超高壓加工在荔枝制品中的應用

0超高壓加工法荔枝是無病兒童科植物。它獨特的味道，深受消費者喜愛。這是國際上公認的新鮮食品。由于荔枝特殊的生理特性,采收期又集中在炎熱的夏季,其鮮果的保藏期很短。如果將荔枝加工成可以長期保藏的制品,不僅可以滿足消費者的需求,還可大大緩解鮮果銷售的壓力。現在荔枝的加工制品主要是采取干燥或熱加工滅菌法,如荔枝干、荔枝罐頭等產品,雖可大大延長其保藏期,但鮮果中的營養成分(特別是維生素C)受到很大破壞,而且風味劣變、產生較濃的后熟味,使商品價值大大下降。超高壓加工法是新興的一種冷加工技術,近些年來發展十分迅速。在草莓、香蕉、菠蘿、櫻桃番茄等水果以及番茄汁、蕃石榴汁、橙汁、胡蘿卜汁、西瓜汁等果汁的加工研究中,發現這些水果果肉或果汁經過超高壓處理后不僅保藏期可延長到半年以上,而且與熱加工方法比較,其天然的營養成分、風味以及顏色的褐變等破壞程度很小,顯示出超高壓加工在水果加工中的潛在優勢。但是,不同的水果果肉或果汁,超高壓加工對其品質的影響也有所不同。目前國內外有關荔枝超高壓加工的報道較少,而且都是有關荔枝果肉的研究,尚未見有關荔枝果汁超高壓加工的研究報道,本文研究超高壓處理對荔枝果汁品質的影響,為荔枝果汁超高壓加工技術的應用,以及荔枝新型加工方法的研究提供參考。1材料和方法1.1化學試劑“cv.huachi”新鮮荔枝,“淮枝”品種(LycheeichinensisSonn.cv.Huaizhi),產于廣州從化市,購于五山農貿市場,4℃下貯藏。化學試劑均為分析純。超高壓加工設備為上海大隆機器廠生產,由華南理工大學自動工程控制學院高壓容器研究所提供,傳壓介質為煤油∶改性汽油=1∶1。1.2實驗方法1.2.1超高壓處理,灌裝密封選取成熟度適中,形態良好,無病蟲害的果實,去皮、核,壓榨成汁,3500r/min離心后裝于聚乙烯瓶中,不留頂隙,密封,冰水中貯藏,次日清晨進行超高壓處理。1.2.2保壓和保壓、保壓、保壓將包裝好的樣品置于高壓容器內,密閉,采用高壓泵由底部輸送傳壓介質,到達設定壓力后進行保壓,時間30min,溫度控制在10℃。本實驗采用100、200、300、400、500MPa等5個壓力等級進行超高壓處理,空白對照為常壓(0.1MPa)下未經處理的樣品,所有樣品于4℃下進行貯藏,盡快完成各項指標檢測。1.2.3pod活性的測定細菌總數測定:細菌總數測定參照國標平板傾注混合法(GB),重復3次。POD活性測定:參照林植芳等的方法,稍作修改。以0.05mol/L,pH8.0的Tris-HCl緩沖液(內含1%PVPP)為提取液,冰浴研磨,12000r/min離心5min,取上清液為粗酶液。以愈創木酚和過氧化氫為底物測定POD活性,于470nm下記錄光密度變化值,以每分鐘變化0.001個光密度為一個酶活單位,重復3次。營養成分測定:還原糖、蛋白質、氨基酸、還原型維生素C等的測定均按照參考文獻的方法,每項指標重復測定3次。2結果與分析2.1超高壓處理對微管群中微生物的影響超高壓處理對荔枝果汁中滅菌效果的影響如圖1所示。與常壓下空白對照樣品的滅菌效果相對比,經高壓處理過的荔枝果汁中的細菌總數隨壓力值的上升呈現明顯的下降趨勢,200MPa壓力下細菌總數急劇下降,300MPa時細菌總數只有170個/mL,400MPa時則達到商業無菌的效果,因此對荔枝果汁進行超高壓處理具有很好的滅菌效果。超高壓處理對微生物的抑制和失活機制與影響細胞結構的細胞膜有關。由內外兩層磷脂和中間一層蛋白質構成的細胞膜在細胞運輸、滲透性和呼吸方面起著重要作用,但卻是超高壓處理過程中第一個被攻擊的對象,超高壓能夠破壞磷脂分子,使蛋白質變性、改變滲透性。此外,超高壓處理還會損傷細菌細胞內的酶系與遺傳物質DNA分子,導致其遺傳及代謝功能發生紊亂。早在1899年Hite等人就報道超高壓處理能夠延遲牛奶制品的微生物變質;1999年Arroyo等人報道300~350MPa的超高壓處理能夠使蔬菜中的大部分微生物如霉菌、酵母菌、革蘭氏陰性菌等完全失活;Bull等人發現經過超高壓處理過的ValenciaandNavel橙汁在600MPa就能夠將微生物降低到檢測不出的水平。