溫海祥，白永亮，郭曉明

（1.佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院食品與園藝學(xué)院，廣東佛山528000；2.華南理工大學(xué)輕工與食品學(xué)院，廣東廣州510641）

超高壓處理對香蕉果酒殺菌效果及其品質(zhì)的變化

溫海祥1，白永亮1，郭曉明2

（1.佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院食品與園藝學(xué)院，廣東佛山528000；2.華南理工大學(xué)輕工與食品學(xué)院，廣東廣州510641）

采用超高壓技術(shù)處理香蕉果酒，首先研究了不同壓力和不同處理時間對真菌總數(shù)和細菌總數(shù)的影響。然后在300 MPa壓力下處理6 min，研究了其對香蕉果酒的主要功能成分（總酚、多巴胺和總黃酮）、礦物質(zhì)（K、Mg、P和Ca）和香氣成分的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：超高壓處理后，真菌總數(shù)和細菌總數(shù)隨處理壓力的增加和處理時間的延長呈下降趨勢；在300 MPa壓力下處理6 min，香蕉果酒中的細菌總數(shù)和真菌總數(shù)均降至10 cfu/mL以下。香蕉果酒中總酚、多巴胺和總黃酮在酒中的保留率分別為61.41%、81.65%、89.44%。K、Mg、P和Ca等礦物質(zhì)在香蕉果酒中的保留率分別為90.00%、64.66%、86.13%、60.80%；香蕉果酒中的香氣化合物主要以醇類和酯類為主，超高壓處理改變了香蕉果酒中香味物質(zhì)的含量與組成，在300 MPa壓力下處理6 min后，香氣成分檢出率減少52種，主要成分減少6種，醇類物質(zhì)相對含量顯著增加，酯類物質(zhì)相對含量減少，其中乙酸乙酯含量大幅提高。

香蕉果酒；超高壓；功能物質(zhì)；礦物質(zhì)；殺菌；香氣成分

香蕉營養(yǎng)豐富，除蛋白質(zhì)、脂類、糖類、礦物質(zhì)、維生素等一般營養(yǎng)組成外，還富含多巴胺［1］、黃酮［2］、多酚［3］等功能成分。礦物質(zhì)中Ca、Mg、P、K等含量也豐富，其中以鉀的含量較為突出。由香蕉發(fā)酵而得的香蕉果酒中保留了其豐富的礦物質(zhì)［4］。果酒，是一類以新鮮水果或果汁為原料，采用全部或部分發(fā)酵釀制而成的，酒精度在體積分數(shù)7%～18%的低度飲料酒，具有低酒度、高營養(yǎng)、益腦健身等特點，且表現(xiàn)出巨大的市場潛力。香蕉是一種糧食作物，果肉富含淀粉和糖，在發(fā)酵產(chǎn)酒精方面具有天然優(yōu)勢。目前，已有一些研究報道［5-7］。郭曉明等［4，8］研究了不同釀酒干酵母對果酒釀造的影響，得到了香蕉果酒釀造的最佳工藝參數(shù)。此外，新技術(shù)在果酒生產(chǎn)中的應(yīng)用，如冷凍濃縮技術(shù)的應(yīng)用，固定化酵母技術(shù)在果酒發(fā)酵中的應(yīng)用，超聲波和超高壓在酒類催陳和殺菌中的應(yīng)用，大大提高了我國果酒產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量［9-13］。

超高壓處理是一種食品冷殺菌方法，與傳統(tǒng)的熱殺菌方式相比，可以保留食品中的熱敏感性營養(yǎng)成分［14-15］，避免了加工過程中香氣和營養(yǎng)成分的損失，而且可激活或抑制某些酶的活性［16-18］。同時，超高壓技術(shù)應(yīng)用于催陳酒類有催陳效率高、溫度升幅小、條件可控和質(zhì)量穩(wěn)定等明顯優(yōu)勢。在超高壓處理下，乙醇分子之間以及乙醇分子和水分子之間發(fā)生締合作用，乙醇和水分子被重新排列［19］，酒中各種分子之間的距離和酒的體積減小，從而會使酒的刺激感減弱，酒的口感變得更加醇厚、協(xié)調(diào)［20］。適宜條件下，通過酵母菌的發(fā)酵作用，可將香蕉釀制成香蕉果酒，其中主要功能成分和礦質(zhì)元素的保留率、菌落總數(shù)以及香氣成分直接影響香蕉果酒的品質(zhì)和價值。已有研究表明超高壓具有終止發(fā)酵、殺菌、改善產(chǎn)品品質(zhì)以及促進酒陳化的效果［9-11，21-22］，但在香蕉果酒釀造中從未應(yīng)用。本文以實驗室自釀香蕉果酒為材料，采用超高壓處理，對香蕉果酒功能物質(zhì)和礦物質(zhì)的保留情況、微生物的殺滅效果以及主要香氣成分的變化進行了研究。

