徐玉娟，溫 靖，肖更生，吳繼軍，陳于隴，余元善，唐道邦，潘思軼*

(1.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工公共實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510610；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430070)

高密度二氧化碳對荔枝汁品質(zhì)的影響

徐玉娟1,2，溫 靖1，肖更生1，吳繼軍1，陳于隴1，余元善1，唐道邦1，潘思軼2,*

(1.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工公共實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510610；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430070)

為探討高密度二氧化碳(DPCD)非熱殺菌技術(shù)對荔枝汁品質(zhì)的影響，將新鮮荔枝汁經(jīng)DPCD處理(8MPa、36℃、10min)后，測定pH值、可溶性固形物含量、電導(dǎo)率、褐變度、VC含量和游離氨基酸含量等指標(biāo)的變化。結(jié)果表明：DPCD處理對荔枝汁的pH值、總酸度和多酚氧化酶(PPO)活性有顯著影響，經(jīng)DPCD處理后荔枝汁的還原糖、總多酚和游離氨基酸的含量略有增加，其他指標(biāo)沒有明顯變化。

DPCD非熱殺菌；荔枝汁；理化性質(zhì)

目前，果蔬汁殺菌技術(shù)以熱力殺菌為主，熱力殺菌具有很好的殺菌效果，但由于果蔬汁對熱敏感，熱力殺菌后導(dǎo)致果蔬汁的營養(yǎng)價(jià)值及感官品質(zhì)發(fā)生明顯劣變。高密度二氧化碳(dense phase carbon dioxide，DPCD)作為一種新型殺菌技術(shù)，對微生物和酶具有很好的殺滅和鈍化作用，同時(shí)由于其殺菌技術(shù)處理壓力低，容易達(dá)到并控制壓力；與傳統(tǒng)的熱力殺菌技術(shù)相比，對食品的熱敏物質(zhì)破壞作用小，特別是能很好的保持食品原有風(fēng)味，色澤和營養(yǎng)成分。因此，DPCD殺菌技術(shù)日漸成為食品殺菌技術(shù)研究的焦點(diǎn)之一[1-4]。

國內(nèi)外采用DPCD研究的多數(shù)為蘋果汁、橙汁、橘汁、胡蘿卜汁等溫帶果蔬汁，而對亞熱帶的荔枝汁中微生物殺菌研究很少。本實(shí)驗(yàn)室近年來采用DPCD對荔枝汁殺菌技術(shù)進(jìn)行了研究[5]，結(jié)果顯示采用DPCD殺菌荔枝汁，在5MPa、36℃條件下，可殺滅大腸桿菌8個(gè)對數(shù)以上，金黃色葡萄球菌及沙門氏菌致病菌和酵母菌亦可被殺滅。因此，DPCD顯示了很好的殺菌效果。本實(shí)驗(yàn)在前期研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析新鮮荔枝汁經(jīng)DPCD處理后主要品質(zhì)的變化，探討DPCD用于荔枝汁加工的可能性，為DPCD新技術(shù)在荔枝汁加工中的應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

荔枝(品種為淮枝) 市售。

Fe3+-三吡啶三吖嗪(TPTZ) 美國Sigma公司；磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、過氧化氫、乙醇、鄰苯二酚等均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

HL-1L-50-ⅡB高密度二氧化碳設(shè)備 杭州華黎泵業(yè)有限公司；破碎機(jī) 荷蘭Philips公司；Pocket PAL-1糖度計(jì) 日本Atago公司；ZD-2酸度計(jì) 上海精科電子有限公司； CPC-505電導(dǎo)率儀 德國斯瑪特公司；ALC-210.4電子精密天平 德國賽多利斯公司；Cary Eclipse熒光分析儀 美國瓦里安公司；L-8900氨基酸自動(dòng)分析儀 日立Hitachi公司；UV-1800紫外-可見分光光度計(jì) 日本島津公司；手動(dòng)SPME進(jìn)樣器 美國Supelco公司；6890-5975氣質(zhì)聯(lián)用儀 美國Agilent公司；JB-3型定時(shí)恒溫磁力攪拌器 上海智光儀器儀表有限公司。

