李根，趙巖，馬寅斐，和法濤，丁辰，朱風(fēng)濤，初樂

（中華全國(guó)供銷合作總社濟(jì)南果品研究院，山東濟(jì)南250014）

蘋果是薔薇科（Rosaceae）蘋果屬（Malus）植物的果實(shí)。中國(guó)多年前就已超越美國(guó)、日本成為世界上蘋果栽種規(guī)模最大、產(chǎn)量最高的國(guó)家，蘋果總產(chǎn)量約占全球總產(chǎn)量的55%。蘋果營(yíng)養(yǎng)成分豐富，富含糖類、維生素和礦物質(zhì)等多種營(yíng)養(yǎng)成分[1]。鮮榨（not-from-concentrate，NFC）蘋果汁最大程度了保留了蘋果中的營(yíng)養(yǎng)成分[2]。但果汁是熱敏性物質(zhì)，傳統(tǒng)的加熱時(shí)間長(zhǎng)溫度高易影響果汁的色澤和營(yíng)養(yǎng)成分。超高壓殺菌、脈沖電場(chǎng)殺菌、超聲波殺菌、輻照殺菌等非熱殺菌[3-6]可以避免長(zhǎng)時(shí)間熱效應(yīng)，從而保護(hù)果汁的營(yíng)養(yǎng)成分、色澤和風(fēng)味。但也有其缺點(diǎn)，例如殺菌效果不如熱殺菌，難以殺死細(xì)菌芽孢，設(shè)備成本較高等[7]。

微波殺菌作為近年來新興的一種殺菌技術(shù)，越來越多運(yùn)用食品工業(yè)中。其同時(shí)存在熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)[8]，具有加熱時(shí)間短、滅菌效果好、節(jié)能等特點(diǎn)。微波的熱效應(yīng)是食品中微生物成分被一定電磁場(chǎng)影響發(fā)生分子極化現(xiàn)象，吸收能量升溫致蛋白質(zhì)變性失活[9]。除了人們公認(rèn)的微波熱效應(yīng)外，有研究通過比較微波和傳統(tǒng)加熱對(duì)耐熱性強(qiáng)的枯草芽孢桿菌致死曲線，表明微波對(duì)微生物的致死溫度比傳統(tǒng)加熱低，同時(shí)解釋了微波的非熱效應(yīng)[10]。微波殺菌和巴氏殺菌對(duì)NFC 蘋果汁品質(zhì)是否具有差異性影響，仍未見相關(guān)報(bào)道。因此，本研究采用微波和巴氏殺菌對(duì)NFC 蘋果汁進(jìn)行處理，對(duì)比兩種殺菌方式對(duì)NFC 蘋果汁的影響程度，對(duì)微波技術(shù)應(yīng)用于NFC 蘋果汁提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅富士蘋果，4 ℃貯藏，購(gòu)于煙臺(tái)。

Trolox 試劑、福林酚、DPPH、2，4，6-三吡啶基-S-三嗪（2，4，6-tri（2-pyridyl）-s-triazine，TPTZ）：上海麥克林生化科技有限公司；平板計(jì)數(shù)瓊脂（plate count agar，PCA）：北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

WZD4S-01 微波真空箱：南京三樂微波技術(shù)發(fā)展有限公司；pHS-3C 雷磁pH 計(jì)：上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；UV-1800 型紫外可見分光光度計(jì)：上海美譜達(dá)儀器有限公司；ZXSR-1160 型生化培養(yǎng)箱：上海智誠(chéng)分析儀器制造有限公司；YXQ-LS-100A 型蒸汽滅菌器：上海博迅實(shí)業(yè)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

新鮮蘋果→挑選→清洗→切塊→破碎打漿→壓榨→均質(zhì)→脫氣→巴氏和微波殺菌→冷卻→4 ℃貯藏→各指標(biāo)測(cè)定。

1.3.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將30 mL 樣品（20 ℃，可溶性固形物12°Brix）裝于50 mL 玻璃瓶中，一組放于WZD4S-01 微波真空箱轉(zhuǎn)盤中央進(jìn)行微波處理（720 W，120 s），后迅速冰浴冷卻，作為微波組；一組水浴加熱至90 ℃保溫10 s，后迅速冰浴冷卻，作為巴氏殺菌組；一組不作任何處理，作為對(duì)照組。所有樣品放于4 ℃冷藏下待測(cè)，且均為一次性制備。

