低温连续杀菌对柑橘罐头品质的影响

李 涛 李绮丽 张 群 周 熠 李高阳 付复华 苏东林 吴玉英 单 杨

（1 湖南省农业科学院 长沙410125 2湖南省农产品加工研究所 长沙410125） 3 辣妹子食品股份有限公司 湖南沅江413108 4 湖南果秀食品（集团）有限公司 湖南永州425000 5 果蔬贮藏加工与质量安全湖南省重点实验室 长沙410125 6 湖南省果蔬加工与质量安全国际科技创新合作基地 长沙410125）

柑橘是世界第一大水果，我国是世界柑橘生产大国[1]。2019年，我国柑橘种植面积达到286.67万hm2，年产量4 584.54 万t，均居世界第一。我国柑橘以鲜食为主，加工仅占10%，主要加工产品是橘片罐头，占柑橘加工量的80%以上，是我国的传统出口产品，也是我国在国际柑橘加工品市场上最有竞争力的产品[2]。2019年我国柑橘罐头出口量达到26.58 万t，出口额30 765.2 万美元，占国际贸易量的75%以上。

柑橘营养价值极高，除富含多种可溶性糖、有机酸外[3]，还含有丰富的维生素类、类黄酮、类胡萝卜素和柠檬苦素等营养成分[4-7]。然而，柑橘在装罐、密封、杀菌过程中，高温不仅造成果肉色度、硬度、脆度等物理特性的改变，还加速了维生素C、类胡萝卜素、黄酮、还原糖及香气物质等多种营养成分的氧化、分解和流失，从而对柑橘罐头的色泽、风味和营养品质产生影响[8-10]。本文通过研究不同杀菌条件下柑橘果肉物理特性和营养成分的变化，为柑橘罐头低温连续杀菌工艺的优化提供试验依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

温州蜜橘，产自湖南沅江，8～9 成熟。甲醇、二甲基亚砜、甲基叔丁基醚、乙酸乙酯，均为色谱纯级，德国CNW Technologies 有限公司；氢氧化钠、盐酸，均为分析纯级，国药集团化学试剂有限公司；抗坏血酸、葡萄糖均为标准品，成都曼斯特生物科技有限公司；对香豆酸、芥子酸，纯度均为95%以上，美国Chroma Dex 公司；原儿茶酸，纯度为95%以上，中国食品药品检定研究院；橙皮苷，纯度为98.0%，德国Dr.Ehrenstorfer GmbH 公司；芸香柚皮苷和香蜂草苷，纯度均为95%以上，美国Chroma Dex 公司。

1.2 仪器与设备

EL204-IC 型电子天平，瑞士梅特勒-托利多公司；WZ109 型阿贝折光仪，北京阳光亿事达科技有限公司；WD-12 氮吹仪，杭州奥盛仪器有限公司；CT3 型质构分析仪，美国Brookfield 公司；LC-20A HPLC 色谱仪，日本岛津公司；ACQUITY UPLC 色谱仪（2996 PDA 检测器），美国Waters 公司；3K15 高速冷冻离心机，美国Sigma-Aldrich 公司；JYL-C012 型料理机，中国九阳股份有限公司；Milli-Q Advantage A10 超纯水器，美国Millpore公司。

1.3 试验方法

1.3.1 柑橘罐头制作 挑选完好无损的温州蜜橘，经90 ℃热烫处理45 s 后剥皮、分瓣，把橘瓣放入1.2% HCl 中浸泡60 min，用清水冲洗后放入0.4% NaOH 中浸泡8 min，再用清水冲洗数次至pH 值与原清水一致。用蔗糖调节糖度18°Brix，在糖水温度60～65 ℃灌装，固形物含量占比55%。封罐，杀菌。

