沙棘復(fù)合飲料在貯藏中非酶褐變機(jī)理研究

張銳，郎春田，陳玉成，吳興壯

（1．遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食品與加工研究所，遼寧沈陽110161；2.朝陽市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，遼寧朝陽122000）

沙棘復(fù)合飲料在貯藏中非酶褐變機(jī)理研究

張銳1，郎春田2，陳玉成1，吳興壯1

（1．遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食品與加工研究所，遼寧沈陽110161；2.朝陽市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，遼寧朝陽122000）

通過測(cè)定沙棘、大棗、胡蘿卜、花生復(fù)合汁飲料在貯藏過程中引起非酶褐變化合物含量的變化，得出結(jié)論：還原糖和游離氨基酸是引起復(fù)合飲料發(fā)生非酶褐變的主要因素，其次為總酚、VC，且復(fù)合飲料在低溫貯藏過程中的褐變指數(shù)較小。

復(fù)合飲料；非酶褐變；Maillard

沙棘是植物和其果實(shí)的統(tǒng)稱，鞥富的營養(yǎng)物質(zhì)和生物活性物質(zhì)，其果實(shí)還有是生產(chǎn)保健食品的基礎(chǔ)原料[1]。沙棘可作飲料，但單一的沙棘汁味酸澀，口感不佳且營養(yǎng)單一。大棗自古就是“五果之一”，是常見干果具有健脾益胃，補(bǔ)氣養(yǎng)血，安神養(yǎng)生之功效，VC含量名列前茅，素有維生素之王的美稱。單一的大棗汁偏甜[2]。口感黏稠，達(dá)不到止渴的效果。胡蘿卜營養(yǎng)豐富，素有“地下小人參”的美稱。且在我省廣為種植，成本低，以其為主要原料加工的食品有很大潛力，但胡蘿卜飲料有膻味，口感不易被大眾接受?；ㄉ鸂I養(yǎng)豐富，蛋白質(zhì)成分為25%～30%，花生蛋白含有人體必需的八種氨基酸，據(jù)資料表明，花生中所含的幾種氨基酸均接近FAO/WHO推薦值[3]，且具有花生獨(dú)特的風(fēng)味。烘烤后風(fēng)味口感更佳。近年來國內(nèi)外果蔬汁飲料由單一果汁型向復(fù)合果汁型、澄清型向渾濁型、解渴型向營養(yǎng)保健型轉(zhuǎn)變的消費(fèi)潮流[4]。近年來，復(fù)合飲料成為市場(chǎng)的一個(gè)焦點(diǎn)，每種水果、蔬菜都有各自不同的營養(yǎng)價(jià)值，多種果蔬混合食用可以使?fàn)I養(yǎng)更加均衡，又可豐富口味。果蔬汁在加工和生產(chǎn)過程中常發(fā)生的非酶褐變反應(yīng)，影響非酶褐變的因素也較多，因而完全抑制非酶褐變是相當(dāng)困難的。探尋飲料（特別是果蔬復(fù)合飲料）發(fā)生褐變的主要原因，一直是飲料工藝中難以破解的難點(diǎn)。

本試驗(yàn)從選取沙棘等4種果蔬原料，科學(xué)配伍，通過合理的工藝配比，制成一種營養(yǎng)豐富均衡的、口味獨(dú)特的新型復(fù)合飲料，并通過試驗(yàn)方法和數(shù)理分析，找到果蔬復(fù)合飲料發(fā)生褐變的主要原因，為相關(guān)研究提供了一定的參考和借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料

沙棘、大棗、胡蘿卜、花生復(fù)合汁：遼寧省農(nóng)科院食品加工所果蔬加工實(shí)驗(yàn)室自制，原料采自農(nóng)科院市場(chǎng)；苯丙戊三酮：合肥博美生物技術(shù)有限責(zé)任公司；白氨酸：武漢能仁醫(yī)藥化工有限公司；3，4，5-三羥基苯甲酸：湖北遠(yuǎn)程賽創(chuàng)科技有限公司，等。

1.1.2 儀器和設(shè)備

7200型可見分光光度計(jì)：尤尼柯（上海）儀器有限公司；SC-80全自動(dòng)色差計(jì)：北京康光儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 還原糖的測(cè)定

直接滴定法GB5009.7-85。

1.2.2 復(fù)合飲料顏色的測(cè)定

用SC-80全自動(dòng)測(cè)色色差計(jì)。其中a值代表紅綠偏向，“+”值越大偏向紅色的程度越大，“—”值越大偏向綠色的程度越大；b值代表有色物質(zhì)的黃藍(lán)偏導(dǎo)率，“+”值越大偏向黃色的程度越大，“—”值越大偏向藍(lán)色的程度越大；L值表示亮度，L值越大表示亮度越大；△E為色差（△E=（△L2+△a2+△b2）1/2），數(shù)值越高則表明試驗(yàn)原料的顏色變化越大[6]。

