摘要：針對西瓜汁工業(yè)化加工的難題，主要敘述了西瓜汁發(fā)生熱變性的原因，并通過對西瓜原汁及質化處理后的西瓜原汁進行加熱試驗與研究，對結果與數(shù)據(jù)進行對比分析，終得出陜西省當?shù)匚鞴现冃缘呐R界溫度點為 55 ℃。在此基礎上，提出了采用非熱殺菌方法進行西瓜汁的加工，并對幾種主要的非熱殺菌方法進行了探討。
西瓜瓤甜多汁、清涼爽口，在酷暑高溫季節(jié)，食之消暑解渴，是人們?yōu)橄矏鄣氖⑾募压?西瓜除不含脂肪和膽固醇外，含有人體所需的各種招牌營養(yǎng)素，是一種富有營養(yǎng)、食用安全的食品。西瓜全身是寶，食藥兼?zhèn)洹?《本草綱目》中記載：西瓜“消煩止渴，解暑熱，療喉痹，寬中下氣，利小水，治血痢，解酒毒。” 《食用本草》中記載： “西瓜性寒解毒，有天性白虎湯之號。” 現(xiàn)代研究表明，西瓜果肉中含有蛋白質、葡萄糖、瓜氨酸、胡蘿卜素、 VA、 VB、 VC等物質。由于西瓜成熟季節(jié)性很強，大量上市主要集中在夏季 6 月下旬至 8 月上旬。西瓜又不便于長途運輸，往往出現(xiàn)旺季供過于求，淡季有求難覓的現(xiàn)象。西瓜多汁，貯藏中容易出現(xiàn)過熟、倒瓢，而低溫貯藏易產生低溫冷害病，所以一般都是市場鮮銷。每年都有大量西瓜在產區(qū)運不出，出現(xiàn)賣瓜難，嚴重挫傷了瓜農的生產積性。這樣不僅造成大量的經(jīng)濟損失，直接影響瓜農的收入，而且嚴重影響城市的環(huán)境衛(wèi)生，威脅人們的身體健康。
隨著人們消費觀念的變化和文明意識的增強，對鮮食西瓜也感到不方便和不雅觀。所以，除鮮銷外，還應搞好西瓜的綜合加工，改進食用價值，使消費者能品嘗到具有甘甜爽口、消暑解渴特點的西瓜系列產品。但西瓜的工業(yè)化加工是個難題，主要是因為西瓜汁的熱變性。西瓜汁低酸多糖，對熱非常敏感，保鮮儲藏和加工難度大。國內曾有采用熱力殺菌法生產西瓜飲料的嘗試，但當瓜汁加熱到一定溫度后分層明顯、色澤暗淡，有難聞的蒸煮氣味，產品很難讓消費者接受。因此，有必要對西瓜汁的熱變性進行研究，從而確定西瓜汁的熱變點臨界溫度，提出具有可行性的解決途徑，為西瓜的工業(yè)化加工做好基礎工作。
1 西瓜汁熱變性產生的原因
西瓜汁的風味成分多為易揮發(fā)的醇、醛、酮類，如：順 -3- 壬烯醇、順 -6- 壬二烯醇、順 -3-己烯醇這 3 種物質是西瓜中呈現(xiàn)強烈清葉香和黃瓜清鮮氣味的主要物質，而且這 3 種物質具有揮發(fā)溫度低，揮發(fā)濃度高的特點。這些成分一旦在加熱中揮發(fā)、變性，西瓜汁就失去了它獨特的清香氣味，并產生難聞的煮熟氣味，影響西瓜汁的風味。
在西瓜汁中顯色的物質以番茄紅素為主，主要存在細胞壁中。番茄紅素是一種脂溶性天然色素，不溶于水，對熱較穩(wěn)定，但易氧化褐變。在番茄紅素的結構中存在大量的不飽和雙鍵，氧、熱、光及脂肪氧化酶、過氧化酶的存在會促使番茄紅素順反異構化和氧化降解褐變，尤其在 pH 值較低的時候褐變更加明顯。西瓜汁是一種偏酸性的飲料，且其中含有一定量的過氧化酶，因而有氧和高溫的殺菌方式會導致西瓜汁細胞壁中番茄紅素發(fā)生氧化降解，并使番茄紅素隨著細胞壁的沉淀而沉淀，從而引起西瓜汁色澤的變化。
由于西瓜汁低酸性，加熱殺菌強度要求較高，易產生“蒸煮味” 等不良風味。 “蒸煮味” 是指西瓜汁一經(jīng)加熱，糖、氨基酸、脂類的非酶反應產生的一種綜合氣味，這種氣味是隨著加熱溫度的增高和加熱時間的增長而加重。并且西瓜汁加熱后，會使其中懸浮顆粒加速絮凝而產生沉淀，致使西瓜汁的工業(yè)化生產存在較大困難。
2 西瓜汁熱變臨界溫度點的確定
2.1 西瓜鮮榨原汁熱變臨界溫度點的確定
挑選紅麒麟、新紅寶、京欣 1 號等 3 個不同品種的新鮮良好的西瓜，經(jīng)清洗、消毒、取瓤、榨汁、過濾等環(huán)節(jié)后，每種品種的西瓜汁各稱取1200g，分為 6 份，每份 200g，每 3 份為一組進行加熱試驗。這 3 組西瓜汁樣品加熱溫度范圍確定為使其中懸浮顆粒加速絮凝而產生沉淀，致使西瓜汁的工業(yè)化生產存在較大困難。
不同品種的 3 組西瓜汁共 9個樣品的熱變范圍在 50 ℃～60 ℃之間。為了進一步確定西瓜汁的熱變點溫度，我們對另外 3 組的 9 個西瓜汁樣品進行加熱，溫度變化范圍確定在 50 ℃～60 ℃之間，每 1 ℃為一個梯度進行觀察，3 個樣品在 55 ℃這一溫度點開始出現(xiàn)變化。為了更加準確的確定西瓜汁的熱變點，挑選紅麒麟、新紅寶、京欣 1 號 3 個品種的多個西瓜進行了多次上述重復性試驗，得到的結果與上述試驗結果基本相同。因此，我們可以初步確定西瓜原汁的熱變臨界溫度點為 55 ℃。