1.3.2 色度测定 采用Hunter Lab 色度系统测定罐头果肉颜色，每个指标均平行测定3 次，取平均值。L*值为明度指数，L*越大，果汁颜色越亮；a*值、b*值分别代表果汁红绿度和黄蓝度，a*值为正值时，数值越大果汁越接近红色；a*值为负值时，数值越小果汁越接近绿色；b*值为正值时数值越大果汁越接近黄色，b*值为负值时数值越小果汁越接近蓝色。

1.3.3 质地的测定 将罐头果肉放在质构仪载具上，采用TPA 模式测定参数：距离5 mm，探头为TA5，触发点负载6.8 g，探头下行速率为1 mm/s，检测速率和后撤速率均为5 mm/s，每个样品平行测定10 次，取平均值。测定硬度、压缩功、断裂性、内聚性、弹力、胶着性和咀嚼性。

1.3.4 维生素C 含量的测定 采用高效液相色谱法测定。罐头果肉用20 g/L 偏磷酸溶液溶解，超声提取5 min 后于4 000 r/min 离心5 min，取上清液过0.45 μm 水相滤膜待测。色谱条件：C18 色谱柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流动相A：0.01 mol/L 磷酸二氢钾缓冲液 （用磷酸调节pH 值至2.55）；流动相B：无水甲醇；洗脱条件：97%流动相A，等梯度洗脱；柱温：30 ℃；流速：0.6 mL/min；检测波长210 nm；进样量10 μL。

1.3.5 总糖含量的测定 按照GB 5009.7-2016《食品安全国家标准 食品中还原糖的测定》[11]中方法测定，以还原糖计。

1.3.6 可溶性固形物含量测定 参考GB/T 8210-2011《柑橘鲜果检验方法》[12]：可溶性固形物采用手持式糖度计测定法测定。

1.3.7 黄酮类物质含量测定 称取样品5 g 于离心管中，加入10 mL 甲醇和二甲基亚砜（体积比1 ∶1），超声提取30 min，10 000 r/min 离心10 min，收集上清液，重复上述操作1 次，合并2 次提取的上清液，10 000 r/min 离心10 min，定容25 mL，经0.22 μm 微孔有机滤膜过滤后上机检测。色谱条件：色谱柱：ACQUITY UPLC BEH C18 分析柱（2.1 mm×100 mm，1.7 μm）；流动相：0.2%乙酸水溶液（A）和甲醇（B），梯度洗脱，洗脱程序见表1。流速0.30 mL/min，柱温35 ℃，进样量3.0 μL，波长283 nm。

表1 流动相洗脱程序Table 1 Elution procedures of mobile phase

1.3.8 数据统计与分析 本试验数据取3 次测量的平均值，采用Excel 2010 软件建立数据库，进行描述性分析。用SPSS 26.0 软件对数据进行均值计算，Duncan’s 法进行差异显著性检验，P＜0.05表示差异显著。

2 结果与讨论

2.1 不同杀菌温度下达到商业无菌所需时间

采用连续式水浴杀菌机对柑橘罐头成品进行杀菌，记录不同中心温度（罐头底部中心位置的温度，即杀菌温度）下达到商业无菌（既不含致病性微生物，也不含在通常温度下能在其中繁殖的非致病性微生物）需要的时间。从表2可见，随着杀菌温度的升高，杀菌时间大大缩短，95 ℃时的杀菌时间仅为80 ℃时的一半。同时，还记录了罐头在达到不同中心温度时的表面温度，结果显示表面杀菌温度比中心温度高3 ℃。

