分光光度法分析柚子果肉汁的非酶褐變

黎 婕，陳 中，*，林偉鋒，林培生

(1.華南理工大學(xué)輕工與食品學(xué)院，廣東廣州 510640)

2.廣東佳寶集團(tuán)有限公司，廣東潮州 515638)

分光光度法分析柚子果肉汁的非酶褐變

黎 婕1，陳 中1，*，林偉鋒1，林培生2

(1.華南理工大學(xué)輕工與食品學(xué)院，廣東廣州 510640)

2.廣東佳寶集團(tuán)有限公司，廣東潮州 515638)

將蜜柚去掉囊和籽，得到柚子肉，加入水?dāng)嚧虺扇鉂{，按照需要添加護(hù)色劑、白砂糖等，然后高溫處理得到的肉漿，再經(jīng)過離心后獲得上清液，對(duì)其進(jìn)行全波長掃描。結(jié)果表明:柚子肉漿的非酶褐變類型包括美拉德反應(yīng)和抗壞血酸褐變，初步推知柚子非酶褐變反應(yīng)產(chǎn)物的最大吸收波長在350～400nm之間。并且文中對(duì)以上結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，證明該方法操作簡(jiǎn)單，結(jié)果具有可重復(fù)性。今后可采用紫外分光光度法測(cè)定褐變反應(yīng)程度，對(duì)于生產(chǎn)中需要快速測(cè)定褐變程度具有實(shí)際意義。

美拉德反應(yīng)，抗壞血酸褐變，柚子，紫外分光光度法

果蔬加工品的色、香、味、形及質(zhì)地是衡量其制品品質(zhì)的重要因素。在加工原料去皮、剖分和罐裝、脫水干制工藝過程中常常發(fā)生果肉黃色、褐色或黑色變化使制品失去天然色澤，不僅影響了美觀、破壞產(chǎn)品風(fēng)味和營養(yǎng)，而且成為一些加工品敗壞甚至不能食用的標(biāo)志。果蔬加工過程中色澤的變化統(tǒng)稱為褐變，視其褐變過程有無生物酶的參與而劃分為酶促褐變和非酶褐變［1］。本文中的柚子肉漿經(jīng)過高溫處理，大部分酶已失活，故主要考慮加工過程發(fā)生的非酶褐變反應(yīng)。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，美拉德反應(yīng)體系在420nm處的紫外吸收大小與美拉德反應(yīng)中期產(chǎn)物的形成有關(guān)［2］。但是在之前的實(shí)驗(yàn)中嘗試過，此方法反應(yīng)條件不好控制，并且吸光值變化不明顯。也有文獻(xiàn)報(bào)道可以測(cè)定反應(yīng)過程中形成物質(zhì)的熒光性質(zhì)，來判斷褐變的程度［3］。但是此法計(jì)算復(fù)雜，并且儀器要求高，不利于快速測(cè)定。美拉德反應(yīng)產(chǎn)物復(fù)雜，影響因素多，對(duì)于褐變程度的測(cè)定方法，目前還沒有文獻(xiàn)報(bào)道。本文采用分光光度法對(duì)柚子肉漿褐變反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行分析，確認(rèn)其反應(yīng)類型，找出其特征吸收波長。研究成果對(duì)于褐變程度的快速測(cè)定具有實(shí)際意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

沙田柚、蜜柚 均購自廣州好當(dāng)家超市;檸檬酸、異抗壞血酸鈉 連云港中銘化工有限公司。

膠體磨JM－L50 溫州市龍灣永興張祥膠體磨廠;紫外可見分光光計(jì)度UV6100A 上海元析儀器有限公司;小型高速離心機(jī)5418 德國eppendorf有限公司;手提式高壓滅菌鍋SYQ－DSX－280A 上海涵今儀器儀表有限公司;電子天平TC10K 美國雙杰兄弟(集團(tuán))有限公司;精密電子天平Y(jié)P402N 上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 柚子肉漿全波長掃描 將新鮮的蜜柚和沙田柚去掉囊和籽，將柚子肉和蒸餾水以重量比為1∶1用膠體磨進(jìn)行打漿，然后進(jìn)行離心13000r/min、6min，以蒸餾水為參比，取上清液進(jìn)行全波長掃描。

