溫度對(duì)濃縮加工蘋(píng)果汁過(guò)程中抗氧化成分的影響

李靖靖，李紅梅

（鄒平縣綜合檢驗(yàn)檢測(cè)中心，山東鄒平256200）

蘋(píng)果是我國(guó)廣泛栽培的一種水果，深受廣大消費(fèi)者喜愛(ài)。蘋(píng)果中的營(yíng)養(yǎng)成分及功能性成分種類較多，有糖類、果膠、纖維素、有機(jī)酸、單寧及各種金屬離子，具有補(bǔ)中益氣、開(kāi)胃制酸、潤(rùn)肺悅心等功效。在我國(guó)，蘋(píng)果除了部分鮮食外，大部分是加工成濃縮蘋(píng)果汁，進(jìn)而制成各種飲料[1]。然而，在傳統(tǒng)的蘋(píng)果汁濃縮工藝中，高溫引起的品質(zhì)變化一直是果汁工業(yè)要努力解決的難題，主要包括酶促褐變[2]、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失[3]、芳香物質(zhì)逸散和后渾濁等[4]。而其中蘋(píng)果汁中含有的抗氧化物質(zhì)，如VC、超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化氫酶（CAT） 等[5]，尤其對(duì)溫度敏感，所以現(xiàn)有蘋(píng)果濃縮汁產(chǎn)品幾乎不以抗氧化性作為品質(zhì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，足見(jiàn)高溫對(duì)抗氧化物質(zhì)的破壞程度。以蘋(píng)果汁中的3種抗氧化成分為研究對(duì)象，分析比較了不同溫度下濃縮果汁過(guò)程中各物質(zhì)含量或者酶活的變化，對(duì)于低溫濃縮果汁及膜分離的工藝具有重要指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

紅富士蘋(píng)果，當(dāng)?shù)爻匈?gòu)買(mǎi)。要求外形完整、無(wú)機(jī)械損傷、無(wú)蟲(chóng)眼、無(wú)霉變，放于4℃冰箱中備用。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 蘋(píng)果汁的壓榨

取完整的蘋(píng)果，用清水洗凈。用水果刀將蘋(píng)果去皮，再將果肉切塊、棄果核。將果肉浸泡在0.3%的亞硫酸鈉溶液中，靜置60 min，避免與空氣中的氧氣接觸。護(hù)色完成后用小型榨汁機(jī)將蘋(píng)果塊榨汁，得到新鮮的蘋(píng)果汁。蘋(píng)果汁先用8層紗布過(guò)濾除去大部分固形物，再用400目的濾布過(guò)濾，得到澄清的蘋(píng)果汁。

1.2.2 不同溫度濃縮蘋(píng)果汁

連接旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀和抽真空裝置，真空泵的真空度設(shè)置為0.9。在容積為1 L的蒸餾燒瓶中裝入澄清的蘋(píng)果汁800 mL，其初始干物濃度（DS）為12.5%。分別在水浴溫度為40，50，60，80℃條件下進(jìn)行加熱濃縮，直至蘋(píng)果汁的DS達(dá)到40%左右。

1.3 濃縮蘋(píng)果汁中抗氧化成分的含量測(cè)定

在不同溫度濃縮蘋(píng)果汁的過(guò)程中，取樣用阿貝折光儀測(cè)定果汁的DS，分別在DS為初始12.5%，15%，20%，25%，30%，35%，40%時(shí)測(cè)定果汁中VC含量、SOD酶活和CAT酶活。

1.3.1VC含量測(cè)定[6]

吸取10 mL的濃縮蘋(píng)果汁放入容積為250 mL的三角瓶中，用質(zhì)量濃度為0.1 mg/mL的2,6-二氯靛酚溶液進(jìn)行滴定，直至溶液顏色呈粉紅色且15 s內(nèi)不褪色。VC含量統(tǒng)一定義為每100 g鮮果汁（DS為12.5%）中含有的VC毫克數(shù)，即單位為mg/100 g。

