不同殺菌方式對沙棘果漿品質(zhì)的影響

張琪，朱丹，牛廣財*，魏文毅，顏飛翔

1(黑龍江八一農(nóng)墾大學 食品學院，黑龍江 大慶，163319)2(黑龍江八一農(nóng)墾大學 生命科學技術學院，黑龍江 大慶，163319)

沙棘(HippophaerhamnoidesL.)屬于胡頹子科沙棘屬植物，其主要分布于中國西北、東北、華北等[1]。沙棘果實富含Vc、黃酮類化合物、多酚類化合物，以及不飽和脂肪酸、氨基酸等營養(yǎng)成分[2-4]，并且具有藥用價值。但是由于沙棘含水量較高等因素，沙棘果漿在貯存過程中易被污染腐敗。因此為更好的保存沙棘果漿原有的營養(yǎng)價值，要對果漿進行殺菌處理。目前較為常見的殺菌方式包括傳統(tǒng)熱殺菌、微波殺菌、超聲波殺菌等。

傳統(tǒng)熱殺菌技術包括加熱殺菌，可以有效殺死各種微生物并且能夠使酶類失活，從而確保了在微生物方面食品的安全[5]。加熱殺菌雖然能夠延長食品的貨架期，但在一定程度上破壞了果漿的顏色、香氣、味道及熱敏性營養(yǎng)成分，對產(chǎn)品的質(zhì)量造成了一定影響。鄧茹月等[6]對刺梨果漿進行巴氏殺菌(80 ℃/30 min)處理后，雖然微生物數(shù)量達到國家安全標準，但是與原果漿相比SOD的保存率僅剩下35%，Vc的保存率僅剩下49.3%，且總黃酮、蛋白質(zhì)、脂肪等均造成一定損失。他們的研究證實了巴氏殺菌對產(chǎn)品營養(yǎng)成分的破壞作用。

微波殺菌對微生物的殺滅作用則是利用電磁場效應和生物效應，它除了具有傳統(tǒng)熱殺菌有的熱效應之外，還擁有非熱效應的作用，從而更易對食品進行瞬時、高效的殺菌[7-8]。微波導致了生物組織或者系統(tǒng)的升溫，即食物中的細菌會出現(xiàn)分子極化現(xiàn)象，導致蛋白質(zhì)變性，失去生物活性[9]。在國內(nèi)外殺菌技術中，微波殺菌要比傳統(tǒng)殺菌方法更加實用，它具有微波熱效應和非熱效應的雙重作用[10]。

超聲波是一種新型的食品工藝殺菌技術，較好地解決了傳統(tǒng)食品加工過程中存在的營養(yǎng)流失和褐變問題[11-14]，超聲波殺菌能夠在相對較短的時間內(nèi)將果汁、果漿中的一些細菌殺死、使病毒失去活性，能夠破壞某些體積較小的微生物細胞壁[15]。此外，超聲波殺菌能更好地提高和完善食品品質(zhì)，保存食品的原有風味。超聲波殺菌技術在食品方面的應用，已經(jīng)覆蓋果蔬汁、醬油、牛奶等領域。秦艷紅等[16]研究表明超聲波處理后櫻桃番茄汁的Vc保存率為90.15%，巴氏處理后的Vc保存率僅84.20%，且在0 ℃以櫻桃番茄汁的Vc含量為指標，發(fā)現(xiàn)超聲波滅菌處理的果汁貨架期為14.1 d，要比巴氏殺菌的果汁貨架期長4 d。通過兩者的對比可以表明超聲波殺菌效果要優(yōu)于普通巴氏殺菌。

