枸杞酒釀造預(yù)處理中不同滅菌方式對枸杞汁色澤的影響

劉　亞，張惠玲，付麗霞，王曉昌（寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院食品系，寧夏銀川750021）

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枸杞酒釀造預(yù)處理中不同滅菌方式對枸杞汁色澤的影響

劉亞，張惠玲，付麗霞，王曉昌
（寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院食品系，寧夏銀川750021）

摘要：以枸杞干果為原料制備枸杞汁用以發(fā)酵枸杞酒，研究了在不同滅菌方式處理下，類胡蘿卜素、酚類物質(zhì)的含量變化對枸杞汁色澤及褐變度的影響。實驗采用高效液相色譜（HPLC）等方法測定了枸杞汁中類胡蘿卜素及酚類物質(zhì)的含量，并對滅菌前后枸杞汁主要色素物質(zhì)變化與褐變度的影響程度進行了分析。結(jié)果表明，多元酚氧化縮合與類胡蘿卜素降解是影響枸杞汁色澤加深、褐變指數(shù)增大的主要原因。

關(guān)鍵詞：滅菌方式；枸杞汁；色澤；果酒

枸杞是藥食兩用性茄科植物，含有大量的枸杞多糖、蛋白質(zhì)、氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)，同時枸杞具有提高機體免疫力、抗衰老、防腫瘤等功效[1-2]。因此，枸杞的深加工產(chǎn)品也不斷涌現(xiàn)。枸杞酒是用枸杞發(fā)酵而成的一種果酒，不但具有枸杞滋補肝腎、益精明目、止渴等功效，又有提升外周血細(xì)胞、增強網(wǎng)狀內(nèi)膜吞噬能力、促進造血功能等優(yōu)點[3-5]。但是由于枸杞中富含多酚、枸杞多糖、類胡蘿卜素等物質(zhì)，致使枸杞酒在釀造過程中色澤容易發(fā)生褐變，并隨著發(fā)酵、陳釀不斷加深[6]。在枸杞酒發(fā)酵前的枸杞汁加工過程中，需要經(jīng)過滅菌處理，其目的在于殺死有害微生物、適當(dāng)穩(wěn)定枸杞汁的色澤。但是，在滅菌的同時，也會對枸杞汁的品質(zhì)造成一定影響。

本實驗在此基礎(chǔ)上研究了不同滅菌方式下，枸杞汁中酚類物質(zhì)、類胡蘿卜素、褐變指數(shù)和枸杞汁色澤參數(shù)的變化，并對其做了相關(guān)性分析，以指導(dǎo)、改進和優(yōu)化枸杞汁的滅菌工藝。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

枸杞（干果），寧夏百瑞源枸杞館提供；白砂糖，食品級；SO2，化學(xué)純；果膠酶，10萬U/g，江蘇省銳陽生物。乙酸乙酯、氫氧化鈉均為分析純，北京化學(xué)試劑廠提供；甲醇、綠原酸、對羥基苯甲酸、咖啡酸、阿魏酸、原兒茶酸均為色譜純，寧夏盛泰爾生物有限公司。

1.2儀器與設(shè)備

SCL-10AVP高效液相色譜，島津儀器公司；RE52-99型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮生化儀器廠；YLE-1000型恒溫水浴鍋，精科華瑞有限公司；紫外可見光檢測器，安捷倫1100系列檢測器；LDZX-40C型自動立式電熱壓力蒸汽滅菌器，上海申安醫(yī)療器械廠；便攜式手持糖度計，HR100-1-11ATC，北京皓韋電子；pH計，雷磁PHS-3C，上海精科。

1.3實驗方法

1.3.1枸杞汁的制備

挑選色澤明亮，顆粒大小適中的枸杞洗凈、熱燙后，以料液比1∶5復(fù)水，放入榨汁機中榨出汁液，用干凈紗布過濾后，盛于三角瓶中備用。

1.3.2枸杞汁滅菌方法

枸杞汁經(jīng)過3種方式滅菌處理（煮沸滅菌，95℃,1 min；微波滅菌，900 W,30 s；高溫高壓滅菌，0.1～0.15 MPa，121～126℃,30 s）后，迅速冷卻至20℃后待用。

1.4檢測方法

1.4.1枸杞汁色度的測定

吸取2 mL待測液于25 mL比色管中，用與枸杞汁相同pH值的磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖液稀釋至刻度混勻，分別測在420 nm、520 nm處的吸光度值，求其平均值，即為待測液的色度[7]。

1.4.2類胡蘿卜素的測定

高效液相色譜法（HPLC）[8]。

1.4.3維生素C的測定

紫外分光光度計法[9]。

1.4.4褐變指數(shù)的測定[10]

