二氧化碳濃度影響荔枝果實品質
來源： http://www.jetlicn.com/ 類別：實用技術 更新時間：2013-02-19 閱讀次
【本資訊由中國糧油儀器網提供】 目前，果蔬汁殺菌技術以熱力殺菌為主，熱力殺菌具有很好的殺菌效果，但由于果蔬汁對熱敏感，熱力殺菌后導致果蔬汁的營養價值及感官品質發生明顯劣變。高密度二氧化碳作為一種新型殺菌技術，對微生物和酶具有很好的殺滅和鈍化作用，同時由于其殺菌技術處理壓力低，容易達到并控制壓力；與傳統的熱力殺菌技術相比，對食品的熱敏物質破壞作用小，特別是能很好的保持食品原有風味，色澤和營養成分。因此，DPCD殺菌技術日漸成為食品殺菌技術研究的焦點之一。
國內外采用DPCD研究的多數為蘋果汁、橙汁、橘汁、胡蘿卜汁等溫帶果蔬汁，而對亞熱帶的荔枝汁中微生物殺菌研究很少。本實驗室近年來采用DPCD對荔枝汁殺菌技術進行了研究，結果顯示采用DPCD殺菌荔枝汁，在5MPa、36℃條件下，可殺滅大腸桿菌8個對數以上，金黃色葡萄球菌及沙門氏菌致病菌和酵母菌亦可被殺滅。因此，DPCD顯示了很好的殺菌效果。本實驗在前期研究的基礎上，進一步分析新鮮荔枝汁經DPCD處理后主要品質的變化，探討DPCD用于荔枝汁加工的可能性，為DPCD新技術在荔枝汁加工中的應用提供基礎數據和理論依據。將荔枝鮮果進行揀選、清洗、去皮后，在組織搗碎機中破碎30s，將得到的荔枝果漿，用4層紗布過濾，取濾液，即為荔枝果汁樣品。荔枝果汁樣品用高壓蒸汽滅菌后的玻璃瓶分裝，并放置在4℃冰箱中保存備用。同時為了保證實驗不受樣品差異的影響，本實驗中所使用的荔枝汁均為同一批次產品。萃取(殺菌)釜容量1L，直徑80mm，高度50cm。二氧化碳流量9kg/h，升壓速率為1MPa/min(二氧化碳壓力8MPa以下)，升壓速率10MPa/min(二氧化碳壓力8MPa以上)。
將200mL荔枝原汁置于殺菌釜內，密閉，采用高壓泵從底部輸送二氧化碳，利用二氧化碳檢測儀控制二氧化碳的濃度，到達8MPa、36℃條件時，DPCD處理10min。之后，萃取釜卸壓，卸壓時間為1～2min，溫度可控制，在設定溫度上下波動1～2℃。果汁樣品在4℃條件下12000r/min離心15min，上清液用于PPO活性測定。PPO活性測定采用鄰苯二酚法，具體為：2.9mL10mmol/L鄰苯二酚(0.1mol/L磷酸鹽緩沖液配制，pH7.0)和0.1mL酶液混合，反應體系溫度為30℃，置于分光光度計中，測定398nm波長處吸光度的變化，以每分鐘A398nm變化0.001所需的酶量為一個酶活性單位。果汁處理同1.3.4節。POD活性測定采用愈創木酚法，具體為：將0.1mL4.0%愈創木酚、0.1mL0.46%過氧化氫、2.7mL0.1mol/L磷酸緩沖液(pH7.0)和0.1mL酶液混合，反應體系溫度為30℃，置于分光光度計中，測定470nm波長處吸光度的變化，以每分鐘A470nm變化0.01所需的酶量為一個酶活性單位。可溶性固形物含量：采用手持便攜式折光儀在室溫測定；pH值的測定：采用酸度計直接測定pH值；總酸度的測定：按照GB/T12293—90《水果、蔬菜制品可滴定酸度的測定》，采用滴定法測定，總酸度以檸檬酸計。電導率的測定：用電導率儀直接測定；褐變度的測定：將果汁經4500r/min離心5min，取上清液在420nm波長處測其吸光度；還原糖含量的測定：采用菲林試劑比色法，以葡萄糖計，詳細方法參照國標GB/T6194—86《水果、蔬菜可溶性糖的測定》；總多酚含量的測定：采用福林酚試劑法，含量以沒食子酸(mg/L)計。