2.2 西瓜原汁質細化后熱變臨界溫度點的確定
為了更進一步的確定西瓜在加工過程中的熱變點，將上述紅麒麟、新紅寶、京欣 1 號 3 種不同品種的西瓜過濾汁，再各取 2 000 mL，分別在質機里進行 2 次質，質壓力 25 MPa。質后的不同品種的西瓜汁各取 1 200 g，分為 6 份，每份 200 g，每 3 份為一組進行加熱試驗。參照上述試驗結果，先對 3 組西瓜汁共 9 個樣品在 50 ℃～60 ℃溫度變化范圍內進行加熱，每 1 ℃為一個梯度進行觀察對另外 3 組西瓜汁重復做上述試驗，得到結果基本相同。為了更加準確的確定西瓜汁的熱變點，對紅麒麟、新紅寶、京欣 1 號 3 個品種的多個西瓜進行了多次上述重復性試驗，得到的結果與上述試驗結果基本相同。
2.3 小結
試驗結果表明西瓜原汁的熱變臨界溫度點為55 ℃，亦即要生產加工西瓜汁及其相關飲品，要嚴格控制加工過程的各個環(huán)節(jié)的溫度不過 55 ℃，并盡可能優(yōu)化各項工藝參數(shù)，使其物料在加工過程中的溫度遠低于這一熱變臨界溫度點。
3 西瓜汁熱變性的解決方法探討
基于對西瓜汁熱變性的成因分析及熱變臨界溫度點的確定，傳統(tǒng)的熱力殺菌法不適于應用在西瓜汁飲料的生產過程中，而應從非熱滅菌加工技術方面尋求突破。非熱加工技術可以限度的保留食品原有的新鮮風味和營養(yǎng)，成為當前食品加工新技術研究與開發(fā)的熱點。當前用于果蔬汁加工的非熱滅菌技術主要有高壓、脈沖電場、電離輻射等，其他如聲波、光脈沖、二氧化碳等非熱技術在果蔬汁中的應用則較少。
據(jù)有關報道，安徽省合肥工業(yè)大學潘見教授利用高壓動態(tài)殺菌工藝技術，獲得了良好的效果，做到了有效殺滅有害菌，保留其營養(yǎng)物質與生物活性成分，并保持西瓜汁天然風味、色澤與口感，同時大的延長了西瓜汁制成品的保質期。曾慶梅研究西瓜汁常溫高壓處理，試驗殺菌壓力范圍在100 MPa～500 MPa 之間，保壓時間為 10 min，以“加壓—保壓（10 min）一卸壓一停頓（5 min）” 為一個脈動施壓循環(huán)，對西瓜汁樣品進行多次循環(huán)高壓處理。結果表明：在 30 ℃且處理壓力達到或過 400 MPa 時，西瓜汁中微生物含量達到國家食品衛(wèi)生標準要求；隨著脈動施壓次數(shù)的增加，微生物存活量減少；西瓜汁中殘存耐壓菌以革蘭氏陽性菌為主，達 70％，此外還殘存有少量革蘭氏陰性菌和霉菌。馬海樂研究西瓜汁的高強度脈沖磁場殺菌技術。研究結果表明：隨著場強和脈沖數(shù)的增加，從整體上講殺菌效果增強；在場強為 2.53 T、脈沖數(shù)為 20 時，殺菌效果；當脈沖數(shù)為 40 時，磁場強度對殺菌效果的影響為單調增加；當磁場強度為4.22 T 時，脈沖數(shù)對殺菌效果的影響為單調增加。
但在某些參數(shù)下殺菌效果出現(xiàn)反彈現(xiàn)象，其原因有待進一步探討。高夢祥研究西瓜汁脈沖磁場殺菌，結果表明：參數(shù)組合為磁場強度 7.59 T，脈沖數(shù) 15，西瓜汁溫度 20 ℃，參數(shù)下菌落總數(shù)和大腸菌群數(shù)可達到商業(yè)要求。這些非熱殺菌技術的嘗試，解決了西瓜汁因熱敏性而在熱殺菌中產生的異味，但是沒有得到很好的應用。原因是高壓處理所需壓力太大，對設備要求非常高，難以推廣。而脈沖磁場殺菌機理尚沒有得到充分研究，某些參數(shù)下殺菌效果可能出現(xiàn)反彈現(xiàn)象，原因不明。
總之，與傳統(tǒng)加熱殺菌比較，非熱力殺菌能充分保留食品營養(yǎng)成分和原有風味，甚至產生某些令人喜愛的風味，且殺菌，處理時間短，不產生毒性物質。但由于有些技術還不成熟，在實際應用中還受到較大程度限制。隨著非熱力殺菌機理深入探討和技術逐步完善，相信非熱力殺菌技術將會在工業(yè)化生產中取代現(xiàn)有食品熱殺菌技術，人們將能享受到高品質、安全、新鮮的西瓜汁飲品。
來源：惠合膠體磨設備廠

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西瓜汁熱變性的研究及其解決方法探討