超高压和热处理对番木瓜浆品质影响的研究

2016-05-30 08:12:45温靖肖更生徐玉娟吴继军余元善李俊
热带作物学报 2016年2期
关键词:超高压营养品质理化性质

温靖 肖更生 徐玉娟 吴继军 余元善 李俊

摘 要 对比不同处理超高压与热处理达到商业无菌的番木瓜浆,分析其理化性质和营养成分影响。结果表明:超高压处理对番木瓜浆色泽无显著影响,但热处理后色泽明显加深。热处理和超高压处理对可溶性固形物、pH值、总酸度影响不明显。总多酚、维生素C含量经热处理后显著降低,但超高压处理对其没有影响。研究表明,超高压处理对于番木瓜浆有很好的杀菌效果,能较好地保持番木瓜浆中的天然营养成分,对番木瓜加工来说是一种很有前景的非热加工技术。

关键词 超高压;番木瓜浆;杀菌;理化性质;营养品质

中图分类号 S667.9 文献标识码 A

Influence of Thermal and High Hydrostatic Pressure

on Quality Characteristics of Papaya Pulp

WEN Jing, XIAO Gengsheng, XU Yujuan*, WU Jijun, YU Yuanshan, LI Jun

Sericultural & Agri-Food Research Institute, Guangdong Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of Functional Foods,

Ministry of Agriculture / Guangdong Key Laboratory of Agricultural Products Processing, Guangzhou, Guangdong 510610, China

Abstract A comparative analysis of the commercial sterility, based on the impact of ultra-high pressure and heat papaya pulp by their physicochemical properties and nutrients was conducted. The results showed thathigh pressure treatment had no significant effect on the papaya pulp color, but the color was deepened after the heat treatment. Heat treatment and high pressure treatment on soluble solids, pH, total acidity was not obvious. Total polyphenols, vitamin C content after heat treatment significantly reduced, but high pressure treatment has no effect. This study showedthat high pressure treatment for papaya pulp had a good bactericidal effect, and the papaya pulp could better maintain the natural nutrients, meaning the processing was a promising non-thermal processing technology.

Key words High hydrostatic pressure; Papaya pulp; Bactericidal; Physicochemical properties; Nutritional quality attributes

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2016.02.028

番木瓜(Carica papaya)又称木瓜、石瓜、木冬瓜、蓬生果,为十字花目番木瓜科,是栽培于热带和亚热带地区的主要水果作物之一。近年来,番木瓜产量和出口量不断增长,目前已居世界第三。对于发展中国家来说,番木瓜已经成为一种重要的农产品[1]。番木瓜富含糖类、木瓜蛋白酶、黄酮类、萜烯类和生物碱等多种营养成分和生物活性物质,具有抗肿瘤、增强免疫调节等作用。但是,番木瓜属于呼吸跃变型果实,成熟期集中,采后极易发生后熟且腐烂变质,从而失去食用价值和商品价值。目前,对于番木瓜的加工技术仍不够成熟,导致加工比例极低。因此,开发具有高附加值的新型木瓜产品,有利于木瓜产业的健康发展,提高木瓜的经济价值。

果汁及饮料是水果最主要的加工产品形式,也是大批量处理鲜果的方法。随着消费者健康意识的增强,越来越崇尚纯天然、营养、新鲜、保持水果原汁原味的果汁。因此,将木瓜加工为原浆的形式,作为中间产品提供给大型乳品和果汁企业生产果汁饮料或乳饮料,将具有广阔的市场前景。目前,果汁杀菌技术主要以热杀菌为主,热杀菌具有很好的杀菌效果,但由于热带亚热带水果热敏性较强,热力杀菌后导致果汁的营养价值及感官品质发生明显劣变。食品超高压灭菌是在密闭的超高压容器内,用水作为介质对软包装食品等物料施以400~600 MPa的压力或用高级液压油施加以100~1 000 MPa的压力,通过高压改变微生物的形态与结构,影响其生物化学反应,同时使细胞膜和细胞壁被破坏,从而影响微生物原有的生理活性机能,甚至发生不可逆变化,达到杀菌的目的。研究证明,300~600 MPa的压力可以灭活酵母菌、霉菌、细菌,包括最具传染性食源性致病菌,而且不会像高温杀菌那样造成营养成分破坏和风味变化[2]。在过去的研究中,超高压已用于多种果汁的杀菌加工,如橙汁、柚子汁、苹果汁、胡萝卜汁等,超高压处理有利于保护果汁的颜色、营养成分等,与热处理相比有明显优势[3]。

