蓝莓复合果泥超高压和热杀菌的比较分析

马新雨，毕秀芳，任书凝，邢亚阁

（1.中国农业大学四川现代农业产业研究院，四川成都 611430）（2.西南民族大学食品科学与技术学院，四川成都 610041）（3.西华大学食品与生物工程学院，四川成都 610039）

蓝莓（Vacciniumspp.），杜鹃花科越橘属植物，原产于北美，在中国种植面积辽阔，温带气候的黑龙江、平均海拔四千米以上的青藏高原和热带季风气候的海南都有蓝莓的种植[1]。蓝莓具有独特的风味和极高的营养价值。鲜果中含有丰富的花青素、类胡萝卜素、钾、铁、锌和维生素C、维生素E 等营养成分[2]。蓝莓中的花青素还具有抗肥胖[3]、改善人体微循环[2]、缓解眼睛疲劳、增进视力、预防心脏病、美容养颜、增强人体免疫力等作用[4]，对人体的健康具有十分重要的意义。

由于蓝莓是季节性水果，果皮薄、易破碎，易腐败变质，新鲜蓝莓贮藏性差，对蓝莓进行精深加工，既可减少蓝莓的采后损失，又可提高其附加值[5]。目前市场上的蓝莓产品多种多样，如果酒、果汁、果酱、果冻、果糕、饼馅、冰淇淋和特殊保健品[6]等，而果泥这一类型的产品较为缺乏。草莓是全球消费量最大的浆果[7]，其色泽明艳，香气诱人，营养丰富。苹果在中国的产量大，价格低，酸甜可口，滋味丰富[8]。蓝莓价格昂贵，以单一原料生产成本太高，利用各种水果资源开发复合制品，不但可以平衡产品营养，提高产品口味和香气质量[9]，还可以降低生产成本。

杀菌工序是复合果泥加工的关键工序。热杀菌（Thermal Sterilization，TS）因温度高、加热时间长易造成产品热敏性营养成分损失及色泽、风味的不良变化[10]。超高压（Ultra-high Pressure Processing，UHP）技术的杀菌原理是对食品样品施加100～1 000 MPa的压力来达到灭活引起食品腐败的酶和微生物的目的[11]。近年来的研究表明超高压杀菌较传统热杀菌能更好地保留果蔬产品的感官品质及营养成分[12]。本文比较了UHT 和TS 对蓝莓复合果泥品质的影响，以期为提高蓝莓复合果泥的品质、优化其生产工艺提供科学指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 实验原料

蓝莓（薄雾），采自四川蓝莓蓝宝宝基地，于-18 ℃贮藏，使用前置于4 ℃下解冻；

草莓，购于四川省成都市红光沃尔玛超市，于-18 ℃贮藏，使用前置于4 ℃下解冻；

苹果（陕西红富士），购于四川省成都市郫都区红光镇沃尔玛超市，2 d 内使用。

1.1.2 实验试剂

无水乙醇、盐酸、氯化钠、醋酸和无水乙酸钠，成都科龙化工试剂厂；马铃薯葡萄糖琼脂、结晶紫中性红胆盐琼脂和平板计数琼脂，北京奥博星生物技术有限责任公司；抗坏血酸和柠檬酸，凯弘生物科技有限公司；氯化钠，河南明瑞食品添加有限公司；果胶酶，齐齐哈尔台龙食品有限公司。

1.2 仪器设备

MJ-BL25C4 搅拌机，美的生活电器制造有限公司；FAL-102 手持糖度计，源恒通科技有限公司；MCR302 流变仪，奥地利安东帕有限公司；MC-01000228 酸度计，成都世纪方舟科技仪器有限公司；PEN3 电子鼻，美国AIRSENSE；WF32-16MM 色差仪，威福光电科技有限公司；HPP600MPa/3-5L 超高压设备，沃迪智能装备股份有限公司；SGSP-02电热恒温隔水式培养箱；UV-2800 分光光度计，尤尼柯仪器有限公司；TD-5M 台式离心机，蜀科仪器有限公司；SW-CJ-2F 单人单面净化工作台，安泰空气技术有限公司；DK-98-II 电热恒温水浴锅，泰斯特仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 蓝莓复合果泥的制备

