高压均质技术在果汁加工中的应用

马亚琴，贾蒙，张晨

(西南大学 柑桔研究所，国家柑桔工程技术研究中心，重庆，400712)

近年来，随着果汁产业的发展以及消费者健康意识的增强，全球果汁产品开始由澄清型向混浊型转变，以纯天然、健康、营养和口味纯正为代表的混浊汁正在成为消费主流[1]。与澄清工艺的果汁不同，天然混浊汁是由新鲜的果实经过榨汁工艺以后粗滤或不过滤得到的包含各种混浊物质的“粒子悬浮液”，它既包含了果肉微粒形成的悬浊液，又含有果胶、蛋白质形成的胶体溶液，还有糖、酸等形成的真溶液，甚至还存在脂类物质形成的乳浊液，这种呈现出均匀分散且不透明的混浊状态带给消费者一种天然果汁的真实可信的感受，亦是果汁香气、色泽、风味、营养及感官品质的重要来源，诠释了天然、营养和健康果汁的内涵。然而这种混合体系极不稳定，其内部的混浊态物质包括从直径纳米级的分子到毫米级的果肉颗粒[2-4]。在果汁静止放置期间，各种内、外因素都会影响它们的运动状态。随着静止时间的增加，它们往往更倾向于向下沉积。悬浮的果肉颗粒(细胞器及细胞碎片等，直径大于100 μm)因与汁液间存在一定的密度差会很快沉淀；而其他一些稍小的混浊物(肉眼不可见颗粒)在外界条件发生变化时(酸、热作用等)，其相互间发生各种反应，形成复合物，随着时间的延长复合物逐渐变大，直至汁液无法稳定而下沉，造成混浊态的丧失，表现为果汁上层液体逐渐透明甚至完全呈现无色清液、下层是沉淀的分层状态[5]。这种现象在透明包装的饮料瓶中更加明显，易引起消费者的错觉认为是果汁变质，进而购买欲望降低，不利于混浊汁的商业化发展。因此，能否保持果汁在加工、贮存及销售过程中的混浊稳定状态是混浊汁加工技术的关键。

一般传统的果汁加工过程通过添加稳定剂(如果胶、黄原胶和阿拉伯胶)、均质,或者过滤(减少大颗粒)的方式来提升果汁的稳定性，但这些方式或以牺牲果汁天然的风味和口感来实现，或稳定效果有限，因而难以达到预期效果。近年来，随着非热加工技术的快速发展，基于高静压(high hydrostatic pressure，HHP)和脉冲电场(pulsed electric field，PEF)等热替代技术的商业化，激发了人们进一步探求其在促进果汁安全性和保持营养品质以外效用的设想，如提升果汁中活性物质(类胡萝卜素和酚类物质)的利用度，促进人体消化和降低体重等[6-7]。特别是混浊态作为非浓缩还原(not from concentrate, NFC)果汁重要的感官品质指标之一，重新进入研究人员的视线，被用来评估非热技术在降低粒度、提升浊度或钝酶方面的效能。其中将高压技术与传统机械均质结合的新兴技术，即高压均质(high pressure homogenization，HPH)，其连续处理的特点不仅克服了高静压设备分批处理流体食品的缺陷，还迫使加压的流体流过微小的间隙而被均质，使流体在获得更高的稳定性的同时升高自身温度，有助于均质结合杀菌成为新的可操作单元。因此，将HPH技术应用于果汁加工中，通过控制设备的初始温度和施加的压力用于果汁杀菌，并保证其营养品质和贮藏期间良好的混浊稳定性[8]。

基于近年来HPH技术在果汁加工领域的研究成果，本文通过对HPH技术进行简介，在此基础上探讨了其在提升果汁混浊稳定性、降低微生物数量和酶活性以及保持果汁营养品质等方面的效果，以期为HPH技术在果汁的工业化应用提供理论依据。

