金亞美，黃煦，徐悅，吳鳳鳳，徐學明，金征宇，廖小軍，楊哪*

1(江南大學 食品學院，江蘇 無錫，214122) 2(食品科學與技術(shù)國家重點實驗室(江南大學)，江蘇 無錫，214122) 3(中國農(nóng)業(yè)大學 食品科學與營養(yǎng)工程學院，北京，100083)

藍莓營養(yǎng)價值高，富含酚酸、SOD、類黃酮和花色苷等生物活性物質(zhì)，尤其是其中的花青素成分，具有優(yōu)良的清除自由基、抗炎癥功效，能夠預防老年癡呆、心血管疾病以及延緩衰老[1-2]。藍莓果泥產(chǎn)品特殊的流態(tài)性質(zhì)使其不僅能被普通消費者食用，還可針對嬰幼兒和老年人等特殊消費群體所設計，具有廣闊的消費市場。藍莓中的多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)和過氧化物酶(peroxidase, POD)易導致藍莓果泥發(fā)生褐變，對其感官品質(zhì)和營養(yǎng)價值產(chǎn)生負面影響[3-4]。

現(xiàn)在食品工業(yè)中果泥的殺菌滅酶多采用熱處理的方式，但是高溫容易造成熱敏性功能成分的破壞損失。因此，新型的非熱加工技術(shù)如高壓脈沖電場[5]、超高壓處理[6]、高壓二氧化碳[7]、脈沖磁場[8]、中強度電場[9]、歐姆加熱[10]、電離輻射等[11]得到廣泛關(guān)注。其中歐姆加熱、高壓脈沖電場和中強度電場采用金屬電極直接接觸食品并施加電壓以達到對物料的滅酶處理效果，但是在通電過程中由于食品和金屬極板間發(fā)生電化學反應，使得極板金屬離子進入食品原料，造成原料污染[12-13]。因此，以電場為媒介的食品非熱加工技術(shù)的發(fā)展受到了很大限制。

利用電磁感應原理，即在初級線圈上施加電壓，就會在閉合鐵氧體內(nèi)產(chǎn)生交變磁場，通過電能-磁能-電能的耦合轉(zhuǎn)換后，當流動的藍莓果泥作為次級線圈時，交變磁場會在次級線圈中的樣品內(nèi)產(chǎn)生感應電場，從而實現(xiàn)對藍莓泥的處理。目前關(guān)于感應電場的應用集中于其對流動料液的間歇式處理[14-16]，但這種處理方式并不適于大規(guī)模生產(chǎn)，而本研究使用的感應電場系統(tǒng)可以實現(xiàn)連續(xù)式的樣品處理。相對于其他電場加工技術(shù)，利用電磁感應在螺旋狀連續(xù)流的藍莓泥中得到高強度的電勢差，為一種新的藍莓泥加工技術(shù)研究提供了參考。本試驗探究了不同強度感應電場處理對藍莓果泥PPO和POD酶活的影響，確定滅酶的處理時間、激勵電壓和溫度參數(shù)，分析感應電場處理后的藍莓果泥總花青素含量變化。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

佳沃藍莓、矮叢藍莓，購于無錫歐尚超市。KH2PO4、K2HPO4、NaH2PO4、Na2HPO4、鄰苯二酚、愈創(chuàng)木酚、H2O2(30%)、C2H4O2(98%)、HCl、C2H3NaO2、NaCl、C2H6O、NaOH、瓊脂、胰蛋白胨、酵母浸膏、C6H12O6，均為分析純，購于國藥公司；實驗用水均為去離子水。

1.2 儀器與設備

IEF處理裝置如圖1所示。裝置中含有4個反應單元，其初級銅線線圈(NPi=15)、次級料液線圈(NSi=25匝，內(nèi)徑8 mm，壁厚2 mm)外圍的玻璃腔體用于保持處理溫度。反應器以串聯(lián)的方式連接構(gòu)成整個連續(xù)流體系。工作時，電源發(fā)出激勵電壓(UPi)施加在初級線圈上，次級樣品線圈上產(chǎn)生感應電壓(ESi)。根據(jù)法拉第電磁感應定律，交變的磁通量使相鄰樣品線圈之間產(chǎn)生電位差。

a-交變電源；b-恒溫水浴裝置；c-樣品瓶；d-料液流路；e-反應單元；f-恒溫循環(huán)水流路；g-恒溫循環(huán)水浴裝置；h-蠕動泵

其他主要儀器：分光光度計(TU1900)，北京普析通用儀器有限公司；高速冷凍離心機(BK-TD6G)，山東博科生物產(chǎn)業(yè)有限公司；阻抗分析儀(65120B)，英國Wayne Kerr electronics公司；流變儀(DHR-3)，美國沃特世公司。

