UV—C處理對(duì)鮮榨蘋(píng)果汁品質(zhì)及抗氧化性的影響

尤菊 盛康亮 劉長(zhǎng)虹

摘要[目的]篩選短波紫外線（UV-C）照射處理鮮榨蘋(píng)果汁的最佳時(shí)間，為其應(yīng)用提供理論依據(jù)。[方法]研究了不同UV-C處理時(shí)間對(duì)鮮榨蘋(píng)果汁主要品質(zhì)指標(biāo)、抗氧化性能及相關(guān)酶活的影響。[結(jié)果]10或20 min的UV-C處理能顯著保持鮮榨蘋(píng)果汁色澤、降低濁度和總酚含量，同時(shí)顯著提高可溶性固形物含量、總黃酮含量和抗氧化能力，且不影響pH和可滴定酸含量，從而較好地保持了果汁的感官品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。另外，UV-C處理對(duì)多酚氧化酶（PPO）活性無(wú)顯著影響，30或40 min處理能顯著降低過(guò)氧化物酶（POD）活性。[結(jié)論]UV-C照射處理作為蘋(píng)果汁的非熱加工技術(shù)手段具有潛在的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞UV-C；鮮榨蘋(píng)果汁；品質(zhì)；抗氧化性能；酶活

中圖分類(lèi)號(hào)TS255文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2017）16-0109-04

Effect of UVC on the Quality and Antioxidant Activity of Freshsqueezed Apple Juice

YOU Ju， SHENG Kangliang， LIU Changhong*

（School of Food Science and Engineering， Hefei University of Technology， Hefei， Anhui 230009）

Abstract[Objective] To screen out the optimal UVC irradiation time on freshsqueezed apple juice and provide theoretical basis for it application. [Method] Effects of different shortwave ultraviolet light （UVC） processing time on the main quality index， antioxidant capacity and related enzyme activity of fresh apple juice were investigated. [Result] Results showed that UVC treatment for 10 or 20 minutes can markedly keep juice color， reduce the turbidity and total phenol content； meanwhile significantly increase the content of total soluble solid content （TSS）， total flavonoids content and antioxidant capacity， but not affect the pH and titratable acid content； so as to better maintain the sensory quality and nutritional quality of juice. In addition， UVC treatment had no significant effect on PPO activity， while 30 or 40 minutes treatment significantly reduced the activity of POD. [Conclusion] UVC irradiation treatment as a nonthermal technology for apple juice has potential application prospect.

Key wordsUVC；Freshly squeezed apple juice；Quality；Antioxidant capability；Enzyme activity

我國(guó)是世界最大的蘋(píng)果汁出口國(guó)，出口額約占世界出口總額的30%[1]。蘋(píng)果汁富含維生素、礦物質(zhì)、酚類(lèi)化合物等生物活性物質(zhì)，因此其作為一種功能性食品在慢性疾病的預(yù)防方面具有重要作用，例如心血管疾病、糖尿病、癌癥等[2-5]。果汁品質(zhì)受加工方式的影響較大，傳統(tǒng)巴氏殺菌處理雖能有效殺滅果汁中的腐敗微生物，但是會(huì)造成熱敏性營(yíng)養(yǎng)成分的破壞和損失，影響口感、色澤和風(fēng)味[6-7]。為了更大限度地保持果汁天然的色、香、味和一些生理活性成分，滿足現(xiàn)代人的生活要求，超高壓、脈沖電場(chǎng)、超聲波、紫外輻照等非熱加工方式成為食品工業(yè)的研究熱點(diǎn)。

短波紫外線（UV-C）照射技術(shù)由于其具有無(wú)化學(xué)殘留、裝置簡(jiǎn)易輕便、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，在食品加工過(guò)程中得到廣泛應(yīng)用，如用于牛奶[8]、蛋類(lèi)[9]和果蔬[10]等的加工處理。UV-C照射技術(shù)還可用于多種果汁的滅菌[11-14]、營(yíng)養(yǎng)成分的保持及抗氧化能力的提升[15-17]，但有關(guān)UV-C處理對(duì)鮮榨蘋(píng)果汁品質(zhì)及酶活影響的研究鮮有報(bào)道。筆者研究不同UV-C處理時(shí)間對(duì)鮮榨蘋(píng)果汁主要品質(zhì)指標(biāo)、抗氧化性能及相關(guān)酶活的影響，從而篩選最佳照射時(shí)間，為UV-C照射處理在蘋(píng)果汁加工中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料及處理