分別取稀釋一定倍數的荔枝汁樣品1mL，加入1mL福林酚試劑，2mL10g/100mLNa2CO3溶液后混勻，25℃反應1h，在765nm波長處測定吸光度，計算荔枝汁總酚含量；VC含量的測定：采用鄰苯二胺衍生法，使用熒光光度計測定相對熒光強度。氨基酸含量使用氨基酸自動分析儀測定。具體為：1)取1mL荔枝果汁樣品，加入4mL10g/100mL的5-磺基水楊酸，振蕩混勻，4℃靜置30min；2)接著用高速離心機在4℃、12000r/min離心15min，上清液經0.22μm的水溶性濾膜過濾后上機測試。根據氨基酸標準物質的質量濃度與峰面積的關系，外標法定量果汁樣品中的氨基酸組分，單位以ng/μL表示。色譜條件：855-350型色譜柱(4.6mm×60mm)；柱溫134℃；雙通道紫外檢測波長440nm和570nm；進樣量20μL；保留時間148min。
荔枝屬于熱敏性較強的水果之一，通常的熱處理加工方式極易使果汁的感官品質發生變化，例如荔枝果汁顏色發紅，產生蒸煮味等，所以利用非熱的加工技術是荔枝深加工將來的一個發展趨勢。DPCD技術是通過二氧化碳的分子效應來達到殺菌和鈍酶的目的，是一種綠色潔凈技術，不會對食品造成安全性影響，近年來已被大量的用于液態食品的殺菌鈍酶中。Fabroni等對血橙汁進行了23MPa、36℃、流速3.91L/hCO2條件的處理，并檢測了處理后血橙汁的物理化學性質、抗氧化性，以此來評價處理效果，評估了處理后血橙汁在(4±1)℃凍藏30d后的品質，結果顯示DPCD處理可保持血橙汁的物理化學特性、抗氧化性和感官特性。ZhouLiyan等以胡蘿卜汁為材料研究DPCD對果汁質量的影響，發現DPCD處理可顯著增加胡蘿卜汁的L*值，隨著處理時間的延長，a*值增加，但對b*值沒有影響；褐變度、pH值和果汁的紫外-可見吸光度下降，濁度和可滴定酸(TA)含量顯著增加，但是總的可溶性固形物含量和果汁的胡蘿卜素含量比較穩定；果汁的顆粒大小經DPCD處理后與未處理樣相差不大。Damar等研究發現DPCD處理后的很多液體食品保持了其新鮮的感官、營養和理化特性，避免了傳統殺菌的熱效應。Damar等總結出DPCD處理后的椰汁總體可接受度與新鮮椰子汁相比沒有顯著差異，而熱殺菌樣品則顯著下降，DPCD處理后椰子汁可滴定酸含量明顯比新鮮和熱處理樣品高。但是所有樣品的pH值和可溶性固形物含量分別保持在4.2和6.0°Brix，且在凍藏后都出現了粉紅色。DPCD處理可提高橘汁的理化性質和營養質量特性，例如延緩混濁形成及提高穩定性，保持色澤和VC含量不變等。以上研究結果表明，DPCD處理對果蔬汁中的微生物和酶均有很好的殺滅效果，同時，還能很好的保持食品原有的營養與風味，文中二氧化碳濃度的控制要采用二氧化碳監測儀進行時刻監測。
而本實驗研究結果也表明，荔枝汁經DPCD處理后，可溶性固形物含量、電導率和褐變度基本沒有發生變化，總酸度明顯增加，pH值明顯降低。同時，荔枝汁PPO酶活力也明顯降低。還原糖、總多酚含量略有上升趨勢，VC的含量未發生明顯的變化。荔枝汁中各種氨基酸含量經DPCD處理后均顯著增加，原因可能是經DPCD處理，荔枝汁中天然微生物細胞破裂，細胞內的氨基酸滲漏到基質中，或者細胞內蛋白酶將蛋白質水解成氨基酸，由于DPCD處理溫度較低，氨基酸不易與糖發生美拉德反應，相對于傳統熱處理，氨基酸的含量顯著增加，提高了DPCD荔枝汁中的營養價值，但是，較高的游離氨基酸水平可能會在貯藏過程中起負面作用，游離氨基酸易與還原糖發生美拉德反應，引起褐變。另外，DPCD處理引起氨基酸總量增加的確切原因還有待于進一步研究。
