超濾對石榴汁抗氧化活性的影響

王畢妮，劉 靜，曹 煒，高 慧，程 妮，鄧建軍

（1.西北大學(xué)化工學(xué)院食品工程系，陜西西安710069；2.中國檢驗認(rèn)證集團(tuán)陜西有限公司，陜西西安710068）

超濾對石榴汁抗氧化活性的影響

王畢妮1，劉 靜2，曹 煒1，高 慧1，程 妮1，鄧建軍1

（1.西北大學(xué)化工學(xué)院食品工程系，陜西西安710069；2.中國檢驗認(rèn)證集團(tuán)陜西有限公司，陜西西安710068）

主要探討不同截留分子量（100、30、10ku）的超濾膜對石榴汁的澄清效果及抗氧化活性的影響，以確定生產(chǎn)高抗氧化活性澄清石榴汁的最適超濾膜。結(jié)果表明，30ku超濾膜對石榴汁的澄清效果較好，可保存其酚類化合物、花色苷、VC等抗氧化活性成分80%左右，使DPPH自由基清除活性和FRAP損失在16%以下。因此，建議采用30ku超濾膜澄清石榴汁，以得到具有高抗氧化活性的石榴汁。

石榴汁，超濾，抗氧化活性

石榴為石榴科植物石榴（Punica granatum）的果實。石榴果實美觀鮮艷、營養(yǎng)豐富。石榴汁含有豐富的糖、有機(jī)酸、VC、VB、果膠、多酚類化合物等營養(yǎng)成分[1]。近年研究表明，石榴汁能夠有效清除多種氧自由基，對動脈粥樣硬化、某些腫瘤、糖尿病、細(xì)菌感染等具有顯著的防治作用[2-3]。此外，動物及人體實驗結(jié)果均表明，石榴汁對衰老機(jī)體抗氧化功能具有較好的改善作用[4-5]。

鮮榨石榴汁的濁度較高，在加工過程中常常需要澄清處理。采用果膠酶法澄清石榴汁后，可顯著提高其中的總酚含量，降低濁度，但濁度還有點高，需要進(jìn)一步澄清處理[6]。除酶解工藝外，石榴汁加工過程中的硅藻土過濾澄清和殺菌工藝也會顯著降低石榴汁的抗氧化能力，從而降低石榴汁對人體的保健作用[7]?？梢?，優(yōu)選適宜的石榴汁加工工藝對石榴汁抗氧化能力的保存具有重要的意義。超濾是果汁生產(chǎn)中常用的澄清方法之一，可除去影響果汁穩(wěn)定性的懸浮物質(zhì)和沉淀物，從而提高果汁的感官品質(zhì)。為達(dá)到一定的澄清效果，且能最大程度地保持果汁中的生物活性成分，需對不同截留分子量的超濾膜進(jìn)行篩選。有關(guān)不同截留分子量的超濾膜對石榴汁抗氧化活性的影響鮮有報道。超濾前如對石榴預(yù)澄清處理，則可大大提高超濾過程的工作效率[8]。因此，本實驗先采用果膠酶法澄清石榴汁，再用不同截留分子量的超濾膜處理，探討超濾處理后石榴汁的主要理化指標(biāo)、主要抗氧化活性成分及抗氧化活性的變化，為石榴汁澄清工藝的科學(xué)制定及石榴保健食品的開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

石榴 陜西臨潼凈皮甜石榴，采自陜西臨潼，果實達(dá)到正常采收成熟度，將采摘的新鮮石榴置于密封袋中密封，保存于4℃的冰箱中待用；果膠酶 食品級，購自諾維信酶制劑公司，KT513011，酶活力5000U/mg；其他化學(xué)試劑 均為分析純。

電子分析天平 北京賽多利斯天平有限公司；LXJ-II B型高速離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠；濁度儀 上海精密科學(xué)儀器有限公司；751-GD紫外可見光分光光度計 上海分析儀器廠；HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋 國華電器有限公司；WYT-4手持糖量計吳州中友光學(xué)儀器有限公司；LNG-TM-018超濾實驗機(jī) 上海朗極化工科技有限公司，其提供膜材料為管式聚砜膜，其截留分子量分別為10000、30000、100000u，簡稱為：10、30、100ku。

