陸苗苗， 姜啟興*， 于沛沛， 高 沛， 楊 方， 夏文水

（1. 江南大學 食品學院，江蘇 無錫 214122；2. 江南大學 江蘇省食品安全與質量控制協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 無錫 214122)

百香果是西番蓮屬草質或木質多年生藤本植物，原產于南美洲，主要在熱帶和亞熱帶地區(qū)種植，如今在我國廣西、廣東、海南和福建等地區(qū)已經(jīng)形成了規(guī)模種植[1]。 百香果獨特的香氣和風味使其深受消費者的喜愛，此外，百香果中含有豐富的酚類化合物[2]、維生素C[3]以及類胡蘿卜素[4]等有益的生物活性化合物，具有很強的抗氧化能力和降低心血管疾病風險的作用[5]。

百香果是一種季節(jié)性很強的水果，隨著產量的增長對原料加工保藏需求逐漸增大。 冷凍保藏或熱殺菌后常溫保藏是最常見的長期保藏百香果果漿的方法。 冷凍保藏能較好地保持百香果果漿的營養(yǎng)成分、色澤和風味等不發(fā)生顯著變化，但是昂貴的凍藏和冷鏈運輸成本無形中提高了產品的價格。 而一些對果漿風味要求不高， 或本身就有加熱工序，或要求配料無菌的應用場景（如在酸奶加工中添加果漿等）， 對果漿進行熱殺菌處理則具有更好的適用性。 熱殺菌已經(jīng)在橙汁[6]、胡蘿卜汁[7]、蘋果汁[8]以及楊梅汁[9]等果汁加工中得到廣泛應用，但現(xiàn)有研究大多還是針對特定殺菌溫度和時間確定一個安全的殺菌工藝，對于在相同安全殺菌強度下，不同殺菌溫度對果汁品質影響方面的研究報道還很少。

因此，作者旨在比較相同殺菌強度（F=3.0 min）下，不同殺菌溫度（88、92、95、108 ℃）對百香果果漿基本理化成分（可滴定酸、總糖、還原糖、總酚、維生素C、總黃酮和類胡蘿卜素）、色澤、風味和游離氨基酸的影響， 綜合評判殺菌溫度對果漿品質的影響，使百香果果漿在保證食用安全的前提下獲得更好的品質，為百香果加工企業(yè)合理選擇殺菌工藝提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

百香果（紫香一號）：產自廣西玉林，由廣西集思網(wǎng)絡科技有限公司提供。 選擇果實完整且成熟度一致的百香果清洗后備用， 破殼后用無菌紗布除籽，使果漿均一無雜質，裝入避光自封袋并置于-18 ℃下凍藏備用。

2，6-二氯靛酚、L（+）-抗壞血酸、氫氧化鈉、酒石酸鉀鈉、無水亞硫酸鈉、苯酚、氯化鈉、無水乙醇、蘆丁、沒食子酸、β-胡蘿卜素、福林酚試劑、硝酸鋁、乙酸鋅、亞鐵氰化鉀、亞硝酸鈉、酚酞、氯仿、甲醇（均為分析純）： 國藥集團化學試劑有限公司產品；草酸（分析純）：上海麥克林生化科技有限公司產品。

1.2 儀器與設備

管板組合式超高溫殺菌機： 日本Powerpoint International 公司產品；恒溫水浴鍋：常州智博瑞儀器公司產品；XMD 型熱電偶： 上海自動化儀表六廠產品；4k-15 型高速冷凍離心機：德國Sigma 公司產品；LHS-250HC-Ⅱ型恒溫恒濕培養(yǎng)箱：上海一恒科學儀器有限公司產品；UV-1800 紫外可見分光光度計： 日本島津公司產品；AdventurerTM AX 分析天平：德國OHAUS 公司產品；UltraScan Pro1166 型高精度分光測色儀： 美國Hunterlab 公司產品；Heracles 型快速氣相色譜電子鼻： 法國Alpha MOS S.A.公司產品；SCIONSQ-456-GC 型氣質聯(lián)用儀：美國布魯克公司產品；Agilent 1100 型游離氨基酸分析專用高效液相色譜儀：美國安捷倫科技有限公司產品。

