超高压对苹果汁微生物和多酚氧化酶的影响刘兴静， 刘斌， 韩清华 *， 林亚玲， 张琥（ 中国农业机械化科学研究院， 北京 100083）摘 要 ： 研 究 不 同 处 理 压 力 和 保 压 处 理 时 间 对 鲜 榨 苹 果 汁 的 杀 菌 和 钝 酶 效 果 结 果 表 明 ， 随 着 处 理 压 力 升 高 和 保 压 时间 延 长 ， 菌 落 总 数 、 大 肠 菌 群 数 和 多 酚 氧 化 酶 活 性 均 下 降 显 著 在 压 力 达 到 400 MPa， 保 压 时 间 25 min 时 ， 菌 落 总 数 由9 750 cfu/mL 降 低 到 80 cfu/mL， 降 低 达 2.5 个 对 数 ， 大 肠 菌 群 数 由 30 cfu/mL 降 低 到 0 cfu/mL， 多 酚 氧 化 酶 活 性 降 低 了100 %， 符合 美 国 FDA 鲜 榨 果 蔬 汁 非 热 力 加 工 的 安 全 营 养 要 求 和 国 家 饮 料 食 品 卫 生 标 准 关 键 词 ： 超 高 压 ； 苹 果 汁 ； 菌 落 总 数 ； 大 肠 菌 群 ； 多 酚 氧 化 酶Effect of Ultra High Pressure Treatment on Bacterium and Polyphenol Oxidase of Apple JuiceLIU Xing-ji ng, LIU Bin, HAN Qing-hua*, LIN Ya-li ng, ZHANG Hu（ Chinese Academy of Agricultural Mechanizaton Sciences, Beijing 100083, China）Abstract： The paper systematically studied the residual activities of enzymes and sterilization of apple juice under different treatment pressure and treatment time. The results showed that the number of bacteria count,coliform group and polyphenol oxidase (PPO) activity decreased significantly as the treatment pressure and time was increased. The total bacteria count decreased from 9 750 cfu/mL to 80 cfu/mL, the coliform group reduced from 30 cfu/mL to 0 cfu/mL, the PPO was inactivated completely and the loss of VC below 20 % at 400 MPa for25 min treatment. Experimental results reached the safety standards of Food and Drug Administration on fruitand vegetable juice non-th ermal processing and National Standard on cold drink food safety.Key words： utra high pressure; apple juice; bacteria count; coliform group; polyphenol oxidase鲜 榨 苹 果 汁 富 含 人 体 所 需 要 的 多 种 营 养 素 ， 广 受人们喜爱。
但未经处理的苹果汁中存在 大量致病微生 物且保质期短， 须对苹果汁进行杀菌、 灭酶处 理 根据食 品 是 否 被 加 热 ， 将 食 品 杀 菌 技 术 分 为 热 力 杀 菌 和 非 热 力 杀 菌 热 力 杀 菌 虽 有 效 杀 死 微 生 物 ， 但 产 品 的 色泽、 口感差， 且营养成分损失 严重， 甚至还产生异味 （ 蒸 煮味 ） 与热力杀菌技术相比， 非热力杀菌技术 具有杀菌温度低， 能保留食品原有品质等优点 [1] 随着 近年来 人 们 对 食 品 新 鲜 度 要 求 的 不 断 提 高 ， 非 热 力 杀 菌 技 术越 来 越 受 到 广 泛 学 者 的 关 注 [2] 本 文 采 用 超 高 压 处 理 鲜 榨 苹 果 汁 ， 分 析 不 同 处 理 压 力 、 保 压 处 理 时 间 对 苹果汁菌落 总 数 、 大 肠 菌 群 数 和 多 酚 氧 化 酶 （ PolyphenolOxidase， 简 称 PPO） 活 性 的 影 响 ， 为 苹 果 汁 超 高 压 产 业化加工提供技术参考1 材料与方法1.1 试验材料新 鲜 苹 果 （ 黄 元 帅 品 种 ） ： 北 京 市 朝 阳 区 南 沙 滩 菜 市 场 ； 微 生 物 培 养 基 ： 北 京 双 旋 微 生 物 培 养 基 制 品 厂 ；聚 乙 烯 吡 咯 烷 酮 （ PVPP） 、 磷 酸 一 氢 钠 、 磷 酸 二 氢 钾 、VC、 柠檬酸等： 由中国农业机械化科学研 究院国家食品 机械质量监督检验中心提供， 所用试剂均为 分析纯。
