高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁褐變及貯藏品質(zhì)的研究

王曉東，馬笑巍，李 盧，朱新越，任建堂，李喜宏

（1.天津科技大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300457；2.山西國投中魯果汁有限公司，山西 運(yùn)城 044699）

蘋果為薔薇科（Rosacea）蘋果屬（Malus Mill）多年生木本植物，我國是世界上最大的蘋果生產(chǎn)國和消費(fèi)國[1]。蘋果營養(yǎng)豐富，不僅富含可溶性糖、有機(jī)酸、氨基酸、維生素和微量元素，還含有大量的膳食纖維、黃酮和多酚等生物活性成分[2]。國內(nèi)的蘋果除了鮮食外，剩余大部分尤其是一些品質(zhì)良好但是外觀損失的，用于蘋果汁的加工[3]。隨著生活水平提高，人們更加追求健康營養(yǎng)的果汁，因此鮮榨蘋果汁逐漸走向市場，并且消費(fèi)者的需求持續(xù)增長。

鮮榨蘋果汁采用非熱加工，營養(yǎng)損失少、貯藏時(shí)間長，能更好地保持蘋果風(fēng)味。但是，在加工貯藏過程中會發(fā)生褐變、酶活失控、糖酸轉(zhuǎn)化等問題[4]。目前，果汁處理方式主要有物理方式（熱加工、超聲處理、脈沖電場處理）、化學(xué)方式（植酸護(hù)色）和生物方式（綠茶提取物護(hù)色）[5-8]，對高氧預(yù)處理報(bào)道較少。高氧處理可以降低果蔬組織的采后生理作用，抑制微生物的生理活動(dòng)，維持果蔬良好的感官品質(zhì)[9]。徐夢君等人[10]發(fā)現(xiàn)，90% O2處理去核長棗可以維持感官品質(zhì)，降低褐變程度，抑制乙醇積累，提高貯藏品質(zhì)。Xia Liu等人[11]發(fā)現(xiàn)，80% O2預(yù)處理鮮切馬鈴薯片20 min，可以提高整體感官品質(zhì)，抑制多酚氧化酶和過氧化物酶活性，提高抗氧化能力。李琪[12]研究發(fā)現(xiàn)，將鮮切蘋果置于100% O2條件下處理4 h，可以顯著抑制鮮切蘋果褐變，減少丙二醛的積累，延長貯藏期。研究采用高氧預(yù)處理，損傷酶活細(xì)胞，阻斷糖酸轉(zhuǎn)化通路，達(dá)到防褐變、維持品質(zhì)的效果，為鮮榨蘋果汁提供一種新型抗褐變技術(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試蘋果采自新疆阿克蘇紅旗坡集團(tuán)公司園藝五分場（80°20′E，41°28′N，海拔約1 105 m），霜降后約1周內(nèi)（10月25日—30日）采收，八九分成熟度。果實(shí)產(chǎn)地預(yù)冷散去田間熱，次日運(yùn)抵天津科技大學(xué)冷庫，0℃下貯藏備用。挑選外觀一致、大小均勻、無傷無病的果實(shí)為試驗(yàn)用果。

鄰苯二酚，天津市福晨化學(xué)試劑廠提供；氫氧化鈉、Triton X-100，天津市化學(xué)試劑研究所提供；交聯(lián)聚乙烯基吡咯烷酮（PVPP），天津市科密歐化學(xué)試劑開發(fā)中心提供；聚乙二醇6000，上海源葉生物科技有限公司；濃鹽酸、乙酸，天津市大茂化學(xué)試劑廠提供；乙酸鈉，廊坊天科生物科技有限公司提供。以上試驗(yàn)試劑純度級別均為分析純。

1.2 設(shè)備與儀器

WF-A2000型高效快速榨汁機(jī)，光陰旭眾食品機(jī)械有限公司產(chǎn)品；Check Point O2/CO2型氣體分析儀，丹萃（遠(yuǎn)東）有限公司產(chǎn)品；HP-200型精密色度儀，上海漢普光電科技有限公司產(chǎn)品；Spectra Max型酶標(biāo)儀，天津奧佳科技股份有限公司產(chǎn)品；PAL-3型數(shù)字手持折光儀，日本ATAGO株式會社產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)方法

