發(fā)布時(shí)間：2022-05-16所屬分類：農(nóng)業(yè)論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要 為研究巴氏殺菌對(duì)非濃縮還原汁 (NFC) 蘋果汁的殺菌效果及動(dòng)力學(xué)規(guī)律, 對(duì)不同殺菌溫度時(shí)間下NFC蘋果汁菌落總數(shù)變化進(jìn)行測(cè)定, 并通過(guò)總酸、VC、色澤等品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分析, 探討不同殺菌條件對(duì)NFC蘋果汁品質(zhì)的影響。結(jié)果表明, 隨著加熱處理溫度的升高以及時(shí)間的延長(zhǎng),
摘 要 為研究巴氏殺菌對(duì)非濃縮還原汁 (NFC) 蘋果汁的殺菌效果及動(dòng)力學(xué)規(guī)律, 對(duì)不同殺菌溫度時(shí)間下NFC蘋果汁菌落總數(shù)變化進(jìn)行測(cè)定, 并通過(guò)總酸、VC、色澤等品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分析, 探討不同殺菌條件對(duì)NFC蘋果汁品質(zhì)的影響。結(jié)果表明, 隨著加熱處理溫度的升高以及時(shí)間的延長(zhǎng), 殺菌效果顯著增強(qiáng)。對(duì)不同熱處理?xiàng)l件下的NFC蘋果汁的殺菌效果進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析, 均符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型, 擬合后各決定系數(shù)R2 均大于0.9。建模分析表明, 在70, 75, 80, 85和90 ℃下保溫58.14, 44.64, 18.28, 9.92和4.96 min, 可使微生物下降一個(gè)數(shù)量級(jí)。而要達(dá)到相同致死效果, 并使滅菌時(shí)間減少到原來(lái)的1/10, 所需升高的溫度為17.61 ℃。此外, 對(duì)巴氏殺菌后NFC蘋果汁進(jìn)行品質(zhì)分析, 與未處理相比, 其在總酸、pH、可溶性固形物方面無(wú)顯著影響, 高溫短時(shí)殺菌能更好保持果汁的色澤和營(yíng)養(yǎng)成分。
關(guān)鍵詞 非濃縮還原汁 (NFC) 蘋果汁; 殺菌; 品質(zhì)
蘋果是薔薇科(Rosaceae)蘋果屬(Malus)植物的果實(shí)。NFC(not from concentrate)蘋果汁一般稱為 “非濃縮還原汁蘋果汁”，即未經(jīng)濃縮還原的100% 純果汁，其工藝是將新鮮的原料清洗后，經(jīng)過(guò)破碎，壓榨出果汁，果汁直接進(jìn)行巴氏殺菌，在較低的溫度環(huán)境中加工成產(chǎn)品[1]。因?yàn)槲唇?jīng)過(guò)濾、高溫濃縮等復(fù)雜工藝，該工藝最大程度地保留了蘋果汁原有的口感、風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)成分[2]。
巴氏滅菌法(Pasteurization)，亦稱低溫消毒法、冷殺菌法，一般是在熱力學(xué)溫度低于100 ℃的情況下，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行熱力殺滅微生物，以延長(zhǎng)食品貨架期[3-4]�，F(xiàn)在巴氏殺菌的程序種類繁多，一般包括 “低溫長(zhǎng)時(shí)間”殺菌(Long-temperature-long-time， LTLT)和“高溫短時(shí)”殺菌(High-temperature-shorttime，HTST)[5]。果汁是熱敏性食物，長(zhǎng)時(shí)間加熱會(huì)破壞其風(fēng)味口感和營(yíng)養(yǎng)成分，HTST是加熱食品至約72 ℃或更高溫度，維持15 s或更長(zhǎng)時(shí)間的殺菌方法[6]，因此更符合NFC蘋果汁的實(shí)際生產(chǎn)。目前，針對(duì)NFC 果汁殺菌的研究大多集中超高壓[7]、超聲波[8]、脈沖電場(chǎng)[9]等非熱殺菌，但就從加工及設(shè)備成本來(lái)看，熱殺菌仍是果汁企業(yè)最常用的方式。
此次試驗(yàn)通過(guò)不同巴氏殺菌條件處理NFC蘋果汁，并結(jié)合殺菌動(dòng)力學(xué)模型探究殺菌效果，綜合品質(zhì)評(píng)價(jià)，得到既能夠保持果汁品質(zhì)又能夠保證殺菌效果的工藝條件，以期為NFC蘋果汁的工業(yè)化生產(chǎn)提供可靠的參數(shù)。
1 材料和方法
1.1 材料與試劑
紅富士蘋果，于4 ℃貯藏，購(gòu)于威海。瓊脂、酵母膏、蛋白胨，北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司;2, 6-二氯淀粉鈉鹽、L-抗壞血酸標(biāo)準(zhǔn)品，上海麥克林生化科技有限公司;其他試劑，均為分析純。
1.2 儀器與設(shè)備