1 HPH技术简介

1.1 HPH简介

HPH又称动态高压(dynamic high pressure，DHP)，其研究最早可追朔到19世纪末由GAULIN发明的针对牛乳的均质设备，目的是为了充分混合和分解牛乳，使用的压力最高为50 MPa，现在称其为标准均质化(standard homogenization，SH)。随着压力技术的进步和均质阀耐压性能的提升，HPH技术的应用范围扩展到其他产品和应用领域；直到上个世纪90年代，HPH开始被作为一种破坏细胞和提取成分的有效方法来使用[8]。1994年，LANCIOTTI等首次报道了HPH对食品中致病菌和腐败微生物的抑制作用，并认为压力和均质产生的空化、剪切、湍流及其所导致的升温现象等是HPH灭活微生物的可能机制[9]。目前HPH技术的压力可达450 MPa，其中超过200 MPa的压力水平又被称为超高压均质(ultra high pressure homogenization，UHPH)[10]。HPH技术适用于处理流体食品，其机制是液体在高压力作用下流过可调节的狭窄缝隙(≤2 μm)后，压力下降到大气压，阀两端形成的压力差使流速急剧增加，产生均质效应和热效应，进而影响产品的物化特性[6]。HPH的另一优势是均质和杀菌的过程可在同一单元操作进行，并且通过优化压力和温度，使经强大剪切力后的液体物料因冲击设备内壁而产生强大撞击力，且因压力突降与突升而产生的空穴爆炸力等综合作用可实现杀菌或钝酶效果[8]。此外，颗粒比较粗大的悬浮液被加工成颗粒非常细微稳定的乳浊液，从而使得液体体系更加稳定[6]。因此，HPH处理应用于果汁加工可以使其中的微生物和酶失活，同时保持其在贮藏及货架期内良好的混浊稳定性[11-13]。

1.2 HPH工作原理

在HPH处理过程中，当液体物料通过均质阀间隙进入低压区域时,流体的动能以热能的形式被吸收、重新分配或损失，因此液体物料的温度升高并非是由外部热量输入实现的，而是完全来自压力对流体所做的推动功的转化。此外，均质的流体会经历巨大的剪切、空化和湍流效应[15](图1)。其中剪切效应的产生是因为均质阀中的微小间隙会扰乱流体的运动，使流体内部以及流体与阀座之间产生剪切作用，包括平面剪切应力和拉伸流动应力，两种应力的共同作用导致在层流状态下的液滴发生破裂；湍流是指流体在通过均质阀时，其通道突然减少至1/100～1/1 000，从而使流体产生了较大的速度梯度，进而随时间和不规则空间产生不可预测的随机运动，增加了流体体系内动量、热量和质量传递速率，是推动物料发生混合、乳化和均质化的要素。此外，湍流以涡流和热的形式耗散动能，进而为粒子破裂和温度升高提供足够的能量。而空化是当流动液体的压力突然降低时，在液体中形成空化气泡并瞬间塌陷产生剧烈作用力的另一种流体力学现象，其强度随均质压力增加而增加，且频率与液体中的压力变化成正比，其瞬间爆破产生局部高温和高压，导致细胞破裂[14]。基于这些效应可用来对果汁混浊物进行混合、乳化以及减小粒径，并达到杀菌的目的[8]。

图1 HPH可能的作用机制Fig.1 Possible mechanism of HPH

1.3 HPH设备

在HPH处理中，通过控制流体的初始(进料)温度、压力和均质阀设计等参数，可使流体食品均质化，并且协同控制升温时间(1～20 s)获得温度变化，可实现产品商业无菌[16]。但食品工业中使用的常规均质机通常在20～60 MPa的压力下运行[10]，即标准均质化(SH)，其参数并不能使食品中主要的病原体和腐败微生物失活。尽管国外HPH技术快速发展,使均质阀可承受高达350～450 MPa的压力，但也只能应用于实验室和中试规模[15]。因此严格意义上讲，目前市场上还没有商业化的HPH产品。