1材料與方法

1.1主要材料與試劑

二氯甲烷（分析純）：天津化學(xué)試劑六廠；無水硫酸鈉（分析純）：天津開發(fā)區(qū)海光化學(xué)制藥廠；多巴胺（分析純）：天津利奧生物技術(shù)有限公司；四氯苯醌（分析純）：南通紫晶化工有限公司；維生素C（分析純）：廣州化學(xué)試劑廠。

1.2主要儀器與設(shè)備

Buch2000旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：德國Buch公司；TRACE DSQ GC-MS聯(lián)用分析儀：美國Thermo Finnigan公司；UHP900MPa-2×2（Ⅱ）超高壓食品加工設(shè)備：中國兵器科學(xué)研究院；ZD-CMF膜過濾裝置：杭州中達膜分離廠；FR-900型多功能塑料袋封口機：上海麥爾多食品機械有限公司。

1.3試驗方法

1.3.1香蕉果酒釀制方法

參照郭曉明等［4］的香蕉果酒的制作工藝。選用大蕉品種，經(jīng)去皮、打漿、酶解后制得香蕉漿，以香蕉漿為發(fā)酵原料。果膠酶酶解工藝參數(shù)：酶解時間為1.0 h，酶添加量15 000 U/L，酶解溫度45℃。發(fā)酵時間8 d，酵母接種量為5.7%、發(fā)酵溫度27.5℃、糖度21.8%。發(fā)酵結(jié)束后，4 000 r/min離心5 min后進行酒渣分離。置于20℃進行后發(fā)酵，以利用少量殘?zhí)?，后發(fā)酵10 d～15 d后，取上層清酒液，進行澄清處理。添加0.5 g/L硅藻土溶液（10 g/L），20℃下靜置7 d～10 d，4 000 r/min離心7 min，分離酒渣。

1.3.2樣品準(zhǔn)備

取新釀香蕉果酒裝入干凈的鋁箔塑料袋中，每袋500 mL，抽真空后封口，用于超高壓處理。

1.3.3超高壓處理對香蕉果酒微生物菌落的影響

保持處理酒樣和傳壓介質(zhì)溫度在25℃下，取6組分裝好新釀香蕉果酒的鋁箔塑料袋，分別采用0、100、200、300、400、500 MPa處理6 min，進行壓力單因素試驗。處理后，酒樣于25℃下平衡靜置7 d后，過濾后取濾液測定果酒的微生物菌落數(shù)。

保持處理酒樣和傳壓介質(zhì)溫度在25℃下，取6組分裝好新釀香蕉果酒的鋁箔塑料袋，在300 MPa壓力下，分別處理0、3、6、9、12、15 min，進行超高壓處理時間單因素試驗。處理后，酒樣于25℃下平衡靜置7 d后，過濾后取濾液測定果酒的微生物菌落數(shù)。

1.3.4超高壓處理對香蕉果酒主要功能物質(zhì)、礦物質(zhì)和香氣成分的影響

采集超高壓300 MPa壓力下，處理6 min的香蕉果酒樣品，送檢華南農(nóng)業(yè)大學(xué)測試中心，檢測主要功能成分（總酚、多巴胺和總黃酮）、礦物質(zhì)（K、Mg、P和Ca）和香氣成分。

準(zhǔn)確量取100 mL香蕉果酒，倒入干凈的250 mL萃取瓶中，用80、60、50 mL二氯甲烷分別萃取三次，每次搖動5 min，靜置4 h，分離出下層二氯甲烷相，將三次萃取的二氯甲烷相合并，加入25 g無水硫酸鈉干燥脫水12 h，得脫水后的二氯甲烷相，然后在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上以不超過45℃溫度濃縮至1 mL，放入進樣瓶中，進行GC-MS分析。

