高压技术在榨汁中的运用

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随着人们生活水平的提高，对食品的要求也愈来愈高，安全、营养、健康等因素越来越受到消费者的重视。传统加工技术对食品的颜色、风味和营养成分均有较大的破坏，而超高压处理不会破坏食品原有的色、香、味等风味成分，最大程度地保留了食品的风味和营养成分，正好迎合了这一市场需求。超高压技术应用于鲜榨桃汁中主要需解决2个问题：酶促褐变的防止和微生物的灭活。研究表明，酶促褐变的产生主要是由PPO和POD引起的，但PPO和POD对超高压的耐受性较强。当处理压力为500MPa、保压时间为30min时，橙汁中POD仍存在70.1%的残存活性[1]；500MPa协同60℃或750MPa协同50℃以上的处理强度才可使鲜榨桃汁中的PPO失去61%的活力[2]；500MPa协同50℃保压10min梨汁中的PPO仍残存75.3%的活性[3]。本文先对鲜榨桃汁进行短时间热处理以灭活PPO和POD，而后对其进行超高压处理以灭活微生物，分别研究了热处理对PPO和POD的灭酶效果影响和超高压对微生物的灭菌效果影响。

1材料与方法

1.1材料与仪器

久保鲜桃：北京汇源饮料食品集团密云分公司。JYL-C022榨汁机：九阳股份有限公司；YXQ-LS-75SⅡ立式压力蒸气高压灭菌锅：上海博迅实业有限公司医疗设备厂；SW-CJ-2FD超净工作台：苏净集团安泰公司；SPX-250B生化培养箱：天津市泰斯特仪器有限公司；GYB60-6S高压均质机：上海东华高压均质机厂；HPP.L2-600/2*2超高压处理设备：天津市华泰森淼生物工程技术有限公司。

1.2实验方法

1.2.1超高压桃汁工艺流程鲜桃→榨汁→热灭酶(POD和PPO)→均质→冷却→罐装→超高压处理→贮藏。

1.2.2微生物测定菌落总数测定：GB4789.2—2010；霉菌和酵母计数：GB4789.15—2010；乳酸菌总数测定：GB4789.35—2010。

1.2.3POD和PPO酶活测定将鲜桃切成小块，用榨汁机榨成桃汁，将桃汁装入10mL离心管中放入水浴锅热处理一段时间(预热至所需温度开始计时)，并立即用冰水混合物冷却，4000r/min离心10min，取上清液于室温下测定POD和PPO酶活。

(1)POD酶活测定[4]：反应底物为愈创木酚和双氧水的混合溶液，其配置方法为：先取20mL的0.1mol/LpH5.5的醋酸-醋酸钠缓冲溶液于100mL棕色容量瓶中，吸取0.1mL愈创木酚加入盛有醋酸-醋酸钠缓冲溶液的容量瓶中，轻轻晃动容量瓶，使愈创木酚均匀分散至醋酸-醋酸钠缓冲溶液中，再吸取0.1mL30%双氧水加入上述混合溶液，迅速定容至100mL，摇匀置于棕色试剂瓶中待用。将桃汁样品溶液稀释适当倍数，取稀释后的样品溶液0.5mL与3.5mL底物溶液迅速混合摇匀后倒入1cm光程的比色皿中，在470nm波长下进行酶动力学扫描180s，酶活力由反应最初阶段吸光度值-时间曲线的斜率算得。

(2)PPO酶活测定[5]：反应底物溶液为邻苯二酚溶液，其配制方法为：用10mmol/LpH7.0的磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲液配制40mmol/L的邻苯二酚底物溶液，置于棕色试剂瓶中待用。将桃汁样品溶液稀释适当倍数，取稀释后的样品溶液0.5mL与3.5mL底物溶液迅速混合摇匀后倒入1cm光程的比色皿中，在412nm波长下进行酶动力学扫描180s，酶活力由反应最初阶段吸光度值-时间曲线的斜率算得。POD/PPO绝对酶活定义：1个酶活单位定义为在470nm/412nm波长下1min内吸光度值变化即：

2结果与分析

2.1鲜榨桃汁微生物和POD、PPO活性分析

将鲜桃榨成桃汁，分别对其进行微生物测定和POD、PPO酶活测定，结果如表1所示。鲜榨桃汁中存在着较高的POD、PPO活性和较多的微生物菌群，需对其进行灭酶和灭菌。

2.2热处理对桃汁POD和PPO的灭酶影响

制备鲜榨桃汁，于45~85℃条件下分别对其进行热处理，并分别测定其相对残存酶活。

2.2.1POD灭酶

由图1可知，POD相对残存酶活随着热处理时间的增加而减少，热处理温度越高，灭酶效果越好，45℃处理60min仍有约20%酶活残存，65℃处理3min和75℃处理30s即可完全灭活。这与张静[6-7]等人的结果不一致，张静[6]等通过动力学研究得出哈密瓜汁中POD损失90%的酶活需要90℃热处理8.81min；杨志萍[7]等通过实验发现桂花提取液中POD经过95~98℃热处理2min，相对残余酶活为5%。这可能与不同来源的酶其化学结构有所差别有关。