1.3.3 菌落總數(shù)的測(cè)定

參照GB 47892-2010《食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)》測(cè)定。

1.3.4 可溶性固形物的測(cè)定

參照GB/T 12143-2008《飲料通用分析方法》，將果汁充分混勻，用手持糖度計(jì)測(cè)定。

1.3.5 pH值的測(cè)定

用pHS-3C 雷磁pH 計(jì)測(cè)定。用pH 4.01 和pH 6.86 的校準(zhǔn)液校正后測(cè)定。

1.3.6 總酸的測(cè)定參照GB/T 12456-2008《食品中總酸的測(cè)定》，pH

電位法。折算系數(shù)以蘋果酸計(jì)。

1.3.7 總糖測(cè)定

參照GB/T 5009.7-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中還原糖的測(cè)定》，直接滴定法。

1.3.8 色差的測(cè)定

采用TC-PⅡG 型全自動(dòng)測(cè)色色差計(jì)測(cè)定果汁的顏色，獲得L*、a*、b*、△E值[根據(jù)國(guó)際照明委員會(huì)（Commission Internationale de L′Eclairage，CIE）表色系統(tǒng)]，平行測(cè)定3 次。L*表示顏色的亮度，100 表示純白色，0 表示純黑色；a*就是表示紅色或綠色的深淺，a*為正值表示顏色偏紅，a*為負(fù)值表示顏色偏綠；b*表示黃色或藍(lán)色的深淺，b*為正值表示顏色偏橙，b*為負(fù)值表示顏色偏藍(lán)；△E表示色差，△E越大，與對(duì)照組相比顏色變化越大。

1.3.9 VC的測(cè)定

參照GB/T5009.86-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中抗壞血酸的測(cè)定》，2，6-二氯靛酚滴定法測(cè)定。

1.3.10 多酚含量的測(cè)定

采用福林酚法測(cè)定[11]。吸取1 mL 稀釋50 倍的樣品液，加入5 mL 水，1 mL 福林酚，3 mL 7.5%的碳酸鈉溶液，于10 mL 比色管中混勻，室溫避光顯色2 h。測(cè)定765 nm 吸光度。以沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液為參比繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算總酚含量（以沒食子酸計(jì)）。

1.3.11 DPPH 自由基清除率的測(cè)定

采用Jiang 等的方法略作修改[12]，取0.1 mL 樣品稀釋液，加入0.04 mg/mL 的DPPH 工作液3.9 mL，充分混勻，37 ℃下避光保存水浴1 h，在波長(zhǎng)517 nm 下測(cè)吸光度，用無水乙醇參比調(diào)零。以不同濃度的Trolox 溶液做標(biāo)準(zhǔn)曲線，果汁的抗氧化能力表示為trolox 等價(jià)抗氧化能力（trolox equivalent antioxidant capacity，TEAC）值（mmol/L）。

1.3.12 還原能力測(cè)定

采用鐵離子還原能力（ferric reducing ability of plasma，F(xiàn)RAP）方法[13]。取0.1mL 樣品稀釋液，加入3.9mL TPTZ 工作液（0.3 mol/L 醋酸鹽緩沖溶液：10 mmol/L 的TPTZ 溶液：20 mmol/L 的FeCl3溶液=10：1：1，體積比），充分混勻，室溫下放置10 min，在波長(zhǎng)593 nm 處測(cè)吸光度。以不同濃度的FeSO4還原力做標(biāo)準(zhǔn)曲線，果汁抗氧化能力表示為FRAP 值（mmol FeSO4/L）。