蜂王漿富士蘋(píng)果（產(chǎn)地山東）于2016年10月7日購(gòu)于合肥市五星水果超市。選擇大小均一、形狀規(guī)則、色澤紅潤(rùn)、果體完整、無(wú)病蟲(chóng)害且無(wú)機(jī)械損傷的果實(shí)。將蘋(píng)果去皮去核后榨取新鮮果汁，同時(shí)加入0.5 g/L的L-抗壞血酸進(jìn)行護(hù)色。過(guò)濾、離心后的上清液移入清潔無(wú)菌玻璃平皿中進(jìn)行UV-C（30 W）照射處理，環(huán)境溫度控制在25 ℃。使用手持式紫外線強(qiáng)度計(jì)測(cè)得距離紫外燈35 cm處的紫外照射強(qiáng)度0.406 mW/cm2，依據(jù)不同的照射時(shí)間確定UV-C照射劑量。以沒(méi)有經(jīng)過(guò)UV-C輻照處理的作為對(duì)照組，將UV-C處理組依據(jù)照射時(shí)間分為4組：10、20、30和40 min（即243.5、487.0、730.5和974.1 mJ/cm2）。處理后將果汁樣品分裝到試管中，避光存放于-40 ℃冰箱中備用。

1.2主要儀器設(shè)備

JS20A11美的榨汁機(jī)（原汁機(jī)）；飛利浦紫外殺菌燈（30 W），有效波長(zhǎng)254 nm；TN-2254型紫外線強(qiáng)度計(jì)；WSC-S申光測(cè)色色差儀；ET18 EasyPlus梅特勒滴定儀。

1.3測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1

濁度。采用文獻(xiàn)[18]的方法，于波長(zhǎng)660 nm處測(cè)定吸光值，吸光值越大表示果汁濁度越大。

1.3.2可滴定酸含量和可溶性固形物含量。分別采用酸滴定法和折光儀法。

1.3.3色澤。采用WSC-S型色差儀測(cè)定果汁的L*、a*和b*值。L*為亮度，a*和b*表示色方向。色差ΔE計(jì)算公式如下：

ΔE=[（L*-L*0）2+（a*-a*0）2+（b*-b*0）2]1/2；

其中，L*0、a*0和b*0是未處理果汁的色澤值。

1.3.4

總酚和總黃酮含量?？偡雍繙y(cè)定采用福林-酚法[19]稍作修改，以沒(méi)食子酸計(jì)算總酚含量?？傸S酮含量測(cè)定采用Al（NO3）3-NaNO2法[20]稍作修改，以蘆丁計(jì)算總黃酮含量。

1.3.5

抗氧化能力。分別采用ABTS自由基清除法和DPPH自由基清除法，且分別采用ABTS自由基清除率和DPPH自由基清除率表示抗氧化能力。

1.3.6

酶活。多酚氧化酶（PPO）和過(guò)氧化物酶（POD）活性測(cè)定采用文獻(xiàn)[21]的方法。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)均采用SPSS軟件進(jìn)行方差分析，用Duncans法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，P<0.05代表有顯著性差異。

2結(jié)果與分析

2.1UV-C照射對(duì)蘋(píng)果汁色澤的影響

UV-C處理導(dǎo)致蘋(píng)果汁色澤發(fā)生改變，除10 min外，其他UV-C處理時(shí)間均顯著降低了蘋(píng)果汁的L*和a*值，同時(shí)b*值顯著增加。依據(jù)人眼的視覺(jué)敏感度可將ΔE的數(shù)值分為以下5種程度：不易察覺(jué)，0～≤0.5；輕微，0.5～≤1.5；可見(jiàn)，1.5～≤3.0；明顯可見(jiàn)，3.0～≤6.0；非常明顯，6.0～≤12.0[22]。由表1可見(jiàn)，UV-C處理后蘋(píng)果汁色差顯著增加，10、20、30和40 min后ΔE 分別為0.38、0.99、1.37和5.79。與對(duì)照組相比，蘋(píng)果汁經(jīng)10 min UV-C處理色澤變化不明顯，處理20和30 min稍微有變化，處理40 min色澤變化明顯可見(jiàn)。影響果汁色澤的因素有很多，如水果成熟度、水果中存在的不同種類(lèi)色素、酶活性和微生物污染等。UV-C處理40 min后，a*值和b*值顯著改變，可能是由于處理時(shí)間長(zhǎng)導(dǎo)致色素類(lèi)化合物異構(gòu)化或與自由基相互作用發(fā)生氧化而破壞或改變，增加了非酶促褐變的程度，使得總色差顯著增加。

