超高压处理对鲜榨复配果汁品质及货架期的影响

王凤玲，朱 琳，柴 瑾，王晨昕，李珊珊，环 铄

（天津商业大学生物技术与食品科学学院，天津 300134）

鲜榨果汁富含异黄酮、花青素、类胡萝卜素等活性成分以及甘甜、醇厚等新鲜风味而倍受广大消费者的欢迎[1-2]。复配果汁是以2 种或2 种以上的果汁为原料，按照一定比例加工配制而成，它可综合多种水果的营养价值并创造出新奇的口感，满足不同群体对产品的需求，具有广阔的加工应用前景[3-5]。

菠萝香气浓郁，富含VB、VC、Ca、P、Fe 等多种维生素和矿物质[6]，菠萝也可药用，具有清热解暑，消食止泻等功效[7-8]。猕猴桃出汁率高，口感酸甜，富含多酚、蛋白质、有机酸、维生素C 等多种营养物质，被誉为“水果之王”[9]，具有抗氧化、防癌、降低胆固醇、助消化等多种功能[10]。芒果气味香甜，含有丰富的蛋白质、膳食纤维、多酚、多糖和Ca、P、Fe 等矿质元素及多种维生素[11-13]，具有抗氧化、防治心脑血管疾病等功效[14]。三种水果均属于季节性产品，采收期较短，且运输过程中碰撞导致表皮易破损、贮藏过程由于温度、湿度条件限制而损耗较大，为了充分利用资源，对采后水果进行适当加工，既可以适应当前市场发展的需要，又能增加其附加值。芒果能赋予果汁良好的甜感，菠萝能赋予果汁诱人的香味，猕猴桃能赋予果汁较高的营养价值，因此，将甜度较高的芒果、香气馥郁的菠萝和风味独特的猕猴桃复配，在保证营养丰富的同时，赋予了果汁良好的感官、口感和风味。

超高压处理技术（Ultra-high Pressure，UHP）属于非热杀菌技术，是将食品物料在100 MPa 以上（100～1000 MPa）的压力下和在一定温度下处理一定时间，运用新型食品加工方法对食品进行杀菌、灭酶和改变物性等[15]。超高压处理技术避免了热处理导致果汁发生非酶促褐变反应、形成蒸煮异味、破坏维生素等现象[16-17]。目前，UHP 技术在美国、欧洲和加拿大已被政府权威部门批准用于减少果汁和鲜切水果产品中的致病菌，并可使产品货架期延长超过3 倍[18-19]。目前，国内仅有少量文献报道了关于超高压处理技术对果汁品质的影响，且主要注重超高压处理技术对果汁的品质、工艺方面的研究，鲜有涉及超高压处理技术对果汁的风味物质及货架期方面相关的研究。

因此，本文以猕猴桃、菠萝、芒果为原料制备复配果汁，以感官评价作为复配果汁风味综合评分标准，利用超高压处理技术进行杀菌和钝化酶而制备复配果汁，运用现行有效的国家标准检测方法测定品质指标变化，对比食品工业普遍采用的热处理技术对果汁的品质和风味的影响，同时对其货架期进行预测。最终制备成组织状态稳定、适口性强、营养健康、货架期较长的鲜榨复配果汁饮品，为复配果汁超高压处理工艺参数提供理论依据和实践基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

芒果（品种为台农一号）、菠萝（品种为金钻，产地为海南）、猕猴桃（产地为陕西） 购自淘宝；抗坏血酸、没食子酸 标准品，曼哈格（上海）生物科技有限公司；邻菲罗啉、EDTA、福林试剂、碳酸钠 分析纯，国药集团化学试剂有限公司；2，6-二氯靛酚 分析纯，天津市科密欧化学试剂开发中心；咔唑 分析纯，西亚化学科技（山东）有限公司；半乳糖醛酸 生化试剂，上海源叶生物科技有限公司；平板计数琼脂培养基、孟加拉红琼脂培养基 北京奥博星生物技术有限责任公司。