目前，對食品殺菌主要有巴氏殺菌、微波殺菌和超聲波殺菌等方式，但是，針對不同的食品原料，最佳的殺菌方式也各不相同，產(chǎn)生的效果也不一樣。近年來的研究發(fā)現(xiàn)微波殺菌和超聲波殺菌效果相對較好，能夠更好的保持產(chǎn)品的各項指標。例如，余秀麗等[17]對番木瓜果漿巴氏和微波2種殺菌方式的殺菌率及殺菌后的理化性質(zhì)進行對比，得出微波殺菌后的番木瓜果漿感官品質(zhì)更好，可溶性固形物含量為11.53%，非酶褐變指數(shù)為0.061，Vc的保存率為87.42%，色差ΔE值為5.91，更加接近原番木瓜果漿的色澤，得到的感官評價結(jié)果更優(yōu)；而巴氏殺菌的果漿非酶褐變指數(shù)達到0.083，Vc保存率僅73.61%，色差ΔE值為7.47，這充分說明了微波殺菌的優(yōu)勢。此外，李興武等[18]以低糖果醬為材料，研究巴氏殺菌、超高壓殺菌及超聲波殺菌對其營養(yǎng)成分和感官品質(zhì)的影響，結(jié)果顯示，其總酚含量經(jīng)巴氏殺菌、超高壓殺菌后分別下降了32.17%、11.31%，而超聲波殺菌后，總酚含量增加了26.67%。VC含量經(jīng)巴氏殺菌、超高壓殺菌、超聲波殺菌后分別下降了78.79%、46.97%、30.81%。綜合評價，超聲波殺菌能更大程度保持果醬的營養(yǎng)成分和感官品質(zhì)。

本文對85 ℃水浴加熱15 min、100 ℃水浴加熱15 min、微波殺菌4 min、超聲波殺菌10 min、超聲波殺菌15 min幾種不同的殺菌方式進行了對比探討，并以沙棘果漿的殺菌效果及理化性質(zhì)作為指標進行衡量，比較了不同殺菌方式對果漿品質(zhì)的影響，以找到更好的殺菌工藝。

1 材料與方法

1.1 材料

深秋紅大果沙棘，黑龍江省農(nóng)科院漿果研究所提供；NaOH、NaH2PO4、Na2HPO4、葡萄糖、過氧化氫、亞鐵氰化鉀、鐵氰化鉀、FeCl3、H2SO4、蒽酮、平板計數(shù)瓊脂(plate count agar，PCA)培養(yǎng)基、2,6-二氯靛酚等，均為國產(chǎn)分析純?？偝趸锲缁?T-SOD)測試盒，南京建成生物工程研究所。

1.2 儀器與設備

Hr7633型打漿機，珠海飛利浦家電有限公司；Kh5200De型數(shù)控超聲波清洗機，昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司；HR-8752GM型微波爐，海爾有限公司；Exploter分析天平，上海奧豪斯儀器有限公司；PHS-3C型pH計，上海雷諾儀器廠制造；UV-1100型紫外可見分光光度計，上海市美譜達儀器廠制造；Hws24型電熱恒溫水浴鍋，上海恒科學儀器有限公司；Drp-9082型電熱恒溫培養(yǎng)箱，上海森信實驗儀器有限公司；C3T型質(zhì)構儀，美國Brookfield公司；l420臺式低速自動平衡離心機，長沙湘儀離心機儀器有限公司；CR-410型色差儀，美能達廣州機電設備有限公司；Bcn-1360型超凈工作臺，北京東聯(lián)哈爾儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 沙棘果漿生產(chǎn)工藝流程

沙棘鮮果→挑選→打漿→殺菌(微波/加熱/超聲波殺菌)→冷卻→4 ℃下貯藏→指標測定

1.3.2 沙棘果漿殺菌處理

同一批次的自然pH沙棘果漿分為4組。其中，對照組3份，不做任何處理；微波殺菌組3份，在400 W下進行4 min間歇式微波處理；加熱殺菌組6份，其中3份在85 ℃水浴中加熱處理15 min，另外3份在100 ℃水浴中加熱處理15 min；超聲波殺菌組6份，其中3份在100 W超聲波處理10 min，另外3份在100 W超聲波處理15 min。處理后盡快冷卻至室溫，再將處理后的果漿放置于4 ℃下冷藏待測。

1.3.3 沙棘果漿評價指標的測定

1.3.3.1 菌落總數(shù)的測定

根據(jù)國標《食品微生物學檢驗菌落總數(shù)測定》(GB4789.2—2016)的方法進行測定[19]。

采用平板計數(shù)法進行計數(shù)，殺菌效果采用殺菌率來表示，并按照公式(1)計算：

(1)

