超高壓處理時間對鮮榨番茄汁品質(zhì)的影響

馬 越 ，王歡歡 ，王雨濱 ，趙曉燕 ， 張 超

（1.北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心，北京 100097；2.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)，遼寧沈陽 110866；3.果蔬農(nóng)產(chǎn)品保鮮與加工北京市重點實驗室，北京 100097；4.農(nóng)業(yè)部蔬菜產(chǎn)后處理重點實驗室，北京 100097；5.農(nóng)業(yè)部華北地區(qū)園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室，北京 100097）

鮮榨番茄汁，也被稱為非濃縮還原（NFC）番茄汁，是將壓榨后的番茄汁，直接進行滅菌和包裝生產(chǎn)的一種工業(yè)化產(chǎn)品，具有果實原有的香氣和營養(yǎng)，深受消費者的青睞[1]。目前，超高壓技術(shù)可以較好地維持鮮榨果汁原有的顏色和香氣，在橙汁、蘋果汁、仙人掌汁、西瓜汁、桑葚汁、菠蘿汁、芒果汁和草莓汁等產(chǎn)品加工中取得良好的效果。超高壓處理技術(shù)是將產(chǎn)品置于極高的靜態(tài)壓力下作用一段時間，以達(dá)到滅菌和維持產(chǎn)品品質(zhì)的目的，因此超高壓處理的效果實際上是壓力、時間和溫度三者相互協(xié)同作用的結(jié)果。但是，目前研究較多的是超高壓處理中壓力對果汁品質(zhì)和安全的影響，忽略了處理時間和處理溫度對超高壓的協(xié)同效果。

因此，試驗以熱處理為對照，評價超高壓處理時間對鮮榨番茄汁菌落總數(shù)、關(guān)鍵酶的活性和風(fēng)味的協(xié)同效應(yīng)，以期為鮮榨番茄汁的生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料和設(shè)備

番茄，北京市果香四溢蔬菜超市曙光花園店提供；營養(yǎng)瓊脂，北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司提供；氯化鈉、焦性沒食子酸、愈創(chuàng)木酚、偏磷酸，國藥集團化學(xué)試劑有限公司提供；福林酚、抗壞血酸，美國Sigma公司提供；碳酸鈉、氫氧化鈉、30%過氧化氫、硫酸、冰醋酸、草酸，北京化工廠提供。

UV-1800型紫外可見分光光度計，日本島津公司產(chǎn)品；全破碎打漿機，Philips公司產(chǎn)品；臺式分光測色儀，日本柯尼卡美能達(dá)公司產(chǎn)品；恒溫恒濕培養(yǎng)箱，德國MMM集團產(chǎn)品；G154DW型高壓滅菌鍋，美國致微公司產(chǎn)品；超凈工作臺，北京東聯(lián)哈爾儀器制造有限公司產(chǎn)品；BDS200FL型超高壓設(shè)備，英國STANSTED FLUID POWER LTD(簡稱SPF）公司產(chǎn)品；S-50型膠體磨，廊坊通用機械制造有限公司產(chǎn)品；滴定儀，德國肖特儀器有限公司產(chǎn)品。

1.2 超高壓處理和熱處理

將2 kg番茄用超純水清洗外表皮，切瓣去梗，用打漿機對番茄打漿30 s，然后用1層紗布過濾，濾出皮籽，過濾后的番茄汁使用膠體磨粉碎，然后使用高壓均質(zhì)機在30 bar壓力下均質(zhì)，獲得鮮榨番茄汁，使用鋁箔袋進行包裝，每袋質(zhì)量100 g。

熱處理：將鋁箔袋置于100℃水中處理5 min，然后在冰水浴中迅速冷卻至4℃，測定相關(guān)指標(biāo)。

超高壓處理：將鋁箔袋置于壓力倉內(nèi)，在25℃和400 MPa條件下分別處理10，20和30 min，迅速降低壓力，時間為10 s，測定相關(guān)指標(biāo)。