蘋果預(yù)冷后置于4個(gè)氣調(diào)保鮮瓶中，溫度0℃，氧氣體積分?jǐn)?shù)分別設(shè)置為21%（對照）、50%，70%和90%，3 h后取出切塊（3～5 cm），榨汁機(jī)制汁，破碎粒度為3～5 mm，用4層紗布過濾得到鮮榨蘋果汁，裝瓶，巴氏殺菌，加蓋密封，置于4℃冷藏，每隔5 d取樣，并做3組平行。

1.4 指標(biāo)測定

1.4.1 褐變指數(shù)

采用色差儀測定50.0 mL鮮榨蘋果汁的L*，a*，b*值[13]。褐變指數(shù)（BI）根據(jù)以下公式計(jì)算：

1.4.2 可溶性固形物

采用手持折光儀測定[14]，測定前用蒸餾水進(jìn)行零點(diǎn)校正。每個(gè)樣品做3次平行試驗(yàn)，讀取數(shù)值，計(jì)算平均值作為最后結(jié)果。

1.4.3 可滴定酸含量

可滴定酸的測定采用李學(xué)進(jìn)等人[15]的滴定法。

1.4.4 多酚氧化酶活性

多酚氧化酶活性的測定參考Xia Liu等人[11]的方法。取10.0 mL果汁，加入5.0 mL提取緩沖液（含1 mmol PEG，4% PVPP和1% Triton X-100），搖勻，于4℃下以轉(zhuǎn)速10 000 r/min離心20 min，收集上清液為酶提取液，低溫保存?zhèn)溆?。?00 μL酶提取液加入3.0 mL濃度為0.20 mol/L的鄰苯二酚緩沖液，于波長420 nm處測吸光度。

1.4.5 總酚含量

總酚含量的測定參考Hui Gao等人[16]的測定方法。

1.4.6 可溶性醌

取1.4.5節(jié)離心后的上清液于波長437 nm處測其吸光度[17]。

1.4.7 感官評定

選取10名有感官評價(jià)經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員，組成感官評價(jià)小組，根據(jù)表1的感官評價(jià)項(xiàng)目及評分表對不同處理組的鮮榨蘋果汁進(jìn)行感官評分，對品嘗結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和對比分析。感官評分內(nèi)容包括3個(gè)方面，分別為組織形態(tài)、色澤氣味、口感與滋味。

鮮榨蘋果汁感官評價(jià)項(xiàng)目及評分見表1。

表1 鮮榨蘋果汁感官評價(jià)項(xiàng)目及評分

1.5 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁褐變指數(shù)的影響

鮮榨蘋果汁褐變指數(shù)越大，說明褐變程度越深；褐變指數(shù)曲線變化速率越大，說明褐變越迅速[18]。

高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁褐變指數(shù)的影響見圖1。

圖1 高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁褐變指數(shù)的影響

由圖1可知，在貯藏過程中，各處理組的鮮榨蘋果汁褐變指數(shù)均呈升高趨勢，可能是因?yàn)檎ブ^程中細(xì)胞破碎接觸氧氣發(fā)生酶促褐變和非酶褐變。貯藏25 d時(shí)，經(jīng)過高氧預(yù)處理的鮮榨蘋果汁褐變指數(shù)曲線變化較21% O2對照組平緩，且差異顯著（p＜0.05），其中90% O2試驗(yàn)組變化趨勢最緩。這說明高氧預(yù)處理能夠有效降低鮮榨蘋果汁的褐變程度，防褐變程度：90% O2＞70% O2＞50% O2＞21% O2。另外，50% O2和70% O2處理組在貯藏第10天后褐變突然加劇，這表明高氧抗褐變的誘導(dǎo)效應(yīng)可能需要一個(gè)濃度閾值來觸發(fā)，這與Xia Liu等人[11]研究結(jié)果一致。