在HPH设备中，均质阀的设计及其几何形状是核心，其设计应使流体流经阀杆和阀座之间的狭窄间隙，从而加快流体速度。流体在到达阀壁或冲击环之前需先设定一段预定的行进距离，然后使通道突变偏转一定角度而将其压入均质阀。高压均质阀的种类较多，主要分为反向喷射阀、径向扩散阀和轴向流束节流阀。反向喷射阀根据处理室的形状分别有微通道阀、Z室型喷射阀、Y室型喷射阀、多槽Y室型喷射阀和带冷却系统的微通道阀等(图2-a～e)，是基于两股湍流碰撞的原理设计的，即流体被2个微通道分开，在压力作用下，被加速了约10倍后被迫在称作交互室的小空间内撞击[8]，最后将流体引导至比微通道直径大9倍的出口来释放压力。径向扩散阀是由径向阀面和活动阀座组成，均质压力通过调节缝隙宽度和流量来控制[17]，流体先进入具有径向轮廓的管口，然后进入由2个连续的同轴环形腔组成的冲击腔，再沿径向的通道扩散出来(图2-f)，这种设计的优势是仅通过增加流量即可使压力水平高达150 MPa；另一种是通过堆叠盘形阀构件形成的径向扩散阀(图2-g)，流体从位于堆叠构件在端部的间隙进入阀，然后流经在每个阀构件表面之间形成的环形槽，最后在另一端部的狭窄间隙被逼出，这种设计的优点是通过增加阀件来适应工业化规模生产。轴向流束节流阀的原理是将加压流体沿轴向进入均质阀，到达直径减小3倍的进料管，从而增加流体速度，在经过距离小于2 mm的管道后与阀针和阀座相撞，然后从阀针和环形阀座之间形成的宽度小于10 μm且长度小于2.5 mm的微小间隙排出，这种阀的压力仅由移动阀针来调节其与阀座间的缝隙宽度控制，适用于实验室和中试规模的处理量(图2-h)[8,15]。

a～e：反向喷射阀；f～g：径向扩散阀；h：轴向流束节流阀图2 高压均质阀示意图[8]Fig.2 Schematic diagram of high pressure homogenization valve

2 HPH处理对果汁稳定性的影响

天然混浊汁是由分散在黏性溶液(清液)中的不溶相(颗粒)组成，其中大颗粒和果肉碎片倾向于通过重力沉降[5]。通常，果汁的混浊稳定性由Stokes方程控制如公式(1)所示：

(1)

式中：V,颗粒沉淀速率，m/s；d,颗粒直径,m；ρ2,颗粒密度,kg/m3;ρ1,介质密度,kg/m3；η,体系动态黏度,kg/(m·s)；g,重力加速度,m/s2。在方程中，粒径、流变特性(黏度)和体系密度被认为是影响沉降速率的主要因素，即减小粒径和增加黏度可以降低沉淀速度，从而提高果汁体系的混浊稳定性。使用HPH处理可使果汁中的大颗粒首先被粉碎，其他的细胞团和单个细胞也被破坏，从而可以减小粒径，并改善其流变学性质和悬浮稳定性。

2.1 粒径

HPH技术应用于果汁加工中最直观的优势在于降低产品粒径，同时提高其黏度和浊度。在研究中通过使用激光粒度仪观测果汁粒度分布以及果汁的体积平均粒径(D[4，3])和表面积平均粒径(D[3，2])，多数研究表明,D[4，3]和 D[3，2]值会随着均质压力升高和均质次数的增加而显著降低[11,18]，相比之下，经巴氏杀菌后的果汁平均体积直径则略有增加。在果汁中，大颗粒对D[4，3]值的贡献大，而小颗粒对D[3，2]值贡献更大[19]。较高的D[4，3]值表示颗粒较重，在存储过程中可能会更快地沉降，而较高的D[3，2]值表明粒子之间相互作用的可能性更高更易聚集，因此鲜榨和巴氏杀菌果汁中颗粒在贮藏过程中会更快地发生沉降[20]。在使用激光粒度仪观测果汁粒度分布图中，巴氏杀菌柑橘汁显示出双峰粒度分布，而HPH处理过的果汁呈现出单峰分布，且粒径更小，分布范围更窄，在HPH处理的苹果-猕猴桃混合汁中也得到了一致的结论[21]，这说明HPH可增大果汁中直径小于2 μm的颗粒比例，使颗粒在样品中分布更均匀，而在鲜榨橙汁和巴氏杀菌的果汁中可能会出现由多个细胞组成细胞团簇，导致粒径不均匀分布[2,7]。通常，使用20～60 MPa的压力条件(SH)即可有效减少果汁粒径，也有研究者测试了更高的压力，但粒径变化并不明显。在番茄汁的HPH研究中，KUBO[4]发现75～100 MPa的均质压力引起的粒径变化不及0～75 MPa明显。表明均质压力对悬浮颗粒破坏的影响似乎遵循渐近行为，即在较高压力下，均质压力的增加会引起粒径分布的较小变化[22]。此外，均质次数的增加(1～3次)也会降低果汁的粒径，这在柑橘汁、苹果汁以及复配果汁的研究中已被证实，但其仍没有升高压力(增加40～50 MPa)带来的变化明显[3,20,23]，表明均质次数的增加也遵循渐近行为。