1.2.2 柚子肉漿中褐變反應(yīng)類型的測(cè)定 分別配制5‰的維生素C溶液，1%甘氨酸+1%木糖溶液，不加入任何添加劑的柚子肉漿，三種溶液分別在121℃保持30min，其中柚子肉漿進(jìn)行離心13000r/min，6min，以蒸餾水為參比，三種溶液分別進(jìn)行全波長掃描。將譜圖進(jìn)行對(duì)比。

1.2.3 褐變物質(zhì)吸收波長的測(cè)定 將蜜柚取出果肉后，加水進(jìn)行1∶1打漿，一份肉漿直接在121℃保溫30min，另一份加入 10%白砂糖后在 121℃保溫30min。得到的以上肉漿分別進(jìn)行離心13000r/min、6min得到上清液，以沒有經(jīng)過任何處理的肉漿上清液作為參比，進(jìn)行全波長掃描。

1.2.4 驗(yàn)證柚子非酶褐變的最大吸收波長

1.2.4.1 加入護(hù)色劑后效果的測(cè)定 將一份蜜柚肉漿直接在121℃保溫30min，另一份蜜柚肉漿加入10%白砂糖后在121℃保溫30min，第三份蜜柚肉漿加入護(hù)色劑(0.3%異抗壞血酸鈉、0.3%檸檬酸)、10%白砂糖在121℃保溫30min，經(jīng)過以上處理的三種肉漿以沒經(jīng)過任何處理、沒有發(fā)生褐變的蜜柚肉漿上清液為參比，進(jìn)行全波長掃描。

1.2.4.2 測(cè)定沙田柚肉漿非酶褐變產(chǎn)物的吸收波長將沙田柚取出果肉后，加水進(jìn)行1∶1打漿，一份肉漿直接在121℃保溫30min，另一份加入10%白砂糖后在121℃保溫30min。得到的以上肉漿分別進(jìn)行離心，13000r/min、6min得到上清液，以沒有經(jīng)過任何處理的肉漿上清液作為參比，進(jìn)行全波長掃描。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種的柚子成分的比較

將買來的沙田柚和蜜柚制作成肉漿后，不經(jīng)過任何處理，離心后把上清液在200～700nm進(jìn)行掃描，得到結(jié)果見圖1。

由圖1中可觀察到，沙田柚和蜜柚的肉漿譜圖在200～375nm處基本重合，在375～700nm盡管差異較大，但是基本沒有吸收峰，可推知兩種柚子均在紫外處有成分大致相同的吸收峰。因此以下實(shí)驗(yàn)不必選用兩種柚子，可選用其中一種進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，本文是選用蜜柚。

圖1 沙田柚肉漿和蜜柚肉漿的全波長掃描圖譜Fig.1 The wavelengths scanning map of Citrus grandis var.shatinyu Hort.Pulps and honey pomelo pulps

從圖1中還可得知，沙田柚和蜜柚肉漿在小于400nm處開始有較大的吸收峰，即具有較多的不飽和鍵和共軛結(jié)構(gòu)［4］，原因是柚子為天然產(chǎn)物，其中含有多種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、粗纖維、胡蘿卜素、硫酸素、核黃素、尼克酸、抗壞血酸等［5］。

在下面進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，以沒有發(fā)生褐變的蜜柚肉漿作為參比溶液，以剔除柚子本身物質(zhì)的影響，突出非酶褐變反應(yīng)產(chǎn)物的吸收波長。

2.2 確定柚子肉漿中褐變的類型

按照1.2.2中的方法進(jìn)行處理，結(jié)果見圖2。

由圖2中甘氨酸+木糖溶液的吸收曲線看出，在200～400nm之間有明顯吸收峰，在可見波長范圍基本沒有吸收峰，可以證明美拉德反應(yīng)的產(chǎn)物在紫外區(qū)有吸收。有文獻(xiàn)報(bào)道，分別對(duì)果糖－賴氨酸、果糖－甘氨酸、果糖－組氨酸、果糖－半胱氨酸的組合溶液加熱后，進(jìn)行全波長掃描，雖然種類不同，但這四種氨基酸反應(yīng)體系的吸收范圍均位于200～400nm［6］。這是因?yàn)槊览路磻?yīng)的產(chǎn)物是呋喃、羥甲基糠醛、丙烯酰胺、糖基化終產(chǎn)物(包括嘧啶、吡咯、吡嗪、咪唑、萘定氯化物及它們的復(fù)合物)［7］，這些物質(zhì)具有不飽和鍵和特殊的官能團(tuán)，均能引起紫外吸收。