CK組為未經(jīng)過熱處理和超高壓處理的樣品。

1.3 菌落總數(shù)、霉菌和酵母菌的測定

菌落總數(shù)、霉菌和酵母菌總數(shù)采用平板計數(shù)法進行測定，分別參照GB 4789.2—2016食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗菌落總數(shù)測定和GB 4789.15—2016食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗 霉菌和酵母菌計數(shù)測定。

1.4 可溶性固形物和酸度測定

可溶性固形物采用手持便攜式阿貝折光儀在室溫下進行測定，pH值在室溫下使用酸度計直接測定。

酸度采用滴定法測定，通過公式（1）計算可滴定酸含量。

式中：TA——可滴定酸含量，%；

V0——番茄汁樣品總體積，mL；

V2——消耗NaOH的標(biāo)準(zhǔn)體積，mL；

C——NaOH標(biāo)準(zhǔn)液的摩爾濃度，mol/L；

W——樣品質(zhì)量，g；

V1——滴定所用樣品的體積，mL；

K——折算系數(shù)，以檸檬酸計為0.070。

1.5 顏色測定

采用全自動色差儀對樣品的色澤進行測定。以未經(jīng)處理的樣品為色差測定的參比樣，采用反射模式測定各組樣品的L*，a*和b*值，通過L*，a*和b*值計算得出色差值ΔE，ΔE越大表示樣品的顏色變化就越大。

1.6 風(fēng)味測定

取3 mL的番茄汁于透明玻璃瓶內(nèi)，立即將其密封，于室溫下放置20 min后立即使用電子鼻對其風(fēng)味進行測定。

1.7 VC含量的測定

VC含量采用鉬藍(lán)比色法測定番茄汁中的VC含量，取10 mL樣品加入25 mL草酸-EDTA，經(jīng)過濾后，吸取1 mL上清液加入0.5 mL偏磷酸-醋酸溶液，再加入5%濃硫酸1 mL，加入鉬酸銨2 mL，用蒸餾水定容至25 mL，15 min后于波長705 nm處測定吸光度。

1.8 總酚含量的測定

樣品總酚含量采用Folin-Ciocalteau法測定。吸取1 mL樣品，加入蒸餾水5 mL，F(xiàn)olin-Ciocalteus顯色劑1 mL，7.5%碳酸鈉溶液3 mL，顯色，放置2 h后，采用分光光度計于波長765 nm處測定吸光度。

1.9 PPO和POD活性測定

PPO和POD活性參照Ortu?o C等人[2]的方法并進行部分修改。稱取5 g樣品，5 mL提取液（1 mol/L聚乙二醇PEG6000，1%聚乙烯吡咯烷銅，1%Trition X-100），在4℃，以轉(zhuǎn)速10 000 r/min離心10 min，收集上清液即為酶提取液，低溫保存?zhèn)溆?。? mL乙酸-乙酸鈉緩沖液，1 mL 50 mmol/L鄰苯二酚，0.2 mL粗酶液加入比色皿中，迅速混合均勻，在酶動力掃描狀態(tài)下用紫外分光光度計于波長410 nm處測定吸光度130 s。酶活性計算見公式（2）。

式中：ΔA——波長420或470 nm處吸光度的變化差；

Δt——波長420或470 nm處時間的變化差；

f——樣品的稀釋倍數(shù)。

POD活性測定首先稱取5 g樣品，5 mL提取液（1 mol/L聚乙二醇PEG6000，1%聚乙烯吡咯烷銅，1%Trition X-100），在4℃，以轉(zhuǎn)速10 000 r/min離心10 min，收集上清液即為酶提取液，低溫保存?zhèn)溆?。? mL愈創(chuàng)木酚溶液，0.2 mL酶液，0.2 mL H2O2，加入比色皿中，迅速混合均勻，在酶動力掃描狀態(tài)下用紫外分光光度計于波長470 nm處測定吸光度130 s。

