超高压处理对芒果泥品质的影响

张珍珍，张司南，吴元斌，郑楚瑶，蒋 卓,*

（1.广西果天下食品科技有限公司，广西 百色 533000；2.华南农业大学食品学院，广东 广州 510642）

芒果是世界上最主要的热带水果之一，其果肉鲜美多汁，风味独特且营养丰富，深受世界各地人民的喜爱。目前我国已有培育和引进的品种100 多种，在云南、海南、广东、广西、福建、台湾等地区均有大范围种植[1]。但是新鲜芒果不易储存，极易腐烂[2]。我国芒果每年在贮运和流通环节造成的损失高达20%以上[3]。这不仅限制了芒果市场的发展，还会严重影响芒果生产经营者的积极性和商品化生产的发展。故在盛产地往往将大量剩余的成熟芒果尽可能快地加工成芒果原浆保存起来，为日后加工芒果汁、芒果酱及其它芒果产品提供所需原料[4-6]。芒果原浆的快速加工是高质量保存芒果最有效的途径之一，也是目前世界上通用的水果快速保存方法之一[3]。

除了避免微生物生长，芒果泥保存的主要挑战之一是内源性酶，这直接关系到芒果的品质，这些酶会造成芒果泥褐变，加速芒果泥的腐败变质，进而导致芒果泥的品质下降。过氧化物酶（POD）等氧化酶是导致水果产品颜色和营养价值劣变的主要原因[7]。在商业上，这些酶通常用热处理灭活。虽然热加工保证了产品的安全，但它会对水果产品的品质造成不良影响，如热敏性成分的损失、风味劣变、产生热臭等[8]。此外，热处理也会降低果蔬产品的抗氧化能力[9]。热加工所造成的果泥品质下降是人们不愿意看到的，也是消费者所不能接受的。随着市场对商品品质要求的不断提高以及消费者健康意识的不断加强，生产出高品质的芒果泥已成为一种迫切的需要。这对提高我国芒果产业的附加经济效益和综合利用水平，促进我国芒果产业的可持续发展具有十分重要的意义。

非热加工可以避免食品加工中热对食品品质造成的损失，如超高压处理、辐照处理、低温等离子处理等。研究表明，超高压处理对许多水果产品中病原菌和腐败微生物的杀灭效果显著，可以延长水果产品的货架期[10]。与传统热处理相比，超高压处理能更好地保留生物活性化合物的水平，提高微生物稳定性，降低酶活性[11]。其主要优点之一是将静水压瞬间传递到样品的每个部位，不受尺寸、形状和食品成分的影响，产生高度均匀的产品[8]。辐照是一种利用电子加速器产生的电子束射线能量杀灭果蔬表面微生物，抑制果蔬生理活动，从而延长果蔬产品货架期的保鲜技术手段。与常规热杀菌方法相比，辐照保鲜是冷杀菌技术，杀菌效率高，并能较好地保持其原有感官品质、营养和风味等[12]。低温等离子处理是利用食品周围介质产生光电子、离子和自由基等活性物质，杀灭食品中的微生物[12-13]。与目前广泛采用的热源等杀菌技术相比，低温等离子体技术在杀菌过程中具有安全、高效、产生的活性物质能高效杀菌且不易残留等优势，特别适用于生鲜及热敏性食品的冷杀菌[13]。目前，辐照、低温等离子和超高压技术在芒果泥加工方面的研究尚不深入。特别是超高压处理后，芒果泥储存期稳定性的变化尚未有学者研究。

为了提升芒果泥的品质，本研究采用了超高压、辐照和低温等离子三种非热加工手段对芒果泥进行处理，并对不同方法的杀菌效果进行分析比较。选取其中较优的方法，进一步研究其对芒果泥的感官、色泽、可溶性固形物含量等特性以及储藏稳定性的影响。研究结果将对水果泥（汁）的非热加工有一定的指导意义和参考价值。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