2.2 高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁可溶性固形物的影響

鮮榨蘋果汁的可溶性固形物是衡量其營養(yǎng)品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)[19]。

高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁可溶性固形物含量的影響見圖2。

圖2 高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁可溶性固形物含量的影響

由圖2可知，隨貯藏時(shí)間的延長，鮮榨蘋果汁中可溶性固形物的含量呈下降趨勢，可能是因?yàn)榧?xì)胞組織將其作為底物參與生化反應(yīng)產(chǎn)生消耗。貯藏25 d內(nèi)，70% O2和90% O2處理組的可溶性固形物含量較21% O2對照組有提高。貯藏25 d時(shí)，90%O2處理組的鮮榨蘋果汁可溶性固形物含量為11.6 °Brix，較21% O2對照組（9.6 °Brix），保留率達(dá)20.83%。這說明高氧預(yù)處理能夠抑制細(xì)胞組織生理活動(dòng)，延緩營養(yǎng)流失，貯藏后期營養(yǎng)更豐富。

2.3 高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁可滴定酸的影響

可滴定酸是體現(xiàn)酸度的重要指標(biāo)，與可溶性固形物一樣，是影響鮮榨蘋果汁風(fēng)味品質(zhì)的重要因素[20]。

高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁可滴定酸含量的影響見圖3。

圖3 高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁可滴定酸含量的影響

由圖3可知，在貯藏過程中，鮮榨蘋果汁中的可滴定酸含量呈升高趨勢，因?yàn)楣刑前l(fā)生酵解，導(dǎo)致可滴定酸含量增加。貯藏25 d內(nèi)，70% O2和90%O2處理組的可滴定酸含量均低于21% O2對照組。50% O2，70% O2，90% O2處理組的可滴定酸在貯藏25 d時(shí)，含量分別為0.401%，0.385%，0.362%，較21% O2對照組分別降低3.14%,7.01%，12.56%，說明高氧預(yù)處理能夠有效抑制糖酵解過程，抑制糖酸轉(zhuǎn)化，延緩鮮榨蘋果汁中可滴定酸的升高，提高其在貯藏過程中的品質(zhì)穩(wěn)定性，使鮮榨蘋果汁保留更佳的口感與風(fēng)味。

2.4 高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁多酚氧化酶活性的影響

多酚氧化酶是參與鮮榨蘋果汁酶促褐變的一種含銅酶，其活力越高，酶促褐變反應(yīng)越劇烈，鮮榨蘋果汁褐變越迅速[21]。

高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁多酚氧化酶活性的影響見圖4。

圖4 高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁多酚氧化酶活性的影響

由圖4可知，貯藏期內(nèi)各處理組的PPO活性均呈先升高后降低的趨勢。貯藏第10天，21% O2，50% O2，70% O2處理組的PPO活性達(dá)到峰值，并且50% O2和70% O2處理組的PPO活性峰值較21% O2對照組低，且差異性顯著（p＜0.05）。另外，90% O2處理組的PPO活性峰值在貯藏第15天時(shí)出現(xiàn)，且對比15 d時(shí)21% O2對照組PPO活性顯著降低（p＜0.05）。綜上所述，高氧預(yù)處理能夠抑制PPO活性，90% O2預(yù)處理蘋果可以降低PPO酶活高峰，抗褐變效果最為顯著，與圖1所示結(jié)果一致。