2.2 流变学性质

随着均质压力的升高，均质果汁的表观黏度和动态屈服应力值逐渐升高。这是因为高压均质处理导致果汁的细胞分裂和破碎不仅增加了悬浮颗粒的表面积，而且还将细胞壁成分(例如果胶和蛋白质)释放到果汁的清液中。它可能通过范德华力、静电力和水合力增强颗粒间的相互作用。但由于HPH下果汁的流变学性质也存在渐进行为，因此过高的压力对果汁黏度的改善效果不大。在苹果汁中，其流变学性质的变化主要发生在0～20 MPa的均质压力。也有研究表明，HPH处理会降低橙汁、胡萝卜汁、芒果汁和苹果汁的黏度[20-21]，且其降低程度随着均质压力和均质次数的增加而增加，主要是因为HPH破坏了悬浮颗粒，导致较小粒径颗粒的比例增加，而较小的颗粒流动阻力小，从而表现出较低的黏度。此外，小颗粒可以占据大的颗粒之间的空间，产生润滑效果，减少颗粒之间的摩擦[24]。PATRIGNANI等[25]使用更高的均质压力(200 MPa)均质猕猴桃汁2～3次，却发现其黏度有所升高，但在5 ℃贮藏过程中，所有样品的黏度均显著降低。猕猴桃苹果复合汁的研究也得到了一致的结论[21]，可能是因为猕猴桃汁的高黏度特性，使其不遵循假塑性流体剪切变稀效应，但HPH引起果汁的黏度增加改善了其在贮藏期间的浊度稳定性。

2.3 ζ-电位

ζ-电位是衡量果汁混浊颗粒表面带电性质的量度，可用于评估分散液体系中悬浮颗粒的静电稳定性。当ζ-电位的绝对值较高时，粒子(带电颗粒)相互排斥以实现稳定的分散状态；反之，粒子则缺乏足够的静电斥力而引起粒子聚集，造成果汁体系处于不稳定状态[26]。ZHU等[3]使用HPH(10～50 MPa, 均质1～2次)处理苹果汁，研究发现混浊苹果汁中悬浮颗粒的表面携带负电荷，且ζ-电位随均质压力的增加而表现出先增大后减小的趋势；在20 MPa压力下均质1次的样品具有最高绝对值，表明其具有最好的稳定性。然而0～150 MPa的均质压力并未使苹果汁的静电稳定性发生显著变化[27]，这与HPH处理胡萝卜汁和芒果汁的研究结论一致[22,28]。

2.4 浊度

浊度的不稳定性通常在自然沉淀的第二阶段发生，主要表现为混浊物的结合形成沉淀，使果汁上部澄清[11-13]。UHPH(100～300 MPa，10～20 ℃的进料温度)处理橙汁的浊度比未加工的果汁高约5倍，但在所有的UHPH果汁中，最高的压力和进料温度下处理的果汁浊度最低，而100 MPa均质压力处理橙汁浊度较高[2]。同样地，ZHU等[3]使用1～50 MPa的均质压分别均质苹果汁1～2次，发现所有的条件均增加了果汁的浊度值和浊度稳定性，但随着压力的增加，其浊度值没有显著提升，而浊度稳定性则轻微下降，在HPH的芒果汁研究中也得到了相似的结论[28]。浊度的增加归因于HPH使酶反应底物的尺寸减小或对其结构的修饰，使其与酶反应的可能性降低[29]。此外，均质同样破坏了果汁细胞的完整性，将细胞破碎成碎片，导致果蔬汁的平均粒径降低，颗粒分布变窄，相对于巴氏杀菌橙汁具有更高的稳定性和浊度值[11]。

3 HPH处理对果汁中微生物的影响

微生物的存在会使果汁产生不良的味道、气味以及更高的浊度，甚至发生安全隐患。因此，美国联邦果汁危害分析关键控制点(hazard analysis critical control point, HACCP)规定，果汁加工商必须进行处理使相关微生物减少99.999%或<5 lg CFU/mL[30]。研究表明，腐败微生物和食源性病原微生物灭活效率的升高取决于HPH的压力水平、均质循环次数和进(出)料温度，且与食物基质(例如黏度、pH和脂肪含量等)以及微生物类型有关[6]。

