高壓技術在榨汁中的運用

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隨著人們生活水平的提高，對食品的要求也愈來愈高，安全、營養、健康等因素越來越受到消費者的重視。傳統加工技術對食品的顏色、風味和營養成分均有較大的破壞，而超高壓處理不會破壞食品原有的色、香、味等風味成分，最大程度地保留了食品的風味和營養成分，正好迎合了這一市場需求。超高壓技術應用于鮮榨桃汁中主要需解決2個問題：酶促褐變的防止和微生物的滅活。研究表明，酶促褐變的產生主要是由PPO和POD引起的，但PPO和POD對超高壓的耐受性較強。當處理壓力為500MPa、保壓時間為30min時，橙汁中POD仍存在70.1%的殘存活性[1]；500MPa協同60℃或750MPa協同50℃以上的處理強度才可使鮮榨桃汁中的PPO失去61%的活力[2]；500MPa協同50℃保壓10min梨汁中的PPO仍殘存75.3%的活性[3]。本文先對鮮榨桃汁進行短時間熱處理以滅活PPO和POD，而后對其進行超高壓處理以滅活微生物，分別研究了熱處理對PPO和POD的滅酶效果影響和超高壓對微生物的滅菌效果影響。

1材料與方法

1.1材料與儀器

久保鮮桃：北京匯源飲料食品集團密云分公司。JYL-C022榨汁機：九陽股份有限公司；YXQ-LS-75SⅡ立式壓力蒸氣高壓滅菌鍋：上海博迅實業有限公司醫療設備廠；SW-CJ-2FD超凈工作臺：蘇凈集團安泰公司；SPX-250B生化培養箱：天津市泰斯特儀器有限公司；GYB60-6S高壓均質機：上海東華高壓均質機廠；HPP.L2-600/2*2超高壓處理設備：天津市華泰森淼生物工程技術有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1超高壓桃汁工藝流程鮮桃→榨汁→熱滅酶(POD和PPO)→均質→冷卻→罐裝→超高壓處理→貯藏。

1.2.2微生物測定菌落總數測定：GB4789.2—2010；霉菌和酵母計數：GB4789.15—2010；乳酸菌總數測定：GB4789.35—2010。

1.2.3POD和PPO酶活測定將鮮桃切成小塊，用榨汁機榨成桃汁，將桃汁裝入10mL離心管中放入水浴鍋熱處理一段時間(預熱至所需溫度開始計時)，并立即用冰水混合物冷卻，4000r/min離心10min，取上清液于室溫下測定POD和PPO酶活。

(1)POD酶活測定[4]：反應底物為愈創木酚和雙氧水的混合溶液，其配置方法為：先取20mL的0.1mol/LpH5.5的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液于100mL棕色容量瓶中，吸取0.1mL愈創木酚加入盛有醋酸-醋酸鈉緩沖溶液的容量瓶中，輕輕晃動容量瓶，使愈創木酚均勻分散至醋酸-醋酸鈉緩沖溶液中，再吸取0.1mL30%雙氧水加入上述混合溶液，迅速定容至100mL，搖勻置于棕色試劑瓶中待用。將桃汁樣品溶液稀釋適當倍數，取稀釋后的樣品溶液0.5mL與3.5mL底物溶液迅速混合搖勻后倒入1cm光程的比色皿中，在470nm波長下進行酶動力學掃描180s，酶活力由反應最初階段吸光度值-時間曲線的斜率算得。

(2)PPO酶活測定[5]：反應底物溶液為鄰苯二酚溶液，其配制方法為：用10mmol/LpH7.0的磷酸二氫鈉-磷酸氫二鈉緩沖液配制40mmol/L的鄰苯二酚底物溶液，置于棕色試劑瓶中待用。將桃汁樣品溶液稀釋適當倍數，取稀釋后的樣品溶液0.5mL與3.5mL底物溶液迅速混合搖勻后倒入1cm光程的比色皿中，在412nm波長下進行酶動力學掃描180s，酶活力由反應最初階段吸光度值-時間曲線的斜率算得。POD/PPO絕對酶活定義：1個酶活單位定義為在470nm/412nm波長下1min內吸光度值變化即：

2結果與分析

2.1鮮榨桃汁微生物和POD、PPO活性分析

將鮮桃榨成桃汁，分別對其進行微生物測定和POD、PPO酶活測定，結果如表1所示。鮮榨桃汁中存在著較高的POD、PPO活性和較多的微生物菌群，需對其進行滅酶和滅菌。

2.2熱處理對桃汁POD和PPO的滅酶影響

制備鮮榨桃汁，于45~85℃條件下分別對其進行熱處理，并分別測定其相對殘存酶活。

2.2.1POD滅酶

由圖1可知，POD相對殘存酶活隨著熱處理時間的增加而減少，熱處理溫度越高，滅酶效果越好，45℃處理60min仍有約20%酶活殘存，65℃處理3min和75℃處理30s即可完全滅活。這與張靜[6-7]等人的結果不一致，張靜[6]等通過動力學研究得出哈密瓜汁中POD損失90%的酶活需要90℃熱處理8.81min；楊志萍[7]等通過實驗發現桂花提取液中POD經過95~98℃熱處理2min，相對殘余酶活為5%。這可能與不同來源的酶其化學結構有所差別有關。