而对于超高压非热杀菌技术应用于木瓜浆的杀菌,目前未见相关报道。因此,笔者系统研究超高压处理对木瓜浆的色泽、理化性质、营养成分、抗氧化能力的影响,并同传统热处理结果进行比较分析,以期为超高压技术应用于番木瓜浆的加工提供应用依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 植物材料 番木瓜果实,购于广州市天平架农贸市场,成熟度九成以上,广东本地品种。

1.1.2 仪器与设备 RLGY-600超高压设备(温州诺贝机械有限公司)、YXQ - LS - 5OS 立式蒸汽灭菌器(上海博讯实业有限公司医疗设备厂)、WF-A2000榨汁机(美的有限公司)、SPX-250B-Z生化培养箱(上海博讯实业有限公司医疗设备厂)、SW-CJ-2FD无菌操作台(苏净集团苏州安康空气技术有限公司)、UltraScan VIS全自动色差仪(美国 HunterLab公司)、阿贝折光仪(英国Stanley公司)、ZD-2酸度计(上海精科)、Cary Eclipse荧光分析仪(美国瓦里安公司)、UV-1800紫外可见分光光度计(日本岛津公司)。

1.2 方法

1.2.1 番木瓜原浆的制备 将番木瓜鲜果进行拣选、清洗、去皮,压榨成汁,得到的番木瓜果浆用2层纱布过滤,取滤液,即为番木瓜浆样品。分装后,在真空度0.1 MPa下,脱气2 min并封口,包装材料为铝箔袋(为保证实验不受样品差异影响,本实验中所使用的番木瓜浆均为同一批次产品)。

1.2.2 超高压和热处理 超高压处理:将袋装番木瓜浆置于高压处理釜内,密闭。本实验使用水作为压力介质,设计保压时间为5 min,压力分别为300、350、400、450、500 MPa,处理前介质(水)温度控制在25 ℃。

热处理:选择105 ℃处理5 min,作为本次试验所用杀菌参数,在此处理条件下,5 min可达到商业无菌。

空白对照为常压下未经处理的样品,所有样品于4 ℃贮藏。

1.2.3 微生物检测 选取菌落总数、酵母菌和霉菌作为微生物检测指标,根据GB4789.2-2010及GB4789.15-2010的相关操作进行菌落总数、酵母菌和霉菌计数。

1.2.4 理化指标测定 (1)色度测定。采用UltraScan VIS型全自动色差仪(反射模式)对番木瓜浆样品的色泽进行测定,室温下与反射模式下测定L*、a*、b*值(L*值表示亮度,L*值越大,亮度越大;a*值表示有色物质的红绿偏向,正值越大,偏向红色的程度越大,负值绝对值越大,偏向绿色的程度越大。b*值表示有色物质的黄蓝偏向,正值越大,偏向黄色的程度越大,负值绝对值越大,偏向蓝色的程度越大)。通过式(1)计算总色差。

ΔE=[(L*-L*0)2+(a*-a*0)2+(b*-b*0)2]1/2 (1)

式中:ΔE为总色差;L*为处理后样品亮度值;L*0为处理前样品亮度值;a*为处理后样品红色值;a*0为处理前样品红色值;b*为处理后样品黄色值;b*0为处理前样品黄色值。

(2)可溶性固形物测定(TSS)。采用手持便携式折光仪在室温条件下进行测定。

(3)pH值测定。酸度计直接测定。

(4)可滴定酸测定(TA)。采用滴定法测定,取5 g番木瓜浆用0.123 4 mol/L NaOH溶液滴定至终点pH8.1±0.2。通过式(2)计算可滴定酸含量。

式中:V0为番木瓜浆样品总体积/mL;V2为消耗的NaOH标准液体积/mL;c为NaOH标准溶液的浓度;m样品质量/g;V1为滴定所用的样品体积/mL;K为折算系数(0.064,以柠檬酸计)。

(5)总可溶性糖含量的测定。采用蒽酮硫酸法测定,取1 g番木瓜浆,加入15 mL蒸馏水,沸水浴30 min,冷却后4 500 r/min离心5 min,重复3次,上清液过滤,定容至50 mL。

