二氧化碳浓度影响荔枝果实品质
来源： http://www.grainyq.com/ 类别：实用技术 更新时间：2013-02-19 阅读次
【本资讯由中国粮油仪器网提供】 目前，果蔬汁杀菌技术以热力杀菌为主，热力杀菌具有很好的杀菌效果，但由于果蔬汁对热敏感，热力杀菌后导致果蔬汁的营养价值及感官品质发生明显劣变。高密度二氧化碳作为一种新型杀菌技术，对微生物和酶具有很好的杀灭和钝化作用，同时由于其杀菌技术处理压力低，容易达到并控制压力；与传统的热力杀菌技术相比，对食品的热敏物质破坏作用小，特别是能很好的保持食品原有风味，色泽和营养成分。因此，DPCD杀菌技术日渐成为食品杀菌技术研究的焦点之一。
国内外采用DPCD研究的多数为苹果汁、橙汁、橘汁、胡萝卜汁等温带果蔬汁，而对亚热带的荔枝汁中微生物杀菌研究很少。本实验室近年来采用DPCD对荔枝汁杀菌技术进行了研究，结果显示采用DPCD杀菌荔枝汁，在5MPa、36℃条件下，可杀灭大肠杆菌8个对数以上，金黄色葡萄球菌及沙门氏菌致病菌和酵母菌亦可被杀灭。因此，DPCD显示了很好的杀菌效果。本实验在前期研究的基础上，进一步分析新鲜荔枝汁经DPCD处理后主要品质的变化，探讨DPCD用于荔枝汁加工的可能性，为DPCD新技术在荔枝汁加工中的应用提供基础数据和理论依据。将荔枝鲜果进行拣选、清洗、去皮后，在组织捣碎机中破碎30s，将得到的荔枝果浆，用4层纱布过滤，取滤液，即为荔枝果汁样品。荔枝果汁样品用高压蒸汽灭菌后的玻璃瓶分装，并放置在4℃冰箱中保存备用。同时为了保证实验不受样品差异的影响，本实验中所使用的荔枝汁均为同一批次产品。萃取(杀菌)釜容量1L，直径80mm，高度50cm。二氧化碳流量9kg/h，升压速率为1MPa/min(二氧化碳压力8MPa以下)，升压速率10MPa/min(二氧化碳压力8MPa以上)。
将200mL荔枝原汁置于杀菌釜内，密闭，采用高压泵从底部输送二氧化碳，利用二氧化碳检测仪控制二氧化碳的浓度，到达8MPa、36℃条件时，DPCD处理10min。之后，萃取釜卸压，卸压时间为1～2min，温度可控制，在设定温度上下波动1～2℃。果汁样品在4℃条件下12000r/min离心15min，上清液用于PPO活性测定。PPO活性测定采用邻苯二酚法，具体为：2.9mL10mmol/L邻苯二酚(0.1mol/L磷酸盐缓冲液配制，pH7.0)和0.1mL酶液混合，反应体系温度为30℃，置于分光光度计中，测定398nm波长处吸光度的变化，以每分钟A398nm变化0.001所需的酶量为一个酶活性单位。果汁处理同1.3.4节。POD活性测定采用愈创木酚法，具体为：将0.1mL4.0%愈创木酚、0.1mL0.46%过氧化氢、2.7mL0.1mol/L磷酸缓冲液(pH7.0)和0.1mL酶液混合，反应体系温度为30℃，置于分光光度计中，测定470nm波长处吸光度的变化，以每分钟A470nm变化0.01所需的酶量为一个酶活性单位。可溶性固形物含量：采用手持便携式折光仪在室温测定；pH值的测定：采用酸度计直接测定pH值；总酸度的测定：按照GB/T12293—90《水果、蔬菜制品可滴定酸度的测定》，采用滴定法测定，总酸度以柠檬酸计。电导率的测定：用电导率仪直接测定；褐变度的测定：将果汁经4500r/min离心5min，取上清液在420nm波长处测其吸光度；还原糖含量的测定：采用菲林试剂比色法，以葡萄糖计，详细方法参照国标GB/T6194—86《水果、蔬菜可溶性糖的测定》；总多酚含量的测定：采用福林酚试剂法，含量以没食子酸(mg/L)计。