2.2 杀菌温度对橘肉色度的影响

色度作为柑橘果肉重要的物性指标，对消费者购买产品产生重要的影响[13]。较好的色泽能够提高消费者的购买欲，提高经济效益。图1显示不同温度灭菌对柑橘色度的影响，其中，L*值反映肉样的亮度值，a*值反映肉样的红度值，b*值反映肉样的黄度值[14]。通过图1发现，与未杀菌的橘肉色泽相比，随着杀菌温度的升高，L*，b*值出现不同程度的升髙，而a*值降低，表现为橘肉亮度增加，黄色加深，红色变浅。其中，95 ℃条件下，橘肉的亮度和黄色值增加最多，而红色值降低也最大。推测橘肉色泽变化与高温杀菌过程中类胡萝卜素和维生素C 被破坏有关。Wibowo S 等[15]研究了巴西橙汁热巴氏杀菌（92 ℃，30 s）后贮藏过程中类胡萝卜素含量和果汁色泽的变化，发现热杀菌后类胡萝卜素损失显著，同时橙汁色泽也变得更浅、更加饱和，说明高温加快了类胡萝卜素的降解，而类胡萝卜素的降解又导致果汁色泽的变化。有研究显示，柑橘果汁中的维生素C 有保持类胡萝素稳定性的作用，而高温对维生素C 的破坏会进一步加剧类胡萝卜素的降解，从而导致柑橘果肉在加工过程中的色度变化[16]。高温可导致罐头果肉发生美拉德反应，同样会造成L*，b*值的升髙和a*值的降低。

表2 不同杀菌温度下达到商业无菌所需时间Table 2 Time required to achieve commercial sterility at different sterilization temperatures

图1 不同杀菌温度对橘肉色度的影响Fig.1 Effects of different sterilization temperatures on color in Satsuma mandarin flesh

2.3 杀菌温度对橘肉质地的影响

质地是鲜食型水果重要指标之一，包括硬度、胶着性、咀嚼性、弹力、断裂性和内聚性等。本试验通过质构仪的多面分析（TPA）法测定各项指标，以全面、客观地反映经不同温度杀菌后果实质地的变化。由图2可知，杀菌后，柑橘果肉的硬度、胶着性、咀嚼性、弹力和断裂性均表现出不同程度的下降，并随杀菌温度的升高而不断降低。其中硬度在80 ℃和85 ℃时下降明显，超过85 ℃后变化不显著。胶着性在80 ℃时下降不明显，超过80 ℃后显著降低。咀嚼性在80～90 ℃时变化不明显，然而相较于未杀菌组显著降低。弹力在80 ℃和85 ℃时下降不明显，高于85 ℃后呈显著梯度递减趋势。断裂性在80 ℃和85 ℃时相较于未杀菌组降低不明显，超过85 ℃后下降显著。内聚性在不同杀菌条件相较于未杀菌组均未出现明显变化。综上可知，柑橘果肉在80 ℃杀菌时，相较其它杀菌温度，能呈现更高的硬度、胶着性、咀嚼性、弹力和断裂性，因此能更好地维持果肉在高温杀菌后的口感。

图2 不同杀菌温度对橘肉质地的影响Fig.2 Effects of different sterilization temperatures on texture in Satsuma mandarin flesh

2.4 杀菌温度对橘肉中维生素C 含量的影响

维生素C 含量是衡量柑橘罐头营养品质的重要指标。通过图3发现，杀菌后柑橘果肉的维生素C 含量显著降低，并随杀菌温度的提高而下降。在80 ℃和85 ℃条件下维生素C 含量未出现明显下降，而当杀菌温度90～95 ℃时，维生素C 含量呈显著梯度降低趋势。虽然高温能钝化抗坏血酸氧化酶和过氧化氨酶，降低维生素C 的氧化损失，但是维生素C 在高温下不稳定，会促进其氧化[17]。维生素C 含量总趋势还是随着杀菌温度的升高而下降。

2.5 杀菌温度对橘肉中总糖与可溶性固形物含量的影响

图3 不同杀菌温度对橘肉中维生素C 含量的影响Fig.3 Effects of different sterilization temperatures on Vitamin C content in Satsuma mandarin flesh