取5 mL樣品加等量丙酮，混合振蕩，以4000 r/min離心15 min后，過濾。在420 nm處測濾液的吸光度A420，A420即為褐變指數(shù)，褐變指數(shù)越大，表明枸杞汁褐變越嚴(yán)重。

1.4.5枸杞汁中酚類物質(zhì)的定量分析

高效液相色譜法（HPLC）。

由相關(guān)文獻[11-12]可知，枸杞中的酚類物質(zhì)有很多，但主要是綠原酸、對羥基苯甲酸、咖啡酸、阿魏酸、原兒茶酸，因此本研究對這些物質(zhì)進行含量分析。

（1）酚酸類物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

分別精確稱取各單體酚酸標(biāo)品0.002 g，用甲醇定容到10 mL容量瓶中，作為母液備用。進樣測定前根據(jù)需要將此溶液稀釋成不同濃度梯度。色譜條件：波長280 nm，柱溫30℃，流速1 mL/min，進樣量20 μL。流動相A：甲醇，B：0.4％醋酸溶液；梯度洗脫：0～8 min，15％～20％ A；8～18 min，20％～60％A，18～30 min，60％～80％ A；30～40 min，80％A；40～50 min，80％～15％A結(jié)束。以質(zhì)量濃度(mg/mL)為橫坐標(biāo)，峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，方程見表1。

（2）枸杞汁中多酚類物質(zhì)含量的測定

取10 mL樣品，將pH值調(diào)至7.0，用20 mL乙酸乙酯分別萃取3次，收集有機相，再調(diào)節(jié)水相pH2.0，用乙酸乙酯萃取3次，收集有機相，合并有機相，并在40℃下真空濃縮至干，殘渣溶于2 mL色譜甲醇中，置于-22℃冰箱中避光保存[13-14]。樣品上機測定前需經(jīng)0.22 μm微孔濾膜過濾。

1.5數(shù)據(jù)處理

采用Office Excel進行數(shù)據(jù)整理與歸納，采用origin 8.5，SPSS進行作圖與分析。

表1　5種單體多酚回歸方程

2　結(jié)果與分析

2.1引起枸杞汁顏色發(fā)生褐變的物質(zhì)分析

枸杞中的色澤物質(zhì)主要包括脂溶性的類胡蘿卜素和水溶性的花青素、黃酮類色素等，枸杞中類胡蘿卜素是主要的呈色物質(zhì)，黃麗等[13]對枸杞中類胡蘿卜素的分類及結(jié)構(gòu)作了研究，結(jié)果表明，枸杞中類胡蘿卜素可分為游離胡蘿卜素（β-胡蘿卜素、β-隱黃質(zhì)及玉米黃質(zhì)）和類胡蘿卜素脂肪酸酯（玉米黃質(zhì)雙棕櫚酸酯、玉米黃質(zhì)單棕櫚酸酯及β-隱黃質(zhì)棕櫚酸酯），并測得每100 g枸杞中分別含β-胡蘿卜素9.59mg、β-隱黃質(zhì)3.25mg、玉米黃質(zhì)14.90mg、β-隱黃質(zhì)棕櫚酸酯14.57mg、玉米黃質(zhì)雙棕櫚酸酯192.20mg。湯麗華等[14]對枸杞化學(xué)成分的定量分析也得出，每100 g枸杞含類胡蘿卜素170mg，黃酮82mg，甜菜堿0.47％。但是，類胡蘿卜素并不穩(wěn)定，極易受光、熱、酸、堿等因素的影響發(fā)生降解，導(dǎo)致果汁顏色發(fā)生變化。

除類胡蘿卜素降解引起果汁色澤變化外，枸杞汁還可通過酶促褐變和非酶褐變導(dǎo)致一些多酚物質(zhì)的氧化而使其顏色發(fā)生變化。其中，酶促褐變必須要有氧化底物、氧氣和多酚氧化酶，三者缺一不可，在不同滅菌方式處理下，多酚氧化酶均已失活，酶褐變終止。非酶褐變類型有美拉德反應(yīng)、焦糖化反應(yīng)、維生素氧化反應(yīng)及多元酚氧化縮合反應(yīng)，有研究表明，在果汁或果酒中，多元酚可發(fā)生多種反應(yīng)使其變渾濁或顏色加深，引起果汁色澤變化，由相關(guān)文獻可知，枸杞中的酚酸類物質(zhì)有很多，但主要是綠原酸、對羥基苯甲酸、咖啡酸、阿魏酸、原兒茶酸[15]。因此，實驗對枸杞汁中以上物質(zhì)在不同滅菌條件下發(fā)生的變化進行分析，找到色澤變化的主要相關(guān)物質(zhì)與引起變化的原因。