圖2中維生素C溶液加熱后的曲線在200～350nm之間有強(qiáng)吸收。根據(jù)其反應(yīng)機(jī)理:抗壞血酸在有氧時(shí)，被氧化形成脫氫抗壞血酸，再脫水形成DKG (2，3－diketogulomicacid);2，3－二酮古洛糖酸后脫羧產(chǎn)生酮木糖(xylosone)最終產(chǎn)生還原酮。還原酮極易參與美拉德反應(yīng)的中間及最終階段［8］。以上產(chǎn)物部分屬于雜芳環(huán)化合物，其紫外吸收接近苯的吸收，還有產(chǎn)物中部分具有較大的共軛體系，已證明這些結(jié)構(gòu)會(huì)在300nm以上有高強(qiáng)度的吸收。

糖類是果汁中甜味的主要來源，在果汁加工及貯存過程中，部分糖類與氨基化合物進(jìn)行美拉德反應(yīng)。抗壞血酸是果汁中主要營養(yǎng)成分之一，因其兼具酸性及還原性，故極易氧化分解，可與游離氨基酸反應(yīng)，生成紅色素及黃色素［9］。對(duì)比圖2中維生素C溶液、甘氨酸+木糖溶液、加熱肉漿全波長掃描后的譜線形狀，可證明柚子肉漿在加熱的過程中同時(shí)發(fā)生美拉德反應(yīng)和抗壞血酸褐變。其非酶褐變的產(chǎn)物在紫外區(qū)有強(qiáng)吸收，因此，可以利用分光光度法來分析反應(yīng)產(chǎn)物，并且可以通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)來確定產(chǎn)物的吸收波長范圍。

圖2 維生素C溶液、甘氨酸和木糖溶液、蜜柚肉漿加熱后的全波長掃描譜圖Fig.2 The wavelengths scanning map of vitamin C solution，glycine and xylose solution，heated pomelo pulp

2.3 確定褐變物質(zhì)的吸收波長

按照1.2.3的方法進(jìn)行處理，結(jié)果見圖3。

圖3中以沒有經(jīng)過處理，且沒有發(fā)生褐變的蜜柚肉漿上清液作為參比，對(duì)只加熱和同時(shí)加糖、加熱的肉漿進(jìn)行全波長掃描，即圖3中的吸收峰已經(jīng)去除了柚子本身成分的影響。可推斷吸收峰為褐變物質(zhì)引起的。并且從圖中清楚地看出，在350～400nm之間有明顯的吸收峰，在其他波長處基本沒有吸收。結(jié)合之前實(shí)驗(yàn)非酶褐變產(chǎn)物在紫外處有吸收的結(jié)論，可判斷柚子肉漿非酶褐變產(chǎn)物最大吸收峰在350～400nm之間。

糖類與氨基化合物褐變反應(yīng)的速度，與參與反應(yīng)的糖與氨基化合物的結(jié)構(gòu)有關(guān)，還原糖易于反應(yīng)［10］，而葡萄糖、果糖均屬于還原糖。柚子中碳水化合物的含量基本在10%～12%，其中以果糖含量最高［11］。溫度是影響褐變反應(yīng)的一個(gè)重要因素。所以在圖3中可觀察到只加熱和加糖并加熱的肉漿譜線基本重合，但在最大吸收峰處加熱加糖肉漿的吸光度大于只加熱的肉漿的吸光度，可得知加入白砂糖后柚子肉漿褐變程度有一定影響，引起褐變主要原因是柚子肉漿經(jīng)過高溫的長時(shí)間處理。并且兩種處理方法下，在較接近的波長處出現(xiàn)最大吸收值，說明了柚子非酶褐變的產(chǎn)物在350～400nm處有最大吸收波長。

圖3 蜜柚肉漿加糖和加熱反應(yīng)后的全波長掃描圖譜Fig.3 The wavelengths scanning map of honey pomelo pulps with sugar and with heating