式中：m0,對照組的菌落總數(shù)，CFU/mL；m,不同殺菌處理后的菌落總數(shù)，CFU/mL。

1.3.3.2 總糖含量的測定

采用蒽酮比色法測定[20]，結(jié)果以mg/mL表示。

1.3.3.3 總酸含量的測定

根據(jù)《食品中總酸的測定》(GB/T12456—2008)中酸堿滴定的方法進行測定，取檸檬酸折算系數(shù)計算，結(jié)果用g/L表示。

1.3.3.4 還原糖含量的測定

采用3,5-二硝基水楊酸(DNS)法測定[21]，取適量果漿浸出液稀釋50倍后進行測定，結(jié)果用質(zhì)量分數(shù)(%)表示。

1.3.3.5 pH的測定

用經(jīng)標定后的PHS-3C型精密pH計進行測定。

1.3.3.6 非酶褐變指數(shù)(A420)的測定

參考萬斌等[22]的方法并稍作修改。取5 mL果漿浸出液，加無水乙醇稀釋10倍，混合均勻，以蒸餾水作對照，在420 nm處測定吸光度。以A420表示沙棘果漿的非酶褐變指數(shù)。

1.3.3.7 色澤的測定

利用美能達CR-410型色差儀[23]，以白板為對照，分別測定沙棘果漿析出液中的L*值、a*值和b*值。用ΔE的大小來比較殺菌后沙棘果漿與未處理果漿顏色的變化程度。按公式(2)計算ΔE值：

(2)

式中：L*值，亮度值；a*值，沙棘果漿的紅綠程度；b*值，沙棘果漿的黃藍程度；L，a，b值為白板測定值。

1.3.3.8 還原型Vc含量的測定

采用2,6-二氯靛酚法[24]，結(jié)果用g/L表示。

1.3.3.9 還原力的測定

取0.2 mL果漿析出液，加入2.5 mL磷酸緩沖液(0.2 mol/L，pH 6.6)和1 mL 100 g/L鐵氰化鉀溶液，50 ℃水浴保溫20 min后快速冷卻，并加入2.5 mL 200 g/L三氯乙酸溶液，并將混合后的溶液以3 600 r/min離心15 min，取上清液2.5 mL，加入2.5 mL去離子水和0.5 mL 1.0 g/L FeCl3，在700 nm測定吸光度值，參比為去離子水。

1.3.3.10 總SOD酶活力的測定

采用南京建成試劑盒法測定。

1.3.3.11 TPA質(zhì)構分析

采用美國Brookfield公司的C3T型質(zhì)構儀，對沙棘果漿樣品進行TPA質(zhì)構分析測試[17]。測試探頭為25.4 mm的TA4/1000型圓柱探頭。測試條件如下：目標值為20.0%；測試速度為1 mm/s；返回速度為1 mm/s；循環(huán)次數(shù)為2次。

1.3.3.12 感官評價

用定量描述分析法(quantitative descriptive analysis, QDA)[17]，對沙棘果漿樣品進行感官評價分析。確定QDA感官描述語、定義及參考樣，并確定QDA線性標尺。標尺為兩端用詞匯固定的線段，最左端表示最弱，感官評價最低，各項指標最差，為最低分(0分)；最右端表示最強，感官評價最高，各項指標最好，為最高分(15分)。越接近參考樣的感官特性得分越高，相對應的外觀、滋味、香氣、口感、后感的指標最好，并將得分的平均值繪制成感官雷達圖，然后通過該圖的形態(tài)變化定量描述沙棘果漿的感官品質(zhì)變化，圖中心為最低分(0分)，最外圈為最高分(15分)，中間按分值依次等距離劃分。

取20 g果漿樣品于50 mL玻璃杯中，并用3位隨機數(shù)字對樣品進行編號，品評員分別獨立在統(tǒng)一制定的標尺上進行標記，互不干擾，并用刻度尺測量出標記處距離起點的長度,得出分數(shù)，取平均值作為最終結(jié)果。感官評定小組成員為10人。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2003進行統(tǒng)計分析，用SPSS Statistics 19.0統(tǒng)計分析軟件進行處理，采用ANOVA進行Duncana兩兩比較分析(P<0.05),并對所得試驗數(shù)據(jù)進行繪圖制表。試驗測定結(jié)果用平均值±標準偏差(SD)表示，最后將數(shù)據(jù)進行對比分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同殺菌方式對沙棘果漿殺菌效果的影響