1.2.3 測(cè)定褐變指數(shù)

量5mL樣品加入5mL丙酮溶液，搖勻，經(jīng)過高速離心機(jī)，4 000 r/min，離心15min，濾紙過濾后取上清液，在420 nm處測(cè)OD值[7]。

1.2.4 5-HFM含量的測(cè)定

分光光度計(jì)法[8]。

1.2.5 游離氨基酸的測(cè)定

苯丙戊三酮比色法[9]。

1）氨基酸標(biāo)準(zhǔn)液：200 ug/mL亮氨酸

2）苯丙戊三酮制?。涸?5mL熱水（85度）中加入1g苯丙戊三酮，使之充分溶解后，量取氯化亞錫，40mL充分?jǐn)嚢?，之后再?jīng)過過濾。放在陰暗處存24 h后，定容。

3）建立標(biāo)準(zhǔn)曲線：分別準(zhǔn)確吸取氨基酸標(biāo)準(zhǔn)液0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.0mL置于25mL的容量瓶中，定容至4.0mL，再分別添加苯丙戊三酮和緩沖液各1mL，之后充分搖勻。在100度沸水域中加熱0.25 h，再冷卻處理，然后定容。放置0.25 h，在570 nm處觀察其吸光度的變化，最后畫出相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖1所示。

由圖1可以看出，亮氨酸濃度與570 nm處的吸光度呈線性關(guān)系，在一定濃度范圍內(nèi)亮氨酸的回歸方程為y=0.001 8x-0.018 1，R2=0.985 9，因此可以通過測(cè)定吸光度確定復(fù)合飲料中氨基酸的濃度。

圖1 游離氨基酸標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Standad cuvre of free aminoacid

4）測(cè)定樣品參數(shù)：取4mL待測(cè)樣品測(cè)吸光度，除去空白值，根據(jù)圖1，最后求得氨基酸數(shù)值。

1.2.6 總酚的測(cè)定

Folin-Ciocalteu法[10]。

1）標(biāo)準(zhǔn)液的配制：稱取0.5 g的3，4，5-三羥基苯甲酸（110℃下，處理200min），用水溶解，之后定容到100mL。

2）建立標(biāo)準(zhǔn)曲線：先分別吸取標(biāo)準(zhǔn)液0.00、1.00、2.00、5.00、10.00、20.00mL置于100mL容量瓶中，每瓶加60mL水，F(xiàn)C試劑1.00mL，混合充分。1min后加15.00mL 20%NaCO3溶液定容。然后在放置在室溫下靜置30min，分別用比色皿測(cè)定吸光值（在700 nm波長下），最后繪制出相應(yīng)的總酚標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖2所示。

圖2 總酚標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.2 Standard curve of totalphenol

由圖2可以看出，總酚濃度與700 nm處的吸光度呈線性關(guān)系，在一定濃度范圍內(nèi)總酚的回歸方程y= 0.000 09x+0.013 9，R2=0.999 2。可以通過測(cè)定吸光度確定復(fù)合汁中總酚的濃度。

3）樣品的測(cè)定：吸取1.00mL混合汁于加有60mL水的的容量瓶中，加FC試劑1.00mL，完全混勻，0.5min后加15.00mL濃度為20%碳酸鈉aq，加水定容至刻度。室溫下靜置0.5 h，測(cè)定其在700 nm波長下的吸光值，結(jié)合圖2，即可得到總酚含量。

2 結(jié)果與分析

作為非酶褐變的一種，盡管Maillard反應(yīng)是比較繁瑣的生理變化過程，但最終產(chǎn)物是固定的，而且該反應(yīng)是發(fā)生在還原糖與含游離氨基的化合物之間。通過檢測(cè)復(fù)合飲料中與非酶褐變有關(guān)的反應(yīng)物濃度值，就可以探尋并找出果蔬復(fù)合發(fā)生非酶褐變的真正原因。

本試驗(yàn)選擇日常生活中兩種最常用的貯藏溫度進(jìn)行貯藏：冷藏溫度4℃；室溫貯藏溫度約25℃。測(cè)試了在不同溫度下飲料各個(gè)參數(shù)的變化。

2.1 復(fù)合飲料的色澤變化

復(fù)合飲料色澤的總體變化可用△E和褐變指數(shù)來衡量，列為縱坐標(biāo)，橫坐標(biāo)為貯藏時(shí)間，擬考察不同貯藏溫度復(fù)合飲料的色差曲線，如圖3所示。

