王欲翠，张 帆，冯 毅，吴德全，向 红,

（1.华南农业大学食品学院，广东 广州 510642；2.广州鲜之源生态冷链技术有限公司，广东 广州 511486）

荔枝（Litchi chinensis Sonn.）营养丰富、口味独特，在华南地区被广泛栽培。荔枝成熟于炎热的夏季，新鲜荔枝易褐变腐烂、不耐贮藏，因此将荔枝加工为可长期保藏的产品，不仅能满足消费者的需求，而且可缓解鲜果销售的压力。工业化生产中普遍采用热加工达到灭菌的效果，但对果汁的品质影响较大。

食品超高压技术是将食品物料密封于弹性包装材料中，以水或其他流体介质作为传递压力的媒介，在100～1 000 MPa压力下作用一段时间，以达到杀菌目的一种非热加工技术，既能有效地杀灭细菌，又能很大程度上保持食品的营养价值[1-3]。李珊等[4]认为，鲜榨苹果汁在500 MPa处理5 min时，霉菌和酵母菌可被全部杀死。杨天歌等[5]研究超高压和热杀菌对枸杞汁品质的影响，结果表明，超高压能更好地保留总类胡萝卜素和总酚，更好地保持枸杞汁原有的颜色，且超高压对枸杞汁抗氧化活性的保持也优于热处理。除此之外，应用超高压对鲑鱼肉[6]、蔬菜汁[7-10]、坚果类饮料[11]等进行处理，均有较好的杀菌和保持品质的效果。柠檬汁为低酸性（pH值约为2.0）果汁，并含有多种有效抑菌成分，如柠檬烯、柠檬醛醇类和柠檬酯类衍生物能有效抑制微生物，保存食品营养品质[12-14]，超高压协同柠檬汁能在降低超高压压力和缩短加压时间的条件下，实现有效杀灭微生物，从而减少超高压损耗，节约成本。

超高压灭菌动力学曲线大多数情况下并不符合一级反应的规律[15]。Chen Haiqiang[16]认为，Weibull模型和log-logistic模型比线性模型能更好地解释超高压灭菌的规律，且Weibull模型更加简洁，普遍适用。柠檬汁协同超高压对软包装荔枝的灭菌动力学鲜见报道。本实验通过研究柠檬汁协同超高压对荔枝果肉的杀菌效果，并分析其杀菌动力学，以期为荔枝果肉超高压加工技术提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

荔枝品种为‘淮枝'，购于当地农贸市场。柠檬购于当地超市。聚酯塑料袋为市售。

平板计数琼脂、孟加拉红琼脂、结晶紫中性红胆盐琼脂、结晶紫中性红胆盐-4-甲基伞形酮-β-D-葡萄糖苷琼脂、氯化钠 广东环凯微生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

800 MPa双容器食品超高压装置 包头文天科技有限责任公司；SQP电子天平 赛多利斯科学仪器（北京）有限责任公司；SW-CJ-1F型单人双面净化工作台苏州净化设备有限公司；280CB手提式压力蒸汽灭菌器浙江新丰医疗器械有限公司；LHS恒温恒湿培养箱上海齐欣科学仪器有限公司；真空包装机 广州瑞宝包装机械有限公司；SKG榨汁机 上海沃迪自动化装备股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品制备

挑选8～9 成熟、大小一致、无病虫害的荔枝，先用自来水清洗，再用蒸馏水冲洗，随后晾干水分，剥皮去核。将一部分荔枝果肉和去皮切块后的柠檬放入榨汁机中榨汁，并用4 层纱布过滤得到荔枝汁和柠檬汁。然后将荔枝果肉分装于已灌注荔枝汁（相当于0%（体积分数，下同）柠檬汁）和不同体积分数（50%、100%）柠檬汁的聚对苯二甲酸乙二醇酯塑料袋中（每袋100 g），抽真空热封后，藏于4 ℃冰箱中备用，次日清晨进行超高压处理，其中以不同压力下加荔枝汁处理软包装荔枝为对照。

1.3.2 超高压处理

超高压处理设备最大工作压强600 MPa、容积3 L、升压速率为100 MPa/min，瞬时泄压，传压介质为纯净水，本实验不考虑升压、泄压过程中样品的温度变化。将包装好的样品置于高压腔，设定压力及时间参数，根据前期超高压处理对软包装荔枝罐头贮藏品质的预实验结果，在压力分别为180、380、500 MPa，保压时间分别为5、10、15 min时，荔枝果肉的贮藏品质变化较大，所以在室温（25 ℃）下采用压力分别为180、380、500 MPa，保压时间分别为5、10、15 min的条件对软包装荔枝进行超高压处理，其中以不同压力下加荔枝汁处理软包装荔枝为对照。