1.2 试验设备AY-210 电 子 天 平 ： 日 本 岛 津 公 司 ； 超 净 工 作 台 ： 江苏无锡华钧电子设备制造有限公司 ； JYZ-B550 九阳 榨 汁 机 ； 超 高 压 设 备 ： 包 头 科 发 新 型 高 技 术 食 品 机 械 有限责任公司等1.3 方法1.3.1 鲜榨苹果汁制备选 择 形 态 良 好 ， 成 熟 度 适 中 的 黄 元 帅 苹 果 ， 将 其基金项目： 北京市科技计划资助项目 （ D101105046610001）作者简介 ： 刘兴 静 （ 1984—） ， 女 （ 汉 ） ， 在读硕 士 ， 主 要 从 事 超 高 压 处 理 果蔬汁方面的研究 通信作者： 韩清华 ， 研究方向： 农产品加工由 图 可 知 ， 压 力 和 保 压 时 间 对 菌 落 总 数 的 影 响 比基础研究 刘兴静， 等： 超高压对苹果汁微生物和多酚氧化酶的影响5去 核 、 去 皮 ， 切 成 20 mm 左 右 大 小 的 苹 果 块 ， 浸 泡 于 含0.2 %柠 檬 酸 和 0.2 % VC 的 护 色 液 中 静 置 10 min， 沥 水3 min 后 打 浆 ， 用 纱 布 过 滤 出 汁 ， 将 汁 液 迅 速 与 生 物 冰 袋 接 触 降 低 温 度 ， 装 入 60 mL 小 袋 ， 封 口 ， 随 即 取 3 小袋 装 入 一 个 大 袋 中 ， 封 口 、 编 号 后 ， 放 入 4 ℃ 冰 箱 存 放10 h[3- 4]。
1.3.2 超高压处理试验 将处理后的苹果汁进行超高压处理 设计压 力为100、 200、 300、 400、 500、 600 MPa， 时 间 为 10、 15、 20、25、 30 min1.3.3 菌落总数和大肠菌群测定 根 据 国 家 食 品 微 生 物 检 测 标 准 GB/T 4789.2- 2008检测菌落总 数和大肠菌群数 杀菌 效 果 用 菌 残 活 率 A来表示， 计算公式为:较 大 随 着 处 理 压 力 的 增 加 及 保 压 时 间 的 延 长 ， 细 菌总 数 呈 现 明 显 下 降 的 趋 势 ， 未 处 理 前 苹 果 汁 中 的 初 始 菌落总数为 9 750 cfu/ mL 由图 1 所示， 不论是处理时间 为 10 min， 还 是 30 min， 600 MPa 处 理 组 较 100 MPa处 理 组 ， 菌 落 总 数 降 低 了 2.5 个 对 数 当 压 力 从 200 MPa增 加 到 300 MPa 时 ， 菌 落 总 数 降 幅 达 到 86 %， 而 压 力 从 500 MPa 增 加 到 600 MPa 时 菌 落 总 数 降 幅 为 54.5 %。
由图 2 所示， 当压力为 100 MPa 时 ， 无论保压时间 如 何延长， 杀菌效果都不理想 ； 当压力条件为 400 MPa 处理25 min 后， 苹果汁中细菌总数 即 小 于 100 cfu/ mL， 达 到 国家食品 卫生标准； 当压力增加到 600 MPa 时， 处理时间超过 20 min 后， 菌落总数几乎没有任何变化产 生 上 述 结 果 ， 主 要 是 由 于 压 力 对 微 生 物 的 致 死 作 用 ， 主 要 是 通 过 破 坏 细 胞 膜 、 使 蛋 白 质 变 性 从 而 抑制酶的活性、 改变细胞内 pH、 影响 DNA 遗 传 物 质 的 复制及影响细胞的营养代谢过程 来实现的 不同菌都有 自 身 耐 压 阈 值 ， 大 多 数 菌 耐 压 阈 值 都 高 于 100 MPa， 少数革兰氏阳性菌芽孢可耐受 600 MPa 以上压力， 压 力 敏 感 菌 压 力 阈 值 较 低 （ 如 <300 MPa） ， 耐 压 菌 的 阈 值高 [8- 9] 因 此， 在较低压力下提高到较高压力， 能有效杀 灭 压 力 敏 感 菌 ， 菌 落 总 数 大 幅 度 减 少 ， 而 继 续 升 高 压力 ， 在 一 定 条 件 下 因 压 力 达 不 到 耐 压 菌 的 阈 值 ， 细 菌 总数的降低趋势也就相对平 缓。
2.2 不 同 处 理 压 力 和 保 压 时 间 对 鲜 榨 苹 果 汁 大 肠 菌 群的影响图 3 和图 4 分别为不同压力处理和保压时间对 鲜 榨苹果汁中大肠菌群的影响lgA=lg（ B/B0） （ 1）式 中 ： B0 为 超 高 压 处 理 前 苹 果 汁 菌 落 总 数 或 大 肠菌 群 数 ， （ cfu/mL） ； B 为 超 高 压 处 理 后 苹 果 汁 菌 落 总 数 或 大 肠 菌 群 数 ， （ cfu/mL） ； lgA 为 超 高 压 处 理 前 后 菌 落总数或大肠菌群数降低的对数1.3.4 多酚氧化酶 （ PPO） 测定 参考赵光远等的方法 [5- 7]2 结果与讨论2.1 不 同 处 理 压 力 和 保 压 时 间 对 鲜 榨 苹 果 汁 菌 落 总 数的影响图 1 和图 2 分别为不同压力和不同时间处理对 苹果汁菌落总数的影响刘兴静， 等： 超高压对苹果汁微生物和多酚氧化酶的影响 基础研究6鲜 榨 苹 果 汁 经 300 MPa、 30 min 处 理 后 ， 大 肠 菌 群数由初始的 30 cfu/mL 降低到 0 cfu/mL， 在 压 力 为 400、500、 600 MPa， 时 间 为 10、 15、 20、 25、 30 min 时 ， 无 大 肠 菌群数检 出， 小于 3 cfu/mL 达到了鲜榨果蔬汁中 非 热力 杀 菌 的 安 全 要 求 。
由 图 3、 图 4 可 以 看 出 ， 随 着 压 力的 增 加 和 保 压 时 间 的 延 长 ， 大 肠 菌 群 数 降 低 比 较 显 著 ， 当 处 理 压 力 达 到 300 MPa 时 ， 随 着 时 间 的 延 长 ， 其 降 低 幅 度 很 大 这 是 因 为 经 超 高 压 处 理 后 ， 大 肠 菌 群芽 孢 菌 的 耐 压 程 度 已 降 低 ， 延 长 加 压 时 间 其 杀 菌 效 果更有效 [10]2.3 不 同 处 理 压 力 和 保 压 处 理 时 间 对 鲜 榨 苹 果 汁PPO 的影响图 5 和图 6 分别为不同处理压力和保压时。