CAMPOS等[31]将橘子汁经100～300 MPa均质处理，发现随着压力的升高，酿酒酵母和植物乳杆菌致死率明显升高；且在压力250 MPa以上时菌落总数至少降低了7.1个数量级。关云静等[32]使用40～190 MPa的均质压力处理芒果汁后，发现大肠杆菌数量降低了0.46～5.16 lg CFU/mL。此外，不同微生物灭活程度与微生物特性和果汁基质有关。降低了橙汁经200和300 MPa的UHPH处理后，中嗜温需氧菌数量显著降低，最高减少4.38 lg CFU/mL；嗜冷需氧菌为4.43 lg CFU/mL；乳酸菌为4.69 lg CFU/mL，其余微生物降低至检测限以下[13]，而使用200 MPa的压力对猕猴桃汁均质2～3次即可使其中的酵母菌降低至检测限以下[25]。PATRIGNANI等[33]使用100和200 MPa的压力均质苹果汁1～3次，发现压力和均质次数的增加对苹果汁中单核细胞增生李斯特菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和酿酒酵母的致死率增加，其中金黄色葡萄球菌和单核细胞增生李斯特菌对HPH处理具有较高的抗性，说明相对于革兰氏阳性菌，革兰氏阴性菌对参数升高更加敏感。VELZQUEZ-ESTRADA等[11]研究了200～400 MPa UHPH处理对橙汁中肠道沙门氏菌(SamonellaentericaserovarSenftenberg775 W)和单核细胞增生李斯特菌的影响，结果表明肠道沙门氏菌比单核细胞增生李斯特菌更加敏感，在400 MPa时，肠道沙门氏菌几乎完全灭活，而同样条件处理的葡萄汁中观察到了单核细胞增生李斯特菌的完全失活，可能是果汁中存在具有抗单核细胞增生李斯特菌作用的天然化合物。BELLOCH等[12]也观察到了橙汁中植物乳杆菌对HPH的敏感性，果汁在150 MPa和进料温度20 ℃(出料温度为57 ℃)的条件下,均质2 s可使植物乳杆菌减少5个对数周期，而同样的压力下必须延长保持时间(20 s)才能使李斯特菌减少5 lg CFU/mL。同样地，使用8 000 psi(约55 MPa)的压力和45 ℃的进料温度可使桃汁中的大肠杆菌减少5.03 lg CFU/mL[34],因此，UHPH与进料温度结合起来才能获得与热灭菌(72 ℃，15 s)相当的处理效果[35]。

4 HPH处理对果汁中酶活性的影响

果汁中酶的种类繁多，对果汁品质影响也各不相同。在柑橘汁中，高活性的果胶甲基酯酶(pectin methylesterase, PME)会降低果胶酯化度，从而使果胶吸附金属离子(Ca2+和K+)生成沉淀；而苹果汁中PME活性和果胶含量较低，因此对其稳定性影响较小。多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)和过氧化物酶(peroxidase，POD)则与果汁在贮藏过程中褐变的发生有关，因此酶的钝化程度也是评价杀菌效果的重要指标。HPH对不同种酶的作用效果不同，可能与其自身结构或存在的体系差异有关。VELZQUEZ-ESTRADA等[13]比较了UHPH处理和传统杀菌对橙汁PME活性的影响, 发现压力的增加(100～300 MPa)促使PME活性降低，在100 MPa，10 ℃均质条件下保留了90%的PME活性；当压力上升至300 MPa,PME失活率则超过了96%，与90 ℃的巴氏灭菌效果无显著差异；在200 MPa处理后，PME残留活性虽然高，但在储存过程中汁液浑浊保持稳定。PME失活不仅与压力水平有关，还依赖于温度的升高。LACROIX等[36]在对瓦伦西亚橙汁的研究中发现，在HPH的压力(170 MPa)和均质作用而不进行外部加热的条件下，仅能使橙汁PME活性降低20%，而相同条件的HPH处理与温度(50 ℃，10 min)联合使用则使PME失活率显著升高，与同等温度下热处理效果非常相似。同样地，SENTANDREU等[7]通过使用150 MPa和31 ℃(出口温度68 ℃)进行15 s的处理使PME酶活性降低了60%，相当于65 ℃，15 s的热失活水平；当进料温度提升至68 ℃，可使含25%和50%果肉的橙汁中PME失活率分别达到了90%和75%，表明PME活性随果肉含量降低和均质温度升高而降低[18]。而苹果汁中PME酶的耐压性要低于PPO和POD，YI等[21]使用20～60 MPa的均质压力处理苹果汁后观察到POD活性有所升高，可能是因为HPH引起的PPO及其底物的分解反应影响了酶促反应。如新鲜苹果汁中PPO及其底物(例如酚类化合物)分别位于细胞(簇)的质体和液泡中，而HPH处理使得PPO及其底物被释放，从而增加了PPO活性，且使苹果汁发生了明显的褐变现象。因此单独的HPH处理对酶活性影响有限，需与其他方法结合使用，如温度、添加酶抑制剂等来降低酶活。