本文研究則初步發現,超高壓處理對荔枝果汁中的細菌有明顯的殺滅作用,且壓力越高效果越好,400MPa以上壓力處理后可達到商業無菌的要求。2.2超高壓處理對pod活性的影響空白對照樣品(0.1MPa)、經超高壓處理(100~500MPa)的荔枝果汁的POD活性如圖2所示。從圖2中可以看出,與空白對照相比較,POD活性隨壓力值的上升逐漸下降,在最大壓力500MPa處理下活力下降約55%。超高壓處理對酶活性的影響主要表現在對酶蛋白三級結構的影響上。已經發現超高壓處理可以破壞維持蛋白質三級結構的一些次級鍵,如氫鍵、鹽鍵、疏水鍵等,導致蛋白質的空間結構崩潰,發生變性。酶的活性與酶蛋白的三級結構密切相關,其三級結構受到破壞,活性自然受到影響。在同一環境下,不同的酶對超高壓處理的敏感性不同,而在不同的環境下,超高壓處理對同一種酶的影響程度也不一樣。在熱加工處理中,POD被認為是一種最難鈍化的酶,因此被作為滅酶效果的指標酶。最近幾年對一些食物的超高壓處理研究發現,POD也非常耐受超高壓處理。如Arroyo等人研究發現200~400MPa的高壓處理不能使導致蔬菜褐變的POD酶失活;PrestomaG等人對蘋果切片的研究發現,在1000MPa的壓力處理下,其POD活性僅下降40%;Krebbers等人對綠豆的研究發現,500MPa下處理1min,POD活性下降25%。本文研究發現荔枝果汁中POD的活性隨壓力值的上升呈下降趨勢,在最高壓力(500MPa)處理下活性約降低55%。此變化規律與以前超高壓處理荔枝果肉的試驗結果有所不同,對比發現荔枝果肉中的POD酶比荔枝果汁中POD酶更耐壓,這可能是由于體系環境不同所導致。目前本文的處理條件并不能完全鈍化荔枝果汁中POD的活性,在更高壓力條件下以及協同其他一些處理方式(如中溫處理)的效果如何有待于進一步探討。2.3超高壓處理對石榴營養品質的影響超高壓處理對荔枝汁中部分營養成分的影響如圖3所示,在100~500MPa的壓力范圍內,荔枝汁中還原糖含量變化趨勢不明顯,蛋白質、氨基酸以及維生素C的含量則隨著壓力的上升呈現下降趨勢。蛋白質含量下降最顯著,在最高壓力500MPa處理下含量約下降68%;其次為氨基酸,最高壓力處理下含量約下降50%;維生素C經超高壓處理后受損失程度較小,最高壓力處理下含量約下降20%,而如果采用熱加工處理其含量損失達95%左右,因此超高壓處理對維生素C的破壞程度遠遠小于熱處理。超高壓對食品中營養成分的影響與各種營養成分的性質有關。超高壓導致荔枝果汁蛋白質含量減少的原因如前所述,主要是因為超高壓破壞了蛋白質的三級結構,導致其發生變性、凝聚,溶解性降低;本文在對荔枝果肉的研究中也發現了超高壓加工能使荔枝果肉中蛋白質含量下降的相同現象。由于超高壓處理不能破壞共價鍵,因此認為超高壓處理對于食品中小分子化合物一類的營養物質不會有直接的破壞作用,但超高壓處理可能會加速一些食品體系中的生化反應,使部分營養物質間接受到破壞。在本研究中發現還原糖在處理前后變化程度不大,但氨基酸與維生素C的含量卻會隨著壓力值的上升而下降。氨基酸含量降低的具體原因不十分清楚,可能是發生了斯特勒克降解。維生素C含量的減少則有報道是因為在超高壓處理時,將外界的氧氣壓入了食品體系中,使食品體系的活性氧增加,同時還加速了其與維生素C的接觸,使維生素C發生了氧化。如何防止超高壓處理過程中食品營養物質的生化反應變質仍有待于進一步研究。3超高壓加工技術超高壓加工技術對荔枝果汁有很好的殺菌效果,400MPa壓力下荔枝果汁即可達到商業無菌;超高壓加工技術能較好的鈍化荔枝果汁中的食品品質酶(POD),500MPa壓力可使荔枝果汁中的POD酶活下降約55%;超高壓加工技術能同時較好的保持荔枝果汁中的天然營養成分(還原糖、維生素C、氨基酸、蛋白質),其中,500MPa壓力下,維生素C僅損失20%;因此,超高壓處理是荔枝加工的一種很有前景的冷加工技術。此外,綜合本實驗中各方面