP-650超高壓設(shè)備,包頭科發(fā)新型高技術(shù)食品機(jī)械有限責(zé)任公司;FT74X HTST高溫瞬時(shí)設(shè)備,中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué);LDZX-50KBS立式壓力蒸汽滅菌器,上海申安醫(yī)療器械廠;PHX智能型生化培養(yǎng)箱,寧波萊??萍加邢薰?WZS-1阿貝折光儀,上海實(shí)驗(yàn)儀器廠;GL-20B冷凍離心機(jī),上海安亭科學(xué)儀器廠;UV—1800型分光光度計(jì),日本島津SHIMADZU公司;SC-80C色差儀,北京Kang guang公司;851型電位滴定儀,瑞士萬(wàn)通公司;PB-10型pH計(jì),Strtorius公司。
1.2.1 殺菌方法
將制備好的藍(lán)莓汁平均分成所3份,1份進(jìn)行550 MPa、5 min的超高壓(HHP)滅菌處理;1份進(jìn)行121℃、5 s的高溫瞬時(shí)(HTST)滅菌處理;另外1份為空白對(duì)照。
1.2.2 菌落總數(shù)的測(cè)定
參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB4789.2-2010食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)——菌落總數(shù)的測(cè)定方法。
1.2.3 懸浮穩(wěn)定性測(cè)定
懸浮穩(wěn)定性[10]:代表一定離心力作用下,體系的混濁穩(wěn)定性。取10 mL樣品于4 200×g離心力下離心15 min,所得上清液在660 nm處測(cè)OD值,以去離子水為空白。OD值越大表示懸浮穩(wěn)定性越好。
1.2.4 花色苷測(cè)定
采用pH示差法。將果汁稀釋至一定濃度,取2個(gè)10 mL容量瓶各加入1 mL花色苷提取液(或果汁),分別用pH 1.0緩沖液[V(0.2 mol/L KCl)∶V(0.2 mol/L HCl)=25∶67]和pH4.5緩沖液[V(1 mol/L NaAc)∶V(1 mol/L HCl)∶V(H2O)=100∶60∶90]定容,在冰箱中靜置1 h,用分光光度計(jì)分別在510 nm和700 nm下測(cè)吸光值[11-12]。總花色苷含量total anthocyanins content,TAcy)計(jì)算(結(jié)果以矢車菊色素-3-葡萄糖苷計(jì)):
式中:26 900為矢車菊色素-3-葡萄糖苷的摩爾消光系數(shù);449.2為矢車菊色素-3-葡萄糖苷的摩爾分子質(zhì)量。
1.2.5 色差測(cè)定
果汁的顏色是果汁品質(zhì)的重要指標(biāo),需在處理后1 h內(nèi)測(cè)定,加滿樣品,用色差儀在透射模式測(cè)定顏色。儀器用黑板和白板等校正。顏色用L*,a*和b*值表示。L*值代表果汁的明度,a*值正為紅色負(fù)為綠色,b*值正為黃色負(fù)為藍(lán)色。
1.2.6 藍(lán)莓汁理化性質(zhì)的測(cè)定
1.2.6.1 可溶性固形物測(cè)定
采用阿貝折光儀,以去離子水作為空白。測(cè)定結(jié)果的單位為°Brix。
1.2.6.2 可滴定酸測(cè)定
用自動(dòng)滴定儀測(cè)定藍(lán)莓汁可滴定酸,模式選擇pH 8.1。量取15 mL藍(lán)莓汁,用0.1 mol/L的NaOH進(jìn)行滴定。到達(dá)滴定終點(diǎn)儀器自動(dòng)停止,記錄滴定體積計(jì)算可得,單位為mol/L。
1.2.6.3 pH測(cè)定
用pH計(jì)測(cè)定,將儀器探頭浸入藍(lán)莓汁中待數(shù)值穩(wěn)定后記錄數(shù)據(jù)。
殺菌效果如表1所示,藍(lán)莓汁的初始菌數(shù)很少,僅為1個(gè)對(duì)數(shù)值左右。HHP處理和HTST處理后的藍(lán)莓汁菌落總數(shù)都滿足了GB19297-2003果蔬汁飲料的微生物安全標(biāo)準(zhǔn)(菌落總數(shù)≤100 CFU/mL)。以上結(jié)果說(shuō)明,超高壓和高溫瞬時(shí)處理均可達(dá)到較好的殺菌效果。這符合蘇世彥在超高壓殺菌技術(shù)在果汁飲料生產(chǎn)中應(yīng)用的論述[13]。
表1 不同殺菌方式對(duì)藍(lán)莓汁菌落總數(shù)的影響