立式壓力蒸汽滅菌鍋，上海博訊實(shí)業(yè)有限公司;無(wú)菌操作臺(tái)，蘇凈集團(tuán)蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司;電熱恒溫培養(yǎng)箱，湖北省黃石市醫(yī)療器械廠;UV1800型紫外可見分光光度計(jì)，上海美譜達(dá)儀器有限公司。
1.3 方法
1.3.1 NFC蘋果汁工藝流程
將無(wú)病害、新鮮的蘋果洗凈，用Stephen破碎機(jī)破碎打漿，同時(shí)加入0.1%的VC護(hù)色，用紗布?jí)赫ミ^(guò)濾后均質(zhì)處理，冷藏備用。為保證試驗(yàn)樣品的一致性，所有試驗(yàn)樣品需一次性準(zhǔn)備充足。
1.3.2 殺菌處理
將制備好的蘋果汁按照設(shè)定的溫度和時(shí)間進(jìn)行殺菌，樣品處理完后，迅速放入冰水中冷卻。采用70， 75，80，85和90 ℃五個(gè)溫度梯度，分別加熱0，1， 2，5，10，20和30 min，測(cè)定菌落總數(shù)。分析溫度及時(shí)間對(duì)均質(zhì)處理后NFC蘋果汁的殺菌效果。
1.4 測(cè)定方法
1.4.1 菌落總數(shù)的測(cè)定
參照GB 4789.2—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定。
1.4.2 可溶性固形物的測(cè)定
參照GB/T 12143—2018《飲料通用分析方法》，用手持式糖度計(jì)進(jìn)行測(cè)定。
1.4.3 pH的測(cè)定
用pH計(jì)對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定。用pH 4.01和pH 6.86的校準(zhǔn)液校正后測(cè)定。
1.4.4 總酸的測(cè)定
參照GB/T 12456—2008《食品中總酸的測(cè)定》中的pH電位法。折算系數(shù)以蘋果酸計(jì)。
1.4.5 VC的測(cè)定
參照GB/T 5009.86—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中抗壞血酸的測(cè)定》中的2, 6-二氯靛酚滴定法進(jìn)行測(cè)定。
1.4.6 色差的測(cè)定
根據(jù)GB/T 18963—2012《濃縮蘋果汁》，用全自動(dòng)測(cè)色色差計(jì)在反射模式下對(duì)果汁的亮度(L*)、紅色值(a*)、黃色值(b*)進(jìn)行測(cè)定，并計(jì)算總色差 ΔE。感官評(píng)價(jià)是通過(guò)人的視覺(jué)器官評(píng)價(jià)產(chǎn)品的整體色澤，而L*、a*、b*是3個(gè)分解值，也無(wú)法體現(xiàn)果汁的實(shí)際色澤變化。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同殺菌條件對(duì)NFC果汁殺菌效果的影響
NFC蘋果汁中的菌落總數(shù)隨保溫時(shí)間的變化規(guī)律通常用殘存活菌曲線來(lái)表示，又稱致死速率曲線[12]。如圖1所示，在殺菌過(guò)程中，隨加熱時(shí)間的增加，殘存的活菌數(shù)迅速減少。不同熱處理溫度下殺滅果汁微生物的動(dòng)力學(xué)曲線基本符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型被經(jīng)常用來(lái)描述微生物的殘活率和處理時(shí)間之間的關(guān)系，是經(jīng)典的殺菌模型[13]。當(dāng)加熱溫度為 70~75 ℃時(shí)，果汁中微生物存在一定的耐熱性，隨加熱時(shí)間的增加，微生物致死率變化不明顯。但當(dāng)溫度上升到85 ℃后，lgA開始出現(xiàn)明顯下降趨勢(shì);當(dāng)溫度到達(dá)90 ℃后，微生物能達(dá)到近100%的致死率。對(duì)圖1 中的曲線進(jìn)行線性模型擬合，各溫度下的線性方程和相關(guān)系數(shù)、D值如表1所示。
2.2 巴氏殺菌動(dòng)力學(xué)分析
由表1可知，在各溫度下，細(xì)菌總數(shù)的對(duì)數(shù)值降低與加熱時(shí)間均呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系(R2 均大于0.918 9)。這進(jìn)一步說(shuō)明巴氏殺菌對(duì)NFC蘋果汁的殺菌作用符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)。根據(jù)圖1和表1可知，微生物對(duì)數(shù)值隨著加熱溫度的升高而減少，且溫度越高，擬合直線斜率越大，即殺菌效果越好。同時(shí)根據(jù)式(2)和(3)可知，圖1中擬合曲線斜率的負(fù)倒數(shù)即為各殺菌溫度下的DT。DT本身不代表全部的殺菌時(shí)間，根據(jù)理論，DT 只代表微生物的數(shù)量減少原來(lái)的1/10。所以在所設(shè)定的溫度下，要把微生物總數(shù)從10n降到100，所需要的加熱時(shí)間是nDT。在工廠生產(chǎn)過(guò)程中，只需要測(cè)定微生物數(shù)量就可以確定n的值。