芒果泥（小台农，广西百色） 由广州市领航食品有限公司提供；将新鲜芒果洗净后去皮核，接着将果肉榨成泥，在短时间内把果泥装入聚乙烯包装袋中，运入-20 ℃的冷库中速冻并储存；琼脂粉、胰蛋白胨、酵母浸出膏、氯化钠、无水葡萄糖、磷酸氢二钾（K2HPO4）、磷酸二氢钾（KH2PO4）、孟加拉红琼脂、愈创木酚、30% H2O2等 分析纯，西格玛试剂公司。

UHP800 MPa/5 L 超高压设备 包头市文天科技有限公司；DZQ-400 真空封口机 瑞安市新元包装机械设备有限公司；辐射源钴-60 C-188 辐照设备

广州辐锐高能技术有限公司；CP-I 低温等离子设备 广东省农科院和南京农业大学联合研发；752N 紫外可见光分光光度计 上海仪电分析仪器有限公司；pHS-25 pH 计 雷磁公司；NR110 色度计深圳市三恩施科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 三种非热加工技术处理芒果泥

1.2.1.1 超高压处理 参考Zhang 等[14]的方法，并稍作改动。芒果泥用真空封口机密封在聚乙烯袋里，然后放入超高压设备。压力室中加入蒸馏水作为压力介质。样品分别在200～600 MPa（压力间隔为100 MPa）的超高压条件下，在25 °C 的环境中处理15 min。未经过超高压处理的样品（0.1 MPa）作为对照样品。每个处理设3 个重复。

1.2.1.2 辐照处理 芒果泥用真空封口机密封在聚乙烯袋里，然后放入辐照设备进行辐照处理，辐照计量为默认设定，依次为3 kGy，3 h；6 kGy，6 h 和9 kGy，9 h。

1.2.1.3 低温等离子处理 将芒果泥平铺在洁净的塑料板上，放入低温等离子机进行处理，处理电压为默认为140 kV，处理时间分别为3、6 和9 min。

1.2.1.4 杀菌效果评定 按照国标GB 4789.2-2016食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定,检测不同条件处理后样品的菌落总数。

1.2.2 超高压处理对芒果泥品质的影响 选取较优的非热加工方法（超高压加工），进一步研究不同压力处理对芒果泥品质的影响。

1.2.2.1 色度测定 用色度计测定样品的色度，在黑暗的环境中（环境温度为室温）把白板放在色度计探头的前方进行校准。然后测量样品的L*（亮度），a*（红色/绿色）和b*（黄色/蓝色）。按照下列公式计算总色差（ΔE）：

式中：L0表示对照样品的亮度值；a0表示对照样品的a*值；b0表示对照样品的b*值。

1.2.2.2 POD 剩余活性的测定 粗酶提取液的制备参考Carmen 等[15]的方法，并略作修改。简言之，将10 g 芒果泥与30 mL 0.05 mol/L 的磷酸钾缓冲溶液混合均匀后，在4 ℃环境下离心10 min，转速为12000 r/min。然后用滤纸过滤所得的上清液为粗酶提取液。POD 酶活性测定：用紫外分光光度计测量POD 的剩余活性。本实验参考Zhang 等[16]的方法并稍作修改。将粗酶提取液0.1 mL 加入比色皿中，再加入反应溶液（含pH6.1 的磷酸缓冲液、30% H2O2和愈创木酚），快速搅拌均匀后放入波长为470 nm的紫外分光光度计中读数，记录最初的3 min 内（间隔20 s）吸光度的变化值。一个单位的POD 活性表示为每分钟增加0.001 单位的吸光度，计算公式如下：

式中：At表示压力处理后果泥中POD 的活性（%）；A0表示压力处理前果泥中POD 的活性（%）。

1.2.2.3 可溶性固形物含量（TSS）与pH 的测定 采用手持式折光计法测定果泥中的TSS 含量。将样品液搅拌均匀后，用吸管吸取2～3 滴样品液于棱镜上通过目镜观察读数。每个样品重复3 次，取平均值。