1.3.1.1 蓝莓果泥的制备

将冻结的蓝莓果实进行解冻和清洗，剔除烂果与细小杂质，置于65 ℃热水中烫漂5 min[13]，沥干水分后添加质量分数0.2%的抗坏血酸对蓝莓进行护色[5]打浆60 s，得到的蓝莓果泥待用。

1.3.1.2 草莓果泥的制备

将冻结的草莓果实进行解冻和清洗，剔除烂果与细小杂质，置于90 ℃热水中烫漂2 min[14]，沥干水分后添加质量分数0.3%的抗坏血酸和质量分数0.3%的柠檬酸和对草莓进行护色[14]打浆30 s，得到的草莓果泥待用。

1.3.1.3 苹果果泥的制备

新鲜苹果清洗、去皮、去核、切片后，在含有质量分数1.5%氯化钠、质量分数2%抗坏血酸的水溶液浸泡15 min[15]，捞出沥干后装入15 cm×20 cm高温蒸煮袋中，排除空气后封口[16]，90 ℃热水烫漂5 min[14]，打浆60 s，得到的苹果果泥待用。

1.3.1.4 蓝莓复合果泥配方确定

为提亮色泽、丰富香气口感，按蓝莓泥:草莓泥:苹果泥分别为2:1:1、1:1:2、1:2:1、2:1:3 和1:1:1 的质量比（m/m）进行混合，搅拌均匀，得到五组不同配比蓝莓复合果泥。根据表1，从色泽、滋味口感、香气和组织状态四个方面对制备的五组复合果泥进行感官评价，其中蓝莓泥:草莓泥:苹果泥=1:1:2（m/m）的配方感官评价得分最高，为最佳配方，后续的指标均采用该配比的复合果泥进行测定。

表1 感官评定标准Table 1 Sensory assessment criteria

表2 电子鼻的10个传感器的性能Table 2 Ten sensors performance of the e-nose

1.3.2 UHP处理蓝莓复合果泥

用高温蒸煮袋装28 g 蓝莓复合果泥后，放入超高压设备中进行处理。参考李靖等[17]的方法并经由预实验确定，采用500 MPa/5 min 的超高压条件对蓝莓复合果泥进行处理，温度控制为25 ℃，水为传压介质，升压速率大约为7.1 MPa/s，以保压期间压力波动不超过5%，卸压时间持续时间小于0.5 min为宜。从而得到UHP 组复合果泥。

1.3.3 TS处理蓝莓复合果泥

用高温蒸煮袋装入28 g 蓝莓复合果泥后，参考王晓琼[5]的方法并通过预实验确定，将包装好的果泥置于水浴锅在1.5 min 且中心温度达到90 ℃后，保温2 min，后迅速冷却到室温，得到TS组复合果泥。

1.3.4 贮藏条件

将经过UHP 和TS 处理的复合果泥置于4 ℃条件下贮藏，于0、5、10、15、20、25、30、40 d 分别取样，测定蓝莓复合果泥贮藏期内微生物和品质的变化。

1.3.5 微生物的测定

根据GB 4789.2-2016《食品微生物学检验 菌落总数测定》、GB 4789.3-2016《食品微生物学检验大肠菌群计数》、GB 4789.15-2016《食品微生物学检验 霉菌和酵母计数》的相关操作分别进行菌落总数、大肠菌群、霉菌的计数，结果用lg CFU/g 表示。

1.3.6 花青素含量的测定

参考金亚美等[18]的方法，称取5 g 复合果泥样品，加入20 mL体积分数为60%的酸性乙醇溶液（其中含有0.06 mL HCl），水浴振荡（30 ℃/30 min），超声提取（60 ℃/50 min），4 000 r/min 离心20 min，取上层清液4 mL，分别用pH 值为1.0（HCl-NaCl 缓冲溶液）和pH 值为4.5（CH3COOH-CH3COONa缓冲溶液）缓冲液稀释至8 mL，并分别测量其在510 nm 和710 nm 波长处的吸光值。计算公式：