1.3 方法

1.3.1 百香果果漿的殺菌

1）100 ℃以上殺菌工藝 由管板組合式超高溫殺菌機完成。 殺菌溫度設置為101、103、108 ℃，其對應的殺菌參數(shù)由公式（1）計算得出。 殺菌完成后進行無菌封裝。

式中：F 為殺菌強度，min；t 為殺菌的時間， 指UHT殺菌機輸出口至保溫管尾端的時間，s；TR為殺菌參照基準溫度， 酸性食品取93.3 ℃；Z 為微生物致死耐熱性，酸性食品取8.89 ℃；T 為UHT 殺菌機的保溫管尾端出口處溫度，℃。

2）100 ℃以下殺菌工藝 由恒溫水浴鍋完成。將400 mL 百香果去籽果漿裝入避光蒸煮袋（20 cm×10 cm），平均厚度約為2 cm，封口時將空氣排盡以免影響傳熱。 殺菌溫度設置為85、88、92、95℃，殺菌時間由傳熱曲線確定，完成后在冷水浴中冷卻。 傳熱曲線由無線熱電偶測得，每隔30 s 讀數(shù)。 F值是指在特定溫度下殺滅一定數(shù)量的特定對象菌所需要的時間。 100 ℃以下殺菌工藝F 值的計算方法見公式（2）。

式中：F 為殺菌強度，min；t 為殺菌時間，min；T 為對應時刻樣品的中心溫度，℃；Z 為目標菌的致死耐熱性，在酸性食品中一般取8.89 ℃。

1.3.2 商業(yè)無菌檢驗 對于殺菌后樣品是否滿足商業(yè)無菌，按照GB 4789.26—2013 檢驗。

1.3.3 基本品質指標的測定

1）色差的測定 取20 mL 樣品于液體皿中，利用高精度分光測色儀的反射模式進行測定。 根據(jù)國際照明委員會的規(guī)定，色度用L*（亮度）、a*（紅/綠值）和b*（黃/藍值）表示[10]。 利用下式計算總色差△E*，△E*范圍所顯示的差異程度見表1。

表1 △E*范圍顯示的差異程度Table 1 Degree of variation indicated by the range of △E*

式中：△E*為總色差；L0*、a0*和b0*為未殺菌百香果果漿的初始色度值；L*、a*和b*為不同殺菌溫度下百香果果漿的色度值。

2）可滴定酸（titratable acid，TA）的測定 參照Oladunjoye 的方法[11]并稍加修改。 將10 mL 百香果果漿適當稀釋后煮沸30 min，冷卻后用無CO2的水定容至250 mL， 取適量過濾后試液于錐形瓶中，用酚酞作指示劑，用0.1 mol/L NaOH 滴定至溶液呈粉色且30 s 不變色即為終點。

3）維生素C（vitamin C，VC）的測定 根據(jù)GB 5009.86—2016 進行測定。

4）總糖（total sugar，TS）和還原糖（reducing sugar，RS）的測定 參照Pang 等的方法[12]，采用3，5-二硝基水楊酸法并對樣品前處理步驟稍加修改。 將1 mL 百香果果漿、3 mL 的1 mol/L 乙酸鋅和3 mL的0.25 mol/L 亞鐵氰化鉀用蒸餾水定容至100 mL，靜置片刻后過濾，濾液即為提取液。 根據(jù)楊寧等的方法[13]，將葡萄糖標準溶液（0.02~0.10 mg/mL，y=18.685x-0.102 6，R2=0.999 6）在540 nm 下對應的吸光度繪制成標準曲線，測定樣品吸光度，得到樣品中TS 和RS 的質量濃度。

