夏必幫，朱文嫻，廖紅梅，劉元法

(江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無錫214122)

火龍果(Hylocereus polyrhizus)又被稱為龍珠果、紅龍果、仙人果等，為仙人掌科量天尺屬(Hylocereusundatus)和蛇鞭柱屬(Seleniereus Mejalantous)多年生攀緣性多肉植物［1］。根據(jù)火龍果果肉的色澤可將其分為紅皮紅肉、紅皮白肉、黃皮白肉三類。火龍果果肉口感清甜，含有豐富的維生素(VC、VB2、VB5、VB6、VB9、VE)、膳食纖維、蛋白質(zhì)、氨基酸、甜菜紅色素、多酚類及礦物質(zhì)(如 Ca、Si、Fe、K 等)［2－3］。

鮮榨火龍果汁能很好地保留火龍果自身的營(yíng)養(yǎng)成分和風(fēng)味物質(zhì)，但自然菌群(細(xì)菌、霉菌和酵母菌等)的存在會(huì)影響其食用安全性和貯藏期［4－5］。一般來說，傳統(tǒng)熱殺菌處理能有效控制微生物，但會(huì)嚴(yán)重破壞果汁的營(yíng)養(yǎng)成分和天然風(fēng)味，特別是對(duì)熱敏性成分( 如 VC、甜菜紅素等)［6－7］。非熱殺菌技術(shù)能提供一種全新的選擇。其中，孫慧等［8］采用臭氧殺菌技術(shù)處理火龍果汁飲料可很好地控制其自然菌群，但是對(duì)感官特性破壞較嚴(yán)重;李威等［1］采用超高壓處理鮮榨火龍果汁，結(jié)果表明該技術(shù)能有效保持火龍果汁品質(zhì)，但處理中高壓環(huán)境對(duì)設(shè)備要求較高、且設(shè)備損耗較嚴(yán)重;Halim等［9］采用UV－防腐劑處理紅肉火龍果汁，發(fā)現(xiàn)1.5%檸檬酸和15μL/100 mL二甲基二碳酸鹽可使菌落總數(shù)、霉菌和酵母菌數(shù)分別降低4.12、4.14個(gè)對(duì)數(shù)，同時(shí)品質(zhì)保持較好。另外，熱輔助超聲波(Thermosonication，TS)技術(shù)是一種聲熱結(jié)合技術(shù)，已有研究表明，該技術(shù)可有效降低果汁中微生物，同時(shí)可有效保持鮮榨果汁口感，符合消費(fèi)者對(duì)果汁營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味上的需求［10］。目前，已有文獻(xiàn)報(bào)道將該技術(shù)應(yīng)用于蘋果汁［11－12］、番茄汁［13］、西瓜汁［14］和橙汁［15］等果蔬汁加工，但在火龍果汁中的應(yīng)用卻少有報(bào)道。

本研究主要考察TS處理?xiàng)l件，包括功率、溫度和時(shí)間對(duì)鮮榨火龍果汁的殺菌效果(菌落總數(shù)、霉菌和酵母菌)和品質(zhì)(色澤、VC、總糖、可溶性固形物、pH和總酸等)的影響，擬探討TS在鮮榨火龍果汁加工中的應(yīng)用可行性，以期為鮮榨火龍果汁的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紅肉火龍果 無錫歐尚超市;2，6－二氯靛酚鈉

華中海威基因科技有限公司;平板計(jì)數(shù)瓊脂培養(yǎng)基、孟加拉紅瓊脂培養(yǎng)基、苯酚、濃硫酸、乙醇等 國(guó)藥化學(xué)試劑公司;其它試劑 均為分析純。

SCIENTZ－ⅡD型超聲波設(shè)備 寧波新芝生物技術(shù)股份有限公司;JX097976WAJ型手持式折光儀 成都宏達(dá)新元科技有限公司;Ultra Scan Pro1166型高精度分光測(cè)色儀 美國(guó)Hunterlab公司;UV－1800型紫外分光光度計(jì) 島津國(guó)際貿(mào)易(上海)有限公司;TGL－16M型高速冷凍離心機(jī) 上海盧湘儀離心機(jī)儀器有限公司;SW－CJ－2D型雙人單面無菌操作臺(tái) 蘇州凈化設(shè)備有限公司;SPX－250B－Z型生化培養(yǎng)箱 上海博遠(yuǎn)實(shí)業(yè)有限公司;LDZX－30KBS型立式壓力蒸汽滅菌器 上海申安醫(yī)療器械廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 鮮榨火龍果汁制備工藝流程 原料選擇→去皮→切分→勻漿→粗濾→離心→殺菌。