1.3.5測定方法

1.3.5.1主要功能成分的測定

總黃酮含量測定參照蘇銀法（2002）；總酚的測定采用Folin-phenolic法。

多巴胺的測定：取1 mL試樣溶液（≤0.06 g/L）于10 mL容量瓶中，加5.0 mL3×10-3mol/L四氯苯醌乙醇溶液，用乙醇稀釋至刻度，搖勻后置于60℃水浴中保溫1 h，取出冷至室溫，以試劑空白為參比于1 cm比色皿中，在480 nm處測量吸光度。

1.3.5.2礦質(zhì)元素測定

K，Na：GB/T 15337-2008《原子吸收光譜分析法通則》；Ca：GB/T5009.92-2003《食品中鈣的測定》；Mg：GB/T 5009.90-2003《食品中鐵、鎂錳的測定》；P：JY/T015-1996《感耦等離子原子發(fā)射光譜方法》。

1.3.5.3菌落總數(shù)檢測

以稀釋平板活菌測數(shù)方法檢測樣品的細菌總數(shù)和真菌總數(shù)。

1.3.5.4香蕉果酒香氣成分的測定方法

香蕉果酒香味物質(zhì)測定的色譜條件：用TRACE DSQ GC-MS聯(lián)用儀，色譜柱HP-INNOWAX（30 m× 0.25 mm×0.25 μm）彈性石英毛細管柱（美國Agilent公司產(chǎn)品），程序升溫50℃，保持2 min，以6℃/min升至200℃，再以20℃/min升至240℃，保持5 min；進樣口220℃；傳輸線230℃；載氣為He氣，流速1.0 mL/min；20∶1分流進樣，進樣量1 μL。

香蕉果酒香味物質(zhì)測定的質(zhì)譜檢測條件：電離方式EI，70eV；離子源溫度250℃，質(zhì)量掃描范圍35amu～400 amu；發(fā)射電流100 μA，檢測電壓1.4 kV。

2結(jié)果與分析

2.1超高壓處理對香蕉果酒中真菌總數(shù)的影響

超高壓處理對香蕉果酒中真菌總數(shù)的影響見圖1、圖2。

圖1　不同壓力對香蕉果酒真菌總數(shù)的影響Fig.1Effect on fungi of banana wine by different powers

如圖1和圖2顯示，超高壓條件下，隨著壓力的升高和處理時間的增加，香蕉果酒中的真菌存活數(shù)量急劇減少。當(dāng)壓力達到300 MPa，處理時間為6 min時，香蕉果酒中的真菌落總數(shù)降至10 cfu/mL以內(nèi)，說明在超高壓條件下，果酒中的真菌細胞失活。

圖2　300MPa壓力條件不同處理時間對香蕉果酒真菌總數(shù)的影響Fig.2Effect on fungi of banana wine by different treated time

2.2超高壓處理對香蕉果酒中細菌總數(shù)的影響

超高壓處理對香蕉果酒中細菌總數(shù)的影響見圖3和圖4。

圖3　不同壓力對香蕉果酒細菌總數(shù)的影響Fig.3Effect on bacterial of banana wine by different powers

圖4　300MPa壓力條件不同處理時間對香蕉果酒細菌總數(shù)的影響Fig.4Effect on bacterial of banana wine by different treated time

超高壓條件下，隨著壓力的升高，香蕉果酒中的細菌存活數(shù)量急劇減少。說明壓力敏感菌壓力閾值較低（＜100 MPa），數(shù)量相對較多；當(dāng)壓力從100 MPa增加到500 MPa時，菌落總數(shù)降幅較小。當(dāng)壓力達到300 MPa時，菌落總數(shù)可降至10 cfu/mL以內(nèi)。當(dāng)壓力穩(wěn)定在300 MPa時，隨著處理時間的增加，香蕉果酒中的細菌存活數(shù)快速減少，處理時間達到6 min后，雖不能完全殺滅所有微生物，但菌落總數(shù)可降至10 cfu/mL以內(nèi)，這與其他超高壓殺菌研究結(jié)果基本一致［23-24］。綜合考慮處理壓力和時間對香蕉果酒中真菌和細菌的殺滅效果，壓力為300 MPa，處理時間為6 min比較適宜。