1.3.13 酶活性的測(cè)定

1.3.1 3.1 多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）酶活性的測(cè)定

PPO 酶活性的測(cè)定采用分光光度法[14]，反應(yīng)底物為0.07 mol/L 的鄰苯二酚溶液（pH 6.5 的磷酸緩沖液溶）。取2 mL 底物，加入1 mL 提取的粗酶液，立即在420 nm 處測(cè)定吸光值隨時(shí)間的變化曲線，曲線直線部分的斜率即為酶活。

1.3.1 3.2 果膠甲酯酶（pectin methylesterase，PME）酶活性的測(cè)定

PME 酶活性的測(cè)定采用電位滴定法[15]，反應(yīng)底物為1%的果膠鹽溶液（pH 7.5 含0.1 mol/L NaCl）。取10 mL 底物溶液在30 ℃水浴下用2 mol/LNaOH 溶液和0.05 mol/LNaOH 迅速調(diào)至pH值為7.5，后加入0.05 mL，0.05 mol/L 的NaOH 溶液和2 mL 粗酶液，計(jì)算pH值重新回到7.5 的時(shí)間t。

PME 酶活（/U/mL）=（C·V0）（/V·1t）

式中：C為NaOH 濃度，mol/L；V0為加入NaOH 體積，mL；V1為粗酶液體積，mL；t為時(shí)間，min。

2 結(jié)果與分析

2.1 微波殺菌和巴氏殺菌對(duì)NFC 蘋果汁殺菌效果的影響

微波殺菌和巴氏殺菌對(duì)蘋果汁菌落總數(shù)的影響見表1。由表1可知，與對(duì)照組相比，巴氏殺菌和微波殺菌對(duì)NFC 蘋果汁殺菌效果都顯著（p＜0.05），且殺菌后均符合國(guó)家飲料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定（菌落總數(shù)≤100 cfu/mL）。微波殺菌除了公認(rèn)的熱效應(yīng)外，微波的電磁場(chǎng)使微生物細(xì)胞膜電位和周圍的電荷產(chǎn)生改變叫做微波的非熱效應(yīng)[16]。由于存在雙重效應(yīng)。微波殺菌后殘菌率為0.08%，基本檢測(cè)不到細(xì)菌，巴氏殺菌后果汁菌落總數(shù)從1.2×104cfu/mL 下降到51 cfu/mL，殘菌率為0.42 %。說明微波殺菌比巴氏殺菌對(duì)NFC 蘋果汁的殺菌效果更加顯著（p＜0.05）。

表1 微波殺菌和巴氏殺菌對(duì)蘋果汁菌落總數(shù)的影響（n=3）Table1 Effect of microwave sterilization or pasteurization on microflora in apple juice（n=3）

2.2 微波殺菌和巴氏殺菌對(duì)對(duì)NFC 蘋果汁理化性質(zhì)的影響

微波殺菌和巴氏殺菌對(duì)蘋果汁理化性質(zhì)的影響見表2。

表2 微波殺菌和巴氏殺菌對(duì)蘋果汁理化性質(zhì)的影響（n=3）Table 2 Effect of microwave sterilization or pasteurization on the physico-chemical properties in apple juice（n=3）

由表2可知，與對(duì)照組相比，微波殺菌和巴氏殺菌使果汁pH值降低，可溶性固形物降低，總酸含量上升，總糖含量降低，但差異均不顯著（p＞0.05）。因此微波殺菌和巴氏殺菌后NFC 蘋果汁基本理化性質(zhì)變化不顯著。這與周笑犁等[17]報(bào)道的變化趨勢(shì)相似：微波殺菌后總酸上升，pH值、總酸、總糖含量降低，而總酸含量與之研究結(jié)果相反。微波殺菌、巴氏殺菌處理后，果汁的理化性質(zhì)變化不顯著，這與我們研究結(jié)果一致。