綜合考慮，DPCD處理能夠較好保留荔枝汁的品質和安全。尤其是對于荔枝熱敏性水果而言，經過DPCD處理后荔枝汁未發生褐變，解決了傳統熱殺菌對荔枝汁產生的褐變效應。
國內外采用DPCD研究的多數為蘋果汁、橙汁、橘汁、胡蘿卜汁等溫帶果蔬汁，而對亞熱帶的荔枝汁中微生物殺菌研究很少。本實驗室近年來采用DPCD對荔枝汁殺菌技術進行了研究，結果顯示采用DPCD殺菌荔枝汁，在5MPa、36℃條件下，可殺滅大腸桿菌8個對數以上，金黃色葡萄球菌及沙門氏菌致病菌和酵母菌亦可被殺滅。因此，DPCD顯示了很好的殺菌效果。本實驗在前期研究的基礎上，進一步分析新鮮荔枝汁經DPCD處理后主要品質的變化，探討DPCD用于荔枝汁加工的可能性，為DPCD新技術在荔枝汁加工中的應用提供基礎數據和理論依據。將荔枝鮮果進行揀選、清洗、去皮后，在組織搗碎機中破碎30s，將得到的荔枝果漿，用4層紗布過濾，取濾液，即為荔枝果汁樣品。荔枝果汁樣品用高壓蒸汽滅菌后的玻璃瓶分裝，并放置在4℃冰箱中保存備用。同時為了保證實驗不受樣品差異的影響，本實驗中所使用的荔枝汁均為同一批次產品。萃取(殺菌)釜容量1L，直徑80mm，高度50cm。二氧化碳流量9kg/h，升壓速率為1MPa/min(二氧化碳壓力8MPa以下)，升壓速率10MPa/min(二氧化碳壓力8MPa以上)。
將200mL荔枝原汁置于殺菌釜內，密閉，采用高壓泵從底部輸送二氧化碳，利用二氧化碳檢測儀控制二氧化碳的濃度，到達8MPa、36℃條件時，DPCD處理10min。之后，萃取釜卸壓，卸壓時間為1～2min，溫度可控制，在設定溫度上下波動1～2℃。果汁樣品在4℃條件下12000r/min離心15min，上清液用于PPO活性測定。PPO活性測定采用鄰苯二酚法，具體為：2.9mL10mmol/L鄰苯二酚(0.1mol/L磷酸鹽緩沖液配制，pH7.0)和0.1mL酶液混合，反應體系溫度為30℃，置于分光光度計中，測定398nm波長處吸光度的變化，以每分鐘A398nm變化0.001所需的酶量為一個酶活性單位。果汁處理同1.3.4節。POD活性測定采用愈創木酚法，具體為：將0.1mL4.0%愈創木酚、0.1mL0.46%過氧化氫、2.7mL0.1mol/L磷酸緩沖液(pH7.0)和0.1mL酶液混合，反應體系溫度為30℃，置于分光光度計中，測定470nm波長處吸光度的變化，以每分鐘A470nm變化0.01所需的酶量為一個酶活性單位。可溶性固形物含量：采用手持便攜式折光儀在室溫測定；pH值的測定：采用酸度計直接測定pH值；總酸度的測定：按照GB/T12293—90《水果、蔬菜制品可滴定酸度的測定》，采用滴定法測定，總酸度以檸檬酸計。電導率的測定：用電導率儀直接測定；褐變度的測定：將果汁經4500r/min離心5min，取上清液在420nm波長處測其吸光度；還原糖含量的測定：采用菲林試劑比色法，以葡萄糖計，詳細方法參照國標GB/T6194—86《水果、蔬菜可溶性糖的測定》；總多酚含量的測定：采用福林酚試劑法，含量以沒食子酸(mg/L)計。分別取稀釋一定倍數的荔枝汁樣品1mL，加入1mL福林酚試劑，2mL10g/100mLNa2CO3溶液后混勻，25℃反應1h，在765nm波長處測定吸光度，計算荔枝汁總酚含量；VC含量的測定：采用鄰苯二胺衍生法，使用熒光光度計測定相對熒光強度。氨基酸含量使用氨基酸自動分析儀測定。具體為：1)取1mL荔枝果汁樣品，加入4mL10g/100mL的5-磺基水楊酸，振蕩混勻，4℃靜置30min；2)接著用高速離心機在4℃、12000r/min離心15min，上清液經0.22μm的水溶性濾膜過濾后上機測試。根據氨基酸標準物質的質量濃度與峰面積的關系，外標法定量果汁樣品中的氨基酸組分，單位以ng/μL表示。色譜條件：855-350型色譜柱(4.6mm×60mm)；柱溫134℃；雙通道紫外檢測波長440nm和570nm；進樣量20μL；保留時間148min。