HPPL2-800/2.5 超高压设备 天津华泰森淼生物工程技术股份有限公司；JS80D-200 榨汁机 苏泊尔生活电器有限公司；YJG 均质机 天津市特斯达食品科技有限公司；LD5-10 离心机 北京新时代北利医疗器械有限公司；UltraScan PRO 全自动色差仪美国HunterLab；TU-1901 紫外可见光分光光度计北京普析通用仪器有限责任公司；PHSJ-5T pH 计 上海雷磁科学仪器厂；WYT-4 手持糖度计上海精密仪器仪表有限公司；ME104/02 分析天平梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；DK-8D 电热恒温水浴锅 上海森信实验仪器有限公司；65 μm PDMS/DVB 萃取头 美国Supelco 公司；Trace 1310-TSQ 8000 Evo 气相色谱-质谱/质谱联用仪 美国Thermo 公司。

1.2 实验方法

1.2.1 复配果汁的制备 复配果汁制作工艺流程如图1 所示。

图1 复配果汁制作工艺流程图Fig.1 Production process of compound fruit juice

操作要点：选择新鲜、无霉变、无腐烂、无虫害且果肉丰满的芒果、菠萝、猕猴桃，用流水冲洗干净后对果实进行预处理，并用榨汁机进行破碎、打浆、榨汁，用200 目的纱布进行粗滤得到果汁原汁，将制备好的芒果原汁、菠萝原汁、猕猴桃原汁按照一定比例进行复配，通过感官评价进行分析得到最佳配比，将按比例调配好的果汁进行均质脱气后装袋密封，放入设备进行杀菌。

1.2.2 复配果汁比例的优化 菠萝果汁原浆、猕猴桃果汁原浆、芒果果汁原浆，按照不同比例进行复配，根据预实验结果，确定4 组不同比例复配的果汁添加量，菠萝、猕猴桃、芒果原汁添加量第一组为20%、30%、50%；第二组为30%、50%、20%；第三组为40%、20%、40%；第四组为50%、40%、10%。通过感官评价分数确定最优复配果汁的比例。

1.2.3 感官评价 对以上4 组复配果汁从色泽和外观、香气、口感和滋味4 个方面，采用感官评分标准表进行打分，感官评定小组选择15 名（男生8 名，女生7 名）经过培训的人员，按照感官评价表，采用百分制打分法对各项指标进行评分[20]，评定标准见表1。

表1 复配果汁的感官评定标准Table 1 Standards of sensory evaluation of compound juice

1.2.4 超高压处理（UHP）条件确定 将复配果汁放入食品级高压聚乙烯平口袋中抽真空并封口，每袋100 mL，置于UHP 处理釜中。进行单因素实验及正交试验，处理后置于4 ℃条件下贮藏备用，所有检测指标在4 h 内完成测定。

1.2.4.1 单因素实验 选取压力、介质温度、保压时间三个因素，固定条件压力为450 MPa、介质温度为25 ℃、保压时间为15 min，通过改变单一条件分别获取不同压力（300、350、400、450、500 MPa）、保压时间（5、10、15、20、25 min）、介质温度（15、20、25、30、35 ℃）的复配果汁，测定复配果汁的菌落总数。

1.2.4.2 正交试验 结合单因素实验结果，选取压力（A）、保压时间（B）、介质温度（C）为自变量，以菌落总数为评价指标，设计正交试验，用以确定超高压处理最佳条件。实验前先将超高压处理所需介质分别恒温至20、25、30 ℃，再将其加入至放有复配果汁的食品级高压聚乙烯平口袋中，封口后再进行加压处理。正交试验因素水平如表2 所示。

表2 正交试验因素与水平Table 2 Factor and level of orthogonal test

1.2.5 复配果汁的热处理 预试验[21]后，在85 ℃、5 min 条件下对复配果汁进行加热处理，再置于4 ℃条件下贮藏备用，所有检测指标在4 h 内完成测定。

1.2.6 色差的测定 采用色差仪，在室温条件下，先用黑板和白板对色差仪校正，将样品摇匀置于比色皿中，选取Hunter Lab 测试系统，在反射模式下测定L*，a*，b*值。其中：L*表示亮度；a*＞0，表示红色程度，a*＜0，表示绿色程度；b*＞0，表示黄色程度，b*＜0，表示蓝色程度。通过以下公式计算ΔE：