1.3 方法

1.3.1 荔枝原汁制備

將荔枝鮮果進(jìn)行揀選、清洗、去皮后，在組織搗碎機(jī)中破碎30s，將得到的荔枝果漿，用4層紗布過濾，取濾液，即為荔枝果汁樣品。荔枝果汁樣品用高壓蒸汽滅菌后的玻璃瓶分裝，并放置在4℃冰箱中保存?zhèn)溆谩Ｍ瑫r(shí)為了保證實(shí)驗(yàn)不受樣品差異的影響，本實(shí)驗(yàn)中所使用的荔枝汁均為同一批次產(chǎn)品。

1.3.2 DPCD處理

超臨界二氧化碳處理裝置流程圖如圖1所示，其中萃取(殺菌)釜容量1L，直徑80mm，高度50cm。二氧化碳流量9kg/h，升壓速率為1MPa/min(二氧化碳壓力8MPa以下)，升壓速率10MPa/min(二氧化碳壓力8MPa以上)。

圖1 超臨界二氧化碳萃取設(shè)備示意圖Fig.1 Diagram of supercritical carbon dioxide extraction

將200mL荔枝原汁置于殺菌釜內(nèi)，密閉，采用高壓泵從底部輸送二氧化碳，到達(dá)8MPa、36℃條件時(shí)，DPCD處理10min。之后，萃取釜卸壓，卸壓時(shí)間為1～2min，溫度可控制，在設(shè)定溫度上下波動(dòng)1～2℃[5]。

1.3.3 多酚氧化酶(PPO)活性測定[6]

果汁樣品在4℃條件下12000r/min離心15min，上清液用于PPO活性測定。PPO活性測定采用鄰苯二酚法，具體為：2.9mL 10mmol/L鄰苯二酚(0.1mol/L磷酸鹽緩沖液配制，pH7.0)和0.1mL酶液混合，反應(yīng)體系溫度為30℃，置于分光光度計(jì)中，測定398nm波長處吸光度的變化，以每分鐘A398nm變化0.001所需的酶量為一個(gè)酶活性單位。

1.3.4 過氧化物酶(POD)活性測定[7]

果汁處理同1.3.4節(jié)。POD活性測定采用愈創(chuàng)木酚法，具體為：將0.1mL 4.0%愈創(chuàng)木酚、0.1mL 0.46%過氧化氫、2.7mL 0.1mol/L磷酸緩沖液(pH7.0)和0.1mL酶液混合，反應(yīng)體系溫度為30℃，置于分光光度計(jì)中，測定470nm波長處吸光度的變化，以每分鐘A470nm變化0.01所需的酶量為一個(gè)酶活性單位。

1.3.5 理化指標(biāo)的測定

可溶性固形物含量：采用手持便攜式折光儀在室溫測定；pH值的測定：采用酸度計(jì)直接測定pH值；總酸度的測定：按照GB/T 12293—90《水果、蔬菜制品可滴定酸度的測定》，采用滴定法測定，總酸度以檸檬酸計(jì)。電導(dǎo)率的測定：用電導(dǎo)率儀直接測定；褐變度的測定：將果汁經(jīng)4500r/min離心5min，取上清液在420nm波長處測其吸光度；還原糖含量的測定：采用菲林試劑比色法，以葡萄糖計(jì)，詳細(xì)方法參照國標(biāo)GB/T 6194—86《水果、蔬菜可溶性糖的測定》；總多酚含量的測定[8]：采用福林酚試劑法，含量以沒食子酸(mg/L)計(jì)。分別取稀釋一定倍數(shù)的荔枝汁樣品1mL，加入1mL福林酚試劑，2mL 10g/100mL Na2CO3溶液后混勻，25℃反應(yīng)1h，在765nm波長處測定吸光度，計(jì)算荔枝汁總酚含量；VC含量的測定[9]：采用鄰苯二胺衍生法，使用熒光光度計(jì)測定相對熒光強(qiáng)度。