1.3.3 微生物检测

菌落总数测定参照GB 4789.2—2010《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》，采用倒平板法。霉菌和酵母菌测定参照GB 4789.15—2010《食品安全国家标准 食品微生物学检验 霉菌和酵母菌计数》，采用倒平板法。大肠杆菌测定参照GB 4789.3—2010《食品安全国家标准 食品微生物学检验 大肠埃希氏菌计数》，采用倒平板法。每个处理取3 袋样品测定，各稀释梯度重复3 次，取平均值。其中样品中的微生物是自然存在的。

1.3.4 胀袋情况测定

将超高压后的样品置于37 ℃恒温恒湿箱中贮藏7 d，每天统计胀袋情况，并对未胀袋的样品进行微生物检测。

1.4 数据统计与分析

1.4.1 动力学分析

为分析柠檬汁协同超高压对荔枝果肉的杀菌效果，采用Weibull模型[16-18]，如下式所示。

式中：N0为超高压处理前样品菌落总数/（CFU/mL）；N为超高压处理后样品菌落总数/（CFU/mL）；b和n分别为尺度参数和形状参数[19]；t为时间/min。当n＜1时Weibull分布为一个凹面向上的曲线，n＞1时曲线凹面向下，n＝1时为一条直线。

1.4.2 数据分析

Weibull模型分析和方差分析使用SPSS 17.0软件，画图使用Microcal Origin 9.0软件。

2 结果与分析

2.1 柠檬汁协同超高压处理对软包装荔枝杀菌效果的影响

2.1.1 柠檬汁协同超高压对荔枝果肉菌落总数的影响

由图1可知，随着柠檬汁体积分数升高和压力的增大，软包装荔枝果肉菌落总数的对数呈现下降趋势，且柠檬汁体积分数在50%～100%之间，下降趋势明显。高压处理保压5 min后，100%柠檬汁+180 MPa、100%柠檬汁+380 MPa处理组分别比对照组菌落总数的对数多降低了0.61、3.74 个单位。而100%柠檬汁+380 MPa处理组加压15 min后，比0%柠檬汁+180 MPa处理组加压15 min菌落总数对数多降低了0.62 个单位，当压力从180 MPa增加到380 MPa时，菌落总数降幅较大；380 MPa时，随着加压时间的延长，菌落总数降幅较小；但随着柠檬汁体积分数的增大，菌落总数降幅较大，其中100%柠檬汁+380 MPa处理组趋势曲线几乎和0%柠檬汁+500 MPa处理组重合，说明100%柠檬汁+380 MPa处理的杀菌效果和0%柠檬汁+500 MPa处理时杀菌效果相当，较好地证明了柠檬汁协同超高压杀菌的栅栏效应可以在较低的超高压压力下，就可以达到较强的杀菌效果。因此对荔枝果肉进行柠檬汁协同超高压处理具有很好的杀菌效果。

图1 超高压协同柠檬汁处理对荔枝果肉菌落总数的影响Fig. 1 Effect of HHP combined with lemon juice on inactivation of bacteria in litchi pulp

超高压对细胞膜的破坏是其能够杀菌的根本原因[20-21]。Kato等[22]的研究认为，超高压处理后的细胞膜发生了相变，导致细胞膜流动性降低，这很可能就是超高压导致细胞膜被破坏的原因。Tahiri等[23]的研究表明，压力增大导致的相变会因为细胞膜上类脂和蛋白质之间压缩率的不同而不同，因此不同菌种对压力敏感程度不一样。另外，柠檬汁为低酸性食品，pH值约为2，而大部分微生物生长适宜pH值为5～9，低酸性的柠檬汁有助于杀灭微生物；并且柠檬汁中柠檬烯、柠檬醛等能抑制微生物生长，起到灭菌作用，进一步增强超高压杀菌效果。Alpas等[24]研究了在不同pH值环境下超高压对8 种微生物的灭菌效果，结果证明当pH值降低时，对微生物的杀灭效果增强。本研究发现，柠檬汁结合超高压处理对荔枝果肉有明显的杀菌作用，且相同压力下，柠檬汁与超高压对杀灭细菌有协同作用，与只进行超高压处理的荔枝果肉相比，杀菌效果更加明显。