不同殺菌方式對(duì)藍(lán)莓汁懸浮穩(wěn)定性的影響如圖1所示。結(jié)果表明,與對(duì)照相比,HHP處理組的懸浮穩(wěn)定性幾乎沒(méi)變(P>0.05)。而HTST處理組的懸浮穩(wěn)定性則大大下降,遠(yuǎn)低于HHP處理組的(P<0.05)。這可能是因?yàn)槌邏簤毫H作用于對(duì)生物大分子立體結(jié)構(gòu)有貢獻(xiàn)的氫鍵、離子鍵和疏水鍵等非共價(jià)鍵,而不會(huì)影響藍(lán)莓汁中大量存在的果膠等小分子物質(zhì),從而減少了果汁穩(wěn)定性的變化。而高溫瞬時(shí)加工則會(huì)較大程度的破壞果膠分子,使其受熱分解,持水力下降,果汁穩(wěn)定性也下降。同時(shí),由于較高的溫度導(dǎo)致果汁中存在的蛋白質(zhì)和糖發(fā)生美拉德反應(yīng),持水性物質(zhì)減少,因此果汁懸浮穩(wěn)定性下降較多。
圖1 不同殺菌方式對(duì)藍(lán)莓汁懸浮穩(wěn)定性的影響
不同殺菌方式對(duì)藍(lán)莓汁花色苷含量的影響結(jié)果如圖2所示。結(jié)果表明,HHP加工的果汁中花色苷含量變化不大(P>0.05),僅下降了2%左右,而HTST處理的藍(lán)莓汁中花色苷降低較多(P<0.05),下降了大約14%。此結(jié)果與張微[14]的超高壓和熱處理對(duì)熱帶果汁品質(zhì)影響的比較研究一致。這是因?yàn)椋邏褐皇且l(fā)氫鍵之類的弱結(jié)合變化,使分子空間結(jié)構(gòu)變化而無(wú)損基本特性。而高溫瞬時(shí)處理由于較高的溫度會(huì)引起花青素這類熱敏性物質(zhì)的分解,因此熱處理組的花色苷損失較多。即超高壓可以較好的保留藍(lán)莓汁中花青素等小分子。
圖2 不同殺菌方式對(duì)藍(lán)莓汁花色苷的影響
如圖3所示,HHP處理組與未處理組的色澤幾乎沒(méi)有差異(P>0.05),而HTST處理組的藍(lán)莓汁明度值、紅度值、黃度值均有所上升(P<0.05),說(shuō)明藍(lán)莓汁發(fā)生了一定程度的褐變。高溫瞬時(shí)殺菌會(huì)引發(fā)果汁中糖和蛋白發(fā)生美拉德反應(yīng),花青素、Vc和多酚等小分子物質(zhì)發(fā)生降解,從而生成褐色物質(zhì)引起果汁褐變。而超高壓不會(huì)帶來(lái)較大溫度升高,所以降低了上述反應(yīng)的發(fā)生率。曾有研究證明,超高壓處理對(duì)番茄中的番茄紅素[15]沒(méi)有影響,對(duì)橘子汁色澤[16]也沒(méi)有作用。而Skrede[17]等發(fā)現(xiàn)草莓中最大的Vc損失是在熱處理過(guò)程中。抗壞血酸鹽的衰變也可能與顏色的改變有關(guān)。
圖3 不同殺菌方式對(duì)藍(lán)莓汁色澤的影響
如表2所示,HHP藍(lán)莓汁的各項(xiàng)理化指標(biāo)均與未處理組基本一致。與HHP相同,HTST處理組的pH值變化不大(P>0.05),但其可溶性固形物含量和可滴定酸濃度降低較多(P<0.05)。這是由于超高壓技術(shù)對(duì)食品中小分子化合物類物質(zhì)不會(huì)有直接的破壞作用,因此可溶性固形物和可滴定酸與未處理組基本相同。而熱處理則因高溫導(dǎo)致果汁中可溶性糖的分解以及可溶性酸的分解。
表2 不同殺菌方式對(duì)藍(lán)莓汁理化性質(zhì)的影響
超高壓殺菌與高溫瞬時(shí)殺菌均使藍(lán)莓汁達(dá)到果蔬汁飲料的微生物安全標(biāo)準(zhǔn)。但超高壓處理組的懸浮穩(wěn)定性、花色苷含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于高溫瞬時(shí)處理組。同時(shí),超高壓處理組的色澤和理化指標(biāo)較未殺菌時(shí)無(wú)顯著變化,但高溫瞬時(shí)殺菌則發(fā)生了一定程度的改變。綜上所述,超高壓殺菌技術(shù)較好地保持了食品固有的營(yíng)養(yǎng)、品質(zhì)、風(fēng)味、色澤和新鮮程度,符合消費(fèi)者對(duì)果汁營(yíng)養(yǎng)和原汁原味的要求。
[1]孫貴寶.藍(lán)莓的保健作用及各國(guó)栽培發(fā)展趨勢(shì)[J].農(nóng)機(jī)化研究,2002(8):225.
[2]王銀娟等.藍(lán)莓混汁加工中的防酶促褐變工藝[J].食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào),2005,25(3):52-57.