提取液用蒸馏水按体积比1 ∶ 19稀释,取0.5 mL稀释后的提取液与0.5 mL 2%蒽酮乙酸乙酯混合后,加入5 mL浓硫酸,沸水浴准确1 min,自然冷却至室温,于630 nm处测定吸光值,总可溶性糖含量以100 g样品中葡萄糖含量表示。

(6)总多酚含量测定。采用福林酚法测定总酚含量,取5 g番木瓜浆,加入15 mL 50%乙醇浸提2 h,4 500 r/min离心10 min,重复3次,上清液过滤,定容至50 mL。

总酚测定:取2.5 mL多酚提取液,加入0.5 mL Folin-Ciocalteu试剂混合后,再加入7.5% Na2CO3,定容至20 mL,常温下避光反应30 min,于765 nm处测定吸光值,总酚含量以100 g样品中没食子酸毫克当量表示。

(7)Vc含量测定。采用邻苯二胺法,取1 g番木瓜浆,加入1%草酸,冰浴研磨后,再加入0.4 g活性炭,4 ℃ 5 000 r/min离心15 min,上清液过滤,定容至10 mL。

Vc测定:取1 mL提取液,样品组加1 mL 250 g/L乙酸钠后常温下避光反应20 min,对照组加1 mL 30 g/L硼酸-250 g/L乙酸钠后常温下避光反应20 min,再加1 mL 0.2 g/L邻苯二胺后常温下避光反应40 min。于激发光波长355 nm、发射光波长425 nm处测定荧光强度。

(8)抗氧化性能力测定。DPPH自由基清除能力:参照Wei等[4]的方法,略作修改。取50 μL样品提取液加入到96微孔板中,加入150 μL 200 μmol/L DPPH,常温避光反应20 min,用酶标仪在517 nm处测定吸光值。以不加样品的DPPH自由基溶液为对照。DPPH清除率按式(3)计算。

DPPH清除率=×100% (3)

式中:A空白为未加入样品提取液时DPPH溶液的吸光值;A样品为加入样品提取液时DPPH溶液的吸光值。

IC50的测定:DPPH清除率在50%时所需抗氧化剂的浓度。

铁离子还原能力(ferric reducing ability of plasma,FRAP):参照Yin等[5]的方法并略作修改。取50 μL样品提取液加入到96微孔板中,加入150 μL新配制的TPTZ工作液(10 mmol/L TPTZ,20 mmol/L FeC13,

0.3 mo1/L CH3COOH-CH3COONa缓冲液以1 ∶ 1 ∶ 10比例混合),37 ℃避光反应30 min,用酶标仪在593 nm处测定吸光值。以1.0 mmol/L FeSO4的标准溶液代替样品作标准曲线,番木瓜浆抗氧化能力以每100 g样品相当于mmol FeSO4表示。

1.3 数据分析

为保证实验数据准确,所有不同处理均为3个平行,重复3次,数据结果采用SPSS 12.0软件进行方差分析,Origin 7.0进行制图,数值以平均值±标准差表示,显著性水平0.05。

2 结果与分析

2.1 不同超高压处理条件与热处理对番木瓜浆杀菌效果的影响

不同超高压处理条件与热处理对番木瓜浆杀菌效果如表1。番木瓜浆初始菌落总数为4.74 lg(CFU/mL),霉菌和酵母菌总数为3.81 lg(CFU/mL),经超高压和热处理后,微生物含量显著降低,且随压力的增大微生物数量显著下降。番木瓜浆在400、450、500 MPa下保压5 min后即无微生物检出,符合国家食品卫生安全标准,表明超高压处理对番木瓜浆有很好的杀菌效果,且超高压杀菌效果与压力大小有关。

2.2 不同超高压处理条件与热处理对番木瓜浆色泽的影响

超高压处理和热处理对番木瓜浆果肉色泽的影响如表2。结果表明,番木瓜浆经超高压处理和热处理后,a*和b*值与未处理组相比,均无显著性差异(p>0.05),总色差ΔE<2,说明超高压处理和热处理未引起番木瓜浆肉眼可见的颜色变化,这与番木瓜中POD和PPO活性很低有一定关系;热处理后番木瓜浆亮度明显变暗,L*值与对照组和超高压组相比有显著性差异(p<0.05)。表明超高压处理对番木瓜浆有一定护色作用。

2.3 超高压与热处理对番木瓜浆主要理化指标的影响

从番木瓜浆经热处理和超高压处理后可溶性固形物、 pH值和可滴定酸的变化(表3)可以看出,番木瓜浆的可溶性固形物、pH值和可滴定酸在处理前、后没有显著性差异(p>0.05)。