1.2 實驗方法

1.2.1 石榴汁的制備 石榴汁按如下工藝制備：

石榴→選料→清洗→去皮、取籽→破碎→離心分離→酶解→超濾→石榴汁

1.2.1.1 原料預(yù)處理 選擇無蟲害、無腐爛、完熟期的石榴。石榴經(jīng)清洗后，手工去皮取籽粒，將石榴籽粒置于多功能食品加工機(jī)中破碎，4800r/min離心分離10min，得到原石榴汁。

1.2.1.2 酶解 按原石榴汁量的0.05%（v/v）添加果膠酶，恒溫50℃水浴處理2h，然后冷卻至常溫，4800r/min離心分離10min，取上清液貯存于-18℃待用。

1.2.1.3 超濾 將酶解后的石榴汁再經(jīng)不同截留分子量（100、30、10ku）的超濾膜進(jìn)行超濾，超濾液置于-18℃冰箱中貯存待用。

1.2.2 可溶性固形物的測定 用阿貝折光儀檢測，以20℃下折光計。

1.2.3 可滴定酸的測定 采用滴定法。

1.2.4 透光率的測定 分別取各石榴汁樣品，用1cm比色皿，以蒸餾水作為空白，在625nm波長處測定其透光率。

1.2.5 濁度的測定 濁度儀在使用前先使用標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定儀器，然后再將石榴汁樣品放入樣品管至刻度線，測定其濁度。

1.2.6 總VC含量的測定 采用2，4-二硝基苯肼比色法[9]。分別取各石榴汁樣品100mL，各加入2g活性炭，振搖1min后過濾，棄去最初數(shù)毫升濾液。各取1.0mL此氧化提取液，加入1.0mL 2%硫脲溶液混勻。再加入0.5mL 2%2，4-二硝基苯肼溶液，混勻，快速置于37℃恒溫水浴中反應(yīng)3h后，置于冰水中，并緩慢加入2.5mL 85%硫酸，滴加時間至少需要1min，需邊加邊搖動試管。在室溫下放置30min。以不加2，4-二硝基苯肼溶液的樣品作為空白，調(diào)零點，于500nm波長處測定其吸光值。

1.2.7 總酚含量的測定 采用Folin-Ciocalteu比色法[10]。精確移取各適當(dāng)稀釋后的石榴汁樣品各1.0mL，加入Folin-Cioealteu顯色劑1.0mL，混勻lmin后，加入lmol/L Na2CO3溶液5.0mL，用蒸餾水定容至10.0mL，混勻，在室溫、避光條件下反應(yīng)1h后，測定760nm波長下的吸光值?？偡雍恳悦亢辽裰臎]食子酸當(dāng)量（GAEmg）表示。

1.2.8 花色苷的測定 采用pH差示法，參考郭松年等[1]的方法測定。

1.2.9 還原糖含量的測定 采用斐林試劑分光光度比色法，參考文獻(xiàn)[11]的方法。

1.2.10 總抗氧化能力測定 采用亞鐵還原能力（Ferric Reducing Ability of Plasma，F(xiàn)RAP）法[12]。取適當(dāng)稀釋的各石榴汁樣品1.0mL，加入4.0mL TPTZ工作液（由300mmol/L pH3.6的醋酸鹽緩沖液，10mmol/L TPTZ溶液和20mmol/L FeCl3溶液以1∶1∶1（v∶v∶v）組成），混勻后37℃反應(yīng)10min，593nm測定其吸光值，以不加樣品的作為對照。每升石榴汁的總抗氧化能力以達(dá)到同樣吸光值所需的Trolox的摩爾數(shù)表示（TE mmol/L）。

1.2.11 DPPH自由基清除能力的測定 按照Atoui等[13]的方法。適當(dāng)稀釋的各石榴汁樣品1.0mL，加入2.0mL 0.1mmol/L DPPH乙醇溶液，用蒸餾水定容至5.0mL，避光反應(yīng)30min后，于517nm處測定其吸光值，以不加樣品的作為對照組。DPPH自由基的清除率采用以下公式進(jìn)行計算：