式中：ΔE表示总色差；ΔL*表示处理前后果汁亮度差值；Δa*表示处理后前果汁红色差值；Δb*表示处理前后果汁黄色差值。

1.2.7 pH 的测定 将待测的复合果汁摇匀，取30 mL于小烧杯中，使用pH 计在室温下测定pH，待数值稳定后读数。每个样品重复测定3 次。

1.2.8 可溶性固形物含量测定 在20 ℃下，用手持糖度计进行测定，以蒸馏水为空白，结果以oBrix表示。

1.2.9 总酚（TP）含量测定 采用福林酚法对总酚含量进行检测，取0.5 mL 果汁于50 mL 容量瓶中，加入20 mL 蒸馏水，再加2.5 mL 福林酚试剂，涡旋混合20 s。1 min 后加入7.5 mL 碳酸钠溶液（20%），混匀定容，在室温下避光静置1 h。在760 nm 波长处测定吸光度。用同样方法以系列浓度梯度的没食子酸制得标准溶液，绘制标准曲线计算多酚含量，单位为mg/mL，线性方程为：y=6.018x+0.0148（R2=0.9991）。

1.2.10 抗坏血酸（VC）的测定 参照GB 5009.86-2016《食品安全国家标准 食品中抗坏血酸的测定》中的2,6-二氯靛酚滴定法测定混合果蔬汁中的抗坏血酸的含量。

1.2.11 挥发性香气物质分析 利用顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用（HS-SPME-GC-MS）法对复配果汁中挥发性香气成分进行提取测定。

固相微萃取：精确称取5 g 果汁样品，置于20 mL 顶空瓶中，密封，样品在50 ℃条件下平衡40 min，然后在持续加热和搅拌（250 r/min）条件下，插入萃取头，萃取30 min 后插入GC-MS 进样口，于250 ℃解吸3 min[22]。

GC 条件：HP-5MS 石英毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；进样口温度250 ℃；升温程序：初始温度40 ℃，保持3 min，以5 ℃/min 升至120 ℃，然后以10 ℃/min 升至200 ℃，保持5 min；载气为氦气，流量为1.0 mL/min；不分流模式进样。

MS 条件：电子轰击源；电子能量70 eV；离子源温度230 ℃；四极杆温度150 ℃；传输线温度250 ℃；采集为全扫描模式，质量采集范围m/z 35～550。

利用Xcalibur 系统软件自带的NIST Library 2015 谱图库进行检索，选择相对含量＞0.1%、匹配度＞80%的检索结果确定香味物质，每个样品测定重复3 次。

1.2.12 微生物的测定 根据GB 4789.2-2022《食品安全国家标准 食品微生物学检验菌落总数测定》和GB 4789.15-2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 霉菌和酵母计数》中的相关操作进行菌落总数、霉菌和酵母菌分别计数，结果以对数表示。

1.2.13 加速货架期实验（ASLT） 试验采用Q10模型预测果汁的货架期，Q10指的是温度对反应的灵敏程度。罐装食品Q10取值在1.1～4，试验温度在20～40 ℃范围。若Q10温度相差10 ℃，则在任意两种温度下，其货架期的比例由式（2）计算出来[23-24]：

式中：Qs（T1）为食物在指定温度T1下的货架期；Qs（T2）为食物在指定温度T2下的货架期；△T指T1与T2的温度差。

根据ASLT 法可知，以4 ℃为对照温度，加速破坏温度分别为27 和37 ℃。将处理好的复配果汁分别置于4、27、37 ℃的条件下进行存放，每1 d 测一次不同温度条件下的样品，将4 ℃下的样品作为对照样品，在确保微生物指标满足要求的情况下，以感官评分指标判断复配果汁的货架期。

1.3 数据处理

实验数据采用Microsoft Excel 对所测数据进行整理，采用SPSS 26.0 软件进行统计分析、Origin 2021 软件绘图。各指标测定均重复3 次。

2 结果与分析

2.1 复配果汁比例对感官评价的影响

复配果汁的感官评价是果汁品质特性的重要指标。如表3 所示，通过对三种果汁的复配比例进行单因素实验，4 组不同比例鲜榨复配果汁的色泽和外观、香气、口感和滋味显著不同（P＜0.05），说明三种果汁的添加比例在感官指标上有明显差异。V菠萝汁:V猕猴桃汁:V芒果汁=4:2:4 时香气、口感优于其他组，总分最高（P＜0.05）。