2.2不同滅菌方式對類胡蘿卜素的影響

類胡蘿卜素是含有8個異戊二烯單位、四萜烯類首尾連接而成的鏈狀或環(huán)狀的多異戊二烯類化合物[16-17]，普遍存在于動物、高等植物及真菌的黃色、橙紅色或紅色的色素中，由于含有多個不飽和雙鍵，極易受熱、光、空氣等因素的影響而降解，類胡蘿卜素是枸杞汁中重要的色素之一，在枸杞酒釀造的預(yù)處理過程中，類胡蘿卜素的降解必將導(dǎo)致枸杞汁色澤的變化。

圖1　不同滅菌方式對枸杞汁類胡蘿卜素總量的影響

由圖1可知，枸杞汁經(jīng)不同滅菌處理后，其類胡蘿卜素含量都有所下降，其中煮沸滅菌和高壓滅菌對枸杞汁中類胡蘿卜素的降解最嚴(yán)重，微波滅菌不明顯。這可能是由于類胡蘿卜素分子結(jié)構(gòu)中含有大量的不穩(wěn)定共軛雙鍵及官能團，易與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，而且高溫能夠破壞類胡蘿卜素并生成順式類胡蘿卜素異構(gòu)體，導(dǎo)致類胡蘿卜素降解，含量有所下降，對果汁色澤產(chǎn)生一定的影響。

2.3不同滅菌方式對多酚類物質(zhì)的影響

多酚物質(zhì)[18-19]是果實在生長代謝過程中的次生代謝產(chǎn)物，是果實中所有含酚官能團物質(zhì)的總稱。從化學(xué)結(jié)構(gòu)上講，酚是一類苯環(huán)上含有若干個羥基[20]的化合物，是引起果汁及其深加工產(chǎn)品褐變的主要因素之一。

圖2　不同滅菌方式對枸杞汁酚類物質(zhì)的影響

由圖2可知，經(jīng)不同滅菌方式處理后，各單體酚酸含量均有所下降，但程度不同。高溫使得多酚氧化酶失活，即酶褐變終止，但高溫可促進焦糖化反應(yīng)，加劇了非酶褐變的發(fā)生，同時，酚酸類物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)活潑，易被氧化成親電子基團苯醌，與其他物質(zhì)發(fā)生聚合或共呈色反應(yīng)，也可發(fā)生自身氧化縮合反應(yīng)，產(chǎn)生類黑精等色素類物質(zhì)，使果汁顏色加深。由于維生素C具有抗氧化性，間接地阻礙了部分酚酸的氧化縮合，因此，酚酸類物質(zhì)含量的降低不是很明顯。

2.4不同滅菌方式對維生素C保護作用的影響

枸杞干果中維生素C的含量殘留不是很高，也不是枸杞汁中的色素物質(zhì)，但間接地保護著色素物質(zhì)，因為在枸杞汁與氧接觸時它是良好的天然抗氧化劑。維生素C的破壞將大大地促進果汁褐變的速度[21-22]。

圖3　不同滅菌方式對枸杞維生素C含量的影響

由圖3可知，經(jīng)不同滅菌方式處理后，枸杞汁中維生素C的含量都有所下降。其中，經(jīng)煮沸滅菌后維生素C的損失最嚴(yán)重，高壓滅菌次之，微波滅菌的影響最小。這是因為在高溫條件下，抗壞血酸氧化生成脫氫抗壞血酸。脫氫抗壞血酸一方面會與氨基酸共同作用發(fā)生焦糖化反應(yīng)生成褐色聚合物，另一方面，還可脫水形成2，3-二酮古洛糖酸后，脫羧產(chǎn)生木酮糖，最終產(chǎn)生還原酮參與美拉德反應(yīng)的中間及最終階段，形成褐色色素，使果汁色澤加深，褐變指數(shù)增大。由于枸杞干果中維生素C的含量很少，所以其氧化褐變對果汁色澤加深幾乎無影響。但維生素C是良好的天然抗氧化劑，在枸杞汁的放置過程中，對枸杞汁的褐變有一定的保護作用，間接地影響了枸杞汁色澤的變化。

2.5不同滅菌方式對枸杞汁色度變化值的影響

枸杞汁色澤是評價其質(zhì)量最重要的指標(biāo)之一。色度值的變化是由果汁內(nèi)部主要成分的變化引起的，直接影響果汁的感官品質(zhì)。褐變指數(shù)A420是評價枸杞汁在滅菌過程中褐變程度的指標(biāo)，褐變指數(shù)越大，表明枸杞汁褐變越嚴(yán)重，其色澤越深，色度值也越大。

