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摘 要： 摘 要 為研究巴氏殺菌對非濃縮還原汁 (NFC) 蘋果汁的殺菌效果及動力學規(guī)律, 對不同殺菌溫度時間下NFC蘋果汁菌落總數(shù)變化進行測定, 并通過總酸、VC、色澤等品質指標進行分析, 探討不同殺菌條件對NFC蘋果汁品質的影響。結果表明, 隨著加熱處理溫度的升高以及時間的延長,
摘 要 為研究巴氏殺菌對非濃縮還原汁 (NFC) 蘋果汁的殺菌效果及動力學規(guī)律, 對不同殺菌溫度時間下NFC蘋果汁菌落總數(shù)變化進行測定, 并通過總酸、VC、色澤等品質指標進行分析, 探討不同殺菌條件對NFC蘋果汁品質的影響。結果表明, 隨著加熱處理溫度的升高以及時間的延長, 殺菌效果顯著增強。對不同熱處理條件下的NFC蘋果汁的殺菌效果進行動力學分析, 均符合一級動力學模型, 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數(shù)量級。而要達到相同致死效果, 并使滅菌時間減少到原來的1/10, 所需升高的溫度為17.61 ℃。此外, 對巴氏殺菌后NFC蘋果汁進行品質分析, 與未處理相比, 其在總酸、pH、可溶性固形物方面無顯著影響, 高溫短時殺菌能更好保持果汁的色澤和營養(yǎng)成分。
關鍵詞 非濃縮還原汁 (NFC) 蘋果汁; 殺菌; 品質
蘋果是薔薇科(Rosaceae)蘋果屬(Malus)植物的果實。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)過破碎，壓榨出果汁，果汁直接進行巴氏殺菌，在較低的溫度環(huán)境中加工成產(chǎn)品[1]。因為未經(jīng)過濾、高溫濃縮等復雜工藝，該工藝最大程度地保留了蘋果汁原有的口感、風味和營養(yǎng)成分[2]。
巴氏滅菌法(Pasteurization)，亦稱低溫消毒法、冷殺菌法，一般是在熱力學溫度低于100 ℃的情況下，對產(chǎn)品進行熱力殺滅微生物，以延長食品貨架期[3-4]。現(xiàn)在巴氏殺菌的程序種類繁多，一般包括 “低溫長時間”殺菌(Long-temperature-long-time， LTLT)和“高溫短時”殺菌(High-temperature-shorttime，HTST)[5]。果汁是熱敏性食物，長時間加熱會破壞其風味口感和營養(yǎng)成分，HTST是加熱食品至約72 ℃或更高溫度，維持15 s或更長時間的殺菌方法[6]，因此更符合NFC蘋果汁的實際生產(chǎn)。目前，針對NFC 果汁殺菌的研究大多集中超高壓[7]、超聲波[8]、脈沖電場[9]等非熱殺菌，但就從加工及設備成本來看，熱殺菌仍是果汁企業(yè)最常用的方式。
此次試驗通過不同巴氏殺菌條件處理NFC蘋果汁，并結合殺菌動力學模型探究殺菌效果，綜合品質評價，得到既能夠保持果汁品質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，購于威海。瓊脂、酵母膏、蛋白胨，北京奧博星生物技術有限責任公司;2, 6-二氯淀粉鈉鹽、L-抗壞血酸標準品，上海麥克林生化科技有限公司;其他試劑，均為分析純。
1.2 儀器與設備
立式壓力蒸汽滅菌鍋，上海博訊實業(yè)有限公司;無菌操作臺，蘇凈集團蘇州安泰空氣技術有限公司;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，上海美譜達儀器有限公司。
1.3 方法
1.3.1 NFC蘋果汁工藝流程
將無病害、新鮮的蘋果洗凈，用Stephen破碎機破碎打漿，同時加入0.1%的VC護色，用紗布壓榨過濾后均質處理，冷藏備用。為保證試驗樣品的一致性，所有試驗樣品需一次性準備充足。
1.3.2 殺菌處理
將制備好的蘋果汁按照設定的溫度和時間進行殺菌，樣品處理完后，迅速放入冰水中冷卻。采用70， 75，80，85和90 ℃五個溫度梯度，分別加熱0，1， 2，5，10，20和30 min，測定菌落總數(shù)。分析溫度及時間對均質處理后NFC蘋果汁的殺菌效果。
1.4 測定方法
1.4.1 菌落總數(shù)的測定
參照GB 4789.2—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數(shù)的測定》進行測定。
1.4.2 可溶性固形物的測定
參照GB/T 12143—2018《飲料通用分析方法》，用手持式糖度計進行測定。
1.4.3 pH的測定
用pH計對樣品進行測定。用pH 4.01和pH 6.86的校準液校正后測定。
1.4.4 總酸的測定
參照GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》中的pH電位法。折算系數(shù)以蘋果酸計。
1.4.5 VC的測定
參照GB/T 5009.86—2016《食品安全國家標準 食品中抗壞血酸的測定》中的2, 6-二氯靛酚滴定法進行測定。
1.4.6 色差的測定
根據(jù)GB/T 18963—2012《濃縮蘋果汁》，用全自動測色色差計在反射模式下對果汁的亮度(L*)、紅色值(a*)、黃色值(b*)進行測定，并計算總色差 ΔE。感官評價是通過人的視覺器官評價產(chǎn)品的整體色澤，而L*、a*、b*是3個分解值，也無法體現(xiàn)果汁的實際色澤變化。