表3 不同复合比例果汁的感官评价结果Table 3 Sensory evaluation results of different proportions of compound juice

2.2 超高压处理最佳条件的确定

2.2.1 单因素实验 图2 可以看出，随着压力的增大，超高压处理杀菌效果逐渐增强，且当压力达到400 MPa 左右时，菌落总数明显降低，是因为压力会对果汁中的微生物起到胁迫作用，导致微生物细胞膜破裂而死亡，且胁迫作用随压力的增大而变强，选定350、400、450 MPa 为正交试验处理压力三水平；在保压时间为5～15 min 时，果汁杀菌效果随保压时间的增加而增大，当保压时间大于15 min 后，杀菌效果趋于平缓，选定正交试验保压时间三水平为：10、15、20 min；介质温度与杀菌效果成正比，是由于果汁中的微生物细胞在温度上升时，内部和外部的压力会增大，从而导致其细胞膜受损[25]。当温度达到25 ℃后，菌落总数的下降趋势逐渐变缓，选定正交试验介质温度三水平为：20、25、30 ℃。

图2 不同压力、保压时间、介质温度对复配果汁杀菌效果的影响Fig.2 Effect of different pressure,holding time and temperature on the sterilization effect of compound juice

2.2.2 正交试验 由表4 可知，压力和保压时间对杀菌效果有较为明显的影响，各因素对杀菌率的影响程度依次为：压力＞保压时间＞介质温度。试验结果显示，压力为450 MPa 时，菌落总数得到很好的抑制；保压时间为15 min 时对复配果汁已达到一定的杀菌程度，虽然正交试验结果略低于20 min，为降低能耗和提高产量，选择15 min；当介质温度为25 ℃时，菌落总数相对较低且易于温度控制。故最优组合是A3B2C2，即450 MPa、15 min、25 ℃。以此条件进行超高压处理的复合果汁作为后续货架期的预测样品。

表4 超高压处理条件对复配果汁中菌落总数、霉菌和酵母菌数量的正交试验Table 4 Orthogonal test of UHP treatment conditions on the total microbial,mold and yeast counts in compound juice

2.3 超高压处理对复配果汁品质和微生物的影响

2.3.1 对复配果汁品质的影响 将V菠萝原浆:V猕猴桃原浆:V芒果原浆=4:2:4 复配果汁在450 MPa、15 min、25 ℃的条件下进行超高压处理，与热处理和未处理的果汁进行品质对比，结果如表5。

表5 超高压处理和热处理对复配果汁品质的影响Table 5 Effect of UHP and heat treatment on quality of composite juice

从表5 可以看出，UHP 处理果汁感官评分显著优于热处理果汁（P＜0.05），且总分高于未经处理的果汁。有研究表明，超高压处理会破坏细胞，增加果胶含量[26]，能使果汁保持更好的组织状态和色泽。加热处理和超高压处理的复配果汁的pH 和可溶性固形物没有显著变化（P＞0.05）。与加热处理相比，超高压处理的复配果汁中维生素C 含量损失减少12.1%、多酚含量损失减少17.5%，是由于加热和空气氧化对酚类物质和维生素C 稳定性有较大影响[27]。UHP处理和热处理后果汁的L*值差异显著（P＜0.05），a*值均有所上升，但均为ΔE＜2，色泽变化肉眼不可分辨，与未处理果汁色泽接近，说明UHP 处理对复配果汁的色泽没有影响。

2.3.2 对复配果汁挥发性香气成分的影响 香气物质会影响果汁的品质与顾客的购买欲望，采用1.2.11 挥发性香气物质分析中对不同处理方法得到的复配果汁香气成分进行分析，在确保有效成分都出峰的条件下，采用峰面积归一化法得到各成分的相对含量[28]，结果见表6。

表6 超高压处理与热处理对果汁中主要香气成分Table 6 Effect of UHP and heat treatment on main aroma components in fruit juice