操作要點(diǎn):原料選擇:果皮紅色均勻、果實(shí)硬度和單果重(500～700 g)大致相同;切分:切塊大小為2×2 cm;勻漿:純果肉勻漿;粗濾:四層紗布過濾籽;離心:3000×g、4 ℃、10 min。

1.2.2 TS處理 取60 mL鮮榨火龍果汁于無菌夾套燒杯(75%酒精浸泡30 min，無菌水沖洗3遍以上)中并連接循環(huán)水浴預(yù)熱，達(dá)到預(yù)設(shè)溫度后進(jìn)行TS處理(在380 W、30～55℃條件下TS處理10 min;在190～570 W、50℃下TS處理10 min;在570W、50℃和55℃條件下TS處理5～30 min)。以95℃熱處理10 min為對(duì)照。處理結(jié)束后立即將火龍果汁于4℃下冷藏保存，以待后續(xù)測(cè)定。

1.2.3 自然菌群的測(cè)定 菌落總數(shù)(Aerobic bacteria，AB)、霉菌和酵母菌 (Yeasts and molds，Y＆M)分別采用國(guó)標(biāo)GB 4789.2－2016和GB 4789.15－2016進(jìn)行測(cè)定。操作流程:在無菌操作臺(tái)中將火龍果汁進(jìn)行梯度稀釋到合適稀釋度，移取1 mL稀釋液于培養(yǎng)皿中，再分別倒入15 mL平板計(jì)數(shù)瓊脂培養(yǎng)基和孟加拉紅培養(yǎng)基，冷卻后進(jìn)行倒置培養(yǎng)。其中菌落總數(shù)在(36±1)℃下培養(yǎng)48 h后計(jì)數(shù)，霉菌和酵母菌在(28±1)℃下培養(yǎng)5 d后計(jì)數(shù)。微生物含量采用對(duì)數(shù)值(lgN)表示，N為樣品中的微生物數(shù)量(CFU/mL)。

1.2.4 色差的測(cè)定 采用高精度分光測(cè)色儀測(cè)定L*、a*、b*，其中 L*值表示亮度，L*值越大表示亮度越大;a*值表示有色物質(zhì)的紅綠偏向，正值越大，表示偏向紅色的程度越大，負(fù)值絕對(duì)值越大，表示偏向綠色的程度越大;b*值表示有色物質(zhì)的黃藍(lán)偏向，正值越大，表示偏向黃色的程度越大，負(fù)值絕對(duì)值越大，表示偏向藍(lán)色的程度越大，并運(yùn)用顯著性分析方法分析 L*、a*、b*、總色差 ΔE 數(shù)值上的變化［16］。ΔE的計(jì)算公式如下:

ΔE=［(L－L0)2+(a－a0)2+(b－b0)2］1/2

式中，L0、a0、b0和 L、a、b 分別是火龍果汁處理前后的色差值。

1.2.5 全波段掃描 將純火龍果果汁按1∶30 mL(果汁∶蒸餾水)比例進(jìn)行稀釋，然后取3～4 mL的稀釋液于UV－1800紫外分光光度計(jì)中，在300～800 nm波段對(duì)處理之后的火龍果汁樣品進(jìn)行吸光度掃描［17］。

1.2.6 VC含量的測(cè)定 參照趙曉梅等［18］的方法，采用二甲苯萃取，然后用2，6－二氯靛酚滴定測(cè)定還原型VC含量。吸取5 mL 2%偏磷酸樣品浸出液于50 mL試管中，加5 mL p H4.0的乙酸鈉緩沖液和2 mL 2，6－二氯靛酚溶液，劇烈振蕩5 s后加入10 mL二甲苯萃取，劇烈振蕩20 s待靜置分層后，取樣于500 nm波長(zhǎng)下進(jìn)行比色測(cè)定。在一定范圍內(nèi)，吸光度值與2，6－二氯靛酚染料濃度呈線性相關(guān)。VC含量計(jì)算公式如下:

滴定度T(mg/mL)=C×V/(V1－V2)

式中，T:每毫升2，6－二氯靛酚溶液相當(dāng)于VC的毫克數(shù);C:VC的濃度，mg/mL;V:吸取VC的體積，mL;V1:滴定所消耗2，6－二氯靛酚溶液的體積，mL;V2:空白所消耗2，6－二氯靛酚溶液的體積，mL。

VC(mg/100 g)=(2－V3)×T×(A/W)×100

式中，2:2，6－二氯靛酚染料的體積，mL;V3:2，6－二氯靛酚溶液的體積，mL;T:2，6－二氯靛酚染料滴定度，mg/mL;A:稀釋倍數(shù);W:樣品重量，g。

VC保留率(%)=(Vc1/Vc0)×100

式中，Vc0、Vc1分別表示處理前和處理后火龍果汁樣品中VC的含量，mg/100 g。

1.2.7 總糖含量的測(cè)定 參照姜瓊等［19］的方法，采用苯酚－硫酸法測(cè)定總糖。用蒸餾水對(duì)火龍果汁進(jìn)行稀釋(6000倍)。配制8種不同濃度(0～1.8 mg/mL)的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)液在490 nm波長(zhǎng)下的吸光度值繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算火龍果汁中總糖含量。計(jì)算公式如下:

式中，C:葡萄糖濃度當(dāng)量，mg/mL;V:純火龍果果汁總體積，mL;D:稀釋倍數(shù);m:火龍果重量，100 g。

總糖保留率(%)=(鮮樣總糖/處理樣總糖)×100

式中:鮮樣總糖、處理樣總糖－分別表示處理前和處理后火龍果汁中總糖含量，g/100 g。

1.2.8 可溶性固形物含量、pH、總酸的測(cè)定 參照Tiwari等［16］對(duì)葡萄汁中的測(cè)定方法?？扇苄怨绦挝锖坎捎檬殖质秸酃鈨x直接測(cè)定。p H采用p H計(jì)直接對(duì)火龍果汁進(jìn)行測(cè)定?？偹岵捎弥苯拥味ǚy(cè)定，設(shè)定pH8.2為滴定終點(diǎn)，測(cè)定的樣品與去離子水按照1∶3的比例進(jìn)行稀釋，取20 mL稀釋后的樣品進(jìn)行滴定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

本次實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)均為2次重復(fù)，3次平行，結(jié)果均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差的形式表示，圖表由Origin 8.5軟件制作，采用SPSS 19.0軟件Duncan法進(jìn)行顯著性分析(p＜0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 TS處理對(duì)微生物數(shù)量的影響

由圖1可知，隨著TS處理時(shí)間延長(zhǎng)、功率和溫度的提高，鮮榨火龍果汁中菌落總數(shù)、霉菌和酵母菌均逐漸降低。在380 W、55℃下TS處理10 min后，果汁中AB和Y＆M分別降低到3.67、1.62個(gè)對(duì)數(shù)(圖1A)。在570 W、50℃下經(jīng)TS處理10 min后，果汁中AB和Y＆M分別降低到3.37和平板計(jì)數(shù)法檢測(cè)限(未檢出)(圖1B)。由圖1C～圖1D可知，在570 W、50和55℃下TS處理30 min后，AB分別降低到1.77、1.48個(gè)對(duì)數(shù)，Y＆M未檢出，符合果汁微生物質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)。Abid等［11］研究結(jié)果與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，結(jié)果表明隨TS(500 W、30 min)溫度升高(40～60℃)蘋果汁中AB降低到2.26個(gè)對(duì)數(shù)，Y＆M未檢出。另外Bhattacherjee等［17］研究發(fā)現(xiàn)隨著超聲(20 ℃、25 kHz)時(shí)間由30 min延長(zhǎng)到60 min，柑橘汁中AB由3.7降低到1.9個(gè)對(duì)數(shù)，Y＆M由2.5降低到2.4個(gè)對(duì)數(shù);說明超聲波處理對(duì)細(xì)菌的殺菌效果較霉菌和酵母更好。結(jié)合本研究和Abid等［11］研究結(jié)果，可推測(cè)TS處理處理中霉菌和酵母菌對(duì)溫度較為敏感，很大程度上提高了TS對(duì)于霉菌和酵母的控制效果。95℃熱處理10 min后，火龍果汁中AB和Y＆M均未檢出，說明該條件能夠有效控制微生物。