1.3.2SOD酶活測(cè)定[7]

采用粗酶液抑制鄰苯三酚的方法進(jìn)行SOD酶活的測(cè)定，其在空氣中自氧化的速率可以間接反映SOD活力?？捎靡埔簶屛?0 μL濃度為50 mmol/L的鄰苯三酚溶液，加入到5 mL濃度為50 mmol/L的KH2PO4-K2HPO4緩沖液中（pH值8.2），迅速搖勻后倒入光程為1 cm的石英比色皿中，水浴溫度為25℃。于波長(zhǎng)325 nm處用紫外分光光度計(jì)測(cè)量吸光度，每隔30 s記錄1次讀數(shù)，測(cè)量周期不超過(guò)5 min。SOD酶活定義為在1 mL的反應(yīng)體系中，60 s內(nèi)抑制鄰苯三酚自氧化速率達(dá)到50%時(shí)所需的SOD酶量，即為1個(gè)酶活單位。

1.3.3CAT酶活測(cè)定[8]

CAT酶活測(cè)定方法如下：吸取0.6 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的H2O2，用濃度為0.2 mmol/L的Na2HPO4-NaH2PO4緩沖液（pH值7.0） 稀釋至100 mL，并將該溶液作為底物。吸取底物溶液1 mL與1.9 mL的蒸餾水混合，置于25℃水浴中。用移液槍吸取100 μL的濃縮果汁、加入到反應(yīng)體系中，并且以100 μL的蒸餾水試驗(yàn)組作為對(duì)照。于波長(zhǎng)240 nm處用紫外分光光度計(jì)測(cè)量吸光度，每隔30 s記錄一次讀數(shù)，測(cè)量周期不超過(guò)5 min。CAT酶活定義為在溫度25℃，pH值7.0的條件下，60 s內(nèi)分解1 μmol/L的H2O2所需的酶量，即為1個(gè)酶活單位。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度40℃濃縮蘋(píng)果汁中抗氧化成分的變化

首先考查了在40℃條件下利用真空濃縮設(shè)備處理蘋(píng)果汁過(guò)程中3種代表性抗氧化成分的變化，蘋(píng)果汁的處理過(guò)程為將初始干物濃度（DS）12.5%濃縮至DS 40%。期間在相應(yīng)的DS點(diǎn)取樣分別測(cè)定果汁液中的VC含量、SOD酶活及CAT酶活。

蘋(píng)果汁在40℃濃縮時(shí)抗氧化成分含量的變化見(jiàn)圖1。

圖1 蘋(píng)果汁在40℃濃縮時(shí)抗氧化成分含量的變化

從圖1可以看出，VC在選用的紅富士蘋(píng)果中含量為12.6 mg/100 g，SOD在新鮮蘋(píng)果中的活力為45.7 U/mg，CAT酶的初始活力為92.4 U/mg。采用40℃進(jìn)行真空濃縮，由于溫度較低，接近于夏天的氣溫，所以3種抗氧化物質(zhì)不容易損失，其含量和酶活基本維持恒定狀態(tài)，隨著DS的增加僅有少量損失，在達(dá)到DS 40%的濃縮終點(diǎn)時(shí)，VC含量為11.6 mg/100 g，SOD酶活剩余42.9 U/mg，CAT酶活剩余92.4 U/mg，其損失率僅為8.4%，5.6%和7.7%。

2.2 溫度50℃濃縮蘋(píng)果汁中抗氧化成分的變化

蘋(píng)果汁在50℃濃縮時(shí)抗氧化成分含量的變化見(jiàn)圖2。

圖2 蘋(píng)果汁在50℃濃縮時(shí)抗氧化成分含量的變化

從圖2可以看出，相比于40℃濃縮，3種成分在50℃下有了明顯的損失。VC在DS終點(diǎn)40%時(shí)含量剩余4.5 mg/100 g，損失率達(dá)到62.3%；SOD的酶活也在持續(xù)下降，至濃縮終點(diǎn)時(shí)剩余22.1 U/mg，損失率為51.8%；CAT酶活最終剩余48.2 U/mg，損失率為47.9%。這說(shuō)明，蘋(píng)果汁中的抗氧化成分耐熱性較差，在50℃條件下濃縮的損失率基本過(guò)半。