由圖4可知，從總體上來看，不同滅菌方式對枸杞汁色澤的影響趨勢相似，即與對照組相比，經(jīng)不同滅菌方式處理后枸杞汁的色度值升高，色澤變深，褐變指數(shù)增大，但影響程度有所差異。煮沸滅菌后枸杞汁的色澤比對照組偏黃，但紅色較淡，這與Lee H.S等對巴氏殺菌后橙汁色澤變化的研究結(jié)果相一致[23]。高壓滅菌和微波滅菌對枸杞汁色澤的影響與煮沸滅菌的影響趨勢一致，但影響程度較低。這是因為酚酸、類胡蘿卜素等物質(zhì)含有多個不飽和共軛雙鍵，高溫易導(dǎo)致其降解，雖然高溫高壓使酶鈍化，酶褐變終止，但高溫可促進焦糖化、美拉德等非酶褐變反應(yīng)的發(fā)生，使果汁色澤加深，褐變指數(shù)增大。經(jīng)過3種不同滅菌方式處理后，枸杞汁的色澤發(fā)生明顯的變化，因此滅菌處理對枸杞汁的品質(zhì)有一定的影響。

表2　滅菌前后色澤變化與主要成分變化的相關(guān)性分析結(jié)果

圖4　不同滅菌方式對枸杞汁褐變指數(shù)和色度的影響

2.6主要色素物質(zhì)變化與褐變度的影響程度分析

由表2的影響程度分析可知，滅菌處理后類胡蘿卜素的含量變化與原兒茶酸的變化呈顯著相關(guān)（P＜0.05），即影響程度呈正相關(guān)，而且枸杞汁中的主要呈色物質(zhì)是類胡蘿卜素，故類胡蘿卜素的降解必將引起枸杞汁色澤的變化[24]。阿魏酸、咖啡酸的變化與枸杞汁色澤變化呈極顯著相關(guān)，說明酚酸類物質(zhì)對枸杞汁褐變指數(shù)的影響程度較大。褐變指數(shù)與色度呈極顯著相關(guān)，說明枸杞汁色澤加深，其褐變指數(shù)也隨之增大。同時維生素C是抗氧化劑，對多元酚的氧化縮合有一定的保護作用，間接地影響了枸杞汁色澤的變化。

3　結(jié)果與討論

枸杞汁經(jīng)不同滅菌處理后，其色度和褐變指數(shù)發(fā)生了不同程度的變化，其中煮沸滅菌對枸杞汁色澤的影響最大，高溫高壓滅菌次之，微波滅菌的影響最小。

枸杞汁中主要的色素物質(zhì)是類胡蘿卜素、酚類物質(zhì)，類胡蘿卜素在高溫有氧的條件下降解嚴(yán)重，導(dǎo)致枸杞汁色澤變化明顯。枸杞汁中維生素C間接地緩解了類胡蘿卜素的降解，從而對維持類胡蘿卜素的穩(wěn)定性、防治褐變起了一定的作用。酚類物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)活潑，一方面多酚中的酚性羥基極不穩(wěn)定，容易被氧化，生成有色物質(zhì)；另一方面，在高溫等條件下，多酚物質(zhì)容易自動氧化成各種黃褐色物質(zhì)，使果汁色澤加深。

綜上所述，經(jīng)高溫高壓多酚氧化酶被鈍化后，酶促褐變終止，非酶褐變加劇，因此多元酚氧化縮合及類胡蘿卜素降解是枸杞汁色澤加深、褐變指數(shù)增大的主要原因。

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Effects of Different Sterilization Methods on the Color of Chinese Wolfberry Juice

LIU Ya,ZHANG Huiling,FU Lixia and WANG Xiaochang
（Department of Food Science,School of Agriculture,Ningxia University,Yinchuan,Ningxia 750021,China）

Abstract：In this study,dried Chinese wolfberry fruit was used as raw materials to produce wolfberry wine.In conditions of different sterilization methods,the change of carotenoid,vitamin C and phenolics content and their influence on the color and browning degree of wolfberry juice were investigated.HPLC was applied to determine the content of carotenoids,vitamin C and phenolics.The correlations between color change and main components in wolfberry juice before and after the sterilization were analyzed.The results showed that,the degradation of vitamin C,polyphenol oxidative condensation and carotenoids degradation were the main cause of deepened color and the browning of wolfberry juice.

Key words:sterilization method;wolfberry juice;color;fruit wine

通訊作者：張惠玲（1963-），女，教授，碩士研究生導(dǎo)師，現(xiàn)主要從事生物工程方面等研究工作，E-mail：zhl5792@163.com。

作者簡介：劉亞（1991-），女，甘肅白銀人，碩士研究生，研究方向為微生物發(fā)酵，E-mail：ly2542704345@163.com。

收稿日期：2015-11-27

基金項目：國家自然科學(xué)基金資助項目（31360402）。

中圖分類號：TS262.7；TS261.4

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1001-9286（2016）02-0047-04

DOI：10.13746/j.njkj.2015447

優(yōu)先數(shù)字出版時間：2015-12-28；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20151228.1426.002.html。