5）總酚（total phenols compounds，TPC）的測定參照Slinkard 的Folin-Ciocalteu 試劑法[14]并稍加修改。取5 g 百香果果漿，加入50 mL 體積分數(shù)為60%的乙醇，于70 ℃水浴提取2 h，冷卻后用上述乙醇補足，所得濾液即為提取液。 取1 mL 提取液，加入6 mL 蒸餾水和0.5 mL 福林酚，搖勻靜置1 min，再加入1.5 mL 質量濃度為200 g/L 的Na2CO3溶液，用蒸餾水定容至10 mL，常溫避光反應2 h。 將沒食子酸標準溶液 （2~10 μg/mL，y=0.086 1x+0.020 1，R2=0.998 4） 在760 nm 下對應的吸光度繪制成標準曲線，測定樣品吸光度，得到樣品中TPC 的質量濃度。

6）總類胡蘿卜素（total carotenoid compounds，TCC）的測定 參照文獻[15]中的比色法進行測定。將β-胡蘿卜素標準溶液（1.0~3.5 μg/mL，y=0.137 8x+0.030 9，R2=0.998 2） 在450 nm 下對應的吸光度繪制成標準曲線，得到樣品中TCC 的質量濃度。

7）總黃酮（total flavonoid compounds，TFC）的測定 參照文獻[16]中的比色法進行測定，并對前處理步驟稍加修改。 取1 g 樣品加入60 mL 體積分數(shù)為60%的乙醇，并在70 ℃下水浴提取1 h，冷卻后定容至100 mL，所得濾液即為提取液。 將蘆丁標準溶液（0.5~3.0 μg/mL，y=0.118 6x+0.008 2，R2=0.997 9）在510 nm 下對應的吸光度繪制成標準曲線， 得到樣品中TFC 的質量濃度。

1.3.4 揮發(fā)性風味物質的測定 利用GC-MS 分析不同殺菌溫度下百香果果漿的揮發(fā)性風味物質。 根據(jù)Ye 等的方法[17]，將3 mL 樣品和3 mL 飽和NaCl溶液加入20 mL 頂空瓶，立即用PTEE/硅膠隔墊密封，渦旋混合1 min 后在40 ℃下平衡15 min。 整個測定過程由江南大學測試中心完成。 采用標準質譜圖對樣品譜圖數(shù)據(jù)進行分析。 根據(jù)面積歸一法對樣品中揮發(fā)性風味物質 （volatile organic compounds，VOC）的相對含量進行定量[18]。 為了確定各VOC 對樣品風味的貢獻值，利用下式計算相對氣味活度值（relative odor activity value，ROAV）。

式中：R 為樣品的ROAV；Ci為揮發(fā)性成分i 的相對含量，%；Ti為揮發(fā)性成分i 的水中氣味閾值，μg/kg；Cmax為對樣品風味貢獻最大成分的相對含量，%；Tmax為對樣品風味貢獻最大成分的水中氣味閾值，μg/kg。

1.3.5 電子鼻風味分析 參照Yi 等的方法[19]并稍加修改。 將5 mL 樣品加入20 mL 頂空瓶， 立即用PTEE/硅膠隔墊密封，在25 ℃下平衡15 min，之后用快速氣相色譜電子鼻進行分析。 測試條件為：載氣流量30 mL/min，測試時間120 s，冷卻時間180 s。

1.3.6 游離氨基酸（free amino acids，F(xiàn)AA）的測定根據(jù)GB 30987—2020 進行測定。

1.3.7 統(tǒng)計分析 所有實驗進行3 組平行，最終結果以AVR±SD 表示。 使用SPSS 軟件 （IBM SPSS Statistics 19） 對所有數(shù)據(jù)進行方差分析（ANOVA），采用Duncan 多范圍檢驗（P＜0.05）。 使用Origin Lab軟件（2018）繪制數(shù)據(jù)圖。