由表1可知，與對照組相比，2種加熱殺菌、微波殺菌以及2種超聲波殺菌的效果均顯著(P<0.05)；而加熱殺菌、微波殺菌和超聲波殺菌之間的殺菌效果沒有顯著差異(P>0.05)。從表1可以看出，5種殺菌處理方式中，超聲處理15 min的殺菌效果最好，菌落總數(shù)由3.0×104CFU/mL下降到1.0×102CFU/mL，殺菌率達到99.67%，并且超聲波殺菌不會使果漿產(chǎn)生蒸煮味，有利于保存沙棘果漿原有的品質(zhì)，其次是超聲波10 min的殺菌方式，殺菌率為99.07%。

表1 加熱殺菌、微波殺菌及超聲波殺菌對沙棘果漿中菌落總數(shù)的影響Table 1 The effect of heating sterilization, microwave sterilization and ultrasonic sterilization on total number of colonies in sea buckthorn pulp

注：數(shù)據(jù)表示形式為平均值±標準差；同一列數(shù)據(jù)肩標不同的字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

2.2 不同殺菌方式對沙棘果漿理化性質(zhì)的影響

由表2可知，與對照組相比，2種加熱殺菌，微波殺菌以及超聲波10 min殺菌方式的總糖含量顯著減少(P<0.05)，而超聲波15 min的殺菌方式總糖含量顯著上升(P<0.05)，原因可能是在此條件下超聲波空化作用使沙棘中糖類物質(zhì)大幅度增加。與對照組相比，進行殺菌處理的沙棘果漿總酸、還原糖的含量顯著下降(P<0.05)。微波殺菌方式的總酸、還原糖含量下降最多，其中微波殺菌后樣品的總酸含量與加熱、超聲殺菌方式差異顯著(P<0.05)，微波殺菌方式的還原糖含量與超聲波15 min殺菌方式的差異不顯著(P>0.05)，與2種加熱殺菌的差異顯著(P<0.05)。超聲波殺菌樣品的pH與對照組沒有顯著差異(P>0.05)，而微波殺菌的pH值與對照組相比上升最多，差異顯著(P<0.05)。

表2 加熱殺菌、微波殺菌及超聲波殺菌對沙棘果漿理化性質(zhì)的影響Table 2 The effect of heating sterilization, microwave sterilization and ultrasonic sterilization on physical and chemical properties of sea buckthorn pulp

2.3 不同殺菌方式對沙棘果漿色澤的影響

由表3可知，經(jīng)過殺菌處理后的沙棘果漿與對照組相比，代表亮度的L*值都有增加，5種殺菌處理中除微波殺菌外，其余處理與對照相比差異均不顯著(P>0.05)，微波殺菌的L*值最大，即亮度最高，與表的處理組差異顯著(P<0.05)。代表紅色的a*值，經(jīng)殺菌處理的果漿與對照處理的果漿差異都不顯著(P>0.05)。其中經(jīng)微波殺菌的沙棘果漿a*值最大，顏色更紅。從代表黃色的b*值來看，各種殺菌處理與對照間差異均不顯著(P>0.05)，而微波殺菌的b*值比對照升高了17.71%。5種處理中雖然超聲波處理與其他殺菌處理之間差異不顯著(P>0.05),但是，該處理的沙棘果漿b*值較低，可能是因為溫度等條件的限制，抑制了沙棘果漿中的羰氨反應，使其顏色保持較好。

表3 加熱殺菌、微波殺菌及超聲波殺菌對沙棘果漿色澤的影響Table 3 The effect of heating sterilization, microwave sterilization and ultrasonic sterilization on the color of sea buckthorn pulp

由表3可以看出5種處理的ΔE值差異均不顯著(P>0.05)，其中微波殺菌的沙棘果漿樣品顏色變化最小，ΔE為59.06，對比其他4種處理方式，微波的殺菌方式能夠更好地保持原沙棘果漿的顏色，且對沙棘果漿色澤的影響小于其他殺菌方式。