1.3 藍莓果泥的處理

每次稱取900 g藍莓，加入300 g去離子水，用破壁機破碎6 min后立即進行感應電場處理。通過改變輸出電壓(100、150和250 V)、處理時間(0～60 min)和溫度(65、75和85 ℃)作為不同的IEF處理組，以相同條件下但輸出電壓為0 V的樣品作為對照組。

1.4 PPO活性的測定

根據(jù)QUEIROZ等[17]的方法并稍加修改進行PPO酶活的測定。稱取2.5 g藍莓果泥，加入5 mL磷酸鉀緩沖溶液(0.2 mol/L, pH 6.5)，勻漿30 s，吸取2 mL勻液，4 ℃離心(10 000×g)15 min，取0.1 mL上清液用磷酸鉀緩沖液稀釋至1 mL，測量425 nm 波長處的吸光值。

1.5 POD活性的測定

根據(jù)AYDIN等[18]的方法并稍加修改進行POD酶活的測定。稱取2.5 g藍莓果泥，加入5 mL上述磷酸鈉緩沖溶液，勻漿30 s，4 ℃離心(10 000×g)15 min。取上清液1 mL，加入1.83 mL磷酸鉀緩沖液，0.15 mL 30%的H2O2溶液，1 mL 0.1 mol/L鄰苯二酚溶液混合，測量470 nm波長處的吸光值。

1.6 殘余酶活力的計算

PPO和POD的殘余酶活力(RA)按公式(1)計算：

(1)

式中:A0和At分別表示處理前后果泥樣品種的酶活性。

1.7 總花青素含量的測定

根據(jù)吳振等[19]的pH示差法并稍加修改。稱取2.5 g樣品，加入10 mL體積分數(shù)60%的酸性乙醇溶液(內(nèi)含0.03 mL HCl)，在30 ℃下水浴振蕩30 min，再置于60 ℃下超聲(功率為100 W)提取50 min，離心(4 000 r/min)20 min，取上層清液2 mL，分別用pH 1.0(HCl-NaCl緩沖溶液)和pH 4.5(醋酸-醋酸鈉緩沖溶液)緩沖液稀釋至4 mL，測2者在510 nm和710 nm波長處的吸光值?？偦ㄇ嗨匕垂?2)、(3)計算

A=(A510-A710)pH1.0-(A510-A710)pH4.5

全年齡的都有可能發(fā)生局結(jié)節(jié)樣增生。而且女性患者的發(fā)病率比較高。約有80%的肝臟局灶性結(jié)節(jié)性增生患者都沒有明顯的癥狀,一般都是在體檢的時候發(fā)現(xiàn)典型CT表現(xiàn),如平掃密度稍低,使用增強掃描動脈有中央瘢痕,病灶均勻強化,門脈期的病灶密度下降,延遲期的病灶為等密度表現(xiàn),使用動態(tài)CT增強掃描在13個病灶中發(fā)現(xiàn)了7個中央瘢痕,肝臟局灶性結(jié)節(jié)性增生的主要特征就是在延遲期有中央瘢痕強化。

(2)

(3)

式中：A，吸光值；Mw，矢車菊素-3-葡萄糖苷的相對分子質(zhì)量，449.2；DF，稀釋倍數(shù)；V，提取液的總體積，mL；e，矢車菊素-3-葡萄糖苷的消光系數(shù)，26 900；b，比色光程長度，1 cm；m，試液質(zhì)量，g。

1.8 藍莓果泥阻抗的測定

使用阻抗分析儀對藍莓果泥的阻抗進行測定。在測試前分別進行開路(空氣)、短路和高頻(100 Ω電阻，10、100 pF電容)于20～106Hz校正，然后測定樣品流體在400 Hz下的阻抗。

1.9 藍莓果泥表觀黏度的測定

使用HR-3型流變儀測定不同處理(未經(jīng)熱處理、常規(guī)熱處理、IEF處理)藍莓果泥的表觀黏度，選用直徑為40 mm的平行板，平行板間距為1 mm，采用穩(wěn)態(tài)掃描模式，測量溫度為25 ℃，剪切速率從0 /s上升到100 /s。

1.10 藍莓果泥微生物的測定

參照GB 4789.2—2016對藍莓果泥在0～8周儲藏期間的菌落總數(shù)進行測定[20]，不經(jīng)熱處理的鮮榨藍莓果泥的初始菌落約為3.32 lg(CFU/mL)。

1.11 數(shù)據(jù)處理

采用Origin 8.5軟件進行擬合及圖形化處理，使用SPSS 22.0進行數(shù)據(jù)處理并用Duncan極差法進行顯著性分析，采用標準偏差表征數(shù)據(jù)誤差，P<0.05則說明差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 藍莓果泥PPO和POD活性的影響因素

