唐美玲 段偉文 段振華 唐小閑

(1. 大連工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧 大連 116034; 2. 賀州學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，廣西 賀州 542899)

百香果(PassifloraedulisSims)又名雞蛋果，含有多糖、氨基酸以及豐富的鈣、磷、鐵等物質(zhì)[1]，其果香味獨(dú)特，非常適宜與其他果蔬汁混合，能有效改善復(fù)合飲料的風(fēng)味[2]?；瘕埞?Hylocereusundatus)又稱紅龍果，富含維生素、膳食纖維、碳水化合物和礦物質(zhì)[3]，是一種高膳食纖維、低脂、低糖、高水分且微量營(yíng)養(yǎng)素豐富的熱帶和亞熱帶水果[4]。這兩種水果作為廣西優(yōu)勢(shì)農(nóng)產(chǎn)品資源，產(chǎn)量高但不耐貯藏[5-6]，將二者復(fù)配制作飲品，可以轉(zhuǎn)化為高附加值加工產(chǎn)品的形式解決原料不耐貯藏問(wèn)題[7]。然而，百香果、火龍果均為熱敏性原料，采用熱力殺菌會(huì)不同程度地破壞復(fù)合飲料中的營(yíng)養(yǎng)成分和感官品質(zhì)[8]。

超高壓技術(shù)(UHP)是目前農(nóng)產(chǎn)品非熱殺菌的研究熱點(diǎn)之一[9]，能在殺菌、鈍酶的同時(shí)保持產(chǎn)品原有營(yíng)養(yǎng)和感官品質(zhì)，其中施壓方式是影響超高壓殺菌效果的一個(gè)重要因素[10]，有研究[11]表明，間歇式超高壓可以強(qiáng)化對(duì)微生物的致死率，減少超高壓處理時(shí)間?，F(xiàn)有研究中采用間歇性施壓處理單一水果飲料已有報(bào)道，如胡蘿卜汁[11]、西番蓮果汁[12]、椰肉原漿[13]9等，但應(yīng)用于百香果—火龍果復(fù)合飲料的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。

試驗(yàn)擬采用間歇式超高壓處理百香果—火龍果復(fù)合飲料，研究不同低高壓壓力組合、保壓時(shí)間、低高壓時(shí)間比和協(xié)同溫度對(duì)復(fù)合飲料殺菌效果及品質(zhì)的影響，為其工業(yè)化加工應(yīng)用提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

百香果：紫果，泰和水果店；

火龍果：紅肉，泰和水果店；

富硒黑木耳：廣西昭平；

白砂糖、食鹽：市售；

果膠酶：食品級(jí)，諾維信有限公司；

果膠、黃原膠：食品級(jí)，浙江多味化工食品有限公司；

無(wú)水乙醇、氯化鈉：分析純，廣東光華科技股份有限公司；

平板計(jì)數(shù)瓊脂：生化試劑，廣東環(huán)凱微生物科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)儀器與設(shè)備

破壁料理機(jī)：XP07型，佛山市順德區(qū)喜萊家電器有限公司；

數(shù)顯恒溫水浴鍋：HH-S2型，江蘇金怡儀器科技有限公司；

立式壓力蒸汽滅菌器：LDZX-75KBS型，上海申安醫(yī)療器械廠；

臺(tái)式低速大容量離心機(jī)：L550型，湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開(kāi)發(fā)有限公司；

真空包裝機(jī)：AS-Z0L型，泉州市安森機(jī)電有限公司；

超高壓設(shè)備：HPP.L2-600/1型，天津華泰森淼有限公司；

pH計(jì)：FE28型，梅特勒—托利多儀器(上海)有限公司；

可見(jiàn)分光光度計(jì)：722型，上海佑科儀器儀表有限公司；

數(shù)顯糖度計(jì)：LH-B55型，陸恒生物有限公司；

色彩色差計(jì)：CR-400型，日本柯尼卡美能達(dá)控股株式會(huì)社。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 百香果—火龍果復(fù)合飲料的制備