2.5 高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁總酚質(zhì)量濃度的影響

酚類化合物是鮮榨蘋果汁中主要的抗氧化活性成分，常以酚酸和黃酮類化合物存在。

高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁總酚質(zhì)量濃度的影響見圖5。

圖5 高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁總酚質(zhì)量濃度的影響

由圖5可知，各處理組總酚質(zhì)量濃度均呈現(xiàn)下降趨勢，而且21% O2對照組總酚質(zhì)量濃度曲線變化最快，可能是因?yàn)槊复俸肿兎磻?yīng)的進(jìn)行消耗作為底物的酚類物質(zhì)。貯藏25 d內(nèi)，50% O2，70% O2和90% O2處理組總酚質(zhì)量濃度始終高于21% O2對照組，且90% O2處理組總酚質(zhì)量濃度處于最高水平。在貯藏25 d時(shí)，90% O2處理組總酚質(zhì)量濃度仍有3.156 mg/mL，較21%O2對照組的2.613 mg/mL，提高了20.18%。綜上可知，高氧預(yù)處理能夠有效保留酚類物質(zhì)的質(zhì)量濃度，抑制酚類物質(zhì)作為底物發(fā)生酶促褐變反應(yīng)，減少酚類物質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化，從而降低鮮榨蘋果汁的褐變現(xiàn)象，其中90% O2處理組效果最佳。

2.6 高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁可溶性醌質(zhì)量濃度的影響

醌類化合物是酶促褐變的反應(yīng)產(chǎn)物之一，可溶性醌含量越多，意味著鮮榨蘋果汁中黑色素的積累的越多，其色澤也就越暗、可食性越差[22]。

高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁可溶性醌質(zhì)量濃度的影響見圖6。

圖6 高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁可溶性醌質(zhì)量濃度的影響

由圖6可知，貯藏25 d內(nèi)，所有處理組的可溶性醌質(zhì)量濃度呈逐漸上升趨勢，可能是因?yàn)轷惢衔镒鳛槊复俸肿儺a(chǎn)物之一，在多酚氧化酶的催化下不斷生成。90%O2處理組的可溶性醌質(zhì)量濃度曲線變化速率最為平緩，在貯藏25 d時(shí)，可溶性醌質(zhì)量濃度為0.904 mg/mL，比21% O2對照組降低了43.29%，具有顯著性差異（p＜0.05）。50% O2和70% O2處理組在貯藏25 d內(nèi)的可溶性醌質(zhì)量濃度也均低于21% O2對照組。綜上所述，高氧預(yù)處理能夠抑制酶促褐變的進(jìn)行，減少醌類化合物的積累，降低類黑色素的聚集，從而減輕鮮榨蘋果汁的褐變現(xiàn)象。

2.7 高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁感官評分的影響

感官評價(jià)是通過視覺、嗅覺和味覺對蘋果鮮榨汁最直觀的評價(jià)手段。

高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁感官評分的影響見圖7。

圖7 高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁感官評分的影響

由圖7可知，各處理組在第0天時(shí)的感官評分無顯著性差異（p＞0.05）。在貯藏25 d內(nèi)，21% O2對照組的樣品感官評分始終低于高氧處理組，貯藏至25 d時(shí)感官評分為5.51分，樣品色澤變暗，滋味變差。貯藏25 d時(shí)，50% O2，70% O2，90% O2處理組的樣品感官評分分別為6.43，7.42，8.19分，對比21% O2對照組分別提高16.70%，34.66%，48.64%。綜上可知，高氧預(yù)處理能夠更好地保持鮮榨蘋果汁品質(zhì)，保留蘋果的天然香氣，更不易變質(zhì)。

3 結(jié)論

對鮮榨蘋果汁進(jìn)行高氧預(yù)處理，探究不同高氧預(yù)處理對其品質(zhì)的影響，最終明確高氧預(yù)處理最佳條件為90% O2處理3 h，并得出以下結(jié)論：①抗褐變方面。與21% O2對照組相比，90% O2處理組能夠抑制多酚氧化酶的活性，延緩褐變，降低可溶性醌的質(zhì)量濃度，提高鮮榨蘋果汁的抗褐變能力。②營養(yǎng)品質(zhì)方面。90% O2處理能夠抑制總酚分解，固化糖酸比，強(qiáng)化鮮榨蘋果汁營養(yǎng)。以期為氣調(diào)保鮮技術(shù)在果汁防褐變及貯藏品質(zhì)方面提供借鑒。