2.1.1 IEF對藍莓果泥PPO和POD活性的影響

a-PPO酶活力;b- POD酶活力

2.1.2 不同溫度下IEF對藍莓果泥PPO和POD的影響

在激勵電壓為250 V時，不同溫度(65、75和85 ℃)下IEF處理對藍莓果泥PPO和POD殘余酶活的影響如圖3所示。對于PPO，在常規(guī)加熱處理45和60 min后，殘留活性分別為4.34%和0.65%，而通過250 V激勵電壓的IEF在75 ℃處理45 min和85 ℃處理30 min后，藍莓果泥PPO幾乎完全失活。對于POD，經(jīng)75 ℃ 6 min或 85 ℃ 3 min的IEF(250 V)處理可被完全滅活；而不施加感應電場作用，需要在75 ℃下熱處理9 min或85 ℃ 下處理6 min方可被完全滅活。因此，與傳統(tǒng)熱處理相比，IEF可縮短加工時間或降低加工溫度，具有減緩食品物料因嚴苛加工條件引起的營養(yǎng)成分損失和感官品質(zhì)降低的潛力。

a-PPO酶活力；b- POD酶活力

2.2 感應電場處理對藍莓果泥中總花青素含量的影響

2.2.1 不同溫度下IEF處理對藍莓果泥中總花青素含量的影響

以不同處理下總花青素的變化量(處理tmin時物料中總花青素含量與0 min花青素含量的差值)為指標，考察感應電場對花青素的影響。對照組(0 V)在不同溫度(65、75和85 ℃)下其總花青素含量隨處理時間的變化趨勢如圖4所示。

圖4 不同溫度熱處理藍莓果泥的總花青素含量變化

在65和75 ℃熱處理條件下，藍莓果泥中總花青素含量隨處理時間先增加后降低，但65 ℃時總花青素含量變化轉(zhuǎn)折點滯后于75 ℃組。而85 ℃的熱處理則使藍莓果泥中總花青素含量一直下降，這與MARTYNENKO等[24]研究的藍莓果泥的熱降解動力學結(jié)果一致。原因可能是自然界中的花青素一般不是以游離的形式存在，而是會與植物中的某些蛋白質(zhì)結(jié)合或固定在纖維結(jié)構(gòu)中。適當?shù)責崽幚砜赡軙茐幕ㄇ嗨睾瓦@些物質(zhì)的結(jié)合而游離出來，從而提高花青素的提取率，但溫度過高或處理時間過長會進一步破壞游離出來的花青素[25]。

不同溫度(65、75和85 ℃)下IEF(250 V)處理組總花青素含量隨處理時間的變化趨勢如圖5所示。由圖5可知，不同于對照組，處理組總花青素含量均隨處理時間的增加而增加，且溫度越高總花青素含量增加速率越快，未觀測到高溫對花青素的破壞作用，說明感應電流可能會影響花青素結(jié)構(gòu)，降低花青素熱敏感性，從而保持花青素的穩(wěn)定性。在處理溫度為65 ℃，時間分別為30和60 min時，總花青素含量分別上升了3.33%和6.28%；在處理溫度為85 ℃，時間分別為30和60 min時，總花青素含量分別上升了12.55%和8.34%，其中最大值出現(xiàn)在250 V，85 ℃，30 min條件下。

圖5 不同溫度及感應電場處理(IEF，250 V)藍莓果泥的總花青素含量變化

2.2.2 不同電壓下IEF處理對藍莓果泥中總花青素含量的影響

在溫度為85 ℃時，結(jié)合不同激勵電壓(0、100、150和250 V)對藍莓果泥中總花青素含量的影響如圖6所示。

圖6 不同激勵電壓感應電場處理(IEF，85 ℃)藍莓果泥的總花青素含量變化

在溫度85 ℃、激勵電壓0 V(對照組)，隨著處理時間的增長，總花青素含量不斷下降，在60 min時，下降量達到16.13%。采用IEF處理，花青素受熱降解損失得到緩解，且激勵電壓越大即藍莓果泥料液中的感應電場和感應電流越強，總花青素含量越高。其中，在激勵電壓為250 V，處理時間為10、30、45和60 min時，樣品中總花青素含量增加量最多，分別增加5.58%、12.55%、8.93%和8.34%。由此可知，電磁感應效應激發(fā)的微弱感應電流對花青素的分子結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定作用，且能夠提高藍莓果泥產(chǎn)品中總花青素的含量。