圖3 不同貯藏溫度復(fù)合飲料的色差曲線Fig.3 Aberration of compound beverage at different storage temperature

復(fù)合飲料在5周，即35 d的存放周期中，復(fù)合飲料的色澤均產(chǎn)生了或多或少的改變。由圖3得出結(jié)論，飲料的色差參數(shù)在貯藏中都有遞增的趨勢(shì)，說明復(fù)合飲料的色澤變化在不斷加大。隨著貯藏時(shí)間的延長，室溫條件下的顏色變化（△E）明顯高于冷藏條件下的顏色變化（△E），且室溫的條件下色變的幅度比冷藏的色變幅度大，表明溫度升高加速了復(fù)合飲料的褐變。在此基礎(chǔ)上，以飲料褐變指數(shù)為縱坐標(biāo)，以飲料貯藏時(shí)間為橫坐標(biāo)，擬考察了不同貯藏溫度復(fù)合飲料的褐變曲線，如圖4所示。

圖4 不同貯藏溫度復(fù)合飲料的褐變曲線Fig.4 Browning curve of com pound beverage at different storage temperature

由圖4可以看出，褐變指數(shù)隨著溫度的升高而加劇，低溫情況下褐變指數(shù)變化的絕對(duì)值不大，說明在低溫的貯藏過程中復(fù)合飲料的色澤相對(duì)穩(wěn)定。

2.2 復(fù)合飲料貯藏時(shí)間化學(xué)成分的變化

2.2.1 總糖和還原糖含量的變化

總糖和還原糖含量的變化也是飲料在貯藏期間需要考察的重要參數(shù)指標(biāo)。復(fù)合飲料還原糖含量的變化和總糖含量的變化如圖5、圖6所示。

圖5 貯藏過程中復(fù)合飲料還原糖含量的變化Fig.5 Changes in reducing sugar content in compound beverage during storage

圖6 貯藏中復(fù)合飲料總糖含量的變化Fig.6 Changes in sugar content in com pound beverage during storage

由圖5可知，飲料在4、25℃條件下復(fù)合飲料中還原糖含量的變化均不大，表明復(fù)合飲料的非酶褐變與Maillard反應(yīng)關(guān)系不大。其實(shí)，果蔬汁，尤其是復(fù)合汁在貯藏期間的還原糖變化非常復(fù)雜，首先是因?yàn)檫€原糖與游離氨基發(fā)生Maillard反應(yīng)從而導(dǎo)致含量降低，其次是飲料在pH小于7.0的酸性環(huán)境中，預(yù)熱后會(huì)導(dǎo)致蔗糖水解，從而產(chǎn)生葡萄糖和果糖，從而導(dǎo)致還原糖含量升高[11]。上述兩種反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，從而導(dǎo)致飲料中還原糖的數(shù)值幾乎保持不變或變化不明顯。綜上所述，還原糖含量的變化是不能準(zhǔn)確客觀地表示出復(fù)合飲料在貯藏過程中Maillard反應(yīng)的程度。

由圖6可知，貯藏期間復(fù)合飲料總糖含量隨著貯藏時(shí)間的延長而降低?？赡艽嬖趦煞N推理。第一是飲料自身發(fā)生了焦糖化反應(yīng)，因?yàn)榻固腔磻?yīng)通常是在高溫和低水分活度的環(huán)境下，而本試驗(yàn)的復(fù)合飲料濃度和貯藏溫度都不是很符合這種環(huán)境，所以復(fù)合飲料通常不會(huì)發(fā)生該反應(yīng)。還有一種可能是低聚糖酸水解后參與Maillard反應(yīng)，而上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)卻顯示還原糖含量變化不大。因此，復(fù)合飲料可溶性總糖含量的變化間接的反映了復(fù)合飲料在貯藏過程中發(fā)生了Maillard反應(yīng)。

2.2.2 氨基酸含量的變化

為了考察貯藏過程中復(fù)合飲料游離氨基酸和5-HMF含量的變化，我們?cè)O(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)，如圖7、圖8所示。

圖7 貯藏過程中復(fù)合飲料游離氨基酸含量的變化Fig.7 Changes in free amino acids content in compound beverage during storage

圖8 貯藏過程中復(fù)合飲料5-HMF含量的變化Fig.8 Changes in 5-HMF content in compound beverage during storage