2.4 柚子非酶褐變的最大吸收波長的驗(yàn)證

2.4.1 比較加入護(hù)色劑的效果 按照1.2.4.1中的方法進(jìn)行處理，結(jié)果見圖4。

果蔬在加工過程中顏色發(fā)生變化，常需要加入護(hù)色劑抑制褐變。檸檬酸是常用的酸味劑，廣泛用于食品工業(yè)，可調(diào)節(jié)食品酸度，增強(qiáng)食品口感。它是通過降低溶液的pH，從而抑制美拉德反應(yīng)。異抗壞血酸鈉具有較好的抗氧化效果，對(duì)保持食品的色澤、風(fēng)味有明顯效果。

由圖4可清楚地觀察到，在350～400nm之間有明顯的吸收峰，驗(yàn)證了上面的說法，蜜柚肉漿非酶褐變產(chǎn)物的最大吸收波長在350～400nm之間。另外也觀察到，以上三種處理下的蜜柚肉漿譜線十分接近，可推知在經(jīng)過高溫處理后，護(hù)色劑已基本失效。

圖4 加入護(hù)色劑并進(jìn)行熱處理后的蜜柚肉漿全波長掃描圖譜Fig.4 The wavelengths scanning map of heated honey pomelo pulps adding color fixatives

2.4.2 測(cè)定沙田柚肉漿非酶褐變產(chǎn)物的吸收波長按照1.2.4.2中的方法進(jìn)行處理，結(jié)果見圖5。

從圖5可以觀察到，經(jīng)過處理的以上兩種沙田柚肉漿上清液均在350～400nm之間有明顯的吸收峰，在其他波長處沒有明顯吸收峰。圖5是以沒有經(jīng)過處理、沒有發(fā)生褐變的沙田柚肉漿上清液為參比溶液，已消除了沙田柚肉漿中本身物質(zhì)吸收波長的影響，因此，可推斷沙田柚非酶褐變的產(chǎn)物吸收波長也在350～400nm之間，與2.3中的結(jié)論一致，即柚子類水果非酶褐變的產(chǎn)物在350～400nm之間有最大吸收波長。

圖5 沙田柚肉漿熱處理與加糖熱處理后的全波長掃描圖譜Fig.5 The wavelengths scanning map of Citrus grandis var.shatinyu Hort.Pulps with heating and with sugar

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)通過對(duì)柚子肉漿進(jìn)行紫外分光全波長掃描分析，證明柚子肉漿中非酶褐變反應(yīng)包括美拉德反應(yīng)和抗壞血酸褐變。在實(shí)驗(yàn)中研究發(fā)現(xiàn)，柚子非酶褐變反應(yīng)產(chǎn)物的最大吸收峰在350～400nm之間。采用紫外分光光度法分析柚子褐變反應(yīng)，操作簡(jiǎn)單，可用于快速測(cè)定非酶褐變反應(yīng)的程度，為實(shí)際生產(chǎn)控制褐變程度，進(jìn)行測(cè)定提供了新思路。

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Analysis of pomelo pulp non－enzymatic browning by ultraviolet spectrophotometric

LI Jie1，CHEN Zhong1，*，LIN Wei－feng1，LIN Pei－sheng2
(1.Institute of Light Industry and Food Science，South China University of Technology，Guangzhou 510640，China;
2.Guangdong JIABAO Group Co.，Ltd.，Chaozhou 515638，China)

The sac and seed from honey pomelo were removed，getting the pomelo flesh，added water and stir into meat pulp.Then the pulp was processed with high－temperature after adding color fixative and sugar.After that，the supernatant，derived from the pomelo pulp after centrifugation，was scaned by full wavelength.The results showed that:the pomelo pulp non－enzymatic browning included Maillard reaction and ascorbic acid browning.Preliminarily，it could be infered that the product generated by non－enzymatic browning reaction of grapefruit had a maximum absorption wavelength between 350 and 400nm.The above results were verified and it had been proved that was repeatable with a series of simple operations.In further research，the degree of browning reaction could be analyzed by UV－spectrophotometric.The method，detemining the browning level in the fruit juice beverage processing quickly，was with great practical significance.

Maillard reaction;ascorbic acid browning;pomelo;ultraviolet spectrophotometry

TS255.1

A

1002－0306(2012)21－0090－04

2012－03－26 *通訊聯(lián)系人

黎婕(1988－)，女，碩士研究生，研究方向:糧食油脂及植物蛋白工程。