2.2.2PPO滅酶

由圖2可知，PPO與POD存在著相同的規律，相對殘存酶活隨著熱處理溫度和時間的增加而減小，但PPO對熱處理的耐受性明顯高于POD，這與劉璇[8]的研究結果不一致，這可能與原料中2種酶的含量、比例不同有關。在較低溫度下(45、55℃)對鮮榨桃漿熱處理15~60min，其PPO酶活殘存率仍然≥5%；在65℃條件下處理3min以上時，其PPO酶活殘存率方低于5%；在75℃和85℃條件下處理1min時，PPO酶活殘存率≤2%。綜合考慮熱處理對桃汁POD和PPO的滅酶影響，結合生產的實際情況，采取短時間處理較為合適，因此采取75℃處理1min的條件對鮮榨桃漿進行滅酶。

2.3超高壓對鮮榨桃汁的滅菌效果的影響

制備鮮榨桃汁，并在75℃條件下熱滅酶1min，再通過均質、冷卻和罐裝，以備超高壓處理。分別在400、500、600MPa條件下對桃汁超高壓處理1、5、10、15、30min，測定其樣品的微生物殘活量(菌落總數、霉酵總數和乳酸菌數)，結果如圖3所示。由圖3可知，菌落總數、霉酵總數和乳酸菌數均隨著超高壓處理時間的增加而顯著降低(p<0.05)。比較不同壓力的影響結果可知，600MPa的滅菌能力明顯優于500MPa和400MPa(p<0.05)。由此可知，隨著超高壓處理時間的延長和壓力的升高，都可能會導致微生物菌體的細胞膜通透性發生改變，細胞內大量內容物隨著水分流失，越來越多的菌體受擠壓后破裂而死亡[9]。同時，Hayert等[10]研究發現，25℃時壓力每升高100MPa，水溶液的pH值降低0.39~0.73個單位，因此，壓力的升高也會導致體系pH值的降低，在酸度和壓力均升高的條件下，加速非嗜酸性微生物菌的滅亡。霉菌和酵母菌對超高壓的耐受能力明顯差于細菌(菌落總數和乳酸菌數)，這與Erkmen等人[11-13]的研究結果一致。霉菌和酵母菌在400MPa、5min或500MPa、1min條件下即可完全滅活，而乳酸菌在500MPa、15min條件下才可完全滅活，總細菌即使在600MPa、30min條件下仍有部分殘留。綜上所述，鮮榨桃汁中的菌落總數是超高壓處理條件的限制指標，因此，可由菌落總數指標確定超高壓處理最終條件。而在600MPa、10min條件下，菌落總數的殘余量僅為7.5cfu/mL，隨著超高壓處理時間的延長，菌落總數幾乎不變。為提高效率，本實驗確定的超高壓滅菌條件為600MPa、10min。

2.4超高壓鮮榨桃汁貯藏期內微生物變化

制備鮮榨桃汁，并在75℃條件下加熱滅酶1min，再通過均質、冷卻、罐裝和超高壓處理(600MPa，10min)，并將其分別于4、25、37℃條件下進行貯藏。分別在貯藏期內測定其樣品的微生物殘活量(菌落總數、霉酵總數和乳酸菌數)。

2.4.1菌落總數

超高壓處理桃汁在1個月內的菌落總數變化趨勢如圖4所示。由圖4可知，各個貯藏溫度下的產品的菌落總數均隨著貯藏時間的延長而呈現總體下降趨勢，這可能是由于桃汁的高酸性[總酸0.22%(以檸檬酸計)，pH3.7]抑制了細菌的生長和繁殖。而且各個貯藏溫度和時間段的菌落總數均小于20cfu/mL，符合商業無菌的要求。

2.4.2霉酵

超高壓處理桃汁在1個月內的霉酵總數變化趨勢如表2所示。在貯藏期內，每個貯藏溫度下的產品均未發現霉菌和酵母菌。

2.4.3乳酸菌超高壓處理桃汁在1個月內的乳酸

菌數變化趨勢如圖5所示。由圖5可知，各個貯藏溫度下的產品的乳酸菌數均保持相對恒定(0~6cfu/mL)，沒有出現乳酸菌的大量繁殖現象。由上述菌落總數、霉菌數、酵母菌數和乳酸菌數等微生物指標結果可知，超高壓處理后的鮮

3結論

對經短時間熱處理(75℃1min)滅酶后的鮮榨桃汁進行超高壓滅菌(600MPa10min)，最終得到鮮榨桃汁產品，該產品在1個月貯藏期內能保持商業無菌。由此可見，超高壓技術在桃汁等飲料加工中具有很好的前景。