2.3 IEF處理過程中藍莓果泥阻抗的變化

圖7展示了在85 ℃、不同激勵電壓(100、150和250 V)IEF處理和常規(guī)熱處理(0 V)過程中藍莓果泥阻抗的變化趨勢。

圖7 不同激勵電壓感應電場處理(IEF, 85 ℃)過程中對藍莓果泥的阻抗

經(jīng)測定未經(jīng)任何處理的藍莓果泥阻抗為(6.74±0.01)kΩ。由圖7可知，隨著處理時間的延長和激勵電壓的提高，藍莓果泥的阻抗逐步降低，即其導電性逐步提升。這是由于處理過程中藍莓果肉細胞不斷破裂，細胞內(nèi)部的有機酸、小分子糖等極性分子和無機離子不斷溶出，從而增強了藍莓果泥料液的導電性能。根據(jù)變壓器初次級電壓的比例關(guān)系，增大激勵電壓，則次級料液線圈中的感應電壓隨之增大，高電壓進一步破壞了藍莓細胞的完整結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為果泥樣品阻抗的進一步下降。

2.4 不同處理藍莓果泥的表觀黏度

流變特性與食品組分的分子結(jié)合狀態(tài)及組織構(gòu)造緊密相關(guān)[26]。由圖8可知，隨著剪切速率的增大，不同處理藍莓果泥產(chǎn)品的表觀黏度均隨剪切速率的增加而下降，表現(xiàn)出假塑性流體流動特點。當剪切速率>25 /s時，藍莓果泥的表觀黏度趨于穩(wěn)定。在低剪切速率下，鮮榨藍莓果泥的表觀黏度最大，IEF組次之，0 V對照組最小。原因可能是熱處理可促進分子間相互作用，增大料液體積和單分子運動所占的體積，從而黏度降低[27]；而感應電場抑制了果泥顆粒的膨脹和單分子運動體積的增長，抑制了由熱處理引起的黏度降低。因此，IEF處理的藍莓果泥表觀黏度與鮮榨果泥更為接近。

圖8 不同處理方法藍莓果泥的表觀黏度

2.5 不同處理藍莓果泥儲藏期微生物數(shù)量變化

由以上藍莓果泥PPO、POD殘余酶活力和總花青素含量分析可以得出，在250 V、85 ℃、30 min的IEF處理條件下，產(chǎn)品總花青素含量最高且PPO和POD可被完全滅活。因此，進一步研究了該最優(yōu)處理條件下獲得的藍莓果泥產(chǎn)品在4 ℃儲藏期間的微生物安全性，并與新鮮未處理果泥、和85 ℃、30 min常規(guī)熱處理的藍莓果泥進行了對比，測定結(jié)果如圖9所示。

圖9 不同處理條件下藍莓果泥在4 ℃儲藏期間菌落總數(shù)

儲藏周期8周內(nèi)，未經(jīng)熱處理果泥的菌落總數(shù)由3.32逐步增長到5.97 lg(CFU/mL)。85 ℃、30 min(0和250 V)的熱處理均可使微生物數(shù)量降低到0～2 lg(CFU/mL)，但對照組果泥的菌落總數(shù)在儲藏期間呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢，第8周時達到1.48 lg(CFU/mL)，這是由于果泥中部分未被完全殺滅的微生物后期增殖所致。而250 V 激勵電壓IEF處理果泥的菌落總數(shù)穩(wěn)定在0.2 lg(CFU/mL)左右。由此可見，IEF具有延長藍莓果泥貨架期的作用。相似地，利用高壓脈沖電場對液體果蔬制品進行滅菌處理以延長產(chǎn)品保質(zhì)期也已有諸多研究報道[28]。

3 總結(jié)

采用IEF處理，低電壓(100 V)可延緩藍莓果泥PPO和POD活性的熱損失，而高電壓(150和250 V)有促進PPO和POD鈍化失活的作用。藍莓果泥總花青素含量是熱提取和熱降解綜合作用的表現(xiàn)，在溫和熱處理條件下(65 ℃)，樣品花青素含量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，隨著處理溫度的升高，藍莓花青素由增加到降低的轉(zhuǎn)折點也隨之提前。85 ℃的熱處理(0 V)對藍莓果泥花青素具有降解破壞作用，表現(xiàn)為藍莓果泥中的總花青素含量呈現(xiàn)一直降低的趨勢。但若施加250 V的激勵電壓作用，樣品中總花青素含量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，最大值出現(xiàn)在處理30 min時刻，說明由電磁感應在次級藍莓線圈中激發(fā)的感應電壓和感應電流具有維持花青素分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的作用，從而提高花青素分子的耐熱性，并確定250 V、85 ℃和30 min為最優(yōu)IEF處理條件。此條件下獲得的藍莓果泥產(chǎn)品與鮮榨果泥的表觀黏度更為接近；在8周的4 ℃儲藏期間，其微生物菌落總數(shù)顯著低于常規(guī)熱處理組和未經(jīng)熱處理組(P<0.05)，可以維持在1個對數(shù)單位以下。