[3]楊麗勇.藍(lán)莓的營(yíng)養(yǎng)保健功能及其產(chǎn)品開發(fā)[J].中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng),2007(4):24-25.
[4]馬艷萍.藍(lán)莓生物學(xué)特性、栽培技術(shù)與營(yíng)養(yǎng)保健功能[J].中國(guó)水土保持,2006(2):47.
[5]姜斌,胡小松,廖小軍,等.超高壓對(duì)鮮榨果蔬汁的殺菌效果[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2009,25(5):234-238.
[6]廖小軍.果蔬汁非熱加工技術(shù)進(jìn)展[J].飲料工業(yè),2002,5(6):4-7.
[7]McMillan P F.Chemistry of materials under extreme high pressure-high-temperature conditions[J].Chemical Communications,2003,9(8):919-923.
[8]Butz P,García A F,Lindaueret R,et al.Influence of ultra high pressure processing on fruit and vegetable products[J].Journal of Food Engineering,2003,56(2):233-236.
[9]Oey I,Lille M,Van L A,et al.Effect of high-pressure processing on colour,texture and flavour of fruit and vegetablebased food products:a review[J].Trends in Food Science and Technology,2008,19(6):320-328.
[10]Randll G C,Robert A B,Karel G.Citrus tissue extracts affect juice cloud stability[J].Journal of Food Science,1997,62(2):242-245.
[11]Kong Jin-Ming,Chia Lia-Sai.Analysis and biological activities of anthocyanins[J].J Food Sci,2000,65(2):352-356.
[12]Hamatschek J,Guennewing W,Pecoroni S.Vegetable juice technology-state of engineering and prospects for the year 2000[J].Fruit Processing,1995,5(10):310-312,314-316.
[13]蘇世彥.超高壓殺菌技術(shù)在果汁飲料生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].軟飲料工業(yè),1996(3):7-8.
[14]張微.超高壓和熱處理對(duì)熱帶果汁品質(zhì)影響的比較研究[D].華南理工大學(xué),2010
[15]Qiu Wei-fen,Jiang Han-hu,Wang Hai-feng,et al.Effect of high hydrostatic pressure on lycopene stability[J].Food Chemistry,2006,97(3):516-523.
[16]Jacobo-Velázquez D A,Hernández-Brenes C.Stability of avocado paste carotenoids as affected by high hydrostatic pressure processing and storage[J].Innovative Food Science and Emerging Technologies,2012,16:121-128.
[17]Skrede G,Rolstad R E,Enersen G.Color stability of strawberry and blackcurrant syrups[J].Journal of Food Science,1992,57(1):172-177.