2.1.2 柠檬汁协同超高压对荔枝果肉霉菌、酵母菌的影响

如图2所示，霉菌、酵母菌数随着压力和柠檬汁体积分数的升高呈现明显下降趋势；相同压力下，柠檬汁协同超高压处理组更能抑制微生物增长。100%柠檬汁+180 MPa、50%柠檬汁+380 MPa处理组加压15 min，较0%柠檬汁+180 MPa、0%柠檬汁+380 MPa处理组加压15 min，菌落数量对数分别多降低了0.32、0.24 个单位。且50%柠檬汁+380 MPa处理组霉菌、酵母菌数随着时间的延长其降低速率加快，一方面由于霉菌、酵母菌对压力升高较敏感，压力的增大会破坏其细胞结构，功能性蛋白结构发生变化，失去活性，从而起到杀菌效果[25-26]；另一方面低酸性的柠檬汁（pH值约为2）、柠檬原汁中柠檬烯、柠檬醛等能抑制微生物生长，起到灭菌作用，进一步增强超高压杀菌效果[27-28]。李巧巧等[29]对D-柠檬烯应用在面包上进行初步应用研究，结果表明：气体状态的D-柠檬烯能有效抑制腐败面包上的酵母和青霉，对面包有较好的保鲜作用。朱安妮等[12]认为，鲜榨柠檬果肉原汁对7 种常见食源性致病菌均具有明显抑菌效果。本研究结果表明：100%柠檬汁+380 MPa处理组和不同体积分数（0%、50%、100%）柠檬汁+500 MPa处理组均无霉菌和酵母菌检出，说明100%柠檬汁+380 MPa处理组与500 MPa处理组的霉菌、酵母菌杀菌效果相当。

图2 超高压协同柠檬汁对荔枝果肉中霉菌、酵母菌的影响Fig. 2 Effect of HHP combined with lemon juice on inactivation of mold and yeast in litchi pulp

2.1.3 柠檬汁协同超高压对荔枝果肉大肠杆菌的影响

大肠杆菌能够反映食品受污染的程度，易导致食源性疾病的发生，应严格控制此菌的数量。本实验中不论是对照组还是处理组均无大肠杆菌检出，说明实验环境以及所用的纯净水没有受到污染，干净安全，对人体无致病性。

2.2 不同处理方式对荔枝软罐头胀袋情况的影响

由表1可知，经过超高压处理的荔枝罐头发生胀袋时间明显推后，且胀袋时间随着压力和柠檬汁体积分数增大而推后。未经超高压处理的荔枝软罐头保藏1 d就发生明显胀袋。结合图1和图2可知，0%柠檬汁+180 MPa和50%、100%柠檬汁+180 MPa的处理可杀灭部分微生物，但仍达不到杀菌要求。380 MPa保压15 min，可使菌落总数、霉菌和酵母菌明显减少，在37 ℃下贮藏7 d时并不能有效防止胀袋，而100%柠檬汁+380 MPa组保压15 min后，荔枝软罐头未见胀袋情况。说明柠檬汁和超高压对杀灭微生物有较强的协同作用。对未胀袋的荔枝软罐头进行细菌菌落总数、霉菌和酵母菌菌落总数、大肠杆菌菌落总数检验，结果表明，菌落总数均小于100 CFU/mL，霉菌和酵母菌总数小于20 CFU/mL，均无大肠杆菌检出，感官品质良好。

表1 不同处理方式对软包装荔枝罐头胀袋情况的影响（保压时间15 min、贮藏温度37 ℃）Table 1 Effects of different treatments on degree of swelling of soft packages (pressure holding time of 15 minutes, storage temperature of 37 ℃)

2.3 超高压协同柠檬汁处理对荔枝软罐头杀菌效果的动力学分析结果

表2 不同处理组处理软包装荔枝菌落总数杀菌曲线Weibull模型参数Table 2 Parameters of Weibull model for bacterial inactivation in soft packages subjected to different treatments

决定系数R2反映模型拟合度的高低，R2越大，说明模型拟合度越高。由表1可知，在能检测到总菌落的7 种处理方式下，Weibull模型的R2都大于0.900，表明柠檬汁协同超高压对软包装荔枝灭菌效果的动力学符合Weibull模型。