2 結果與分析
2.1 不同殺菌條件對NFC果汁殺菌效果的影響
NFC蘋果汁中的菌落總數(shù)隨保溫時間的變化規(guī)律通常用殘存活菌曲線來表示，又稱致死速率曲線[12]。如圖1所示，在殺菌過程中，隨加熱時間的增加，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力學曲線基本符合一級動力學模型。一級動力學模型被經(jīng)常用來描述微生物的殘活率和處理時間之間的關系，是經(jīng)典的殺菌模型[13]。當加熱溫度為 70~75 ℃時，果汁中微生物存在一定的耐熱性，隨加熱時間的增加，微生物致死率變化不明顯。但當溫度上升到85 ℃后，lgA開始出現(xiàn)明顯下降趨勢;當溫度到達90 ℃后，微生物能達到近100%的致死率。對圖1 中的曲線進行線性模型擬合，各溫度下的線性方程和相關系數(shù)、D值如表1所示。
2.2 巴氏殺菌動力學分析
由表1可知，在各溫度下，細菌總數(shù)的對數(shù)值降低與加熱時間均呈現(xiàn)良好的線性關系(R2 均大于0.918 9)。這進一步說明巴氏殺菌對NFC蘋果汁的殺菌作用符合一級動力學。根據(jù)圖1和表1可知，微生物對數(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。同時根據(jù)式(2)和(3)可知，圖1中擬合曲線斜率的負倒數(shù)即為各殺菌溫度下的DT。DT本身不代表全部的殺菌時間，根據(jù)理論，DT 只代表微生物的數(shù)量減少原來的1/10。所以在所設定的溫度下，要把微生物總數(shù)從10n降到100，所需要的加熱時間是nDT。在工廠生產(chǎn)過程中，只需要測定微生物數(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)下降一個數(shù)量級分別需要58.14和44.64 min，而在75~90 ℃下雖然所用時間較短，但高溫也會造成果汁營養(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確定最適殺菌參數(shù)。
Z值反映微生物的耐熱特性，是通過加熱致死時間曲線一個對數(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-時間曲線是以加熱溫度(T)為橫坐標，以lgD為縱坐標的半對數(shù)曲線，結果見圖2。根據(jù)Z定義，模型斜率的倒數(shù)即為Z值。由此計算得出Z值為17.61 ℃，即在NFC蘋果汁熱殺菌的過程中，使滅菌時間減少到原來的1/10時，所需升高的溫度為17.61 ℃。
2.3 巴氏殺菌對NFC蘋果汁品質的影響
通過圖1殘存活菌曲線的線性方程獲得微生物達標(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，與對照組相比，以5種處理條件對NFC 蘋果汁的可溶性固形物、pH沒有顯著性影響。而果汁可滴定酸略有下降，但影響不顯著。這與趙玉紅等[14] 報道的變化趨勢相似。
2.3.2 巴氏殺菌對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的分子結構中含連烯二醇的結構，性質非常不穩(wěn)定。所以，保持VC的穩(wěn)定性是關鍵性問題。如圖3所示，在70 ℃，25.9 min時，VC損失量最大，為28.7%。在90 ℃，0 min時，VC損失量最小，為19.9%。由此可知，高溫短時比低溫長時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NFC蘋果汁色澤的影響
采用不同熱殺菌條件，測定各條件處理的NFC蘋果汁的L*、a*、b*和色差，結果見表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]研究結論一致。而表示紅綠的a* 值和代表黃綠的b*值無明顯規(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，70 ℃時，色差值最大;加熱85 ℃時，色差值最小;90 ℃時，色差增加，可能是溫度過高造成果汁非酶褐變。
3 結論
此次試驗對NFC蘋果汁進行不同強度熱殺菌處理，結果發(fā)現(xiàn)在不同溫度下殺菌動力學均符合一級動力學模型。對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)隨加熱時間的延長而減少，熱處理的時間越長殺菌的效果越好;溫度越高，菌落總數(shù)的對數(shù)下降速率越快，即在達到相同殺菌效果的情況下，升高溫度可以減少熱處理時間。結果顯示，Z值為17.61 ℃，即滅菌時間減少到原來的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(總酸、pH、可溶性固形物)均無顯著變化;而VC均顯著下降，其中加熱時間越長損失越大;果汁殺菌后通過抑制酶活性使果汁顏色變亮，而高溫短時殺菌能更好保持果汁原有的色澤。此次試驗為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，趙巖，和法濤，朱風濤，馬寅斐*
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