果泥pH 采用pH 计测定仪检测。取10 mL 样品于烧杯中，放置到温度恢复至室温后，搅拌均匀，用pH 计进行测定，每个样品测量3 次，取平均值。

1.2.2.4 感官评定 以色泽、香气、滋味和组织状态作为评定指标，分别邀请6 名年轻男性和6 名年轻女性（具有食品专业背景且年龄在20～25 岁之间）组成感官评定小组。参考王琼波等[17]和孙灵霞等[18]的方法制定感官评价标准。感官评定在食品感官评定室内进行，每位评定员都被单独安排在一个隔间区，以免受到外界的影响。评定员在尝每个样品之前用纯净水漱口，以免受到样品之间的相互干扰[19]。

1.2.2.5 储藏稳定性评价 将高压处理后的样品外表面擦干，直接连包装袋放入冰箱的冷冻室，在-18 ℃的环境下储存。当储存时间达到10、15、30、60 d、6 个月、9 个月时，将样品取出。按照国标GB 4789.2-2016 食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定，检测样品的菌落总数。

1.3 数据处理

所有实验均重复3 次，数据以三个实验的均值和标准差表示。采用SPSS 17.0 版本统计软件（SPSS Inc., USA）进行标准差（±SE）计算。所有图形均使用Origin 8.0 版本绘制。

2 结果与分析

2.1 不同处理方法杀菌效果的对比

辐照处理后样品的菌落总数如表1 所示，对照样（未经高压处理的样品）的菌落总数为3.95 lg（CFU/g），超过了商业无菌的标准。但是用3 kGy 的辐照剂量处理后，菌落总数降至1.17 lg（CFU/g），达到了商业无菌标准的要求。当辐照剂量为6 和9 kGy 时未检出菌落。不同辐照剂量处理后的样品差异性显著（P＜0.05）。以上结果表明：辐照杀菌的杀菌效果明显，当辐照剂量超过3 kGy 时杀菌效果较好。

表1 不同方法处理后样品的菌落总数Table 1 Total colony count in samples after different methods treated

低温等离子处理后样品的菌落总数如表1 所示，对照样的菌落总数为3.92 lg（CFU/g）。用低温等离子分别处理3 和6 min 后，菌落总数分别为2.45和2.16 lg（CFU/g），均未达到商业无菌标准，当处理时间为9 min 时，菌落总数为1.98 lg（CFU/g），略低于商业无菌标准，不同处理条件处理后，样品间的菌落总数差异显著（P＜0.05）。以上结果表明，低温等离子杀菌具有一定的杀菌效果，但是相比于辐照杀菌，低温等离子的杀菌效果较差。

超高压处理后样品的菌落数如表1 所示，对照样（0.1 MPa）的菌落数为2.04 lg（CFU/g），超过商业无菌标准。当压力达到200、300 和400 MPa 时，样品的菌落数分别为1.48、1.39 和1.00 lg（CFU/g），均达到了商业无菌标准，当压力超过500 MPa 时菌落数＜1 lg（CFU/g），不同样品之间的菌落总数差异显著（P＜0.05）。以上数据表明，超高压处理有着较好的杀菌效果，且压力越高杀菌效果就越明显。本实验的最高实验压力为600 MPa，没有继续提高压力。这是因为在食品工业生产中，一般超高压设备的最高压力即为600 MPa，此外，超高压设备在过高的压力（＞600 MPa）条件下长时间运行，会对设备造成一定的损害，缩短设备的寿命。总的来说，三种非热加工技术中辐照处理和超高压处理均有良好的杀菌效果，低温等离子的杀菌效果较差。但是由于辐照处理在处理会导致样品的风味下降，且过高剂量的辐照处理会导致食品中辐照残留超标[20]。所以三种非热加工方式中，超高压加工同时具备杀菌效果好且安全的特点。为了进一步探究超高压加工对芒果泥品质和安全性的影响，对压力处理后芒果泥的色度、风味等理化性质进行了检测，并对不同压力处理后的芒果泥在储存阶段中的菌落数进行了监测。