运用Weibull模型拟合不同体积分数柠檬汁协同超高压处理后软包装荔枝菌落总数的对数，由图3可知，Weibull模型可很好地拟合动力学曲线。杀菌动力学曲线的形状随着处理压力水平和柠檬汁体积分数的变化呈现明显变化。0%柠檬汁+180 MPa处理组和不同体积分数（50%、100%）柠檬汁+180 MPa处理组杀菌动力曲线弯曲度较小，接近线性，但随着压力的增加以及柠檬汁的协同作用，杀菌曲线成凹面状，并有明显的曲率和拖尾现象[30]。0%柠檬汁+380 MPa处理条件下，在初始的5 min内，菌落总数迅速降低，协同50%、100%柠檬汁处理时，5 min之后到15 min的拖尾部分分别能降低0.44、0.52 个对数单位。随着柠檬汁体积分数的增高，动力学曲线总体上呈现凹面状增强的趋势，表明柠檬汁具有一定的杀菌协同作用，比单独超高压处理能进一步起到杀灭细菌的作用；100%柠檬汁+380 MPa处理组的动力学曲线与0%柠檬汁+500 MPa处理组的动力学曲线几乎重合，说明在100%柠檬汁+380 MPa处理条件下，再增大压力时，对杀菌效果影响不明显。

图3 不同处理方式下Weibull模型拟合的菌落总数杀菌动力学曲线Fig. 3 Survival curves of bacteria in litchi pulp subjected to HHP treatment combined with lemon juice

由表2可知，Weibull模型中两个动力学参数b和n与压力大小和柠檬汁协同作用有关。尺度参数b可反映杀菌效果，b随着压力的升高而变大，这一结果与其他研究结果[31-32]一致。在压力180 MPa时n最大，表明在此压力条件下微生物细胞敏感性提高，且随着柠檬汁体积分数增高，n变化最大，说明动力学曲线形状不稳定。压力180～380 MPa下，n降低最多；380～500 MPa协同不同浓度柠檬汁处理组的n值变化不明显，即表明380～500 MPa协同不同体积分数柠檬汁处理下，动力学曲线形状趋于稳定状态；其中0%柠檬汁+500 MPa时n最小，说明此处理条件下，动力学曲线凹面状最明显，且杀菌效果随着加压时间的延长而变弱。

同一压力下，有柠檬汁协同作用时，b会增大，说明超高压协同柠檬汁具有栅栏效应，即柠檬汁的协同作用可以适当降低加压压力，从而在较低的压力下就可以实现高效率的杀菌。形状参数n反映曲线的形状，不同处理组n均小于1，表明在同一处理组下，杀菌效果随着处理时间的延长而变弱，由图3可知，曲线拖尾现象明显。

3 结 论

超高压协同柠檬汁对软包装荔枝具有栅栏效应，在柠檬汁的协同下，比单一超高压杀菌效果要好，且压力大小及保压时间对杀菌效果影响较明显。无柠檬汁时，在处理压力180～380 MPa内，软包装荔枝的处理压力越大，保压时间越长，杀菌效果越好；相同压力时，随着柠檬汁体积分数的增大，菌落总数的对数呈现明显降低趋势；100%柠檬汁+380 MPa处理组与0%柠檬汁+500 MPa处理组杀菌效果相当，说明柠檬汁协同超高压杀菌的栅栏效应可以在较低的超高压压力下就达到较强的杀菌效果。100%柠檬汁+380 MPa、500 MPa处理时已无霉菌和酵母菌检出，霉菌、酵母菌对压力和低酸性环境更敏感。

100%柠檬汁+380 MPa处理组、（0%、50%、100%）柠檬汁+500 MPa处理组保压15 min后，在37 ℃下贮藏7 d，均未发生胀袋，且对未胀袋的荔枝软罐头进行微生物检验，菌落总数均小于100 CFU/mL，霉菌和酵母菌总数均小于20 CFU/mL，均无大肠杆菌检出，感官品质良好。说明柠檬汁的低酸性能有效抑制微生物增长、杀灭细菌，有利于保持软包装荔枝的品质，延长贮藏期。

Weibull模型能较好地拟合超高压协同柠檬汁处理软包装荔枝的杀菌动力学曲线，其中拟合系数R2大于0.900。尺度参数b随着压力和柠檬汁体积分数的增大而增大，b越大，杀菌效果越好。形状参数n与压力以及柠檬汁协同作用有关，表明压力大小和柠檬汁协同作用影响杀菌曲线的形状，0%柠檬汁+180 MPa处理组和柠檬汁（50%、100%）+180 MPa处理组杀菌曲线接近线性；而0%柠檬汁+380 MPa处理组、柠檬汁（50%、100%）+380 MPa处理组和500 MPa处理组拟合曲线凹度较大，其中100%柠檬汁+380 MPa处理组与0%柠檬汁+500 MPa处理组动力学曲线几乎重合，且相互间变化趋于稳定。