分别取稀释一定倍数的荔枝汁样品1mL，加入1mL福林酚试剂，2mL10g/100mLNa2CO3溶液后混匀，25℃反应1h，在765nm波长处测定吸光度，计算荔枝汁总酚含量；VC含量的测定：采用邻苯二胺衍生法，使用荧光光度计测定相对荧光强度。氨基酸含量使用氨基酸自动分析仪测定。具体为：1)取1mL荔枝果汁样品，加入4mL10g/100mL的5-磺基水杨酸，振荡混匀，4℃静置30min；2)接着用高速离心机在4℃、12000r/min离心15min，上清液经0.22μm的水溶性滤膜过滤后上机测试。根据氨基酸标准物质的质量浓度与峰面积的关系，外标法定量果汁样品中的氨基酸组分，单位以ng/μL表示。色谱条件：855-350型色谱柱(4.6mm×60mm)；柱温134℃；双通道紫外检测波长440nm和570nm；进样量20μL；保留时间148min。
荔枝属于热敏性较强的水果之一，通常的热处理加工方式极易使果汁的感官品质发生变化，例如荔枝果汁颜色发红，产生蒸煮味等，所以利用非热的加工技术是荔枝深加工将来的一个发展趋势。DPCD技术是通过二氧化碳的分子效应来达到杀菌和钝酶的目的，是一种绿色洁净技术，不会对食品造成安全性影响，近年来已被大量的用于液态食品的杀菌钝酶中。Fabroni等对血橙汁进行了23MPa、36℃、流速3.91L/hCO2条件的处理，并检测了处理后血橙汁的物理化学性质、抗氧化性，以此来评价处理效果，评估了处理后血橙汁在(4±1)℃冻藏30d后的品质，结果显示DPCD处理可保持血橙汁的物理化学特性、抗氧化性和感官特性。ZhouLiyan等以胡萝卜汁为材料研究DPCD对果汁质量的影响，发现DPCD处理可显著增加胡萝卜汁的L*值，随着处理时间的延长，a*值增加，但对b*值没有影响；褐变度、pH值和果汁的紫外-可见吸光度下降，浊度和可滴定酸(TA)含量显著增加，但是总的可溶性固形物含量和果汁的胡萝卜素含量比较稳定；果汁的颗粒大小经DPCD处理后与未处理样相差不大。Damar等研究发现DPCD处理后的很多液体食品保持了其新鲜的感官、营养和理化特性，避免了传统杀菌的热效应。Damar等总结出DPCD处理后的椰汁总体可接受度与新鲜椰子汁相比没有显著差异，而热杀菌样品则显著下降，DPCD处理后椰子汁可滴定酸含量明显比新鲜和热处理样品高。但是所有样品的pH值和可溶性固形物含量分别保持在4.2和6.0°Brix，且在冻藏后都出现了粉红色。DPCD处理可提高橘汁的理化性质和营养质量特性，例如延缓混浊形成及提高稳定性，保持色泽和VC含量不变等。以上研究结果表明，DPCD处理对果蔬汁中的微生物和酶均有很好的杀灭效果，同时，还能很好的保持食品原有的营养与风味，文中二氧化碳浓度的控制要采用二氧化碳监测仪进行时刻监测。
而本实验研究结果也表明，荔枝汁经DPCD处理后，可溶性固形物含量、电导率和褐变度基本没有发生变化，总酸度明显增加，pH值明显降低。同时，荔枝汁PPO酶活力也明显降低。还原糖、总多酚含量略有上升趋势，VC的含量未发生明显的变化。荔枝汁中各种氨基酸含量经DPCD处理后均显著增加，原因可能是经DPCD处理，荔枝汁中天然微生物细胞破裂，细胞内的氨基酸渗漏到基质中，或者细胞内蛋白酶将蛋白质水解成氨基酸，由于DPCD处理温度较低，氨基酸不易与糖发生美拉德反应，相对于传统热处理，氨基酸的含量显著增加，提高了DPCD荔枝汁中的营养价值，但是，较高的游离氨基酸水平可能会在贮藏过程中起负面作用，游离氨基酸易与还原糖发生美拉德反应，引起褐变。另外，DPCD处理引起氨基酸总量增加的确切原因还有待于进一步研究。