2.4 超高压与热处理对番木瓜浆可溶性糖、总多酚、维生素C含量的影响

番木瓜浆经热处理和超高压处理后可溶性糖、总多酚、维生素C含量变化结果如表4,其中总多酚和维生素C含量在热处理和超高压处理前、后无显著差异(p>0.05);可溶性糖含量经热处理和超高压处理后与对照组相比明显降低(p<0.05)。番木瓜浆经热处理和超高压处理后维生素C的含量有下降趋势,保留了维生素C含量的94%。番木瓜浆经热处理和超高压处理后总多酚含量有增加趋势,但三组之间差异不显著。

2.5 超高压与热处理对番木瓜浆抗氧化性的影响

如图1所示,番木瓜浆经超高压处理后DPPH自由基清除能力未显著提高(p>0.05),而热处理后无显著变化,这一结果与番木瓜浆中总多酚含量变化一致,说明番木瓜浆中抗氧化性能力主要由总多酚含量导致。番木瓜浆经超高压处理和热处理后FRAP铁离子还原能力均未有显著性变化(p<0.05)。

3 讨论与结论

番木瓜浆经400、450和500 MPa,5 min超高压处理后,番木瓜均无菌落检出,许文文等[6]研究发现,600 MPa下保压4 min即可完全杀灭草莓果肉饮料中的自然菌群,表明超高压杀菌对番木瓜浆具有很好的杀菌效果。超高压处理对番木瓜浆色泽影响较小,说明超高压处理对木瓜浆颜色有较好的保护作用。Zhang等[7]的研究结果表明,西瓜汁经600 MPa处理后,其色泽并未发生改变;Patras等[8]的研究结果表明,黑莓浆经超高压处理后颜色发生变化,但是相对于热处理颜色变化并不显著;刘凤霞[9]的研究结果表明,超高压处理后的芒果汁未发生肉眼可见的颜色变化,但在贮藏过程中(4 ℃,25 ℃),颜色变暗,黄色减弱;超高压处理和热处理后番木瓜浆可溶性糖含量显著性下降(p<0.05),但热处理和超高压处理间无显著性变化(p>0.05)。

番木瓜浆经热处理和不同压强的超高压处理后,各处理组间总多酚含量没有显著的差异,但经超高压不同的压强处理后总多酚均有明显的增加趋势,可能是由于压力导致细胞结构发生变化,引起细胞内多酚物质溶出所导致。Patras等[10]的研究结果表明,超高压和热处理前、后番茄和胡萝卜汁中的总多酚含量并未发生显著性变化;徐玉娟等[11]的研究结果表明,超高压处理有利于荔枝汁中总多酚的保存,和本研究结果一致,热处理后荔枝汁中总多酚含量显著降低。番木瓜浆的可溶性糖含量经热处理和超高压处理后与对照组相比明显降低,张微[12]研究发现,温度协助超高压处理有增加荔枝汁中总糖含量的趋势;黄丽等[13]研究发现,100~500 MPa范围内,荔枝汁中还原糖含量变化不明显,与本研究结果稍有差异。经热处理和超高压处理后,番木瓜浆中维生素C含量差异不显著。Barba等[14]的研究结果表明,200 MPa保压5~15 min,维生素C含量未发生显著性变化,但在400和600 MPa保压5~15 min后,维生素C含量显著性降低,保留率为92%;王寅[15]的研究结果表明,随着压力的增大,维生素C含量逐渐降低,处理时间对维生素C含量影响不显著,500 MPa时,维生素C保存率最低,为94.2%。

番木瓜浆经热处理和不同压强的超高压处理后,各处理组间DPPH自由基清除能力和FRAP铁离子还原能力差异性均不显著(p>0.05),但超高压处理后的抗氧化性能比热处理后的高,超高压处理能较好地保持番木瓜浆的抗氧化性。Keenan等[16]研究发现,超高压处理显著影响果昔的总抗氧化能力,其DPPH自由基清除能力和FRAP铁离子还原能力同未处理组相比部分条件下显著下降,而热处理后的果昔总抗氧化能力上升;蒋兵等[17]研究发现,经超高压和热处理后的胡萝卜汁,其DPPH自由基清除能力和FRAP铁离子还原能力均显著提高。

水果在加工过程中品质指标的变化是一个复杂的化学反应体系,通过对番木瓜浆经热处理和不同压强的超高压处理的研究得到一定的结论,但是仍存在着一定局限性。本试验为进一步研究番木瓜浆的超高压非热杀菌工艺以及杀菌机理奠定一定理论基础。

参考文献

[1] Evans E A,Ballen F H. An Overview of Global Papaya Production, Trade, and Consumption[M]. Food & Resource Economics, florida:university of florida, 2012.