罐头橘肉的总糖和可溶性固形物含量，与其甜味和口感等感官品质密切相关，是决定罐头品质的重要因素[18]。柑橘罐头加工对橘肉中总糖（以还原糖计）含量的影响如图4a 所示，总糖含量在未杀菌前呈现最大值，随着杀菌温度的升高呈降低的趋势，推测与高温导致还原糖发生美拉德反应有关[19]。而可溶性固形物的含量在杀菌前、后变化不明显，只有95 ℃时才出现显著降低（图4b）。究其原因一方面热烫会软化橘瓣组织，有利于可溶性固形物的溶出，使可溶性固形物含量增加；另一方面高温导致可溶性还原糖发生美拉德反应，又会导致可溶性固形物含量降低[20]。两者的反应相叠加导致可溶性固形物数值变化不显著。

图4 不同杀菌温度对橘肉中总糖与可溶性固形物含量的影响Fig.4 Effects of different sterilization temperatures on total sugar and soluble solid content in Satsuma mandarin flesh

2.6 杀菌温度对橘肉中黄酮含量的影响

黄酮是柑橘中最重要的活性成分，主要存在于柑橘果实的外皮中，果肉中含量较低。柑橘黄酮具有多种生理功能，尤其是在抗氧化，抗炎，调节脂质代谢，抑制肿瘤等方面效果显著[21-23]。由图5可知，采用超高效液相色谱检测不同杀菌温度下的黄酮单体，结果发现杀菌后橙皮苷、芸香柚皮苷和香蜂草苷3 种黄酮单体的含量均显著降低，并随杀菌温度的升高呈梯度下降趋势。其中，橙皮苷含量在温度80～90 ℃间未出现明显下降，而在95℃条件下相较于其它温度均呈显著降低趋势；芸香柚皮苷含量在温度85～95 ℃间未表现出明显的显著性差异，而与80 ℃相比均呈显著降低趋势；香蜂草苷含量在80 ℃杀菌后与杀菌前相比未出现显著降低，而在温度85～95 ℃间呈显著梯度下降趋势。综上可知，3 种黄酮在80 ℃杀菌条件下的保存率都较高，因此选择杀菌温度80 ℃更有利于柑橘罐头中黄酮的保留。

图5 不同杀菌温度对橘肉中黄酮含量的影响Fig.5 Effects of different sterilization temperatures on flavonoids content in Satsuma mandarin flesh

2.7 柑橘罐头品质参数间的相关性

苷草蜂1香柚香芸苷皮橙苷皮1 1 0.932*0.958*0.978**性溶可物形固1 0.849 0.627 0.736表阵矩性关相的间数参质品头罐橘柑3表Correlation matrix among quality parameters in Citrus canned Table 3 糖总C素生维性聚内性裂断力弹性嚼咀性着胶度硬*值b*值a*值L 1*值L 1-0.992***值a 1 0.988**-0.976***值b 1-0.938*0.970**-0.941*度硬1 0.933*-0.921*0.884*-0.868性着胶1 0.836 0.967**-0.926*-0.960** 0.986**性嚼咀1 0.884*0.942*0.917*-0.993**0.948*-0.963**力弹1 0.967**0.891*0.992**0.956*-0.956*0.931*-0.917*性裂断1 0.467 0.238 0.207 0.543 0.389-0.188 0.186-0.099性聚内1 0.218 0.955*0.974**0.963**0.910*0.956*-0.988** 0.991**-0.989**C素生维1 0.983**0.215 0.946*0.962**0.964**0.912*-0.989** 0.992**-0.983** 0.977**糖总0.658 0.775 0.275 0.781 0.802 0.625 0.744 0.619-0.765 0.689-0.701物形固性溶可0.954*0.986**0.312 0.978**0.983**0.917*0.945*0.934*-0.981**0.958*-0.956*苷皮橙0.966**0.935*0.435 0.975**0.940*0.907*0.972**0.981**-0.943*0.938*-0.921*苷皮柚香芸0.993**0.993**0.215 0.961**0.986**0.947*0.927*-0.991** 0.987**-0.997** 0.960**苷草蜂香。关相著显）上侧（双平水0.05在示表；*关相著显）上侧（双平水0.01在示表：**注