1.3.6 氨基酸含量的測定

氨基酸含量使用氨基酸自動(dòng)分析儀測定。具體為：1)取1mL 荔枝果汁樣品，加入4mL 10g/100mL的5-磺基水楊酸，振蕩混勻，4℃靜置30min；2)接著用高速離心機(jī)在4℃、12000r/min離心15min，上清液經(jīng)0.22μm的水溶性濾膜過濾后上機(jī)測試。根據(jù)氨基酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的質(zhì)量濃度與峰面積的關(guān)系，外標(biāo)法定量果汁樣品中的氨基酸組分，單位以ng/μL表示。

色譜條件：855-350型色譜柱(4.6mm×60mm)；柱溫134℃；雙通道紫外檢測波長440nm 和570nm；進(jìn)樣量20μL；保留時(shí)間148min。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

實(shí)驗(yàn)所涉及到的統(tǒng)計(jì)分析均用SPSS配對t檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 DPCD對荔枝汁主要理化指標(biāo)的影響

DPCD處理后荔枝汁可溶性固形物含量、pH值、總酸度、電導(dǎo)率、褐變度、PPO活力、POD活力以及還原糖、總多酚、VC含量的變化見表1?？扇苄怨绦挝锖?、電導(dǎo)率和褐變度基本沒有發(fā)生變化(P＞0.05)；總酸度明顯增加，pH值明顯降低，主要是因?yàn)榻?jīng)DPCD處理后，二氧化碳溶解于荔枝汁中形成H2CO3，并部分水解成H＋和HCO3－，使荔枝汁的pH值降低。同時(shí)，荔枝汁PPO活力也被完全鈍化。

VC的含量呈下降趨勢，可能與熱降解有關(guān)，但差異不顯著；還原糖、總多酚的含量略呈上升趨勢，并且在P＜0.05水平有顯著性差異。

表1 DPCD對荔枝果汁理化指標(biāo)的影響Table 1 Effect of DPCD treatment on physiochemical parameters of litchi juice

2.2 DPCD對荔枝汁中游離氨基酸含量的影響

表2 DPCD對氨基酸組分及其含量的影響Table 2 Effect of DPCD treatment on amino acids and contents in litchi juice ng/μL

由表2可知，新鮮荔枝汁中氨基酸總含量為3135.57ng/μL，必需氨基酸含488.91ng/μL，占總量的15.6%；而經(jīng)過DPCD處理后，荔枝汁氨基酸明顯增加，經(jīng)8MPa、30℃處理后，荔枝汁氨基酸總含量達(dá)到3655.45ng/μL，與新鮮荔枝汁相比，增加了16.6%。DPCD處理后荔枝汁中必需氨基酸的含量也隨之增加，含量提高了18.5%。