2 結果與分析

2.1 殺菌時間的確定

在100 ℃以下殺菌工藝中，將處理好的百香果原漿與無線熱電偶一同裝入避光蒸煮袋中，真空封口。 不同溫度下得到的傳熱曲線見圖1。

圖1 不同殺菌溫度下的傳熱曲線及F 值Fig. 1 Heat transfer curve and F value at different sterilization temperatures

根據(jù)酸性食品安全F 值的規(guī)定，殺菌強度必須大于0.5 min。 由于在冷卻過程中也存在殺菌效果，因此根據(jù)F 值確定殺菌時間時需減去冷卻過程的F值[20]。 以F=3.0 min 為例，樣品實際所需殺菌時間見表2。在100 ℃以上殺菌工藝中，不同殺菌強度所需的溫度，可直接根據(jù)殺菌公式計算得出[21]。

表2 不同溫度下冷卻過程F 值及實際殺菌時間Table 2 F value of cooling process and actual sterilization time at different temperatures

2.2 殺菌強度的確定

將不同殺菌溫度處理的所有樣品于37 ℃下儲存10 d，并進行商業(yè)無菌判定，結果見表3。 在所有處理中，F(xiàn) 值在0.5 及0.5 以上時均驗證為商業(yè)無菌，符合殺菌要求，但考慮到工業(yè)殺菌的穩(wěn)定性和安全性，以F=3.0 min 作為后期實驗的殺菌強度。 當殺菌溫度為85 ℃時， 達到該殺菌強度需要55.20 min，殺菌時間過長，實際生產時實現(xiàn)較困難，因此后續(xù)研究不再考慮該溫度。

表3 不同殺菌溫度下殺菌強度對微生物的影響Table 3 Effect of sterilization intensity on the microbiological at different sterilization temperatures

2.3 殺菌溫度對基本品質指標的影響

TS、RS 和TA 是影響百香果果漿甜度和酸度的重要指標。 如圖2 所示，各殺菌樣品的TA 與OS 組之間無顯著差異（P＞0.05），這與Ozyurt 之前在蘋果汁中得到的結論一致[22]。 108 ℃處理后，樣品的TS與OS 組相比無顯著差異（P＞0.05），但樣品的RS 與OS 組相比顯著降低（P＜0.05），原因可能是在較高的溫度下還原糖發(fā)生羰氨反應所致，而所有經(jīng)100 ℃以下殺菌工藝處理的樣品中未發(fā)現(xiàn)如此劇烈的轉變。

圖2 殺菌溫度對百香果果漿基本品質指標的影響Fig. 2 Effects of sterilization temperatures on the basic quality indicators of passion fruit pulp

VC、TPC 及TFC 都是重要的抗氧化活性物質。如圖2（d）所示，OS 組中VC 質量濃度為（21.10±0.52） mg/dL、TPC 質量濃度為 （5.69±0.07） μg/mL、TFC 質量濃度為（26.13±1.60） mg/L。 與OS 組相比，各殺菌樣品的VC 質量濃度顯著降低 （P＜0.05），其中經(jīng)108 ℃處理的樣品VC 損失最少， 僅為25.07%。 在100 ℃以下殺菌工藝中，經(jīng)92 ℃處理的樣品VC 損失最少，為37.77%。 這可能是由于連烯二醇結構的存在使VC 分子的性質極其不穩(wěn)定，溫度、壓力、光和酸等均對其產生極大影響[23]。 對TPC而言，除經(jīng)92 ℃處理的樣品與OS 組無顯著差異外（P＞0.05），其余處理組的TPC 質量濃度均顯著降低（P＜0.05）。一方面可能由于酚類物質受熱降解，另一方面可能與溶解氧對酚類物質的氧化有關[24]。 如圖2（f）所示，所有殺菌樣品的TFC 質量濃度與OS 組相比均顯著增加（P＜0.05），其原因可能是熱加工破壞了植物細胞壁， 從而促進了黃酮類物質的溶出，同時抑制了氧化酶的活性，防止黃酮氧化分解所致[25]。 從VC、TPC 和TFC 的質量濃度來看，在108 ℃下處理能更好地保留這些抗氧化活性物質；僅針對100 ℃以下殺菌工藝而言，92 ℃的效果較好。