2.3超高壓處理對香蕉果酒功能物質(zhì)保留率的影響

超高壓處理對香蕉果酒功能物質(zhì)保留率的影響見表1。

在壓力300 MPa下，超高壓處理香蕉果酒6 min后，測定香蕉果酒功能物質(zhì)保留率。總黃酮、多巴胺的保留率超過80%，總酚損失較多，保留率僅61.41%。超高壓處理香蕉果酒對香蕉總黃酮、總酚、多巴胺等功能物質(zhì)含量的影響效果不同，說明超高壓條件下，果酒中的各類物質(zhì)的變化有差異，總體是功能物質(zhì)含量有所下降，表明在超高壓條件下部分功能物質(zhì)被破壞或轉(zhuǎn)化成其他物質(zhì)。

表1　300MPa條件下處理6 min后香蕉果酒功能物質(zhì)保留率Table 1Retention rate of function materials in banana fruit wine after treatment under 300 MPa for 6 min

2.4超高壓處理對香蕉果酒礦質(zhì)元素保留率的影響

超高壓處理對香蕉果酒礦質(zhì)元素保留率的影響見表2。

表2　300MPa壓力下處理6 min的香蕉果酒礦質(zhì)元素保留率Table 2Retention rate of mineral elements in banana fruit wine after treatment under the 300 MPa for 6 min

在300 MPa壓力下處理6 min后，香蕉果酒中Ca、Mg損失較大，K、P的保留率較高。

2.5超高壓處理對香蕉果酒香氣成分的影響

超高壓處理對香蕉果酒香氣成分的影響見表3。

表3　超高壓處理前后香蕉果酒主要香氣成分對比Table 3Comparison of the main aroma compositions of banana fruit wine before and after treated by ultrahigh pressure

續(xù)表3超高壓處理前后香蕉果酒主要香氣成分對比Continue table 3Comparison of the main aroma compositions of banana fruit wine before and after treated by ultrahigh pressure

經(jīng)氣質(zhì)色譜分析，香蕉果酒中能檢測到有保留時間和峰面積的香氣成分有176種，能確定成分的有38種，構(gòu)成香蕉果酒的最主要香氣成分有10種，占總香氣成分組成的87.79%。超高壓處理后的香蕉果酒能檢測到有保留時間和峰面積的香氣成分有124種，能檢測確定成分的有32種，其中保留峰面積超過1%的主要的香氣成分有12種，占總體香氣成分組成的79.48%以上。超高壓處理后的香蕉果酒主要香氣成分共分為3類，分別是醇類、酯類、酸類。其中主要醇類物質(zhì)有10種，約占40.39%；主要酯類物質(zhì)有13種，約占35.96%；主要酸類物質(zhì)有4種，約占1.68%；還有其它一些香氣成分酮、醚、烷等。構(gòu)成超高壓處理后香蕉果酒的最主要香氣成分有9種，分別是乙酸乙酯（約30.09%）、1-丁醇（約25%）、正己醇（約4.71%）、2，3-丁二醇（約4.66%）、2-羥基丙酸乙酯（約2.23%）、棕櫚酸乙酯（約1.61%）、苯乙醇（約1.42%）、十六酸乙酯（約1.22%）、醋酸（約1.19%）。結(jié)果表明，超高壓處理后香蕉果酒香氣成分檢出率比超高壓處理前減少52種，能確定成分的香氣成分減少6種，表明超高壓處理引起酒液中一些香氣成分的破壞或轉(zhuǎn)化。

超高壓處理對香蕉果酒的醇類物質(zhì)的種類和含量均有較大影響，醇類物質(zhì)總體相對含量增加，其中正己醇相對含量增加顯著，2-丁醇消失，1-丁醇、苯乙醇和2，3-丁二醇的含量增加。正己醇是香蕉果酒的特征香氣。苯乙醇具有玫瑰花香、甜香，給人以愉悅、柔和、優(yōu)雅的感覺［25］。丁二醇也是香蕉果酒的特征香氣，是丁二酸二乙酯形成的前體物質(zhì)［26］。導(dǎo)致這些變化的原因可能是高壓條件下會使一些以糖苷類結(jié)合的醇類香氣成分得到釋放。此外，在一定壓力范圍（100 MPa～300 MPa），壓力增加可能促進了蛋白的發(fā)酵、水解，導(dǎo)致了雜醇油的含量增高［27］；超高壓處理后，酯類物質(zhì)總體相對含量減少，而乙酸乙酯相對含量卻顯著增加。酯類物質(zhì)是香蕉果酒中主要芳香成分。酯類物質(zhì)含量下降，可能是由于酯化反應(yīng)逆反應(yīng)的作用凸顯，酒中部分分子結(jié)構(gòu)被高壓破壞。但乙酸乙酯為香蕉果酒的主體香，其含量增加有利于改善酒的香氣；超高壓處理后，酸類物質(zhì)總體相對含量減少，主要由原來的月桂酸乙酸變?yōu)榇姿?。乙酸含量的提高?yīng)為超高壓加速了醇和醛氧化為酸所致，使酒味協(xié)調(diào)性增強［9］。