DPCD處理對荔枝汁中游離氨基酸含量的影響，與前人的有些研究結(jié)果相矛盾。二氧化碳雖然是惰性的，但是有些文獻(xiàn)報(bào)道指出二氧化碳在某些條件下會(huì)和食品成分發(fā)生反應(yīng)，特別是蛋白質(zhì)。為了檢測超臨界二氧化碳對食品組分的影響，Weder等[10]研究了超臨界二氧化碳對商業(yè)核糖核酸酶的組成、結(jié)構(gòu)和特性的影響，結(jié)果表明，與對照組相比，DPCD處理(30MPa、80℃、6h)后的氨基酸組成和含量沒有顯著差異，但谷氨酸損失了15%～23%，L-精氨酸損失了20%，推測可能是精氨酸可與二氧化碳發(fā)生反應(yīng)形成碳酸鹽，但是由于這一反應(yīng)要求有未質(zhì)子化的α-氨基存在，pH值高于9，因此，這一反應(yīng)在通常食品pH值條件下并不重要。Weder等[11]采用超臨界二氧化碳處理7種游離氨基酸(L-谷氨酸、L-谷氨酸鹽、L-甲硫氨酸、L-亮氨酸、L-丙氨酸、β-丙氨酸和L-賴氨酸)，發(fā)現(xiàn)只有谷氨酸鹽部分轉(zhuǎn)化為2-吡咯烷酮-5-羧酸鹽，但這并不影響食品質(zhì)量。本實(shí)驗(yàn)與這些研究存在較大差異，可能是由于該研究采用的溫度較高，氨基酸易發(fā)生物理化學(xué)變化導(dǎo)致的，而本實(shí)驗(yàn)采用30℃，條件比較溫和。

據(jù)報(bào)道[12]，大豆經(jīng)DPCD處理后，殘留蛋白質(zhì)中氨基酸的組分和含量沒有顯著變化，而采用雙向凝膠電泳檢測發(fā)現(xiàn)超臨界二氧化碳引起嚴(yán)重的蛋白質(zhì)含量改變[13]，推測可能是由于微生物細(xì)胞在DPCD作用下細(xì)胞膜破裂，釋放出細(xì)胞內(nèi)多肽或氨基酸，或者細(xì)胞內(nèi)蛋白酶釋放出來使蛋白質(zhì)降解成氨基酸，提高了荔枝汁中游離氨基酸含量，與本研究結(jié)果有些相似。

3 結(jié)論與討論

荔枝屬于熱敏性較強(qiáng)的水果之一，通常的熱處理加工方式極易使果汁的感官品質(zhì)發(fā)生變化，例如荔枝果汁顏色發(fā)紅，產(chǎn)生蒸煮味等，所以利用非熱的加工技術(shù)是荔枝深加工將來的一個(gè)發(fā)展趨勢。DPCD技術(shù)是通過二氧化碳的分子效應(yīng)來達(dá)到殺菌和鈍酶的目的，是一種綠色潔凈技術(shù)，不會(huì)對食品造成安全性影響，近年來已被大量的用于液態(tài)食品的殺菌鈍酶中[14-16]。

Fabroni等[17]對血橙汁進(jìn)行了23MPa、36℃、流速3.91L/h CO2條件的處理，并檢測了處理后血橙汁的物理化學(xué)性質(zhì)、抗氧化性，以此來評價(jià)處理效果，評估了處理后血橙汁在(4±1)℃凍藏30d后的品質(zhì)，結(jié)果顯示DPCD處理可保持血橙汁的物理化學(xué)特性、抗氧化性和感官特性。Zhou Liyan等[18]以胡蘿卜汁為材料研究DPCD對果汁質(zhì)量的影響，發(fā)現(xiàn)DPCD處理可顯著增加胡蘿卜汁的L*值，隨著處理時(shí)間的延長，a*值增加，但對b*值沒有影響；褐變度、pH值和果汁的紫外-可見吸光度下降，濁度和可滴定酸(TA)含量顯著增加，但是總的可溶性固形物含量和果汁的胡蘿卜素含量比較穩(wěn)定；果汁的顆粒大小經(jīng)DPCD處理后與未處理樣相差不大。Damar等[4]研究發(fā)現(xiàn)DPCD處理后的很多液體食品保持了其新鮮的感官、營養(yǎng)和理化特性，避免了傳統(tǒng)殺菌的熱效應(yīng)。Damar等[19]總結(jié)出DPCD處理后的椰汁總體可接受度與新鮮椰子汁相比沒有顯著差異，而熱殺菌樣品則顯著下降，DPCD處理后椰子汁可滴定酸含量明顯比新鮮和熱處理樣品高。但是所有樣品的pH值和可溶性固形物含量分別保持在4.2和6.0°Brix，且在凍藏后都出現(xiàn)了粉紅色。DPCD處理可提高橘汁的理化性質(zhì)和營養(yǎng)質(zhì)量特性，例如延緩混濁形成及提高穩(wěn)定性，保持色澤和VC含量不變等[20]。以上研究結(jié)果表明，DPCD處理對果蔬汁中的微生物和酶均有很好的殺滅效果，同時(shí)，還能很好的保持食品原有的營養(yǎng)與風(fēng)味。