5 HPH处理对果汁营养品质的影响

5.1 理化性质

HPH对果汁的pH值、可溶性固形物、可溶性糖以及有机酸含量无显著影响，但会导致可滴定酸含量降低，引起果汁色泽的变化，HPH处理后，橙汁和苹果汁L*值和b*值更高，a*值无显著变化。L*值与果汁的浊度呈正相关，与D[4，3]和D[3，2]值呈负相关，由于UHPH处理减小了果汁粒径，从而使其亮度升高[2,7,21]。但也有研究表明均质压力及处理次数对果汁色泽影响不显著[2,20,37]。

5.2 活性成分

果汁中的营养成分包括维生素C(Vc)、果胶、多酚物质、类胡萝卜素、蛋白质等，对补充营养物质、增进人体健康方面具有较大的益处。其在果汁中主要以悬浮物和混浊物形式存在，在贮藏期间会部分地或完全地参与沉淀的形成。澄清杨梅汁[38]和橙汁[5]中,多糖、多酚、花色苷、蛋白质以及金属离子(Ca2+、K+)是沉淀物质的主要组成部分；荔枝汁[39]、桑椹汁[40]以及苹果汁[41]中的多酚与蛋白质(主要是脯氨酸)结合形成的复合物也是导致果汁沉淀的重要因素。传统制汁的澄清工艺虽然去除了大颗粒的悬浮物质及部分混浊物质，且有效避免了快速分层现象，但对于澄清汁的后混浊现象和沉淀的发生仍不可避免。因为清液中以游离形式存在的物质(如游离酚、可溶性果胶以及可溶性蛋白)仍然会相互结合形成混浊，因此HPH工艺不仅降低混浊汁颗粒粒径，其非热特性又可有效保留果汁中的保证营养成分。

在HPH处理中，果汁的Vc含量会略有下降，150 MPa和31 ℃(出料温度68 ℃)保持15 s的HPH条件使柑桔汁中Vc含量降低了约3.92%，但仍然要优于所有热处理(5.22%～7.83%)[7]。此外，压力水平以及出料温度的升高会影响Vc含量，均质压力从40 MPa上升至120 MPa时，草莓汁中Vc含量从0.51 mg/mL降低至0.36 mg/mL[42]；随着压力和出料温度的升高，橙汁Vc损失了约1.72%～10.70%，但进料温度(≤22 ℃)对Vc含量没有显著影响[43-44]，这与高压均质的芒果汁的研究结果一致[28]。同样地，果汁中类胡萝卜素的含量也会受到压力和出料温度的影响(与进料温度无关)，SENTANDREU等[7]使用HPH(150 MPa)处理柑橘汁后发现总类胡萝卜素水平下降了40%，高于不同条件的热杀菌(13%～30%)。也有研究者发现HPH处理对橙汁总类胡萝卜素含量的影响并不显著，且其含量降低主要是因为原维生素A的损失(α-胡萝卜素和β-胡萝卜素)。原维生素A的损失率与均质压力呈正相关，在100和200 MPa下分别减少了8%和20%，而在300 MPa的处理则使其含量减少了30%[43]。然而刘嘉宁等[45]使用60 MPa的压力对胡萝卜汁均质3次，发现总类胡萝卜素含量增加了15.19%，且主要是α-胡萝卜素和β-胡萝卜素含量增加(27.29%和6.13%)，这是因为HPH破坏了细胞壁，促进了类胡萝卜素释放到胡萝卜汁中，且释放的类胡萝卜素具有更好的生物利用度[46]。HPH处理橙汁后黄烷酮(主要是橙皮苷)含量增加，在200～300 MPa上达到了最高值；而总酚含量和抗氧化能力值与鲜榨橙汁相比没有显著差异，巴氏杀菌后其含量则显著降低[11,43]。然而，SENTANDREU等[7]的研究表明HPH处理不会使柑橘汁中类黄酮含量发生明显变化，且没有巴氏杀菌的生物利用度高。相反地，帅希祥等[42]使用40～120 MPa的均质压力处理草莓汁后，发现总酚含量降低了5.56%～16.67%，花色苷含量降低了 2.94%～20.59%；同样，高压均质(160 MPa)处理的桑椹汁总酚、总黄酮和总花色苷含量分别降低了39.91%、27.35%和 24.41%，可能是因为超高压激活了果汁中多酚氧化酶和葡萄糖苷酶活性，从而使部分多酚和花色苷被氧化而导致含量降低[47]。高压均质处理对不同果汁的营养成分的影响存在较大差异，需要综合各种因素来深入分析其形成原因和机理，并针对不同的果汁进行单独的参数优化。