由表3可知，柑橘果肉中维生素C 的含量与色度值L*，b*呈现极显著负相关（R2=-0.988，-0.989，P＜0.01），与色度值a*呈现极显著正相关（R2=0.991，P＜0.01）。研究显示，类胡萝卜素对柑橘果肉的呈色有重要的贡献[24]，而维生素C 对保持类胡萝素的稳定性有非常重要的作用。罐头果肉的维生素C 保存率随杀菌温度的升高而显著降低，从而间接加剧类胡萝卜素的降解，导致柑橘果肉色泽发生变化[16]。由本试验结果可知，虽然杀菌温度为95 ℃时的杀菌时间是80 ℃时的一半，但是80 ℃时的果肉中维生素C 含量更高，说明杀菌温度对维生素C 的破坏比杀菌时间更显著。为降低柑橘罐头杀菌过程对维生素C 和果肉色泽的影响，选择杀菌温度80 ℃，杀菌时间900 s 更为理想。

柑橘果肉中总糖含量与色度值L*，b*呈现极显著负相关（R2=-0.989，-0.983，P＜0.01），与色度值a*呈现极显著正相关（R2=0.992，P＜0.01）。研究显示，高温可导致果肉发生美拉德反应，使还原糖含量降低[17]。同时美拉德反应会造成果肉色泽发生显著变化，使L*，b*值升髙而a*值降低，表现为橘肉亮度增加，黄色加深，红色变浅。为减轻美拉德反应对果肉色泽的影响，选择80 ℃作为杀菌温度。

柑橘果肉的硬度与咀嚼性呈极显著正相关（R2=0.967，P＜0.01），与胶着性、弹力、断裂性均呈显著正相关（R2=0.933，0.917，0.956，P＜0.05），说明果肉的硬度越大，咀嚼性越强，胶着性越大，弹力越大，断裂性越强，能更好地呈现果肉的坚实度和果肉组织内部结合的致密性。试验结果显示，在80 ℃杀菌条件下果肉的硬度、咀嚼性、胶着性、弹力和断裂性等5 项质构指标都呈现更大值，说明80℃杀菌条件更有利于罐头果肉品质的保持。

由表3可知，柑橘果肉中维生素C 含量与橙皮苷、香蜂草苷呈极显著正相关（R2=0.986，0.993，P＜0.01），与芸香柚皮苷呈显著正相关（R2=0.935，P＜0.01）。维生素C 与黄酮类物质都属于热敏性物质，随着杀菌温度的升高会表现出一定的损失。试验结果显示，橙皮苷、香蜂草苷和芸香柚皮苷在95 ℃杀菌条件下损失最大，80 ℃杀菌条件下损失率最低。

3 结论

1）柑橘罐头达到商业无菌所需时间随温度的升高而减少，95 ℃时的杀菌时间仅为80 ℃时的一半，温度越高杀菌所需时间越短。

2）随着杀菌温度的升髙，L*，b*值出现梯度显著升髙，而a*值不断降低，表现为橘肉亮度增加，黄色加深，红色变浅，其中80 ℃杀菌条件下色泽表现最佳，L*，a*，b*值分别为43.02，9.62，18.88。同时杀菌温度的升高会导致柑橘果肉的硬度、胶着性、咀嚼性、弹力和断裂性均表现出不同程度的下降，从而对柑橘罐头的口感造成一定影响。

3）柑橘罐头杀菌过程中，随着温度的升高，橘肉中维生素C、总糖及橙皮苷、芸香柚皮苷和香蜂草苷3 种黄酮含量均出现降低，与未杀菌组相比最大降幅分别为18.10%，17.66%，22.49%，16.68%，27.21%，而可溶性固形物含量变化不显著。同样达到商业无菌的情况下，采用较低的杀菌温度，果肉中黄酮、维生素C、总糖等营养成分保存率更高。最终选择80 ℃作为低温连续杀菌的温度更有利于柑橘罐头色泽、质地和营养品质的保持。