2.2UV-C照射對(duì)蘋(píng)果汁理化品質(zhì)的影響

不同UV-C處理時(shí)間對(duì)蘋(píng)果汁pH、濁度、可滴定酸和可溶性固形物含量的影響如圖1所示。由圖1可知，各UV-C處理時(shí)間對(duì)蘋(píng)果汁pH和可滴定酸含量無(wú)顯著影響（圖1A、1B），這一結(jié)果與Bhat等[17]、Bhat[15]和Shamsudin等[12]利用UV-C處理?xiàng)钐抑?、番茄汁和菠蘿汁的結(jié)果一致。

隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，可溶性固形物含量呈上升趨勢(shì)，各UV-C照射時(shí)間均顯著提高了蘋(píng)果汁的可溶性固形物含量（P<0.05）（圖1C）。與該試驗(yàn)不同，Shamsudin等[12]采用10 mJ/cm2 UV-C處理沒(méi)有顯著改變菠蘿汁的可溶性固形物含量，這可能是由于果汁處理方式和照射劑量等試驗(yàn)方法的差異導(dǎo)致的。

濁度是水中可溶性固形物和懸浮顆粒對(duì)光散射程度的一種度量，溶液體系中的總懸浮顆粒物含量和濁度直接影響紫外滅菌的有效性。由圖1D可知，短時(shí)間（10和20 min）UV-C處理顯著降低了蘋(píng)果汁濁度。根據(jù)Canitez[23]的試驗(yàn)，UV-C處理導(dǎo)致濁度降低的一個(gè)可能原因是果汁中酵母菌和霉菌數(shù)量減少。隨著UV-C處理時(shí)間增加（30和40 min），濁度略有上升，與未處理組沒(méi)有顯著性差異。由圖1可以發(fā)現(xiàn)，此時(shí)可溶性固形物含量顯著高于對(duì)照組，而濁度與可溶性固形物含量有關(guān)，因此，UV-C處理時(shí)間延長(zhǎng)導(dǎo)致濁度與對(duì)照組無(wú)差異可能是微生物與可溶性固形物變化的綜合體現(xiàn)。

2.3UV-C照射對(duì)蘋(píng)果汁抗氧化性的影響

在加工和貯藏過(guò)程中，酚類(lèi)物質(zhì)發(fā)生降解、氧化和快速聚合，因此總酚含量是果汁品質(zhì)的重要指標(biāo)。如圖2A所示，與對(duì)照組相比，UV-C處理顯著降低了蘋(píng)果汁的總酚含量（P<0.05），但各處理間無(wú)顯著差異。關(guān)于UV-C處理對(duì)果汁酚類(lèi)含量的影響已有不同的文獻(xiàn)進(jìn)行過(guò)報(bào)道。與該研究一致，Shamsudin等[12]和Noci等[13]研究發(fā)現(xiàn)，UV-C處理顯著降低了菠蘿汁和蘋(píng)果汁的總酚含量。