式中：

A——pH 值1.0 和pH 值4.5 下的吸光度差值；

A510——在510 nm 处的吸光值；

A710——在710 nm 处的吸光值；

C——花青素含量，mg/g；

W——花青素-3-葡萄糖苷分子量449.2 g/mol；

D——稀释因子；

V——提取总体积，mL；

ε——摩尔吸收率26 900 L/(cm.mol)；

L——比色光程长度，1 cm；

m——称取蓝莓果泥的质量，g。

1.3.7 可溶性固形物的测定

可溶性固形物（Total Soluble Solid，TSS）采用手持糖度计测定，结果以°Brix 表示。

1.3.8 pH值的测定

用pH 计测定蓝莓复合果泥的pH 值。

1.3.9 颜色的测定

采用全自动色差仪测定色差值[5]。采用CIELAB 颜色体系，将5 g 果泥置于50 mL 烧杯中，烧杯外缠绕黑色胶带使其避光，对样品的色度值L*、a*、b*进行测定。其中，L*表示亮度，L*值越大，亮度越大；a*＞0 表示物体偏红，a*＜0 表示物体偏绿；b*＞0 表示物体偏黄，b*＜0 表示物体偏蓝。用ΔE反应颜色的变化程度，计算公式如下：

式中：L*——处理后复合果泥的亮度；L0*——未处理复合果泥的亮度；a*——处理后复合果泥的红度；a0*——未处理复合果泥的红度；b*——处理后复合果泥的黄度；b0*——未处理复合果泥的黄度。

以ΔE的大小来反应样品果泥的颜色变化程度，ΔE越大，表示样品果泥的颜色变化越大。

1.3.10 香气的测定

准确称量5 g 蓝莓复合果泥样品于20 mL 顶空瓶，30 ℃水浴10 min，随后插入电子鼻探头吸取顶端气体，测定香气物质。调整电子鼻相关参数如下：预采样5 s，采样间隔1 s，冲洗时间120 s，调零时间10 s，检测时间100 s，载气流速和进样流速为250 mL/min。传感器在检测80 s 趋于稳定，选取81 s为信采集时间[19]，每种样品均重复测定2 次。

1.3.11 流变特性的测定

果泥的流变特性由流变仪测定，在25 ℃下，采用直径50 mm 的平行板，平行板间距1 mm，数据点数量设置为30，取点时间为恒定值剪切速率设置为对数变化规律，数值设置为0.01～1 000 s-1[20]，测定表观黏度随剪切速率的变化[21]。

1.3.12 实验数据统计分析

试验数据采用Origin 2021 进行统计并绘图；用SPSS 26.0 进行统计分析，对各组实验数据采用单因素方差分析（ANOVA），α=0.05，重复两次。

2 结果与分析

2.1 UHP和TS对复合果泥中微生物的影响

如表3 所示，未处理的蓝莓复合果泥菌落总数为2.08 lg CFU/g，经过UHP 和TS 处理后的蓝莓复合果泥菌落总数发生显著下降（P＜0.05），并都未检出。Marszałek 等[22]发现500 MPa/5 min 能显著降低草莓泥的微生物数量，王晓琼等[5]发现90 ℃/1 min 能显著降低蓝莓汁的微生物数量。贮藏过程中，两种方式处理的果泥菌落总数呈现上升趋势，第40 天时UHP和TS 组的果泥菌落总数分别为3.03 和3.02 lg CFU/g，且两者间无显著差异（P＞0.05）。由于果泥无现行国家标准，参考QCPADL 0001-2015《北京安德鲁水果食品有限公司果泥》，菌落总数限量为1 500 CFU/g（3.17 lg CFU/g），经两种处理后的样品果泥在4 ℃贮藏40 d 后仍符合该标准的微生物限量要求。

表3 不同处理下蓝莓复合果泥4 ℃贮藏40 d微生物数量的变化Table 3 Changes of microbial quantity of blueberry-strawberry-apple puree stored at 4 ℃ for 40 days under different treatments

未处理组果泥大肠菌群未检出，霉菌数为1.30 lg CFU/g。UHP 组和TS 组贮藏期内大肠菌群、霉菌均未检出，贮藏期结束时仍符合上述企业标准中微生物限量要求：大肠菌群限量为30 CFU/g，霉菌限量为100 CFU/g。上述结果表明两种处理方式都能更好地抑制样品果泥中霉菌的生长，这是由于霉菌对TS 和UHP[23]都较为敏感。综上所述，UHP和TS 处理均能对样品果泥起到较好的杀菌效果。