殺菌過程中造成的褐變程度，常用非酶褐變指數(shù)(A420)來指示，吸光度值越大則褐變程度越大，相反吸光度值越小褐變程度越小。如表3所示，經(jīng)過100 ℃加熱15 min殺菌處理及微波殺菌處理的沙棘果漿的非酶褐變指數(shù)與對照組差異顯著(P<0.05)。而85 ℃加熱15 min殺菌處理、超聲波殺菌處理的果漿與對照相比，非酶褐變指數(shù)差異不顯著(P>0.05)，并且超聲波10 min的殺菌處理能夠降低沙棘果漿的非酶褐變指數(shù)。相比加熱殺菌和微波殺菌來說，超聲波殺菌保證了沙棘果漿的色澤，抑制了因熱效應加速的非酶褐變的產(chǎn)生。

2.4 不同殺菌方式對沙棘果漿Vc和抗氧化能力的影響

由表4可知，與對照組相比，加熱殺菌、微波殺菌和超聲波殺菌之后樣品的維生素C含量均有不同程度地降低，且差異顯著(P<0.05)。其中，加熱殺菌溫度越高，維生素C含量減少的越明顯，微波殺菌后維生素C的含量最少，由23.54 g/L降至15.56 g/L；經(jīng)過超聲波處理的果漿維生素C含量也有所下降，但與熱殺菌處理的樣品相接近，超聲波處理15 min樣品的維生素C含量下降最少，由23.54 g/L降至21.66 g/L，維生素C保存率達到92%，說明超聲波處理15 min能夠更好的保存沙棘果漿中的維生素C，從而保證沙棘果漿的品質(zhì)。

抗氧化能力方面，與對照組相比經(jīng)過殺菌處理的沙棘果漿還原力均有增加，但差異不顯著(P>0.05)。另外，2個加熱處理及微波殺菌的沙棘果漿，SOD值明顯下降，加熱溫度越高，SOD值下降越明顯，且這3個處理與對照之間兩兩差異顯著(P<0.05)，其中微波殺菌的SOD值最低。而超聲波殺菌與對照相比果漿SOD值上升，且處理時間越長則SOD值上升越明顯，但差異不顯著(P>0.05),超聲波處理15 min，樣品的SOD含量達到13.81 U/mL，表明超聲波處理可以保存沙棘果漿的抗氧化能力，從而提高果漿品質(zhì)。

表4 加熱殺菌、微波殺菌及超聲波殺菌對沙棘果漿Vc和抗氧化能力的影響Table 4 The effect of heating sterilization, microwave sterilization and ultrasonic sterilization on Vc and antioxidant capacity of sea buckthorn fruit pulp

2.5 不同殺菌方式對沙棘果漿質(zhì)構特性的影響

由表5可知，與對照組相比，經(jīng)加熱殺菌處理后的沙棘果漿硬度顯著增加(P<0.05)，微波殺菌果漿硬度下降不顯著(P>0.05)，超聲波10 min處理后的沙棘果漿硬度上升。與對照組相比，經(jīng)過處理的沙棘果漿黏性、內(nèi)聚性差異不顯著(P>0.05)。超聲波殺菌處理10 min的果漿彈力顯著增加(P<0.05)，而微波殺菌彈力顯著下降(P<0.05)。超聲波殺菌15 min的果漿硬度、黏性、強力及內(nèi)聚性以及口感更接近于對照組。因此，超聲波處理15 min的殺菌方式較好。

表5 加熱殺菌、微波殺菌及超聲波殺菌對沙棘果漿質(zhì)構特性的影響Table 5 The effect of heating sterilization, microwave sterilization and ultrasonic sterilization on the texture characteristics of sea buckthorn pulp