TCC 是對百香果顏色具有重要作用的一類色素。 經(jīng)108 ℃處理的樣品與OS 組相比無顯著差異（P＞0.05）， 而所有經(jīng)100 ℃以下殺菌工藝處理的樣品TCC 質量濃度均顯著降低（P＜0.05）。 這可能與熱加工過程中5，6-環(huán)氧化物類胡蘿卜素，例如紫黃質和花藥黃質的降解有關[26]。

2.4 殺菌溫度對色澤的影響

經(jīng)不同殺菌工藝處理的百香果果漿色澤參數(shù)見表4。 與OS 組相比，100 ℃以下殺菌樣品的L*和a*下降，b*上升， 即殺菌后的百香果果漿具有比原始樣品更深、更黃的顏色。 這可能是由于水溶性色素的氧化或美拉德反應產物的產生導致的，從而使a*降低[27]。經(jīng)108 ℃處理的樣品與OS 組相比稍有可察覺差異（ΔE*=2.78），而所有經(jīng)100 ℃以下殺菌工藝處理的樣品均表現(xiàn)出更大的差異 （3.0＜ΔE*≤6.0），從數(shù)值上看92 ℃處理組的差異較小。 因此在殺菌強度F=3.0 min 的條件下，108 ℃處理更好地保留了百香果果漿初始的顏色。

表4 殺菌溫度對百香果果漿色澤的影響Table 4 Effect of sterilization temperatures on the color of passion fruit pulp

2.5 電子鼻風味分析

利用電子鼻對不同殺菌溫度處理樣品的香氣進行區(qū)分。 對其進行降維處理， 主成分1（principal component 1，PC1）、 主成分2 （principal component 2，PC2） 對百香果果漿香氣的貢獻率分別為99.428%和0.443%。從圖3 可知，經(jīng)108 ℃處理的樣品與OS 組的香氣最相似。 所有100 ℃以下殺菌樣品的香氣均與OS 組相差較大，相比之下，僅92 ℃處理樣品較為接近。 Benjamin 等也發(fā)現(xiàn)經(jīng)過低溫巴氏殺菌處理的石榴汁與未殺菌樣品香氣差別較大，這可能是由于長時間熱處理導致熱敏性物質的變化，產生蒸煮味[28]。 由此可見，108 ℃殺菌的處理時間更短，可極大保留樣品原本的香氣。

圖3 殺菌溫度對百香果果漿香氣的影響Fig. 3 Effect of sterilization temperatures on the aroma of passion fruit pulp

2.6 揮發(fā)性風味物質的ROAV 分析

利用GC-MS 對揮發(fā)性風味物質進行分析，共得到90 種相對含量大于0.1%的化合物。 根據(jù)Lin等的方法計算出不同風味物質的ROAV[29]，從而進一步分析形成百香果果漿風味的關鍵性風味物質，結果見圖4。

圖4 百香果果漿揮發(fā)性風味物質的ROAV 熱圖Fig. 4 Heat map of ROAV values of volatile flavor substances of passion fruit pulp