百香果汁、火龍果汁→混合、調(diào)配→均質(zhì)→袋裝(100 g/袋)→真空封口→超高壓殺菌→冷卻→成品

操作要點(diǎn)：

(1) 混合、調(diào)配：將制備的百香果汁、火龍果汁按最佳配方即百香果與火龍果復(fù)配比1∶1 (g/g)，料液比1∶3(g/g)進(jìn)行混合后，加入具有保健功效且可均衡營(yíng)養(yǎng)的黑木耳粉0.35%，白糖9%和穩(wěn)定劑0.1%調(diào)配。

(2) 均質(zhì)：將調(diào)配好的混合果汁置于膠體磨中處理7 min。

(3) 袋裝：將均質(zhì)后的復(fù)合飲料裝至耐壓性能優(yōu)良的PET/PE復(fù)合真空食品包裝袋中。

(4) 真空封口：裝袋后在0.1 MPa下進(jìn)行真空熱封，封口時(shí)間為2.0 s，冷卻時(shí)間為1.7 s。

(5) 超高壓殺菌：將包裝好的復(fù)合飲料置于超高壓滅菌容器內(nèi)，以水作為傳壓介質(zhì)，采用先低壓處理，待卸壓完成后立即進(jìn)行高壓操作，處理結(jié)束取出樣品。

1.3.2 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)設(shè)定超高壓處理基本條件為低高壓壓力組合200 MPa/400 MPa、保壓時(shí)間10 min，低高壓時(shí)間比1∶1，協(xié)同溫度30 ℃，以低高壓壓力組合(100 MPa/400 MPa、200 MPa/400 MPa、200 MPa/500 MPa、300 MPa/500 MPa、300 MPa/600 MPa)、保壓時(shí)間(2，6，10，14，18 min)、低高壓時(shí)間比(5∶1，2∶1，1∶1，1∶2，1∶5)和協(xié)同溫度(25，30，35，40，45 ℃)為超高壓處理的考察因素，以菌落總數(shù)、pH、可溶性固形物、穩(wěn)定系數(shù)和色差值△E為指標(biāo)。改變其中一個(gè)因素條件，固定其他因素條件，分別考察各因素對(duì)復(fù)合飲料品質(zhì)的影響。

1.3.3 正交試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì) 依據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，采用L9(34)進(jìn)行三因素三水平正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)。

1.3.4 測(cè)定指標(biāo)

(1) 色差值：分別將超高壓處理樣品與對(duì)照樣品平鋪于臺(tái)面，采用色差計(jì)對(duì)樣品的L、a、b進(jìn)行測(cè)定，然后對(duì)比分析[14]。其中，L表示樣品亮度；a表示樣品紅綠度；b表示樣品黃藍(lán)度，△E表示樣品色澤總體變化，△E越大表明顏色變化越明顯。△E的計(jì)算公式為：

△E= [(L-L0)2+(a-a0)2+(b-b0)2]1/2，

(1)

式中:

L、a、b——超高壓處理樣品測(cè)定值；

L0、a0、b0——對(duì)照樣測(cè)定值。

(2) pH值：采用pH計(jì)進(jìn)行測(cè)定。

(3) 可溶性固形物：將復(fù)合飲料充分混勻，采用數(shù)顯糖度計(jì)進(jìn)行測(cè)定。

(4) 穩(wěn)定系數(shù)：量取5 mL復(fù)合飲料于50 mL容量瓶中，蒸餾水定容，混勻后用分光光度計(jì)測(cè)定其最大吸收波長(zhǎng)處的吸光值A(chǔ)1。然后量取10 mL復(fù)合飲料置于離心管內(nèi)，以2 000 r/min的轉(zhuǎn)速于低速離心機(jī)內(nèi)處理10 min，取5 mL上清液按A1前處理方法稀釋10倍，混勻后在其最大吸收波長(zhǎng)處測(cè)定吸光值A(chǔ)2，按式(2)計(jì)算復(fù)合飲料的穩(wěn)定系數(shù)R[15]。R越大表明復(fù)合飲料穩(wěn)定性越好。

R=A2/A1。

(2)