圖1 TS處理中溫度、功率和時(shí)間對(duì)火龍果汁中菌落總數(shù)、霉菌和酵母菌的影響Fig.1 Effects of temperature，in－put power and treatment time on theaerobic bacteria，yeasts and molds in red dragon fruit juice during TSprocessing注:1.(A)380 W、10 min;(B)50℃、10 min;(C)570 W、50℃;(D)570 W、55℃。CK為未處理果汁，95℃為熱處理10 min對(duì)照。2.a～f，A～D不同小寫字母表示具有顯著性差異(p＜0.05)。

2.2 TS處理對(duì)鮮榨火龍果汁品質(zhì)的影響

2.2.1 TS處理對(duì)鮮榨火龍果汁色澤的影響 由圖2可知，火龍果汁的最大吸光度值在538 nm，主要是由于其中甜菜紅素在538 nm下有最大吸收峰［17］，因而峰高值可初步表征果汁中甜菜紅素含量;在480～490 nm之間有個(gè)亞峰，這主要是由于甜菜黃素在480 nm處有最大吸收峰。隨著TS(570 W、50℃)處理時(shí)間的延長(zhǎng)(5～30 min)，最大吸收峰A538nm緩慢且逐步降低，480～490 nm處亞峰無變化;而95℃條件下熱處理樣品A538nm最低，但480～490 nm處亞峰明顯增高。55℃條件下經(jīng)TS處理后火龍果汁全波長(zhǎng)掃描圖譜也可得到類似結(jié)果(結(jié)果未展示)。結(jié)果表明，經(jīng)過TS處理后火龍果汁中甜菜紅素可能受到破壞，但其破壞程度較熱處理弱;由于甜菜紅素為紅色，也是火龍果汁主要呈色物質(zhì)，因而推測(cè)TS處理和熱處理均會(huì)不同程度影響火龍果汁的色澤。

圖2 TS(570 W、50 ℃、5～30 min)和熱處理后火龍果汁全波段(300～800 nm)掃描圖譜Fig.2 Full wavelength scanning pattern(300～800 nm)of red dragon fruit juice treated by TS(570 W，50 ℃，5～30 min)and heat(95 ℃，10 min)

由表1可知，經(jīng)TS處理后火龍果汁的L*值明顯增加，這與熱處理后的L*變化一致;Herbach等［20］研究85℃熱處理1 h后紅肉火龍果汁和色素提取物的色澤變化也得到類似結(jié)果，并認(rèn)為L(zhǎng)*值可作為甜菜紅色素保留情況的一個(gè)可靠指標(biāo)。與鮮榨汁相比較，隨著TS處理強(qiáng)度增強(qiáng)(包括溫度和壓強(qiáng)增加、處理時(shí)間延長(zhǎng))，火龍果汁a*值和b*值呈現(xiàn)先下降后增加趨勢(shì);其中a*值在570 W、50℃處理20～30 min，以及570 W、55℃處理5～30 min等較高強(qiáng)度下顯著增加(p＜0.05);b*值在570 W、55℃處理10～30 min等較高強(qiáng)度下顯著增加(p＜0.05)。該現(xiàn)象可解釋為:TS處理中由于超聲波空穴作用產(chǎn)生二級(jí)代謝物，包括各類自由基和過氧化氫，推測(cè)它們可能會(huì)導(dǎo)致甜菜紅色發(fā)生降解;超聲波的機(jī)械剪切作用可破碎大顆粒，即將火龍果果肉破碎，因而導(dǎo)致甜菜紅素從胞中溶出。經(jīng)過95℃熱處理10 min后，火龍果汁的a*值顯著增加(p＜0.05)，b*值有所增加但無顯著變化(p＞0.05)。TS處理中中等強(qiáng)度和溫度以及空穴氣泡瞬間釋放的熱能與熱處理中結(jié)果類似，一方面導(dǎo)致甜菜紅素降解，另一方面加熱過程能夠?qū)⑻鸩思t素水解后產(chǎn)生的甜菜醛酸/異甜菜醛酸與脯氨酸作用，產(chǎn)生梨果仙人掌黃素和異梨果仙人掌黃素，它們?cè)?90 nm附近有較強(qiáng)吸收峰［20］?；瘕埞目偵钪郸*，則隨著TS處理強(qiáng)度增強(qiáng)而增大，其中在570 W、55℃處理20～30 min時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)生了肉眼可見色差(ΔE*＞2.0);經(jīng)95℃熱處理10 min后，也發(fā)生了肉眼可見色差(ΔE*=2.55)。結(jié)果表明，TS處理較熱處理能夠更好地保留火龍果汁的色澤。