丁酸乙酯和己酸乙酯對百香果特有的花果香、甜味的形成具有重要作用[30]，這與該研究所得結果一致。 OS 組中關鍵揮發(fā)性風味成分（ROAV>1）有5種，分別為：丁酸乙酯、己酸乙酯、乙酸乙酯、辛酸乙酯和β-二氫紫羅蘭酮；起修飾作用的風味成分（0≤ROAV≤1）有5 種，分別為：丁酸己酯、乙酸己酯、3-己烯酸乙酯、庚酸乙酯和2-壬酮。 在所有殺菌樣品中，經(jīng)108 ℃處理的樣品與OS 組相比，僅庚酸乙酯和月桂烯這兩種修飾性風味物質有略微改變，關鍵性風味物質種類均一致。 而經(jīng)過100 ℃以下殺菌工藝處理后，增加了多種酯類、醇類等物質，包括2-己烯酸乙酯、異丁酸乙酯、2-庚醇、2-壬醇、芳樟醇、正辛醇、2-壬酮和月桂烯， 這可能是在較長時間熱的作用下，由百香果中的揮發(fā)性前體物質、類胡蘿卜素降解產物[31]、游離脂肪酸和含硫成分之間發(fā)生的化學及酶促反應所形成[32]。

2.7 殺菌溫度對FAA 的影響

FAA 也是重要的風味前體物質及呈味物質[33]，直接或間接地影響物質的味道和香氣[34]。 表5 為經(jīng)不同殺菌工藝處理后樣品的FAA 質量濃度，其中天冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸和脯氨酸的質量濃度較高。除經(jīng)88 ℃處理的樣品外， 其余樣品與OS 組相比總FAA 質量濃度均顯著增加（P＜0.05）。

表5 殺菌溫度對百香果果漿FAA 的影響Table 5 Effect of sterilization temperatures on FAA of passion fruit pulp

為進行綜合客觀評價， 對其進行降維處理。PC1、PC2 和PC3 對百香果果漿FAA 的貢獻率分別為70.41%、20.24%和8.28%。 表6、表7 分別為總方差分解結果、主成分載荷矩陣及系數(shù)。 分別記17 種FAA（按表7 順序）質量濃度為X1~X17，得到3 個主成分方程。 表8 為各樣品的FAA 綜合評分。

表6 總方差分解結果Table 6 Total variance decomposition results

表7 主成分載荷矩陣及系數(shù)Table 7 Principal component loading matrix and coefficients

表8 不同殺菌溫度下百香果果漿的FAA 綜合評分Table 8 FAA composite score of passion fruit pulp at different sterilization temperatures

式中：X1~X17為17 種FAA 質量濃度（按表7 順序），mg/L；F1為PC1 得分；F2為PC2 得分；F3為PC3 得分；F4為FAA 加權綜合得分。

由表8 數(shù)據(jù)可知， 經(jīng)92 ℃處理的樣品FAA 綜合評分最高，除了88 ℃處理組外，其余樣品的FAA綜合評分均顯著高于OS 組（P＜0.05）。

3 結 語

采用不同溫度對百香果果漿進行殺菌，保溫實驗表明當殺菌強度F≥0.5 min 時，各殺菌溫度處理的樣品均滿足商業(yè)無菌的要求。

在基本品質指標方面，當F=3.0 min 時，經(jīng)108℃處理的樣品VC 損失僅25.07%，而100 ℃以下殺菌工藝中VC 損失分別為46.59%（88 ℃）、37.77%（92 ℃）和44.93%（95 ℃）。 所有樣品的總酸均無顯著性差異（P＞0.05）。溫度對總酚、黃酮及類胡蘿卜素的影響無明顯規(guī)律，但108 ℃處理下此類抗氧化活性物質的保留量較高。 在色澤方面，經(jīng)108 ℃處理的樣品與OS 組相比稍有可察覺差異， 而所有100℃以下殺菌樣品均表現(xiàn)出了更大的差異，L*和a*顯著下降（P＜0.05）。電子鼻分析結果表明，在所有殺菌樣品中， 經(jīng)108 ℃處理的樣品與OS 組相比風味的差異最小，并且ROAV 分析表明其關鍵性風味物質種類一致。 在FAA 方面，經(jīng)92 ℃處理的樣品FAA綜合評分最高。

綜上所述， 當F=3.0 min 時，108 ℃是保持百香果營養(yǎng)成分和感官性質的最佳殺菌溫度；就100 ℃以下殺菌工藝而言，92 ℃也是一種較好的選擇。