2.2.2PPO灭酶

由图2可知，PPO与POD存在着相同的规律，相对残存酶活随着热处理温度和时间的增加而减小，但PPO对热处理的耐受性明显高于POD，这与刘璇[8]的研究结果不一致，这可能与原料中2种酶的含量、比例不同有关。在较低温度下(45、55℃)对鲜榨桃浆热处理15~60min，其PPO酶活残存率仍然≥5%；在65℃条件下处理3min以上时，其PPO酶活残存率方低于5%；在75℃和85℃条件下处理1min时，PPO酶活残存率≤2%。综合考虑热处理对桃汁POD和PPO的灭酶影响，结合生产的实际情况，采取短时间处理较为合适，因此采取75℃处理1min的条件对鲜榨桃浆进行灭酶。

2.3超高压对鲜榨桃汁的灭菌效果的影响

制备鲜榨桃汁，并在75℃条件下热灭酶1min，再通过均质、冷却和罐装，以备超高压处理。分别在400、500、600MPa条件下对桃汁超高压处理1、5、10、15、30min，测定其样品的微生物残活量(菌落总数、霉酵总数和乳酸菌数)，结果如图3所示。由图3可知，菌落总数、霉酵总数和乳酸菌数均随着超高压处理时间的增加而显著降低(p<0.05)。比较不同压力的影响结果可知，600MPa的灭菌能力明显优于500MPa和400MPa(p<0.05)。由此可知，随着超高压处理时间的延长和压力的升高，都可能会导致微生物菌体的细胞膜通透性发生改变，细胞内大量内容物随着水分流失，越来越多的菌体受挤压后破裂而死亡[9]。同时，Hayert等[10]研究发现，25℃时压力每升高100MPa，水溶液的pH值降低0.39~0.73个单位，因此，压力的升高也会导致体系pH值的降低，在酸度和压力均升高的条件下，加速非嗜酸性微生物菌的灭亡。霉菌和酵母菌对超高压的耐受能力明显差于细菌(菌落总数和乳酸菌数)，这与Erkmen等人[11-13]的研究结果一致。霉菌和酵母菌在400MPa、5min或500MPa、1min条件下即可完全灭活，而乳酸菌在500MPa、15min条件下才可完全灭活，总细菌即使在600MPa、30min条件下仍有部分残留。综上所述，鲜榨桃汁中的菌落总数是超高压处理条件的限制指标，因此，可由菌落总数指标确定超高压处理最终条件。而在600MPa、10min条件下，菌落总数的残余量仅为7.5cfu/mL，随着超高压处理时间的延长，菌落总数几乎不变。为提高效率，本实验确定的超高压灭菌条件为600MPa、10min。

2.4超高压鲜榨桃汁贮藏期内微生物变化

制备鲜榨桃汁，并在75℃条件下加热灭酶1min，再通过均质、冷却、罐装和超高压处理(600MPa，10min)，并将其分别于4、25、37℃条件下进行贮藏。分别在贮藏期内测定其样品的微生物残活量(菌落总数、霉酵总数和乳酸菌数)。

2.4.1菌落总数

超高压处理桃汁在1个月内的菌落总数变化趋势如图4所示。由图4可知，各个贮藏温度下的产品的菌落总数均随着贮藏时间的延长而呈现总体下降趋势，这可能是由于桃汁的高酸性[总酸0.22%(以柠檬酸计)，pH3.7]抑制了细菌的生长和繁殖。而且各个贮藏温度和时间段的菌落总数均小于20cfu/mL，符合商业无菌的要求。

2.4.2霉酵

超高压处理桃汁在1个月内的霉酵总数变化趋势如表2所示。在贮藏期内，每个贮藏温度下的产品均未发现霉菌和酵母菌。

2.4.3乳酸菌超高压处理桃汁在1个月内的乳酸

菌数变化趋势如图5所示。由图5可知，各个贮藏温度下的产品的乳酸菌数均保持相对恒定(0~6cfu/mL)，没有出现乳酸菌的大量繁殖现象。由上述菌落总数、霉菌数、酵母菌数和乳酸菌数等微生物指标结果可知，超高压处理后的鲜

3结论

对经短时间热处理(75℃1min)灭酶后的鲜榨桃汁进行超高压灭菌(600MPa10min)，最终得到鲜榨桃汁产品，该产品在1个月贮藏期内能保持商业无菌。由此可见，超高压技术在桃汁等饮料加工中具有很好的前景。