2.2 UHP和TS对蓝莓复合果泥花青素含量的影响

如图1 所示，未处理组的蓝莓复合果泥花青素含量为0.24 mg/g，经UHP 处理后花青素含量无显著变化（P＞0.05），而TS 处理后花青素含量显著降低（P＜0.05）。Barba 等[24]研究表明UHP 处理后蓝莓汁的总花青素与新鲜蓝莓汁总花青素含量相似或更高。随贮藏时间延长，TS 组花青素含量显著下降，而UHP 组花青素含量在前20 d 缓慢下降，这是因为UHP 处理只是引发氢键之类的弱结合变化，使分子空间结构变化而无损它的基本特性，花青素是热敏性物质，在TS 处理后被较高的温度分解，因此TS 组的花青素损失较多[25]，贮藏期结束时，两组的花青素含量分别为0.11 mg/g 和0.10 mg/g，UHP 组果泥花青素含量始终大于TS 组果泥花青素含量。综上所述，UHP 比TS 能更好地保留产品中的花青素成分，陶晓赟等[26]对蓝莓汁的研究中也发现了这一现象。

图1 不同处理蓝莓复合果泥在贮藏期间花青素含量的变化Fig.1 Changes of anthocyanin content in blueberry-strawberryapple puree with different treatments during storage

2.3 UHP和TS对蓝莓复合果泥pH值、TSS、颜色的影响

2.3.1 UHP和TS对蓝莓复合果泥pH值的影响

由表4 所示，经两种方式处理后蓝莓复合果泥的pH 值显著降低（P＜0.05），但两种处理之间无显著差异（P＞0.05）。果泥pH 值在贮藏期间整体呈下降趋势，说明贮藏过程中果泥在不断变酸，这可能是由于贮藏期间微生物繁殖代谢产生的有机酸积累所致[27]。

表4 不同处理对蓝莓复合果泥 pH 值、TSS、颜色的影响Table 4 Effects of UHP and TS on the pH,TSS,and color of blueberry-strawberry-apple puree

2.3.2 UHP和TS对蓝莓复合果泥TSS的影响

如表4 所示，UHP 对蓝莓复合果泥的TSS 无显著性影响（P＞0.05），而TS 使蓝莓复合果泥TSS 显著升高（P＜0.05），由7.80 °Brix 上升至8.50 °Brix。贮藏期间两个处理组的TSS 均呈现先下降后上升再趋于稳定的趋势，贮藏结束时TSS 值均为7.80 °Brix。殷晓翠等[28]在UHP 和TS 处理对发酵石榴汁品质的影响研究中发现，在UHP 处理后TSS的值无显著变化。魏鑫等[29]发现4 ℃贮藏下蓝莓果实的TSS 值有降低-升高的趋势。

2.3.3 UHP和TS对蓝莓复合果泥颜色的影响

如表4 所示，与未处理组相比，UHP 组蓝莓复合果泥L*值、a*值、b*值均显著降低（P＜0.05），TS组蓝莓复合果泥L*值、a*值均显著升高（P＜0.05），而b*值无显著变化（P＞0.05）。UHP 组和TS 组的果泥ΔE值分别为0.48 和0.72，杨斯超等[30]提出当ΔE＞2 时，样品的色泽发生明显变化。故经过两种方式处理后的果泥颜色均未发生明显变化。4 ℃贮藏期间，UHP 组的复合果泥ΔE值均小于1.26，TS组果泥的ΔE值最高达到了3.47，TS 处理后的蓝莓复合果泥颜色发生明显变化，表明UHP 对蓝莓复合果泥颜色的保存效果更好，Zhang 等[3]的相关研究也表明HHP 比TS 对果泥具有更好的保色性。贮藏过程中ΔE的增大可能与花青素的降解有关，花青素是蓝莓中重要的色素，花青素的不稳定会引起复合果泥色泽的不稳定[29]，而TS 较UHP 处理更容易引起花青素的降解。综上所述，在贮藏期内，UHP 比TS 能更好地保留蓝莓复合果泥的颜色。