2.2 超高压对芒果泥色度的影响

不同压力处理后芒果果浆的色度变化如表2 所示，对照样品的L*值为49.42。随着压力的上升L*值在不断增大，这表明压力越高，芒果泥的色度就越亮。这可能是由于压力处理后导致果泥中POD 酶活性的下降进而减缓了酶促褐变的速度所导致的[7]。对照样品的b*值为59.71，a*的值为17.68，这两个值都随压力的增大而增大，且不同压力处理后样品值之间的差异性显著（P＜0.05）。这表明样品的黄色色度和红色色度都随着压力的上升而不断增大。随着压力的升高，总色差（ΔE）不断增加。这可能是由于压力破坏了植物的细胞和组织结构导致其中的色素释放所引起的[7]。Zhang 等[7]的研究也表明，芒果泥中的β-胡萝卜素含量会随着压力增大而增加，进而导致芒果泥黄度值的增加。这与本文所得的研究结果相似。以上结果表明，不同压力处理导致芒果泥色度的变化是由压力破坏植物的细胞和组织结构进而造成其中的色素释放和酶促褐变共同导致的。

表2 不同压力处理后芒果果泥的色度变化Table 2 Chroma change of mango puree after different pressure treatment

2.3 超高压对芒果泥中POD 活性的影响

POD 是影响果泥褐变程度最主要的酶之一，对果泥的色泽和新鲜程度有着非常重要的影响。一般情况下，果蔬中POD 的活性越高，果蔬褐变的就约明显。此外POD 非常耐压，常作为超高压钝化酶工艺中的指标酶[7]。压力处理后芒果泥中POD 剩余活性的变化如图1 所示，当处理压力为200 MPa 时，相比于对照样品，芒果中POD 的剩余活性下降至81.83%。当压力达到300 MPa 时，样品中POD 的剩余活性为82.22%，相比于200 MPa 时略有上升。随着压力的继续上升，芒果泥中POD 的活性持续下降，当压力达到600 MPa 时，芒果泥中POD 的剩余活性仅为对照样品的49.70%。总的来看POD 的活性随着压力的上升呈下降趋势。之前有一些学者的研究也表明草莓[21]、胡萝卜[22]、猕猴桃[23]中POD 酶的活性都会随着压力的上升而不断地下降。这是由于高压会对POD 的二级结构和活性中心造成影响，进而影响POD 的活性[16]。

图1 超高压处理后芒果泥中POD 的剩余活性Fig.1 Residual activity of POD in mango puree after ultrahigh pressure treatment

2.4 超高压对芒果泥可溶性固形物含量和pH 的影响

可溶性固形物含量（TSS）和pH 是影响果浆品质和商品价值的重要指标。芒果泥的TSS 如表3 所示，对照样品（0.1 MPa）的TSS 值为21%。差异性分析表明，不同压力处理后芒果泥的TSS 并没有发生显著变化（P＞0.05），该结果反映了芒果泥的TSS 受压力影响不大，这和之前一些学者所得出的结论一致[10,24-25]。但是，超高压处理会对果泥的pH 有一定的影响（见表3），当压力小于400MPa 时，pH 的变化不明显。当压力大于400 MPa 时，pH 皆小于对照样品。这是因为压力会导致食物中水分子的电离，从而增加了食物中氢离子的浓度，进而导致样品pH 的变化[26-27]。pH 的变化可能会对芒果泥储存期的稳定性造成一定的影响（尽管pH 变化范围并不大），这是超高压加工水果泥产品时需要注意的问题。

表3 超高压对芒果泥理化性质的影响Table 3 Effects of ultrahigh pressure on physical and chemical properties of mango puree