综合考虑，DPCD处理能够较好保留荔枝汁的品质和安全。尤其是对于荔枝热敏性水果而言，经过DPCD处理后荔枝汁未发生褐变，解决了传统热杀菌对荔枝汁产生的褐变效应。
国内外采用DPCD研究的多数为苹果汁、橙汁、橘汁、胡萝卜汁等温带果蔬汁，而对亚热带的荔枝汁中微生物杀菌研究很少。本实验室近年来采用DPCD对荔枝汁杀菌技术进行了研究，结果显示采用DPCD杀菌荔枝汁，在5MPa、36℃条件下，可杀灭大肠杆菌8个对数以上，金黄色葡萄球菌及沙门氏菌致病菌和酵母菌亦可被杀灭。因此，DPCD显示了很好的杀菌效果。本实验在前期研究的基础上，进一步分析新鲜荔枝汁经DPCD处理后主要品质的变化，探讨DPCD用于荔枝汁加工的可能性，为DPCD新技术在荔枝汁加工中的应用提供基础数据和理论依据。将荔枝鲜果进行拣选、清洗、去皮后，在组织捣碎机中破碎30s，将得到的荔枝果浆，用4层纱布过滤，取滤液，即为荔枝果汁样品。荔枝果汁样品用高压蒸汽灭菌后的玻璃瓶分装，并放置在4℃冰箱中保存备用。同时为了保证实验不受样品差异的影响，本实验中所使用的荔枝汁均为同一批次产品。萃取(杀菌)釜容量1L，直径80mm，高度50cm。二氧化碳流量9kg/h，升压速率为1MPa/min(二氧化碳压力8MPa以下)，升压速率10MPa/min(二氧化碳压力8MPa以上)。
将200mL荔枝原汁置于杀菌釜内，密闭，采用高压泵从底部输送二氧化碳，利用二氧化碳检测仪控制二氧化碳的浓度，到达8MPa、36℃条件时，DPCD处理10min。之后，萃取釜卸压，卸压时间为1～2min，温度可控制，在设定温度上下波动1～2℃。果汁样品在4℃条件下12000r/min离心15min，上清液用于PPO活性测定。PPO活性测定采用邻苯二酚法，具体为：2.9mL10mmol/L邻苯二酚(0.1mol/L磷酸盐缓冲液配制，pH7.0)和0.1mL酶液混合，反应体系温度为30℃，置于分光光度计中，测定398nm波长处吸光度的变化，以每分钟A398nm变化0.001所需的酶量为一个酶活性单位。果汁处理同1.3.4节。POD活性测定采用愈创木酚法，具体为：将0.1mL4.0%愈创木酚、0.1mL0.46%过氧化氢、2.7mL0.1mol/L磷酸缓冲液(pH7.0)和0.1mL酶液混合，反应体系温度为30℃，置于分光光度计中，测定470nm波长处吸光度的变化，以每分钟A470nm变化0.01所需的酶量为一个酶活性单位。可溶性固形物含量：采用手持便携式折光仪在室温测定；pH值的测定：采用酸度计直接测定pH值；总酸度的测定：按照GB/T12293—90《水果、蔬菜制品可滴定酸度的测定》，采用滴定法测定，总酸度以柠檬酸计。电导率的测定：用电导率仪直接测定；褐变度的测定：将果汁经4500r/min离心5min，取上清液在420nm波长处测其吸光度；还原糖含量的测定：采用菲林试剂比色法，以葡萄糖计，详细方法参照国标GB/T6194—86《水果、蔬菜可溶性糖的测定》；总多酚含量的测定：采用福林酚试剂法，含量以没食子酸(mg/L)计。分别取稀释一定倍数的荔枝汁样品1mL，加入1mL福林酚试剂，2mL10g/100mLNa2CO3溶液后混匀，25℃反应1h，在765nm波长处测定吸光度，计算荔枝汁总酚含量；VC含量的测定：采用邻苯二胺衍生法，使用荧光光度计测定相对荧光强度。氨基酸含量使用氨基酸自动分析仪测定。具体为：1)取1mL荔枝果汁样品，加入4mL10g/100mL的5-磺基水杨酸，振荡混匀，4℃静置30min；2)接着用高速离心机在4℃、12000r/min离心15min，上清液经0.22μm的水溶性滤膜过滤后上机测试。根据氨基酸标准物质的质量浓度与峰面积的关系，外标法定量果汁样品中的氨基酸组分，单位以ng/μL表示。色谱条件：855-350型色谱柱(4.6mm×60mm)；柱温134℃；双通道紫外检测波长440nm和570nm；进样量20μL；保留时间148min。