表6 中数据表明，复配果汁香气成分是芒果、猕猴桃、菠萝的特征香气，主要包括烯类、酯类、醇类、酮类、醛类等，如芒果中的特征香气异松油烯、3-蒈烯、4-蒈烯、柠檬烯等烯类物质以及芒果、猕猴桃中的特征香气丁酸甲酯、丁酸乙酯、己酸乙酯等[29]酯类物质在450 MPa、15 min、25 ℃超高压处理后相对含量均有所增加且增加幅度大于热处理，且不良蒸煮味物质糠醛没有生成，丙酮、1-辛烯-3-酮相对含量分别减少68.4%、41.4%。说明超高压处理能较好保护果汁中的香气物质，减少蒸煮味道，使果汁保持良好的风味。

2.3.3 对复配果汁微生物的影响 利用1.2.12 中微生物的测定方法，对复配果汁中菌落总数、霉菌和酵母微生物进行培养，发现450 MPa、15 min、25 ℃超高压处理的复配果汁的菌落总数从1.36×104CFU/mL 急剧减少到＜10 CFU/mL，霉菌和酵母均未检出，与85 ℃、5 min 热处理结果一致，复配果汁中微生物指标符合GB 7101-2022《食品安全国家标准 饮料》的要求。与Mckay 等[30]在20 ℃，600 MPa、1 min条件下处理的苹果汁以及Kim 等[31]用400 MPa、5 min 处理的熟柿子汁中均没有检测出微生物的结果一致。

2.4 超高压处理对复配果汁货架期的影响

2.4.1 复配果汁储藏期间感官品质的变化 试验以复配果汁感官评分60 分为止，作为货架期测试结束的标志，预测超高压处理和热处理这两种处理条件下的果汁在4、27、37 ℃储藏时的模糊货架期。以每10 d 获得的数据为横坐标，感官评价分数为纵坐标，储藏期间复配果汁感官品质的变化见图3。

图3 不同处理方式对储藏期间复配果汁感官品质的影响Fig.3 Effects of different treatments on the sensory quality of blended fruit juice during storage

2.4.2 复配果汁储藏期间微生物指标的变化 将450 MPa、15 min、25 ℃处理条件下的鲜榨复配果汁和经85 ℃、5 min 热处理的果汁分别在4、27、37 ℃温度下进行储藏，截止果汁货架期预测试验完成时，即第54 d，菌落总数、霉菌和酵母菌均未检出，表明杀菌效果能够满足要求。

2.4.3 复配果汁货架期预测结果 以复配果汁感官评分到达60 分为止，作为货架期测试结束的标志，从图3 可以看出，热处理后的果汁在27、37 ℃贮藏条件下感官评分达到60 分的时间分别为第54 d 和第36 d，超高压处理后的果汁在27、37 ℃贮藏条件下感官评分达到60 分的时间分别是第42 d 和第33 d。利用1.2.13 加速货架期实验（ASLT）中公式计算，得到货架期预测结果如表7。

表7 货架期预测结果Table 7 Results of shelf life prediction

通过统计分析看出，虽然超高压处理后复配果汁的货架期预测结果低于热处理，但超高压处理能够延长果汁货架期。将此超高压处理复配果汁置于4 ℃储藏，保质期能够达到103 d。由公式计算所得的Q10为1.5，在罐装食品1.1～4.0 的区间内，说明货架期预测试验模型的设计是合理的。

3 结论

本研究以猕猴桃、菠萝、芒果为原料，制备出V菠萝原浆:V猕猴桃原浆:V芒果原浆=4:2:4 时的鲜榨复配果汁。将其在450 MPa、15 min、25 ℃超高压条件下进行处理，与热处理（85 ℃、5 min）相比，可溶性固形物、pH、b*值无显著差异（P＞0.05）；VC、总酚、香气的损失低于热处理，果汁更好地保持了原有的水果风味；微生物指标达到GB 7101-2022《食品安全国家标准 饮料》中限量要求，具备微生物安全性；加速货架期实验（ASLT）表明，鲜榨复配果汁置于4 ℃储藏，保质期能够达到103 d。研究结果表明超高压处理技术在满足灭菌效果的同时，对果汁中主要营养成分和功能活性成分的影响较小，可以更好地保持果汁原有品质、色泽、特征香气以及延长货架期。

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