[2] Smelt J. Recent advances in the microbiology of high pressure processing[J]. Trends in Food Science and Technology, 1998, 9(4): 152-158.

[3] Buzrul S, Alpas H, Largeteau A, et al. Modeling high pressure inactivation of Escherichia coli and Listeria innocua in whole milk[J]. European Food Research & Technology, 2008, 227(2): 443-448.

[4] Wei J F, Yin Z H, Shang F D, et al. Antioxidant activities in vitro and hepatoprotective effects of lysimachia clethroides duby on CCl4-induced acute liver injury in mice[J]. African Journal of Pharmacy and Pharmacology, 2012, 6(10): 743-750.

[5] Yin Z H, Wang J J, Kang W Y, et al. Antioxidant and a-glucosidase inhibitory activity of red raspberry(Harrywaters)fruits in vitro[J]. African Journal of Pharmacy and Pharmacology, 2012, 6(45): 3 118-3 123.

[6] 许文文, 曹霞敏, 胡小松, 等. 超高压对草莓果肉饮料的杀菌效果与品质影响[J]. 食品科学, 2011, 32(23): 28-34.

[7] Zhang C, Trierweiler B, Li W, et al. Comparison of thermal, ultraviolet-c, and high pressure treatments on quality parameters of watermelon juice[J]. Food Chemistry, 2011, 126(1): 254-260.

[8] Patras A, Brunton N P, Pieve S D, et al. Impact of high pressure processing on total antioxidant activity, phenolic, ascorbic acid, anthocyanin content and colour of strawberry and blackberry purées[J]. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 2009, 10(3): 308-313.

[9] 刘凤霞. 基于超高压技术芒果汁加工工艺与品质研究[D]. 北京: 中国农业大学, 2014.

[10] Patras A, Brunton N, Pieve S D, et al. Effect of thermal and high pressure processing on antioxidant activity and instrumental colour of tomato and carrot purées[J]. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 2009, 10(1): 16-22.

[11] 徐玉娟, 温 靖, 肖更生, 等. 超高压和热处理对荔枝汁品质的影响研究[J]. 安徽农业科学, 2014, 42(31): 11 078-11 082.

[12] 张 微. 超高压今儿热处理对热带果汁品质影响的比较研究(硕士毕业论文)[D]. 广州: 华南理工大学, 2010.

[13] 黄 丽, 孙远明, 潘 科, 等. 超高压处理对荔枝汁品质的影响[J]. 农业工程学报, 2007, 23(2): 259-262.

[14] Barba F J, Esteve M J, Frigola A. Physicochemical and nutritional characteristics of blueberry juice after high pressure processing[J]. Food Research International, 2013, 50(2): 545-549.

[15] 王 寅. 超高压处理对蓝莓汁品质的影响[J]. 食品工业科技, 2013, 34(3): 49-51, 57.

[16] Keenan D F, Bruntona N P, Gormleyb T R, et al. Effect of thermal and high hydrostatic pressure processing on antioxidant activity and colour of fruit smoothies[J]. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 2010, 11(4): 551-556.

[17] 蒋 兵, 刘凤霞, 孙 恬, 等. 超高压和热杀菌对胡萝卜汁品质的影响[J]. 高压物理学报, 2014, 28(1): 120-128.

猜你喜欢
超高压营养品质理化性质
简述超高压蒸汽管道系统联合吹扫主要步骤及控制
电网发展、清洁电源接入与地区能源效率
菠萝皮渣果胶的提取及理化性质
天津蓟县软枣猕猴桃营养品质分析
高氧及CO2气调包装对冷鲜猪肉品质的影响
肉类研究(2016年11期)2016-12-23 02:13:27
木屑菇渣复配基质理化性状分析及其对黄瓜幼苗生长的影响
生物炭的制备与表征比较研究
人间(2016年27期)2016-11-11 17:45:25
海南几种海参生物学特性和营养品质探析
河北渔业(2016年5期)2016-09-08 10:52:23
超高压输电线路防舞动装置的研究与应用
浅析电力系统超高压(500KV及以上)操作中过电压产生的机理及防护