荔枝属于热敏性较强的水果之一，通常的热处理加工方式极易使果汁的感官品质发生变化，例如荔枝果汁颜色发红，产生蒸煮味等，所以利用非热的加工技术是荔枝深加工将来的一个发展趋势。DPCD技术是通过二氧化碳的分子效应来达到杀菌和钝酶的目的，是一种绿色洁净技术，不会对食品造成安全性影响，近年来已被大量的用于液态食品的杀菌钝酶中。Fabroni等对血橙汁进行了23MPa、36℃、流速3.91L/hCO2条件的处理，并检测了处理后血橙汁的物理化学性质、抗氧化性，以此来评价处理效果，评估了处理后血橙汁在(4±1)℃冻藏30d后的品质，结果显示DPCD处理可保持血橙汁的物理化学特性、抗氧化性和感官特性。ZhouLiyan等以胡萝卜汁为材料研究DPCD对果汁质量的影响，发现DPCD处理可显著增加胡萝卜汁的L*值，随着处理时间的延长，a*值增加，但对b*值没有影响；褐变度、pH值和果汁的紫外-可见吸光度下降，浊度和可滴定酸(TA)含量显著增加，但是总的可溶性固形物含量和果汁的胡萝卜素含量比较稳定；果汁的颗粒大小经DPCD处理后与未处理样相差不大。Damar等研究发现DPCD处理后的很多液体食品保持了其新鲜的感官、营养和理化特性，避免了传统杀菌的热效应。Damar等总结出DPCD处理后的椰汁总体可接受度与新鲜椰子汁相比没有显著差异，而热杀菌样品则显著下降，DPCD处理后椰子汁可滴定酸含量明显比新鲜和热处理样品高。但是所有样品的pH值和可溶性固形物含量分别保持在4.2和6.0°Brix，且在冻藏后都出现了粉红色。DPCD处理可提高橘汁的理化性质和营养质量特性，例如延缓混浊形成及提高稳定性，保持色泽和VC含量不变等。以上研究结果表明，DPCD处理对果蔬汁中的微生物和酶均有很好的杀灭效果，同时，还能很好的保持食品原有的营养与风味，文中二氧化碳浓度的控制要采用二氧化碳监测仪进行时刻监测。
而本实验研究结果也表明，荔枝汁经DPCD处理后，可溶性固形物含量、电导率和褐变度基本没有发生变化，总酸度明显增加，pH值明显降低。同时，荔枝汁PPO酶活力也明显降低。还原糖、总多酚含量略有上升趋势，VC的含量未发生明显的变化。荔枝汁中各种氨基酸含量经DPCD处理后均显著增加，原因可能是经DPCD处理，荔枝汁中天然微生物细胞破裂，细胞内的氨基酸渗漏到基质中，或者细胞内蛋白酶将蛋白质水解成氨基酸，由于DPCD处理温度较低，氨基酸不易与糖发生美拉德反应，相对于传统热处理，氨基酸的含量显著增加，提高了DPCD荔枝汁中的营养价值，但是，较高的游离氨基酸水平可能会在贮藏过程中起负面作用，游离氨基酸易与还原糖发生美拉德反应，引起褐变。另外，DPCD处理引起氨基酸总量增加的确切原因还有待于进一步研究。
综合考虑，DPCD处理能够较好保留荔枝汁的品质和安全。尤其是对于荔枝热敏性水果而言，经过DPCD处理后荔枝汁未发生褐变，解决了传统热杀菌对荔枝汁产生的褐变效应。
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