除此之外，在70~75 ℃下NFC蘋果汁菌落總數(shù)下降一個(gè)數(shù)量級(jí)分別需要58.14和44.64 min，而在75~90 ℃下雖然所用時(shí)間較短，但高溫也會(huì)造成果汁營(yíng)養(yǎng)成分破壞及升高溫度保溫所需要成本提升。因此，需綜合考慮各方面因素來(lái)確定最適殺菌參數(shù)。
Z值反映微生物的耐熱特性，是通過(guò)加熱致死時(shí)間曲線一個(gè)對(duì)數(shù)周期變化求得的溫度(℃)。Z值越小，溫度越高，產(chǎn)生的殺菌效果就越明顯。擬致死溫度-時(shí)間曲線是以加熱溫度(T)為橫坐標(biāo)，以lgD為縱坐標(biāo)的半對(duì)數(shù)曲線，結(jié)果見圖2。根據(jù)Z定義，模型斜率的倒數(shù)即為Z值。由此計(jì)算得出Z值為17.61 ℃，即在NFC蘋果汁熱殺菌的過(guò)程中，使滅菌時(shí)間減少到原來(lái)的1/10時(shí)，所需升高的溫度為17.61 ℃。
2.3 巴氏殺菌對(duì)NFC蘋果汁品質(zhì)的影響
通過(guò)圖1殘存活菌曲線的線性方程獲得微生物達(dá)標(biāo)(菌落總數(shù)<100 CFU/mL)的5組熱殺菌工藝參數(shù)，分別為70 ℃，26.9 min;75 ℃，18 min;80 ℃，9.12 min;85 ℃，0.52 min;90 ℃，0 min。 2.3.1 巴氏殺菌對(duì)NFC蘋果汁中可滴定酸、可溶性固形物含量和pH的影響由表2可知，與對(duì)照組相比，以5種處理?xiàng)l件對(duì)NFC 蘋果汁的可溶性固形物、pH沒(méi)有顯著性影響。而果汁可滴定酸略有下降，但影響不顯著。這與趙玉紅等[14] 報(bào)道的變化趨勢(shì)相似。
2.3.2 巴氏殺菌對(duì)NFC蘋果汁中VC含量的影響
Athmaselvi等[15]的研究表明果汁中的VC容易受加熱溫度、濕度、壓力、摩擦、微量元素及光和酸等影響，主要是由于VC的分子結(jié)構(gòu)中含連烯二醇的結(jié)構(gòu)，性質(zhì)非常不穩(wěn)定。所以，保持VC的穩(wěn)定性是關(guān)鍵性問(wèn)題。如圖3所示，在70 ℃，25.9 min時(shí)，VC損失量最大，為28.7%。在90 ℃，0 min時(shí)，VC損失量最小，為19.9%。由此可知，高溫短時(shí)比低溫長(zhǎng)時(shí)間加熱能更好地保留果汁中的VC，這與王翠琴等[16]的研究一致。
2.3.3 巴氏殺菌對(duì)NFC蘋果汁色澤的影響
采用不同熱殺菌條件，測(cè)定各條件處理的NFC蘋果汁的L*、a*、b*和色差，結(jié)果見表3和圖4。由表3 可知，NFC蘋果汁的L*值隨殺菌溫度升高而增大，可能是高溫使果汁中多酚氧化酶失活，抑制了酶促褐變。這與楊珊珊等[17]研究結(jié)論一致。而表示紅綠的a* 值和代表黃綠的b*值無(wú)明顯規(guī)律性的變化。由圖4可知，果汁色差值呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)，70 ℃時(shí)，色差值最大;加熱85 ℃時(shí)，色差值最小;90 ℃時(shí)，色差增加，可能是溫度過(guò)高造成果汁非酶褐變。
3 結(jié)論
此次試驗(yàn)對(duì)NFC蘋果汁進(jìn)行不同強(qiáng)度熱殺菌處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在不同溫度下殺菌動(dòng)力學(xué)均符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。對(duì)殘存微生物曲線分析可以發(fā)現(xiàn)，在一定的溫度條件下，NFC蘋果汁中的微生物總數(shù)隨加熱時(shí)間的延長(zhǎng)而減少，熱處理的時(shí)間越長(zhǎng)殺菌的效果越好;溫度越高，菌落總數(shù)的對(duì)數(shù)下降速率越快，即在達(dá)到相同殺菌效果的情況下，升高溫度可以減少熱處理時(shí)間。結(jié)果顯示，Z值為17.61 ℃，即滅菌時(shí)間減少到原來(lái)的1/10所需升高的溫度為17.61 ℃。
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與未處理的NFC蘋果汁相比，巴氏殺菌處理后果汁基本理化指標(biāo)(總酸、pH、可溶性固形物)均無(wú)顯著變化;而VC均顯著下降，其中加熱時(shí)間越長(zhǎng)損失越大;果汁殺菌后通過(guò)抑制酶活性使果汁顏色變亮，而高溫短時(shí)殺菌能更好保持果汁原有的色澤。此次試驗(yàn)為NFC蘋果汁的工業(yè)化生產(chǎn)提供可靠參數(shù)。——論文作者：李根，初樂(lè)，趙巖，和法濤，朱風(fēng)濤，馬寅斐*
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