2.6 感官評定

由圖1可知，根據(jù)沙棘果漿的外觀、滋味、香氣、口感、后感對其進行感官評價。未經(jīng)殺菌處理的沙棘果漿具有天然沙棘果的顏色、光澤較好并且較均勻。然而經(jīng)微波殺菌的沙棘果漿顏色比天然沙棘果差，但是光澤和均勻性保持較好。但是經(jīng)85 ℃ 15 min熱處理與超聲波處理后的沙棘果漿光澤差且具有不均勻性，差異不明顯(P>0.05)。在香氣方面，對照組沒有蒸煮味和異味，有天然沙棘果的香氣和味道。相對對照組的香氣，超聲波處理的沙棘果漿評價有所下降，但仍有沙棘果的原香，沒有85 ℃ 15 min熱處理和微波殺菌的蒸煮味以及其他異味。在滋味方面，對照組的果漿滋味濃厚，甜味低，酸味高，沒有其他味道。超聲波處理的果漿滋味不如對照組，但是總體來說，各項指標改變不大。85 ℃ 15 min熱處理的果漿與超聲波處理的酸甜感接近，但是具有蒸煮味和異味，影響了沙棘果漿的品質(zhì)。然而微波殺菌的果漿滋味最差，甜味相比以上殺菌方式較高，也有蒸煮味和異味，沙棘果漿原有的品質(zhì)被改變。在口感方面，經(jīng)85 ℃熱處理和微波殺菌的口感最差，對照組和超聲波處理的果漿口感幾乎一致。在后感方面，對照組果漿能夠保持余味和余香，超聲波處理的果漿余味、余香殘留時間較短，但是85 ℃熱處理和微波殺菌后感不明顯，但是余味和余香損失嚴重。

圖1 加熱殺菌、微波殺菌及超聲波殺菌對沙棘果漿定量描述分析法感官評定結(jié)果Fig.1 The results of quantitative analysis of sensory evaluation of sea buckthorn fruit pulp by heating sterilization,microwave sterilization and ultrasonic sterilization

綜合來看，雖然超聲波殺菌后的樣品和對照組相比顏色、香味、滋味略差一些，但是沒有產(chǎn)生蒸煮味、蒸煮香等異味，且余味、余香比其他2種殺菌方式要保留的多。而由熱處理和微波處理的2種殺菌方式雖然甜味略有增加，但是產(chǎn)生了蒸煮味等異味，降低了余味、余香，破壞了沙棘果漿原有的品質(zhì)。所以比較3種殺菌方式，超聲波殺菌對沙棘果漿外觀、滋味、香氣、口感、后感5個方面的感官評價更接近于對照果漿，評價結(jié)果高于85 ℃熱處理及微波殺菌2種方式。

3 討論與結(jié)論

對于本試驗中5種沙棘果漿的殺菌方法，與未經(jīng)殺菌的沙棘果漿比較，超聲波15 min處理的果漿不但能夠達到商業(yè)殺菌的要求，而且能夠較好地保存沙棘果漿原有的風味，這一結(jié)果與王文宗等[25]的試驗結(jié)果一致。

在理化性質(zhì)方面，經(jīng)過加熱處理和微波處理的果漿總酸、總糖、還原糖的含量較對照組相比均有下降，pH和非酶褐變程度均有增加；而超聲波處理的果漿與對照處理的pH和非酶褐變程度差異不顯著(P>0.05)，且在色差分析中發(fā)現(xiàn)超聲波處理的果漿顏色變化程度最小，能夠更好地保存沙棘果漿原有的色澤，且經(jīng)超聲波15 min殺菌處理的沙棘果漿的質(zhì)構性質(zhì)最接近對照果漿，本試驗結(jié)果與韓燕等[26]、冀曉龍等[8]一致。經(jīng)過熱處理和微波處理的果漿Vc損失嚴重，但是超聲波處理后Vc損失較少，能夠更好地保留沙棘果漿原有的營養(yǎng)品質(zhì)，這一試驗結(jié)果與冀曉龍等[8]的結(jié)果一致。

通過采用定量描述分析法對沙棘果漿進行感官評定得出，3種殺菌方式中，超聲波殺菌對沙棘果漿外觀、滋味、香氣、口感、后感5個方面的感官評價更接近于對照果漿，甜、酸適宜，無蒸煮味等異味，且余味、余香保留時間更長，評價結(jié)果較高。

因此，超聲波15 min是最佳的殺菌方式，既能達到商業(yè)殺菌要求，在理化性質(zhì)及質(zhì)構性質(zhì)方面更接近于天然沙棘果漿，且Vc的保存率達到92%，SOD含量達到13.81 U/mL，色澤無差異，感官評定結(jié)果更優(yōu)。