(5) 菌落總數(shù)的測(cè)定：按GB 4789.2—2016執(zhí)行。

1.3.5 數(shù)據(jù)處理與分析 試驗(yàn)結(jié)果以(均值±標(biāo)準(zhǔn)差)表示(n=3)，采用Word 2010、Excel 2010、Origin 8.5和JMP 10.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 低高壓壓力組合對(duì)復(fù)合飲料品質(zhì)的影響

百香果—火龍果復(fù)合飲料中初始菌落總數(shù)為4.48 lg(CFU/mL)，隨著壓力組合的升高，菌落總數(shù)呈下降趨勢(shì)。經(jīng)壓力組合100 MPa/400 MPa、300 MPa/600 MPa 處理的復(fù)合飲料中菌落總數(shù)分別下降至2.48，1.74 lg(CFU/mL)，表明復(fù)合飲料中的不耐壓微生物隨著壓力組合的升高逐漸失活；在200 MPa/500 MPa下復(fù)合飲料的殺菌率為99.64%。當(dāng)壓力組合在200 MPa/500 MPa、300 MPa/500 MPa和300 MPa/600 MPa時(shí)，復(fù)合飲料中菌落總數(shù)并沒(méi)有隨著壓力組合的增大而顯著減少。分析原因：超高壓處理后，大部分對(duì)壓力敏感的細(xì)菌已經(jīng)死亡，而在有限的范圍內(nèi)繼續(xù)升高壓力，因施壓壓力遠(yuǎn)未達(dá)到耐壓菌的閾值，其菌落總數(shù)也不會(huì)顯著減少[16]。

由表1可知，不同低高壓壓力組合對(duì)復(fù)合飲料的pH、可溶性固形物、穩(wěn)定系數(shù)和色差△E與對(duì)照樣均無(wú)顯著差異(P<0.05)。這與朱香澔等[12]研究超高壓處理西番蓮果汁品質(zhì)的影響時(shí)結(jié)果一致，經(jīng)超高壓處理西番蓮果汁的pH、可溶性固形物、穩(wěn)定系數(shù)和色差△E均無(wú)顯著性差異。其中，在100 MPa/400 MPa、200 MPa/500 MPa時(shí)，色差△E相較于其他組合更小。綜合各項(xiàng)指標(biāo)及生產(chǎn)成本考慮，較佳的壓力組合為200 MPa/500 MPa。

表1 低高壓壓力組合對(duì)復(fù)合飲料品質(zhì)指標(biāo)的影響?

? 同列小寫(xiě)字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

2.2 保壓時(shí)間對(duì)復(fù)合飲料品質(zhì)的影響

隨著保壓時(shí)間(2～18 min)的延長(zhǎng)，菌落總數(shù)顯著減少，因此延長(zhǎng)保壓時(shí)間對(duì)殺滅復(fù)合飲料中的細(xì)菌效果顯著(表2)。這與任杰等[17]報(bào)道的隨著超高壓殺菌時(shí)間的延長(zhǎng)，菌落總數(shù)的滅活率逐漸上升結(jié)果相互一致。當(dāng)保壓時(shí)間>10 min時(shí)，復(fù)合飲料的菌落總數(shù)下降趨于平緩，可能是由于復(fù)合飲料中的大部分微生物已在10 min內(nèi)被殺死，而剩余的微生物具有較高的耐壓性，故繼續(xù)延長(zhǎng)保壓時(shí)間對(duì)復(fù)合飲料中菌落總數(shù)的變化不明顯。

由表2可知，與對(duì)照組相比，經(jīng)超高壓處理對(duì)復(fù)合飲料的pH、可溶性固形物和穩(wěn)定系數(shù)影響較小，均無(wú)顯著性差異，表明超高壓處理可較好地保持復(fù)合飲料的甜酸度及穩(wěn)定性。這與方亮等[18]研究超高壓中溫協(xié)同處理對(duì)獼猴桃果汁pH及可溶性固形物含量的影響結(jié)果一致。隨著超高壓處理中保壓時(shí)間的延長(zhǎng)，復(fù)合飲料的色差值△E在18 min時(shí)最大，與處理組間差異顯著，可能是經(jīng)超高壓處理后，復(fù)合飲料中的內(nèi)源酶會(huì)被鈍化，同時(shí)保壓時(shí)間越長(zhǎng)，越有利于細(xì)胞內(nèi)呈色物質(zhì)的溶出，從而使復(fù)合飲料的色澤有所變化[19]。綜合各項(xiàng)指標(biāo)及生產(chǎn)成本考慮，較佳的保壓時(shí)間為10 min。