1.10 電子鼻檢測

分別稱取樣品10 mL置于頂空進樣瓶中，于室溫25℃下，平衡5 min后直接將進樣針頭插入樣品瓶采用頂空吸氣法進行電子鼻分析試驗。測定條件：傳感器清洗時間100 s，傳感器歸零時間5 s，樣品準(zhǔn)備時間5 s，進樣流量400 mL/min，檢測時間60 s。完成1次檢測后系統(tǒng)進行清零和標(biāo)準(zhǔn)化，然后再進行第2次頂空采樣。統(tǒng)計分析10個不同選擇性傳感器的G/G0值。采用主成分分析表征樣品之間的差別。

1.11 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計

試驗所有數(shù)據(jù)均有3次重復(fù)，計算平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，使用統(tǒng)計分析軟件DPS v7.05進行處理，Ducan's新復(fù)極差法進行顯著性分析（p≤0.05）。圖像繪制采用Origin 8.0軟件。

2 結(jié)果與討論

2.1 超高壓處理時間對鮮榨番茄汁菌落總數(shù)、霉菌和酵母菌數(shù)量的影響

超高壓處理時間對鮮榨番茄汁菌落總數(shù)的影響見圖1。

圖1 超高壓處理時間對鮮榨番茄汁菌落總數(shù)的影響

果汁類飲料中微生物的國家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)是菌落總數(shù)小于100 CFU/mL，霉菌和酵母菌不得檢出。檢測結(jié)果顯示，熱處理和超高壓處理的鮮榨番茄汁中未檢出霉菌和酵母菌。CK組鮮榨番茄汁中菌落總數(shù)為3.42 Log CFU/mL，熱處理組的菌落總數(shù)均未檢出，而超高壓處理組的菌落總數(shù)均顯著性低于CK組；20和30 min處理組顯著低于10 min處理組的菌落總數(shù)，且均低于100 CFU/mL。因此，熱處理和超高壓處理（在25℃和400 MPa條件下，處理20 min以上）可以使鮮榨番茄汁達(dá)到商業(yè)無菌。

2.2 超高壓處理時間對鮮榨番茄汁顏色的影響

超高壓處理時間對鮮榨番茄汁顏色的影響見表1。

由表1可以發(fā)現(xiàn)，超高壓處理組的ΔE均小于2.0，而熱處理組的ΔE大于2.0，因而超高壓處理降低鮮榨番茄汁的顏色變化，與張微[3]的研究結(jié)果一致，即超高壓處理使芒果汁和菠蘿汁更好地保持了原有色澤。隨著超高壓處理時間延長，ΔE提高，果汁的顏色變化增加，但是超高壓處理時間未對L*和a*值產(chǎn)生顯著性影響。值得注意的是，超高壓處理鮮榨番茄汁的a*值顯著低于CK組，而熱處理的a*值顯著高于CK組，a*值主要與產(chǎn)品的紅色相關(guān)，因而超高壓處理后的果汁紅色度降低。與超高壓處理后的仙人掌汁不同，該果汁在經(jīng)過超高壓處理后，L*值和a*值略有升高，原因可能在于仙人掌中的主要呈色物質(zhì)葉綠素易于與氧氣等發(fā)生氧化反應(yīng)而降低L*值和a*值，而番茄汁中的主要呈色物質(zhì)番茄紅素對氧氣具有相對較高的穩(wěn)定性[4]。

表1 超高壓處理時間對鮮榨番茄汁顏色的影響

2.3 超高壓處理時間對鮮榨番茄汁可溶性固形物的影響

超高壓處理時間對鮮榨番茄汁可溶性固形物含量的影響見圖2。

圖2 超高壓處理時間對鮮榨番茄汁可溶性固形物含量的影響

由圖2可知，與CK組相比，熱處理組的可溶性固形物含量未發(fā)生顯著變化，而超高壓處理組均顯著性提高；超高壓處理時間對鮮榨番茄汁中可溶性固形物含量沒有顯著性影響。因此，超高壓處理提高鮮榨番茄汁中可溶性固形物含量，處理時間對可溶性固形物含量無顯著性影響。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)超高壓處理后的仙人掌汁的可溶性固形物含量與對照組未發(fā)生顯著變化。