在35d的貯藏實(shí)驗(yàn)過程中，復(fù)合飲料中的游離氨基酸含量有下降趨勢(shì)。在室溫貯藏中，第1周，氨基酸含量增多，第2周時(shí)達(dá)到峰值，這有可能是因?yàn)橐徊糠挚扇苄缘鞍踪|(zhì)水解為游離氨基酸。而后游離氨基酸含量又呈下降趨勢(shì)，這是因?yàn)橛坞x氨基酸參與了美拉德反應(yīng)而被消耗掉。氨基酸與還原糖結(jié)合，進(jìn)行Maillard反應(yīng)，生成糠醛和5-HMF，最終形成黑色物質(zhì)（或黑色素），進(jìn)而降低了產(chǎn)品的色澤和營養(yǎng)價(jià)值。在冷藏的條件下變化不明顯，表明此時(shí)Maillard反應(yīng)得到了很好的抑制，表明復(fù)合飲料的Maillard反應(yīng)速率隨溫度升高而增大。

2.2.3 VC含量的變化

VC含量是飲料在貯藏期間需要考察的重要參數(shù)指標(biāo)。我們?cè)O(shè)計(jì)了貯藏過程中復(fù)合飲料VC含量的變化實(shí)驗(yàn)，如圖9所示。

圖9 貯藏過程中復(fù)合飲料VC含量的變化Fig.9 Changes in VCcontent in com pound beverage during storage

由圖9所顯示的2種樣品在貯藏過程中VC的含量都隨著貯藏時(shí)間的延長而減少，造成VC損失的原因可能有如下幾點(diǎn)：貯藏中由于光和熱導(dǎo)致其氧化損失；貯藏中VC進(jìn)行無氧分解損失。

2.2.4 總酚含量的變化

復(fù)合飲料總酚含量的變化實(shí)驗(yàn)。如圖10所示。

圖10 貯藏過程中復(fù)合飲料總酚含量的變化Fig.10 Changes in total phenol content in compound beverage during storege

由圖10知，在貯藏期間，復(fù)合飲料總酚含量下降，但變化幅度緩慢。首先是因?yàn)閺?fù)合飲料在生產(chǎn)中經(jīng)歷了熱燙與高溫處理以及滅菌處理，在這種條件下不會(huì)發(fā)生多酚氧化酶催化的酶促褐變。其次，飲料經(jīng)過殺菌前的均質(zhì)和脫氣處理后，氧溶量有所下降，使得酚類化合物的非酶褐變很難發(fā)生。綜上所述，飲料在貯藏周期內(nèi)，酚類化合物含量變化不明顯。同樣，本結(jié)果也說明酚類物質(zhì)不是引起飲料色澤變化的主要因素，最多只能算是次要因素。

2.3 貯藏過程中非酶褐變的主要影響因素

復(fù)合飲料在貯藏期間發(fā)生非酶褐變反應(yīng)的主要類型是Maillard反應(yīng)，其次是VC的氧化分解反應(yīng)。復(fù)合飲料富含參與非酶褐變的主要反應(yīng)物，隨著貯藏溫度的升高和時(shí)間的延長，復(fù)合飲料褐變程度和5-HMF含量逐漸增大，同時(shí)總糖、VC、總酚等物質(zhì)的含量逐漸減少，且溫度越高，貯藏時(shí)間越長，減少量就越多，所以低溫（4℃）有利于復(fù)合飲料的貯藏。

3 討論

1）在低溫貯藏過程中，復(fù)合飲料的褐變指數(shù)較小。

2）復(fù)合汁飲料非酶褐變的主要原因是還原糖與氨基化合物間發(fā)生的Maillard反應(yīng)。

3）復(fù)合飲料中的總酚、VC等參數(shù)均隨著溫度升高，貯藏時(shí)間的延長而降低，但敏感程度次于總糖含量與游離氨基酸含量。

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Research on Nonenzymatic Browning of Compound Beverage Seabuckthorn，Red Jujube，Carrot and Peanut during Storage

ZHANGRui1，LANG Chun-tian2，CHEN Yu-cheng1，WU Xing-zhuang1
（1.Food and Processing Research Institute，Liaoning Academy of Agricultural Sciences，Shenyang110161，Liaoning，China；2.Chaoyang Product Quality Supervision and Inspection Institute，Chaoyang122000，Liaoning，China）

Through the experimenting testing on the change of non enzymatic browning in storage，in different kinds of seabuckthorn，red jujube，carrots，peanuts，compound juice beverage，this article concludeed that reducing sugar and free amino acid were the main factors to cause Non enzymatic Browning，followed by total phenol and VC；while in the process of low temperature storage，the composite beverage of browning index is really small.

compound beverage；nonenzymatic browning；Maillard

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.06.030

2014-11-06

張銳（1981—），男（漢），助理研究員，碩士研究生，從事農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工的研究工作。