2.2.2 TS處理對(duì)VC含量的影響 由表1可知，鮮榨火龍果汁中的VC含量為10.118 mg/100 g。在TS處理過程中，50℃的TS處理(570 W、30 min)溫度較55℃有更高的 VC保留率，分別為86.89%和79.07%。熱處理后VC含量降低至7.309 mg/100 g，保留率為72.28%。與熱處理相比，TS處理可較好保留VC，其主要原因是VC對(duì)溫度敏感，在高溫下可導(dǎo)致VC發(fā)生氧化降解，而TS過程中產(chǎn)生的空穴效應(yīng)和機(jī)械作用可破壞火龍果果肉細(xì)胞，使果肉內(nèi)抗氧化性物質(zhì)釋放和溶出，避免火龍果汁中VC的破壞。

表1 TS處理對(duì)鮮榨火龍果汁營(yíng)養(yǎng)成分和理化性質(zhì)的影響(n=3)Table 1 Effects of TStreatment on nutrients and physicochemical properties of freshred dragon fruit juice(n=3)

2.2.3 TS處理對(duì)總糖含量的影響 由表1可知，鮮榨火龍果汁中的總糖含量為13.194 g/100 g。在TS處理過程中，溫度對(duì)總糖含量影響較大。表1中，50℃的TS處理(570 W、30 min)溫度較55℃有更高的總糖保留率，分別為87.04%和79.78%，55℃下總糖保留水平較低。熱處理后總糖下降至9.624 g/100 g，保留率為73.04%。表明在55℃下，TS處理和熱處理后火龍果汁樣品中總糖整體保留率較低。據(jù)萬鵬等［21］研究，荔枝果汁在酸性條件下，隨著溫度的升高，其還原糖發(fā)生美拉德反應(yīng)而加速降解。

2.2.4 TS處理對(duì)鮮榨火龍果汁TSS、p H、TA的影響由表1可知，TS處理和熱處理對(duì)的火龍果汁中TSS、pH、TA均無顯著性差異(p＞0.05)。據(jù) Abid等［11］和Liao 等［12］等研究表明，經(jīng)TS 處理后蘋果汁中TSS、pH和TA均無顯著性變化(p＞0.05)，與本實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果一致。

3 結(jié)論

由實(shí)驗(yàn)可知，TS(570 W、50℃、30 min)處理能有效控制鮮榨火龍果汁中自然菌群(AB≤1.77lgN，Y＆M未檢出)，有利于其色澤、VC和總糖的保留(總色差ΔE*＜2，VC和總糖的保留率分別為86.89%、87.04%)，對(duì)果汁中可溶性固形物含量、pH、總酸無顯著性影響(p＞0.05)。95℃熱處理10 min后的果汁雖然可有效控制其自然菌群，但對(duì)果汁色澤、VC和總糖等品質(zhì)影響較大(p＜0.05)。因此，TS(570 W、50℃、30 min)處理可用于控制火龍果汁中自然菌群并保持鮮榨汁的品質(zhì)。TS處理為開發(fā)新型火龍果汁產(chǎn)品，保證成品的品質(zhì)提供了良好的技術(shù)支持。