2.4 超高壓處理時間對鮮榨番茄汁pH值和可滴定酸含量的影響

超高壓處理時間對鮮榨番茄汁pH值（a） 和可滴定酸含量（b） 的影響見圖3。

由圖3可知，鮮榨番茄汁的pH值隨著超高壓處理時間的延長而升高，20 min和30 min處理組的pH值顯著高于CK組，而熱處理對番茄汁的pH值沒有顯著性影響。該結(jié)論與超高壓處理對桑葚汁和藍(lán)莓汁pH值[5]的變化規(guī)律相同，而與蘋果汁pH值的變化規(guī)律相反，可見pH值的變化與果實的類型有關(guān)。

與pH值的變化規(guī)律相對應(yīng)，鮮榨番茄汁中的可滴定酸含量隨著超高壓處理時間的延長而降低，20 min和30 min處理組的可滴定酸含量值顯著低于CK組，而熱處理對番茄汁的可滴定酸含量沒有顯著性影響。也有研究報道超高壓處理對鮮榨菠蘿汁和獼猴桃汁的pH值和可滴定酸含量均未產(chǎn)生顯著性影響[3，6]。

圖3 超高壓處理時間對鮮榨番茄汁pH值（a）和可滴定酸含量（b）的影響

2.5 超高壓處理時間對鮮榨番茄汁VC含量的影響

超高壓處理時間對鮮榨番茄汁VC含量的影響見圖4。

圖4 超高壓處理時間對鮮榨番茄汁VC含量的影響

由圖4可知，熱處理和超高壓處理均顯著降低鮮榨番茄汁中的VC含量，其中熱處理組的VC含量顯著低于超高壓處理組，熱處理的保留率為55%，而在25℃和400 MPa條件下處理20 min VC保留率為73%，比熱處理的VC保留率提高18%；值得注意的是在超高壓處理10～30 min過程中，VC含量沒有發(fā)生顯著性變化。因此，超高壓處理有利于鮮榨番茄汁中VC含量的保留，而且超高壓處理時間對VC含量沒有顯著性影響。趙斌[7]研究也發(fā)現(xiàn)超高壓處理后番茄汁中VC有所下降，但高于熱殺菌汁，在超高壓壓力400 MPa，溫度20℃下，保壓15 min時，其番茄汁中VC保留率約為96%。Zhang C等人[12]研究發(fā)現(xiàn)超高壓處理樣品的還原型VC保留率達(dá)94.92%，遠(yuǎn)高于熱處理的樣品。超高壓處理的仙人掌汁中VC含量保留率為96%，而熱處理組的VC保留率為78%。在此基礎(chǔ)上，李星賀[5]的研究進一步發(fā)現(xiàn)在超高壓處理時間為5～15 min，VC含量降低明顯；而在15～25min時，VC含量降低減慢。

2.6 超高壓處理時間對鮮榨番茄汁總酚含量的影響

超高壓處理時間對鮮榨番茄汁總酚含量的影響見圖5。

圖5 超高壓處理時間對鮮榨番茄汁總酚含量的影響

由圖5可知，熱處理組的總酚保留率為63%，而超高壓處理20 min組的保留率為98%，比熱處理組提高35%；與CK組相比，熱處理組的總酚含量顯著降低，而超高壓處理組的總酚含量未發(fā)生顯著性變化；超高壓處理時間也未對總酚含量產(chǎn)生顯著性影響。因此，超高壓處理時間對鮮榨番茄汁中總酚含量沒有顯著性影響，總酚的保留率比熱處理組提高約35%。相關(guān)研究表明，超高壓處理后，蘋果汁中的總酚含量未發(fā)生顯著性變化。但是，超高壓處理后的仙人掌汁中總黃酮類物質(zhì)的含量有所增加。