2.3 微波殺菌和巴氏殺菌對(duì)對(duì)NFC 蘋果汁色澤的影響

微波殺菌和巴氏殺菌對(duì)蘋果汁色澤的影響見表3。果汁的色澤通過L*、a*、b*值來表示，如表3所示，經(jīng)過兩種殺菌方式處理后，L*值均比對(duì)照組顯著增加（p＜0.05）。其中微波殺菌組的L*值顯著高于巴氏殺菌（p＜0.05），果汁顏色變亮。這可能是在殺菌過程中伴隨著溫度的升高，蘋果汁中的PPO 酶活性受到抑制，果汁的酶促褐變減輕[17]，同時(shí)升溫可使某些物質(zhì)變化或反應(yīng)，使果汁亮度增加。巴氏殺菌后果汁的a*值較對(duì)照組和微波殺菌顯著降低（p＜0.05），根據(jù)Sapers 等[19]人報(bào)道，果汁L*值變小、a*值增大表明發(fā)生了褐變。說明巴氏殺菌溫度更高，果汁發(fā)生了Maillard 反應(yīng)使果汁非酶褐變?cè)黾印煞N殺菌方式與對(duì)照組相比果汁的b*值均顯著下降（p<0.05），說明果汁的黃色均有不同程度變淡。通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，微波殺菌與對(duì)照組、巴氏殺菌與對(duì)照組的△E值分別為2.64 和3.44，微波殺菌的△E值顯著低于巴氏殺菌的△E值（p<0.05），說明微波殺菌對(duì)NFC 蘋果汁色澤影響較小。

表3 微波殺菌和巴氏殺菌對(duì)蘋果汁色澤的影響（n=3）Table 3 Effect of microwave sterilization or pasteurization on the color in apple juice（n=3）

2.4 微波殺菌和巴氏殺菌對(duì)對(duì)NFC 蘋果汁VC、多酚和抗氧化能力能影響

NFC 蘋果汁中含有豐富的功能性營(yíng)養(yǎng)成分，但在殺菌過程中隨著溫度的升高，一些功能成分易受到損失。因此，在殺菌后能更多保留一些營(yíng)養(yǎng)成分是需要解決的問題。微波殺菌和巴氏殺菌對(duì)蘋果汁VC、多酚和抗氧化能力的影響見表4。

表4 微波殺菌和巴氏殺菌對(duì)蘋果汁VC、多酚和抗氧化能力的影響（n=3）Table 4 Effect of microwave sterilization or pasteurization on the VC、polyphenols、antioxidant capacity in apple juice（n=3）

由表4可知，微波殺菌和巴氏殺菌與對(duì)照組相比多酚含量顯著提升了214.34 mg/L 和65.91 mg/L，而微波殺菌多酚含量還顯著高于巴氏殺菌（p<0.05）?？赡苁菧囟壬哂欣谛》肿恿康姆宇惾艹?，而由于微波破壞了酚酸糖苷鍵和酯鍵等，使酚酸從結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)換為游離態(tài)[20]，使多酚含量顯著升高。除此之外，微波殺菌后多酚氧化酶殘存活性低于巴氏殺菌，保留了更多的酚類物質(zhì)。

殺菌處理后果汁的抗氧化能力有一定的變化。由表4可知，經(jīng)過殺菌后果汁的抗氧化能力顯著增強(qiáng)，其中微波殺菌后果汁DPPH 自由基和鐵還原能力都顯著高于巴氏殺菌（p<0.05），表明微波殺菌后果汁有更好的抗氧化能力。

VC是保持人體健康的重要物質(zhì)，但在加工過程中受熱、光照等易分解。由表4可知，經(jīng)過微波殺菌和巴氏殺菌后VC含量都顯著降低（p<0.05），巴氏殺菌NFC蘋果汁中VC含量顯著下降到52.32 mg/100 g，保留率為64.88 %，微波殺菌NFC 蘋果汁VC含量下降到73.53 mg/100 g，保留率為91.18%。說明相比于巴氏殺菌，微波殺菌能更好的保留果汁中的VC。

2.5 相關(guān)性分析

微波殺菌和巴氏殺菌處理后主要抗氧化物質(zhì)與抗氧化活性的相關(guān)性分析見表5。

表5 不同處理方式主要抗氧化物質(zhì)與抗氧化活性的相關(guān)性分析Table 5 Correlation analysis between the main antioxidant parameters and antioxidant capacity by different methods