DPPH自由基清除率（%）=（A0-A1）/A0×100

其中，A0為對照組的吸光值；A1為樣品組的吸光值。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

所有測得的實驗數(shù)據(jù)都以3次測定的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差來表示。數(shù)據(jù)分析采用Origin 8.0完成。采用Tukey法分析0.05顯著性水平上平均值的顯著性差異。p＜0.05表示平均值在α=0.05顯著性水平上差異顯著。

表1 超濾對石榴汁理化指標(biāo)的影響Table.1 Effect of UF（ultrafiltration）on the clarification of pomegranate juice

2 結(jié)果與分析

2.1 超濾對石榴汁主要理化指標(biāo)的影響

果汁的理化指標(biāo)是評價其品質(zhì)的重要指標(biāo)。在澄清型果汁的加工過程中，加工工序?qū)ζ淅砘笜?biāo)會有一定的影響，尤其是澄清工序。由表1可見，石榴汁酶解后再經(jīng)超濾處理，其各主要理化指標(biāo)存在顯著差異（p＜0.05），表明超濾可顯著提高石榴汁的澄清效果，且優(yōu)于殼聚糖澄清處理[14]。此外，隨著超濾膜截留分子量的減小，石榴汁的可溶性固形物、可滴定酸及濁度均下降，透光率增加。可見，超濾膜的截留分子量越小，對石榴汁中懸浮微粒的截留量越大，處理后石榴汁的品質(zhì)越高。當(dāng)采用10ku超濾膜處理時，石榴汁的可溶性固形物、可滴定酸及透光率與30ku超濾膜處理的無顯著性差異（p＞0.05），而濁度顯著下降（p＜0.05）。故采用10K超濾膜澄清石榴汁可獲得較好的澄清效果。

2.2 超濾對石榴汁中主要抗氧化成分的影響

石榴汁營養(yǎng)豐富，因含有多酚類化合物、花色苷、還原糖、VC等，具有較強(qiáng)的抗氧化作用。而在石榴汁的加工過程中，這些抗氧化活性成分易受加工條件的影響而易氧化損失。超濾澄清是石榴汁的主要加工工序之一，其在對石榴汁澄清的同時，對其中的主要抗氧化成分是否存在影響也是科研工作者所關(guān)注的焦點之一。超濾對石榴汁中總酚、花色苷、VC及還原糖含量的影響如圖1所示。

圖1 超濾對石榴汁中主要抗氧化成分的影響Fig.1 Effect of UF on the major antioxidant substances in pomegranate juice

由圖1可知，超濾澄清處理會顯著降低石榴汁中這四部分抗氧化成分的含量，且隨著超濾膜截留分子量的減小，各抗氧化成分的損失率顯著增加（p＜0.05）。其中以還原糖含量的損失率最小，采用10ku超濾膜處理僅損失7.63%；而VC的損失最為嚴(yán)重，100ku超濾膜處理時損失率達(dá)12.11%，當(dāng)采用10ku超濾膜處理后僅保存原VC含量的57.72%，這可能是由于膜截留分子量越小，澄清處理等量石榴汁所需的時間越長，VC等抗氧化活性成分在較長的澄清過程中，因氧氣和光線可能導(dǎo)致其氧化損失。因此，在超濾過程中，應(yīng)盡可能減少與光線和空氣接觸，以降低抗氧化活性成分的損失。

石榴汁中大量的酚類化合物可賦予其較高的保健價值，但在貯藏過程中，這些酚類化合物的氧化聚合也是導(dǎo)致其發(fā)生褐變和混濁沉淀的主要原因。超濾處理可使石榴汁中的總酚和花色苷損失約20%，略高于Alfredo Cassano等[15]的報道（超濾后多酚損失16.5%，花色苷損失11.7%），但較硅藻土過濾澄清（使石榴汁中總酚含量降低了26.45%）[7]，則能較多地保存酚類化合物。部分酚類化合物被截留，也可在一定程度上防止石榴汁在貯藏期產(chǎn)生褐變、混濁沉淀等現(xiàn)象。為了盡可能多地保留石榴汁中的酚類化合物，又要防止因酚類化合物氧化聚合產(chǎn)生的褐變和混濁現(xiàn)象，需要分析導(dǎo)致褐變和混濁的主要酚類組分，從而有針對性地篩選條件加以去除，這還有待于進(jìn)一步研究。