2.3 低高壓時(shí)間比對(duì)復(fù)合飲料品質(zhì)的影響

隨著低壓時(shí)間占比的減少，高壓時(shí)間比例的增大，復(fù)合飲料菌落總數(shù)下降幅度較大，由2.56 lg(CFU/mL)下降至1.76 lg(CFU/mL)(表3)。這是因?yàn)樵龃蟾邏簳r(shí)間占比的同時(shí)間歇性施壓方式對(duì)微生物的特殊脅迫作用得以增強(qiáng)，高壓時(shí)間比越大，對(duì)微生物的特殊脅迫作用也越強(qiáng)，復(fù)合飲料中微生物的殺菌效果越好[13]16。在低高壓時(shí)間比為1∶2，1∶5時(shí)，菌落總數(shù)曲線趨于平緩，繼續(xù)延長(zhǎng)高壓時(shí)間對(duì)復(fù)合飲料殺菌效果的影響不明顯。

表2 保壓時(shí)間對(duì)復(fù)合飲料品質(zhì)指標(biāo)的影響?

? 同列小寫(xiě)字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

表3 低高壓時(shí)間比對(duì)復(fù)合飲料品質(zhì)指標(biāo)的影響?

? 同列小寫(xiě)字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

由表3可知，保壓時(shí)間對(duì)復(fù)合飲料的pH、可溶性固形物、穩(wěn)定系數(shù)與對(duì)照樣無(wú)顯著差異，而色差值△E隨著高壓時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增大，在低高壓時(shí)間比1∶2，1∶5時(shí)存在顯著性差異，可能是由于高壓時(shí)間的延長(zhǎng)，復(fù)合飲料中果肉細(xì)胞組織破損，呈色物質(zhì)大量溶出，色差△E增大。綜合各項(xiàng)指標(biāo)及生產(chǎn)成本考慮，較佳的低高壓時(shí)間比為1∶1。

2.4 協(xié)同溫度對(duì)復(fù)合飲料滅菌效果及品質(zhì)的影響

隨著協(xié)同溫度的升高，復(fù)合飲料中菌落總數(shù)呈下降的趨勢(shì)，但整體下降趨勢(shì)較為平緩，處理組間差異不顯著。這與康蕊等[10]研究超高壓處理中保壓溫度對(duì)椰肉原漿滅菌效果的影響一致。對(duì)照組的pH、可溶性固形物、穩(wěn)定系數(shù)含量分別為3.88、11.98%、0.916；隨著超高壓處理協(xié)同溫度的升高，復(fù)合飲料的pH、可溶性固形物、穩(wěn)定系數(shù)與對(duì)照組均無(wú)顯著性差異，而色差值△E隨著協(xié)同溫度的升高而增大(表4)。綜合各項(xiàng)指標(biāo)及生產(chǎn)成本考慮，較佳的協(xié)同溫度為30 ℃。

表4 協(xié)同溫度對(duì)復(fù)合飲料品質(zhì)指標(biāo)的影響?

? 同列小寫(xiě)字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

2.5 超高壓殺菌正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

固定超高壓處理時(shí)協(xié)同溫度為30 ℃，采用L9(34)進(jìn)行三因素三水平正交試驗(yàn)，因素水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表5。

表5 正交試驗(yàn)因素水平表

由表6可知，經(jīng)超高壓正交優(yōu)化試驗(yàn)的復(fù)合飲料中均未檢出霉菌和酵母菌。根據(jù)各因素均值分析可知，A3C>B(即低高壓壓力組合>低高壓時(shí)間比>保壓時(shí)間)。由此得出，百香果—火龍果復(fù)合飲料的最佳超高壓滅菌條件為A3B3C3，即低高壓壓力組合為200 MPa/550 MPa，保壓時(shí)間為12 min，低高壓時(shí)間比為1∶2。