2.4 UHP和TS对蓝莓复合果泥香气成分的影响

图2a 展示了对电子鼻数据进行主成分分析的结果。主成分1 和主成分2 的累积方差贡献率为99.99%，大于90%，表明两个主成分已经能够反应样品整体信息。在此参数下，UHP 组的果泥和TS组果泥能得到有效区分，且UHP 组果泥香气保留情况更接近于未处理组的果泥。电子鼻各传感器名称及性能见表2，对每个传感器的最大响应值取出标识形成雷达图[31]如图2b 所示，经UHP 处理后的蓝莓复合果泥香气成分含量无显著变化（P＞0.05），而经TS 处理后的蓝莓复合果泥香气成分含量显著降低（P＜0.05），其中最明显的是R（7）组，即硫化物、含硫有机化合物成分，下降了24.3%。这表明TS 处理后的蓝莓复合果泥香气成分损失较大。王晓琼[5]在对超高压与热杀菌处理蓝莓汁的研究中表明UHP 对蓝莓汁的风味影响最小。

图2 不同处理对蓝莓复合果泥风味的影响Fig.2 Effect of different treatments on flavor of blueberrystrawberry-apple puree

由图3 可知，样品果泥在贮藏期间挥发性香气成分发生了变化。随着贮藏时间的延长，对应传感器值有所增加的为芳香族化合物R（1）、碳氢化合物R（6）以及醇类和醛酮类化合物R（8），这表明贮藏过程中这三种风味物质增加，从图中可看出UHP 处理对果泥这三种香气物质的保存效果更好。贮藏过程中对应传感器值有所下降的为无机硫化物R（7）和有机硫化物R（9），说明贮藏过程这两种物质在减少，而TS 处理后的蓝莓复合果泥硫化物降低的更快。另外，贮藏过程中R（2）、R（3）、R（4）、R（5）四种风味物质变化不大。综上所述，UHP 能更好地保留蓝莓复合果泥的香气成分。

图3 不同处理蓝莓复合果泥在贮藏期间的电子鼻传感器响应值雷达图Fig.3 Radar image of electronic nose sensor response value during storage of blueberry-strawberry-apple puree with different treatments

2.5 UHP和TS对蓝莓复合果泥流变性质的影响

剪切速率对样品果泥表观黏度的影响见图4。当剪切速率增大时，两种处理下的果泥表观黏度均下降，可以表明样品是假塑性流体。在低剪切速率下，处理后的果泥黏度均低于未处理组。与未处理组相比，TS 组黏度降低的原因可能是由于升温增强了分子间相互作用，促使料液体积和单分子运动所占的体积增大，引起了黏度的降低[21]。UHP 组黏度降低的原因可能是由于果泥中散乱的链状粒子在高压的影响下收缩成团，相互钩挂减少，黏度下降[32]。贮藏期内，TS 组的果泥的表观黏度呈下降趋势，而UHP 组的果泥表观黏度呈增大趋势，Liu等[33]发现UHP 会使芒果浆黏度增大。这可能是因为没有被UHP 完全钝化的果胶甲酯酶使原果胶脱去甲氧基后，和钙离子在低pH 下结合产生凝胶，引起了黏度上升[34]。表观黏度可以体现果泥的稳定性，表观黏度越大，果泥稳定性越好[35]。故UHP 处理后的蓝莓复合果泥在贮藏期间具有更好的稳定性。

图4 不同处理下蓝莓复合果泥第0 天和贮藏期间的流动曲线Fig.4 Flow curves of blueberry-strawberry-apple puree under different treatments on day 0 and during storage

3 结论

结果表明，经UHP 和TS 处理后，蓝莓复合果泥微生物数量都符合食品安全标准限量。在等效杀菌条件下，UHP 和TS 处理后的蓝莓复合果泥pH值和TSS 值变化趋势相似；TS 较UHP 而言，会导致蓝莓复合果泥贮藏时出现明显的颜色变化；UHP相较于TS 在保留蓝莓复合果泥花青素含量、色泽风味和流动特性等方面有显著优势，达到了灭菌和保持品质的目的，因此，UHP 是一种适宜用于蓝莓复合果泥加工的技术。本实验为优化蓝莓复合果泥杀菌技术提供了一定的理论基础。