紫外處理對(duì)總黃酮含量的影響如圖2B所示，除40 min外，UV-C處理顯著提高了蘋(píng)果汁的總黃酮含量（P<005），UV-C處理10、20和30 min后，處理組果汁總酚含量分別比對(duì)照組高20.76%、19.12%和20.22%。與該研究一致，Bhat等[17]采用平均劑量為2.158 J/m2的UV-C處理增加了楊桃汁的類(lèi)黃酮含量。Santhirasegaram等[24]采用UV-C處理芒果汁15 min也有相同發(fā)現(xiàn)，且紫外處理芒果汁的總黃酮含量均顯著高于傳統(tǒng)熱處理方式。Alothman等[25]研究發(fā)現(xiàn)，果汁暴露于UV-C環(huán)境下會(huì)激發(fā)自由基生成，由此引發(fā)壓力應(yīng)激反應(yīng)導(dǎo)致植物抗性毒素累積，結(jié)果導(dǎo)致與防御機(jī)制有關(guān)的黃酮類(lèi)物質(zhì)含量增加。然而，UV-C處理40 min后，觀察到總黃酮含量減少，可能是由于長(zhǎng)時(shí)間的紫外暴露引起過(guò)大的壓力反而抑制了黃酮類(lèi)物質(zhì)含量的增加。

雖然有很多測(cè)定抗氧化能力的方法，但迄今為止沒(méi)有一種公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)方法。該試驗(yàn)采用DPPH自由基清除率法和ABTS自由基清除率法2種方法相互印證來(lái)測(cè)定蘋(píng)果汁的抗氧化能力。如圖2C所示，不同UV-C照射時(shí)間處理均顯著提高了蘋(píng)果汁的ABTS自由基清除率，且UV-C照射30 min后蘋(píng)果汁的ABTS自由基清除率最高，達(dá)到69.03%。與此類(lèi)似，Santhirasegaram等[24]對(duì)比了熱處理和非熱處理對(duì)芒果汁抗氧化能力的影響，發(fā)現(xiàn)UV-C處理15 min可顯著增強(qiáng)ABTS自由基清除率，而傳統(tǒng)的熱處理顯著減少了ABTS自由基清除率。另外，蘋(píng)果汁經(jīng)過(guò)10和30 min的UV-C處理后，其DPPH自由基清除率顯著高于未處理組（P<0.05）（圖2D）。綜上所述，UV-C處理對(duì)抗氧化能力有積極作用，顯著提高了蘋(píng)果汁的抗氧化能力（P<0.05）。

2.4UV-C照射對(duì)PPO和POD活性的影響

加工過(guò)程中發(fā)生的氧化反應(yīng)與果蔬固有酶的催化活性相關(guān)。果汁中的PPO和POD是參與酶促褐變的主要酶，抑制這2種酶的活性有益于果汁色澤和營(yíng)養(yǎng)成分的保持。UV-C處理對(duì)蘋(píng)果汁中PPO和POD活性的影響如圖3所示。除10 min外，UV-C處理對(duì)PPO活性無(wú)顯著影響。短時(shí)間的UV-C處理（10和20 min）對(duì)POD活性無(wú)顯著影響，但長(zhǎng)時(shí)間的UV-C處理（30和40 min）可顯著降低蘋(píng)果汁的POD活性（P<0.05）。Corrales等[26]采用UV-C處理堅(jiān)果牛奶也有相同的發(fā)現(xiàn)，不同的是POD的滅活率達(dá)到85%以上，大大高于該試驗(yàn)結(jié)果。然而，Noci等[13]研究發(fā)現(xiàn)，UV-C處理對(duì)蘋(píng)果汁PPO和POD活性并沒(méi)有顯著影響。此外，Müller等[14]研究了UV-C對(duì)蘋(píng)果汁和葡萄汁酶活的影響，發(fā)現(xiàn)100.48 kJ/L的UV-C劑量導(dǎo)致蘋(píng)果汁和葡萄汁PPO活性分別下降了84%和39%。Falguera等[27]發(fā)現(xiàn)，400 W波長(zhǎng)為250～740 nm的紫外可見(jiàn)光處理4種蘋(píng)果汁100 min可以完全滅活PPO，15 min內(nèi)可以完全滅活POD。

3結(jié)論

該研究結(jié)果表明，10或20 min UV-C處理能有效保持果汁色澤（ΔE<1.5），降低濁度和總酚含量，同時(shí)顯著提高了可溶性固形物含量、總黃酮含量和抗氧化能力，且不影響pH和可滴定酸含量，從而較好地保持了果汁的感官品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。另外，UV-C處理對(duì)PPO活性無(wú)顯著影響，30或40 min處理能顯著降低POD活性。因此，UV-C照射處理作為蘋(píng)果汁的非熱加工技術(shù)手段具有潛在的應(yīng)用前景。

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