表6 不同超高壓處理?xiàng)l件對(duì)復(fù)合飲料殺菌效果的影響

表7 正交試驗(yàn)方差分析表

2.6 不同殺菌方式對(duì)復(fù)合飲料品質(zhì)指標(biāo)的影響

由表8可知，對(duì)最佳超高壓殺菌條件A3B3C3進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，并以未經(jīng)殺菌處理作為對(duì)照組，從復(fù)合飲料的各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)對(duì)超高壓殺菌與巴氏殺菌(85 ℃，15 min)兩種處理方式進(jìn)行比較。檢測(cè)到經(jīng)超高壓殺菌處理的復(fù)合飲料中菌落總數(shù)<10 CFU/mL，巴氏殺菌處理的復(fù)合飲料中未檢出菌落；兩種殺菌方式處理對(duì)復(fù)合飲料的pH、可溶性固形物和穩(wěn)定系數(shù)影響不大，而色差△E分別為

表8 殺菌方式對(duì)復(fù)合飲料品質(zhì)指標(biāo)的影響

1.12和3.49，即巴氏殺菌與對(duì)照組的色差存在較大差異，超高壓殺菌則相對(duì)較小，說(shuō)明采用超高壓殺菌可以較好地保持復(fù)合飲料原有色澤。

由表9可知，在感官品質(zhì)方面，兩種殺菌方式對(duì)復(fù)合飲料感官評(píng)價(jià)存在不同影響，其中超高壓殺菌與未殺菌樣品較為相近。

表9殺菌方式對(duì)復(fù)合飲料感官品質(zhì)的影響

Table9Effectofdifferentsterilizationmethodsonsensoryevaluationofcompoundbeverage

殺菌方式感官評(píng)價(jià)對(duì)照組 紫紅色;組織狀態(tài)均勻,無(wú)分層現(xiàn)象;具有濃郁且協(xié)調(diào)的復(fù)合果香味;酸甜適宜超高壓殺菌紫紅色;組織狀態(tài)均勻,無(wú)分層現(xiàn)象;具有濃郁且協(xié)調(diào)的復(fù)合果香味;酸甜適宜巴氏殺菌 血紅色;組織狀態(tài)均勻,無(wú)分層現(xiàn)象;具有強(qiáng)烈的蒸煮味且果香味嚴(yán)重散失;酸甜適宜

綜合以上對(duì)菌落總數(shù)、pH、可溶性固形物、穩(wěn)定系數(shù)、色差△E和感官評(píng)價(jià)的分析，采用超高壓殺菌(200 MPa/550 MPa，12 min，1∶2)和巴氏殺菌(85 ℃，15 min)處理復(fù)合飲料的微生物指標(biāo)均可達(dá)到飲料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(NY/T 434—2016)，但超高壓殺菌可以較好地保持百香果—火龍果復(fù)合飲料原有色、香、味等各項(xiàng)品質(zhì)。

3 結(jié)論

超高壓處理新鮮百香果—火龍果復(fù)合飲料的殺菌效果顯著，并且能較好地保持復(fù)合飲料原有品質(zhì)，其中壓力越大，保壓時(shí)間越長(zhǎng)，殺菌效果越好；對(duì)復(fù)合飲料的pH、可溶性固形物、穩(wěn)定系數(shù)均無(wú)顯著性差異，但延長(zhǎng)保壓時(shí)間和增加高壓時(shí)間占比，色差值△E增大。經(jīng)試驗(yàn)研究，確定百香果—火龍果復(fù)合飲料的超高壓最佳殺菌條件為：低高壓壓力組合200 MPa/550 MPa，保壓時(shí)間12 min，低高壓時(shí)間比1∶2，保壓溫度30 ℃。在此條件下，菌落總數(shù)<10 CFU/mL，產(chǎn)品符合飲料食品的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求。此外，超高壓處理百香果—火龍果復(fù)合飲料貯藏期間的品質(zhì)變化有待進(jìn)一步研究。