荔枝屬于熱敏性較強的水果之一，通常的熱處理加工方式極易使果汁的感官品質發生變化，例如荔枝果汁顏色發紅，產生蒸煮味等，所以利用非熱的加工技術是荔枝深加工將來的一個發展趨勢。DPCD技術是通過二氧化碳的分子效應來達到殺菌和鈍酶的目的，是一種綠色潔凈技術，不會對食品造成安全性影響，近年來已被大量的用于液態食品的殺菌鈍酶中。Fabroni等對血橙汁進行了23MPa、36℃、流速3.91L/hCO2條件的處理，并檢測了處理后血橙汁的物理化學性質、抗氧化性，以此來評價處理效果，評估了處理后血橙汁在(4±1)℃凍藏30d后的品質，結果顯示DPCD處理可保持血橙汁的物理化學特性、抗氧化性和感官特性。ZhouLiyan等以胡蘿卜汁為材料研究DPCD對果汁質量的影響，發現DPCD處理可顯著增加胡蘿卜汁的L*值，隨著處理時間的延長，a*值增加，但對b*值沒有影響；褐變度、pH值和果汁的紫外-可見吸光度下降，濁度和可滴定酸(TA)含量顯著增加，但是總的可溶性固形物含量和果汁的胡蘿卜素含量比較穩定；果汁的顆粒大小經DPCD處理后與未處理樣相差不大。Damar等研究發現DPCD處理后的很多液體食品保持了其新鮮的感官、營養和理化特性，避免了傳統殺菌的熱效應。Damar等總結出DPCD處理后的椰汁總體可接受度與新鮮椰子汁相比沒有顯著差異，而熱殺菌樣品則顯著下降，DPCD處理后椰子汁可滴定酸含量明顯比新鮮和熱處理樣品高。但是所有樣品的pH值和可溶性固形物含量分別保持在4.2和6.0°Brix，且在凍藏后都出現了粉紅色。DPCD處理可提高橘汁的理化性質和營養質量特性，例如延緩混濁形成及提高穩定性，保持色澤和VC含量不變等。以上研究結果表明，DPCD處理對果蔬汁中的微生物和酶均有很好的殺滅效果，同時，還能很好的保持食品原有的營養與風味，文中二氧化碳濃度的控制要采用二氧化碳監測儀進行時刻監測。
而本實驗研究結果也表明，荔枝汁經DPCD處理后，可溶性固形物含量、電導率和褐變度基本沒有發生變化，總酸度明顯增加，pH值明顯降低。同時，荔枝汁PPO酶活力也明顯降低。還原糖、總多酚含量略有上升趨勢，VC的含量未發生明顯的變化。荔枝汁中各種氨基酸含量經DPCD處理后均顯著增加，原因可能是經DPCD處理，荔枝汁中天然微生物細胞破裂，細胞內的氨基酸滲漏到基質中，或者細胞內蛋白酶將蛋白質水解成氨基酸，由于DPCD處理溫度較低，氨基酸不易與糖發生美拉德反應，相對于傳統熱處理，氨基酸的含量顯著增加，提高了DPCD荔枝汁中的營養價值，但是，較高的游離氨基酸水平可能會在貯藏過程中起負面作用，游離氨基酸易與還原糖發生美拉德反應，引起褐變。另外，DPCD處理引起氨基酸總量增加的確切原因還有待于進一步研究。
綜合考慮，DPCD處理能夠較好保留荔枝汁的品質和安全。尤其是對于荔枝熱敏性水果而言，經過DPCD處理后荔枝汁未發生褐變，解決了傳統熱殺菌對荔枝汁產生的褐變效應。
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