通過對香蕉果酒中總醇、總酯、總酸的檢測可發(fā)現(xiàn)，經(jīng)超高壓處理的果酒中總酯含量含量的變化與黃酒、柚子酒和干紅棗酒等［9-11，13］中酯類的變化不一致，但乙酸乙酯作為香蕉果酒的主要香氣成分增加顯著，果酒的感官品質(zhì)也有明顯提高。

3結(jié)論

1）超高壓處理對香蕉果酒中的微生物有明顯致死作用。香蕉果酒中的細菌總數(shù)和真菌總數(shù)對超高壓處理極為敏感。在壓力為300 MPa下，處理時間6 min后，香蕉果酒中的真菌總數(shù)和細菌總數(shù)均降至10cfu/mL以內(nèi)。

2）超高壓處理香蕉果酒，總黃酮、總酚和多巴胺等功能物質(zhì)含量有所下降，300 MPa條件下超高壓處理6 min后總黃酮、總酚、多巴胺的保留率分別為89.44%、61.41%、81.65%，表明在超高壓條件下部分功能物質(zhì)被破壞或轉(zhuǎn)化成其他物質(zhì)。

3）超高壓力處理對香蕉果酒中礦質(zhì)元素的保留率有一定影響。在300 MPa壓力下處理6 min，香蕉果酒中礦質(zhì)元素K、Ca、Mg、P的保留率分別為90.00%、60.80%、64.66%、86.13%。

4）超高壓處理可改變新釀香蕉果酒中的香氣成分的含量與組成。超高壓處理后，香蕉果酒主要香氣成分的保留峰相對集中，香氣成分檢出率比超高壓處理前減少52種，能確定成分的香氣成分減少6種，超高壓處理使酒液中乙酸乙酯含量大幅提高。說明超高壓處理香蕉果酒引起香蕉果酒的主要香味物質(zhì)發(fā)生變化。本文僅從殺菌效果和盡量保留香蕉果酒中功能物質(zhì)的角度出發(fā)，對壓力300 MPa下，處理6 min的香氣成分進行了分析。然而，超高壓改善香蕉果酒香氣品質(zhì)的最優(yōu)條件仍需進一步研究。

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Effect of Ultrahigh Pressure on Sterilization and Quality of Banana Fruit Wine

WEN Hai-xiang1，BAI Yong-liang1，GUO Xiao-ming2
（1.College of Food and Horticultural Sciences，F(xiàn)oshan University，F(xiàn)oshan 528000，Guangdong，China；2.School of Light Industry and Food Sciences，South China University of Technology，Guangzhou 510641，Guangdong，China）

The effects of ultrahigh pressure on the the main functional components（total phenolics，dopamine and total flavonoids），minerals（K，Mg，P and Ca），the numbers of total bacteria and total fungi，and aroma compositions in the banana fruit wine.The results showed that the numbers of total bacteria and total fungi were decreased with the increase of pressure level and pressure-holding time.The numbers of total bacteria and total fungi were decreased to 10 cfu/mL after pressure treatment at 300 MPa for 6 min.After treated at 300 MPa for 6 min，the retention rates of the total phenol，dopamine and total flavonoids in banana fruit wine were 61.41%，81.65%and89.44%respectively，andtheretentionratesofK，Mg，PandCawererespectively90.00%，64.66%，86.13%，60.80%.Ultrahigh pressure treatment can change the aroma compositions and contents in banana fruit wine.Under the ultrahigh pressure treatment of 300 MPa for 6min，the detection rate was decrease by 52 kinds of aroma components and main ingredient reduced by 6 kinds.The aroma compounds in banana fruit wine were mainly alcohols and esters，the relative content of alcohols increased significantly and the relative content of esters decreased，the content of ethyl acetate significantly was improved.

banana fruit wine；ultrahigh pressure；functional materials；minerals；sterilization；aroma compositions

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.14.008

2015-01-05

溫海祥（1965—），男（漢），副教授，博士，研究方向：發(fā)酵工程。