而本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果也表明，荔枝汁經(jīng)DPCD處理后，可溶性固形物含量、電導(dǎo)率和褐變度基本沒有發(fā)生變化，總酸度明顯增加，p H值明顯降低。同時(shí)，荔枝汁PPO酶活力也明顯降低。還原糖、總多酚含量略有上升趨勢，VC的含量未發(fā)生明顯的變化。荔枝汁中各種氨基酸含量經(jīng)DPCD處理后均顯著增加，原因可能是經(jīng)DPCD處理，荔枝汁中天然微生物細(xì)胞破裂，細(xì)胞內(nèi)的氨基酸滲漏到基質(zhì)中，或者細(xì)胞內(nèi)蛋白酶將蛋白質(zhì)水解成氨基酸，由于DPCD處理溫度較低，氨基酸不易與糖發(fā)生美拉德反應(yīng)，相對于傳統(tǒng)熱處理，氨基酸的含量顯著增加，提高了DPCD荔枝汁中的營養(yǎng)價(jià)值，但是，較高的游離氨基酸水平可能會(huì)在貯藏過程中起負(fù)面作用，游離氨基酸易與還原糖發(fā)生美拉德反應(yīng)，引起褐變。另外，DPCD處理引起氨基酸總量增加的確切原因還有待于進(jìn)一步研究。

綜合考慮，DPCD處理能夠較好保留荔枝汁的品質(zhì)和安全。尤其是對于荔枝熱敏性水果而言，經(jīng)過DPCD處理后荔枝汁未發(fā)生褐變，解決了傳統(tǒng)熱殺菌對荔枝汁產(chǎn)生的褐變效應(yīng)。

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Effect of Dense Phase Carbon Dioxide on the Quality of Litchi Juice

XU Yu-juan1,2，WEN Jing1，XIAO Geng-sheng1，WU Ji-jun1，CHEN Yu-long1，YU Yuan-shan1，TANG Dao-bang1，PAN Si-yi2,*
(1. Guangdong Open Access Laboratory of Agricultural Product Processing, Sericulture and Agri-food Research Institute, Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou 510610, China；2. College of Food Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China)

In order to investigate the effect of dense phase carbon dioxide (DPCD) as a non-thermal sterilization technology on the quality and physio-chemical properties of litchi juice, freshly prepared litchi juice was subjected to DPCD treatment at 8 MPa and 36 ℃ for 10 min. The changes of pH, soluble solid content, conductivity, browning degree, vitamin C and free amino acids were evaluated. The results showed that DPCD treatment had a significant effect on pH, total acidity and PPO, but had no obvious effect on other indicators. Slight increases in reducing sugar, total polyphenol content and free amino acid content in DPCD-treated litchi juice were observed.

dense phase carbon dioxide non-thermal sterilization technology；litchi juice；physio-chemical properties

TS255.44

A

1002-6630(2012)15-0071-04

2012-04-13

國家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(200903043-03)；廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(07117971)；廣東省關(guān)鍵領(lǐng)域重點(diǎn)突破招標(biāo)項(xiàng)目(2008A024200008)；廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2010A020501016)

徐玉娟(1974—)，女，研究員，博士研究生，研究方向?yàn)楣呱罴庸?。E-mail：xyj6510@126.com

*通信作者：潘思軼(1964—)，男，教授，博士，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品化學(xué)。E-mail：pansiyi@mail.hzau.edu.cn