2.5 超高压处理后芒果泥的感官评价

超高压处理后芒果泥的感官评价如表4 所示，压力处理后芒果泥的色泽水平略有上升，对照样的色泽评分为7 分，200～400 MPa 处理后的色泽评分为8 分，500 和600 MPa 处理后的色泽评分为9 分。显著性分析表明，压力对芒果泥的色泽影响显著（P＜0.05）。随着压力的上升芒果泥的颜色越发的鲜艳和亮丽，这是由于压力处理降低POD 的活性从而抑制酶促褐变和芒果组织中色素释放所共同导致的，这在上文中已经得到证实。随着压力的上升，芒果泥的香气水平略有下降，对照样的香气为9 分，当压力为400 和500 MPa时，样品的香气评分为8 分，当压力继续上升至600 MPa时，样品的香气评分为7 分。显著性分析表明，压力处理对香气影响显著（P＜0.05）。这可能是压力在上升过程中导致样品中的温度略微上升所造成的。但是芒果泥的滋味和组织状态受压力影响不大，显著性分析也反映了这一点。不同压力处理后，芒果泥的滋味评分为8～9 分左右，没有明显的变化趋势。组织状态的评分都稳定在9 分左右。总的来说，超高压处理对芒果泥的感官影响不大，较低压力的处理（200～500 MPa）会略微提升芒果泥的感官品质，600 MPa处理对果泥的香气会造成一定的影响。

表4 不同压力处理后芒果泥的感官评价Table 4 Sensory evaluation of mango puree after different pressure treatment

2.6 超高压处理对芒果泥储存期菌落总数的影响

超高压对芒果泥的杀菌效果显著，压力越大杀菌效果越明显（表1 和图2）。对照样品的菌落数为2.04 lg（CFU/g）超出了商业无菌标准。经200～600 MPa的压力处理后，所有样品的菌落数均到达商业无菌标准。在保存10 d 后，200 MPa 处理样品的菌落数超过了商业无菌标准。当储存时间为1 个月时300 MPa处理样品的菌落总数超出了商业无菌标准，400～600 MPa 处理样品的菌落总数依然在商业无菌标准之内。当储存期为2 个月时，400 MPa 处理样品的菌落数超过了商业无菌标准。当储存期为半年时500 MPa 处理样品的菌落总数超过了商业无菌标准。600 MPa 处理的样品，其菌落总数依然在商业无菌标准之内，甚至在储存期达到9 个月时，600 MPa处理样品中的菌落数依然可以达到商业无菌标准。综上所述，大于500 MPa 的压力处理对芒果泥有着较好的杀菌效果，特别是用600 MPa 处理后的样品，其储存期至少可以达到9 个月。张增峰等[28]用热杀菌对果汁饮料进行处理，其储存期可以达到3 个月，远远低于超高压处理后的储存期。可见超高压处理后芒果泥的储存稳定性极佳。

图2 不同压力处理对芒果果泥储存期间微生物变化的影响Fig.2 Effects of different pressure treatments on microbial changes of mango puree during storage

3 结论

本实验研究了不同非热加工方法（超高压、辐照、低温等离子）对芒果泥杀菌效果的影响，结果显示：辐照和超高压处理对芒果泥的杀菌效果较好，低温等离子加工的杀菌效果较差。对于超高压处理，当压力≥200 MPa 时即可达到商业无菌状态。此外，超高压会对芒果泥的色泽造成一定的影响，使得芒果泥的黄色色度和亮度值增加。超高压处理会降低芒果泥中POD 的活性，且POD 活性随着压力的上升呈现下降的趋势。芒果泥的TSS 受超高压影响不大，pH 随着压力的上升会有略微的降低。不同压力处理后芒果泥的感官评价表明，较低的压力处理（200～500 MPa）会略微提升芒果泥的感官品质，600 MPa处理对果泥的香气会造成一定的影响，但是超高压处理对芒果泥的感官影响不大。芒果泥在储存期间的微生物变化情况表明，大于500 MPa 的压力后，芒果泥的储存期稳定性较好，特别是用600 MPa 处理的样品，其储存期至少可以达到9 个月。以上实验结果表明，超高压加工不仅可以极大程度地保持芒果泥原有的感官和理化性质，还可以提升芒果泥的稳定性和商业储存期。这进一步证明了超高技术在果蔬加工中极具应用前景。