2.7 超高壓處理時間對鮮榨番茄汁PPO和POD活性的影響

PPO和POD被認(rèn)為是引起果汁非酶促褐變的關(guān)鍵酶，其催化酚類化合物生成醌類物質(zhì)，宏觀上會引起產(chǎn)品的褐變[8-10]。因此，鈍化PPO和POD是維持產(chǎn)品原有顏色的主要方法[8，11-12]。熱處理顯著降低PPO的活性，并且其活性也顯著低于超高壓處理組的活性。因此，熱處理可以顯著降低PPO活性。

超高壓處理時間對鮮榨番茄汁PPO（a）和POD活性（b） 的影響見圖6。

由圖6可知，超高壓處理組的PPO活性顯著低于CK組，并且隨著超高壓處理時間的延長，PPO活性降低，其中20 min和30 min處理組的PPO活性顯著低于10 min處理組。因此，超高壓處理可以鈍化PPO活性，20 min和30 min處理降低PPO活性效果更加明顯。張微[3]研究表明，鮮榨芒果汁和荔枝汁中PPO的含量隨著超高壓處理時間的延長而降低，在450 MPa時PPO活性下降到45.5%；鮮榨草莓汁中PPO活力隨保壓時間的延長而降低，在400 MPa處理20 min發(fā)生顯著性降低[13]。

熱處理組的POD活性顯著低于CK組和超高壓處理組，因此，熱處理鈍化POD的作用最佳。超高壓處理時間對POD的活性沒有顯著性影響，超高壓處理組的POD約是CK組的30%。但是超高壓處理時間對POD活性沒有顯著性影響。張微[3]研究表明，鮮榨荔枝汁中的POD活性在300 MPa時，未出現(xiàn)顯著性降低，當(dāng)壓力提高至450 MPa時，POD的活性減小，POD比PPO更耐壓；溫度協(xié)同超高壓處理對荔枝汁中POD的鈍化效應(yīng)明顯；鮮榨蘋果汁中POD的活性隨著壓力的升高顯著降低；茭白中的POD和苯丙氨酸解氨酶的殘留活性隨著保壓時間的延長會達(dá)到一個較低水平，進一步延長保壓時間對相對殘留酶活影響甚微[14]。

圖6 超高壓處理時間對鮮榨番茄汁PPO（a）和POD活性（b） 的影響

2.8 超高壓處理時間對鮮榨番茄汁風(fēng)味的影響

超高壓處理時間對鮮榨番茄汁風(fēng)味的影響見圖7。

圖7 超高壓處理時間對鮮榨番茄汁風(fēng)味的影響

風(fēng)味是影響產(chǎn)品品質(zhì)的主要特征，由圖7可知，主成分1和主成分2對風(fēng)味的貢獻(xiàn)率分別為72.06%和27.33%，合計達(dá)到99.39%，可以反映樣品風(fēng)味的差異。超高壓處理組與CK組在主成分1上有一些差別，在主成分2上差別極??；熱處理組與CK組在主成分1和主成分2上具有顯著性差別，因此超高壓處理的鮮榨番茄汁風(fēng)味更加接近于CK組。隨著超高壓處理時間延長，超高壓處理組的鮮榨番茄汁未見顯著性差別，而熱處理組的番茄汁相互均有差別。因此，超高壓處理的鮮榨番茄汁風(fēng)味更加接近于番茄的原有香氣，而熱處理引起風(fēng)味的變化，并且風(fēng)味的穩(wěn)定性較低[5]。

3 結(jié)論

采用超高壓處理（在25℃和400 MPa條件下，處理20 min以上）可以使鮮榨番茄汁菌落總數(shù)小于100 CFU/mL，達(dá)到商業(yè)無菌。超高壓處理降低鮮榨番茄汁的顏色變化，其風(fēng)味更加接近于番茄的原有香氣；超高壓處理有利于保留鮮榨番茄汁中總酚和VC含量，其總酚的保留率比熱處理組提高約35%；超高壓處理可以鈍化PPO和POD活性，其中在400 MPa條件下處理20 min或更長時間，鈍化PPO活性效果更加明顯。因此，在25℃和400 MPa條件下，處理20 min以上有利于維持鮮榨番茄汁的品質(zhì)。