2.3 溫度60℃濃縮蘋(píng)果汁中抗氧化成分的變化

蘋(píng)果汁在60℃濃縮時(shí)抗氧化成分含量的變化見(jiàn)圖3。

圖3 蘋(píng)果汁在60℃濃縮時(shí)抗氧化成分含量的變化

從圖3可以看出，相比于50℃濃縮，3種成分在60℃下有了進(jìn)一步的損失，但是損失率的下降程度相差較大。對(duì)于VC，在DS終點(diǎn)40%時(shí)含量?jī)H僅剩余0.6 mg/100 g，損失率達(dá)到95.2%，說(shuō)明VC的耐熱性極差。但是對(duì)于SOD，其酶活雖然也在持續(xù)下降，但下降幅度很慢，至濃縮終點(diǎn)時(shí)剩余19.8 U/mg，損失率為56.8%，與50℃濃縮的損失率51.8%相比，變化不是很顯著，說(shuō)明SOD在50～60℃的范圍內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定。CAT酶活最終剩余23.1 U/mg，損失率為75.1%，說(shuō)明CAT的耐熱性比SOD稍差。

2.4 溫度80℃濃縮蘋(píng)果汁中抗氧化成分的變化

研究在80℃條件下濃縮蘋(píng)果汁中抗氧化成分的變化，而目前傳統(tǒng)的三效濃縮溫度最低也會(huì)高于80℃。

蘋(píng)果汁在80℃濃縮時(shí)抗氧化成分含量的變化見(jiàn)圖4。

圖4 蘋(píng)果汁在80℃濃縮時(shí)抗氧化成分含量的變化

從圖4可以看出，3種抗氧化成分的損失率加熱濃縮時(shí)間的延長(zhǎng)而急劇增加。當(dāng)DS達(dá)到30%時(shí)，果汁中的抗氧化能力幾乎消失殆盡，而此時(shí)離濃縮終點(diǎn)40%還有很大的差距，這說(shuō)明現(xiàn)有蘋(píng)果汁飲品中，抗氧化成分是幾乎沒(méi)有的，所以現(xiàn)有蘋(píng)果濃縮汁產(chǎn)品幾乎不以抗氧化性作為品質(zhì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

3 結(jié)論與討論

目前，蘋(píng)果汁的加工工藝中，研究較多的是酶促褐變和非酶褐變[9-10]。其中酶促褐變是指在空氣中氧氣的作用下，蘋(píng)果中多酚類物質(zhì)、花色素、黃酮類化合物等被氧化生成醌類物質(zhì)，從而顏色加深。而非酶褐變則是指在高溫濃縮蘋(píng)果汁時(shí)發(fā)生的焦糖化反應(yīng)、美拉德反應(yīng)、單寧與金屬反應(yīng)等[11]。而對(duì)于果汁中抗氧化成分的變化則很少有研究，這主要是因?yàn)楦邷貙?duì)抗氧化成分的破壞是顯而易見(jiàn)的。然而，隨著近年來(lái)膜分離技術(shù)的發(fā)展，超濾膜甚至反滲透膜在果汁中用于脫膠、脫水越來(lái)越普及，尤其是反滲透濃縮果汁，其脫水成本僅約15元/t水，比蒸汽濃縮要經(jīng)濟(jì)得多，所以考慮果汁中抗氧化成分的活性保存顯得日益重要[12]。研究結(jié)果對(duì)于低溫真空濃縮技術(shù)進(jìn)行濃縮蘋(píng)果汁提供了理論參考，也為膜分離技術(shù)濃縮蘋(píng)果汁提供了技術(shù)依據(jù)。