5.3 挥发性成分

果汁的挥发性物质是果汁风味物质的重要组成部分，其成分和含量影响果汁产品的品质和消费者的购买欲望。在传统的热杀菌过程中，过高的温度不仅使果汁的香气成分损失，还会产生异味，而HPH则能很好地避免这一现象的发生。CERDN-CALERO等[48]使用150 MPa的均质压力处理橙汁后发现其挥发性成分组成与原始鲜榨果汁相似，且在冷藏条件保存15 d也没有发生显著变化。同样地，YI等[21]使用20～60 MPa的均质压力处理苹果汁后观察到香气成分没有明显的变化趋势，表明高压均质有利于保持果汁中的香气成分。

6 HPH在果汁领域的新趋势

已有研究表明，单独使用高压均质会存在一些缺陷，最主要的问题是其在果汁的杀菌和钝酶方面没有热杀菌的效果好，从而引发食品的安全隐患；此外，果汁杀菌所需的较高的压力参数增加了设备成本(如均质阀)，且会造成更高的电能消耗，同时降低设备寿命，不符合食品加工中“清洁标签”的发展理念。因此不论是早期高压均质作为果汁加工中辅助的稳定化工艺，还是近年来作为杀菌工艺，关于高压均质栅栏技术的使用一直是果汁加工领域的研究热点。易俊洁[49]将HPH(20 MPa，进料温度4 ℃)预处理的苹果猕猴桃复合汁经超高压(600 MPa，3 min，4 ℃)杀菌后，可有效地避免浊汁发生分层沉淀现象，且保持了果汁在贮藏过程中的品质，减缓了褐变和香气成分变化。宁椿源等[50]利用高压均质技术(0～190 MPa，进料温度30～60 ℃)结合 VC(0.15%)处理浊桃汁，发现110 MPa 的压力和60 ℃的进料温度可使桃浊汁中的酵母菌和霉菌降低至检测限以下，与单独的HPH相比，添加VC有助于改善浊桃汁的色泽，黄酮和总酚含量提升了2～3 倍。SAUCEDA-GLVEZ等[51]将超高压均质(100～300 MPa)与紫外辐照(UV-C, 7.2～28.7 J/mL)联合应用处理苹果汁, 发现300 MPa的均质压力结合21.5 J/mL的辐照剂量可使酸热脂环酸芽孢减少3.5个对数周期，高于单独的UHPH处理效果(<1 lg CUF/mL), 说明UPHP与UV-C的组合可以对耐热和耐压的真菌芽孢产生协同作用，这为HPH技术用于灭活果汁中芽孢提供了思路。

7 总结

HPH是一种应用前景广阔的非热加工技术，基于不同的均质压力，其可以用于满足果汁加工过程中稳定化和(或)保藏技术的不同需要，对于改善果汁贮藏稳定性，减少微生物以及保持营养品质具有独特的优势。但HPH在杀菌钝酶方面效果有限，因此可以将HPH与其他技术结合使用，以达到期望的杀菌效果。此外，应用HPH对不同果汁的营养物质含量的影响存在较大差异，在实际生产过程中需针对不同果汁的加工参数进行优化，使其在保证果汁微生物处于安全水平的基础上，满足消费者对于天然、营养和健康等绿色消费理念的追求。