2.3 超濾對石榴汁抗氧化活性的影響

抗氧化活性是石榴汁主要的保健功能之一。超濾對石榴汁抗氧化活性的影響見圖2。由圖2可知，超濾前后石榴汁均表現(xiàn)出較高的抗氧化活性，超濾后石榴汁的FRAP值和DPPH自由基清除率均顯著下降（p＜0.05），且超濾膜的截留分子量越小，下降越明顯。當(dāng)采用30ku超濾膜處理時，石榴汁的DPPH自由基清除活性損失12.32%，F(xiàn)RAP下降15.98%，低于硅藻土過濾導(dǎo)致的抗氧化活性下降[7]，而采用10ku超濾膜處理時，其DPPH自由基清除活性和FRAP只分別保留84.68%和80.31%，這不僅與超濾過程中石榴汁中主要抗氧化活性成分含量的降低有關(guān)，也可能是一些具高抗氧化活性的高分子量化合物被截留所致。

圖2 超濾對石榴汁抗氧化活性的影響Fig.2 Effect of UF on the antioxidant activity of pomegranate juice

3 結(jié)論

石榴汁酶解后再經(jīng)超濾澄清，可截留其中部分酚類化合物及其他懸浮微粒，從而大大提高其澄清效果。但超濾過程又會引起酚類化合物、花色苷、VC、還原糖等抗氧化活性成分氧化損失，或截留一些具有抗氧化活性的大分子化合物，導(dǎo)致石榴汁的抗氧化活性下降。不同截留分子量的超濾膜對石榴汁的澄清效果和抗氧化活性有很大的影響。10ku和30ku超濾膜對石榴汁的澄清效果優(yōu)于100ku超濾膜，除濁度外，二者澄清處理后石榴汁的其他各理化指標(biāo)無顯著差異。且采用30ku超濾膜其澄清處理石榴汁后，較10ku超濾膜可較多地保存石榴汁的抗氧化活性，可保留石榴汁中約80%的酚類化合物、花色苷、VC等抗氧化活性成分，使DPPH自由基清除活性損失12.32%，F(xiàn)RAP值下降15.98%。選用30ku超濾膜處理石榴汁，不僅能達(dá)到良好的澄清效果，還可最大限度地保留其中主要的抗氧化活性成分，以得到品質(zhì)優(yōu)良、營養(yǎng)保健價值高的石榴汁。因此，30ku超濾膜適用于具高抗氧化活性石榴汁的澄清。

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Effects of UF（ultrafiltration）on the antioxidant activity of pomegranate juice

WANG Bi-ni1，LIU Jing2，CAO Wei1，GAO Hui1，CHENG Ni1，DENG Jian-jun1
（1.Department of Food Engineering，School of Chemical Engineering，Northwest University，Xi’an 710069，China；2.China Certification&Inspection Group Shaanxi Co.，Ltd.，Xi’an 710068，China）

In this research，the effects of UF membranes with different MWCO（100，30 and 10ku）on the clarification and the antioxidant activity of pomegranate juices were investigated，in order to select the optimal ultrafiltration membrane used to producing the clarified pomegranate juice with high antioxidant activity.The results showed that ultrafiltration membranes with MWCO of 30ku presented a better clarification effects than other membranes，and could retain 80%of the phenolic compounds，anthocyanins and VCin pomegranate juices and 84%of its radical DPPH scavenging activity and the FRAP.So it was suggested that ultrafiltration membranes with MWCO of 30ku was applied in the clarification of pomegranate juices with high antioxidant activity.

pomegranate juice；ultrafiltration；antioxidant activity

TS201.1

B

1002-0306（2014）04-0267-04

2013－07－16 *通訊聯(lián)系人

王畢妮（1980-），女，博士研究生，副教授，主要從事功能活性成分分析及功能性食品方面的研究。

西安市科技計劃項目（NC10019（19））。