由表5所示，通過對(duì)不同處理方式后果汁中主要抗氧化物質(zhì)和抗氧化能力進(jìn)行相關(guān)性分析，探究NFC蘋果汁中主要抗氧化物質(zhì)和抗氧化能力之間的關(guān)系。多酚含量與DPPH 溶液體系呈現(xiàn)極顯著相關(guān)（R2=0.981，p<0.01），與FRAP 體系呈現(xiàn)顯著相關(guān)（R2=0.760，p<0.05）。由此說明，果汁的多酚含量與抗氧化能力均呈現(xiàn)顯著正相關(guān)，對(duì)抗氧化能力作用最大，這與Maisuthisakul 等[21]的研究結(jié)果一致，他們發(fā)現(xiàn)酚類物質(zhì)與抗氧化活性直接相關(guān)。而抗壞血酸對(duì)抗氧化能力影響不顯著。DPPH 溶液體系和FRAP 體系的抗氧化呈極顯著相關(guān)（R2=0.846，p<0.01），表明兩種方法可用于分析NFC 蘋果汁的抗氧化能力。

2.6 微波殺菌和巴氏殺菌對(duì)NFC 蘋果汁PPO 和PME的影響

微波殺菌和巴氏殺菌對(duì)蘋果汁PPO 和PME 的影響見表6。

表6 微波殺菌和巴氏殺菌對(duì)NFC 蘋果汁PPO 和PME 酶活性的影響Table 6 Effect of microwave sterilization or pasteurization on the enzymatic activity of PPO and PME in apple juice

NFC 蘋果汁中含有PPO 和PME 兩種內(nèi)源酶，會(huì)對(duì)果汁的色澤和渾濁穩(wěn)定性產(chǎn)生影響[22，23]。如表6所示，經(jīng)過殺菌之后果汁中的PPO 和PME 酶活性都顯著降低，巴氏殺菌后果汁中PPO 和PME 殘存酶活為5.1%和11.53%，微波殺菌后果汁中PPO 和PME 殘存酶活為1.3%和8.3%，表明微波殺菌比巴氏殺菌有更好的鈍酶作用。與Marszalek 等[24]和Tajchakavit 等[25]研究結(jié)果一致，前者發(fā)現(xiàn)微波殺菌后PPO 和POD 的活性降低了98%和100%。后者發(fā)現(xiàn)微波殺菌的橙汁中果膠甲酯酶的失活比傳統(tǒng)加熱更為明顯。因此，為保證NFC 蘋果汁質(zhì)量，在加工過程中應(yīng)先進(jìn)行滅酶工藝再進(jìn)行后續(xù)的工藝來保證果汁的質(zhì)量。

3 結(jié)論

巴氏殺菌和微波殺菌后果汁中的微生物數(shù)量都符合國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)由于微波的雙重效應(yīng)，對(duì)果汁的殺菌更為徹底；與對(duì)照組相比，兩種殺菌方式對(duì)果汁的pH值、可溶性固形物、總糖、總酸影響不顯著；通過對(duì)比處理前后果汁L*、a*、b*值的差異，兩種殺菌方式都通過抑制酶活性使果汁顏色變亮，微波殺菌的△E更低，說明微波殺菌能更好的保持果汁原有的顏色；兩種殺菌方式都使果汁多酚含量顯著提高、DPPH 自由基清除能力和鐵還原能力顯著增強(qiáng)、VC含量顯著降低，但微波殺菌較巴氏殺菌更好的保留了VC，同時(shí)顯著提升了多酚含量和抗氧化能力，相關(guān)性分析表明了體系的抗氧化能力和多酚含量呈現(xiàn)顯著正相關(guān)；通過殺菌處理可鈍化果汁中的內(nèi)源酶PPO 和PME，微波殺菌較巴氏殺菌能更好的起到鈍酶的效果。

綜上可知，微波殺菌對(duì)NFC 蘋果汁不僅能起到顯著的殺菌鈍酶效果，還能更好的保持果汁原有的色澤和營(yíng)養(yǎng)成分。因此，后續(xù)可以對(duì)微波殺菌后果汁貯藏期內(nèi)穩(wěn)定性的情況進(jìn)行深入研究。