超高壓與熱處理對芒果果漿抗氧化成分及抗氧化能力的影響

王　強(qiáng)，熊政委

（1.重慶第二師范學(xué)院生物與化學(xué)工程系，重慶400067；2.重慶第二師范學(xué)院食品安全與營養(yǎng)研究所，重慶400067）

超高壓與熱處理對芒果果漿抗氧化成分及抗氧化能力的影響

王強(qiáng)1，2，熊政委1，2

（1.重慶第二師范學(xué)院生物與化學(xué)工程系，重慶400067；2.重慶第二師范學(xué)院食品安全與營養(yǎng)研究所，重慶400067）

探討不同加工處理對芒果果漿在貯藏過程中抗氧化成分和抗氧化能力的影響規(guī)律，以期為芒果果漿的貯藏提供指導(dǎo)。對芒果果漿分別進(jìn)行超高壓（600MPa，1min）、高溫短時（110℃，10s）和低溫長時處理（70℃，30min），分析不同加工處理后芒果果漿在貯藏過程（0～15W）中抗氧化成分（L-抗壞血酸、總酚和總類胡蘿卜素）和抗氧化能力（采用DPPH和FRAP法評價）變化。結(jié)果表明：不同加工處理對芒果果漿在貯藏過程中其抗氧化成分和清除DPPH·能力有顯著影響，其中超高壓處理能夠較好的保持芒果果漿的總酚和總類胡蘿卜素含量以及樣品清除DPPH·能力；用零級、一級和零級、一級聯(lián)合動力學(xué)模型擬合各抗氧化成分指標(biāo)的動態(tài)變化的研究發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合動力學(xué)模型可以更好地表示L-抗壞血酸、總酚和總類胡蘿卜素的動態(tài)變化（R＞0.988）。本研究對不同加工處理后芒果果漿在貯藏過程中抗氧化成分和抗氧化能力變化進(jìn)行了分析，現(xiàn)有的分析將為超高壓技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)芒果果漿中貯藏性、穩(wěn)定性和質(zhì)量評價提供數(shù)據(jù)支撐。

超高壓熱處理，芒果果漿，抗氧化成分，抗氧化能力

芒果（Mangifera indica L.）被譽(yù)為“熱帶水果之王”[1-2]。芒果屬漿果，果實(shí)采后易變軟腐爛，通常會及時對采后芒果進(jìn)行加工，以便于保藏[3]。國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，果蔬汁的活性成分及其抗氧化活性與其后期的加工方式等因素緊密相關(guān)[3-5]。食品超高壓技術(shù)是利用流體介質(zhì)作為傳壓媒介，在靜高壓條件下加工適當(dāng)時間，使食品中酶、蛋白質(zhì)、淀粉等生物高分子物質(zhì)分別失活、變性和糊化，并殺死食品中細(xì)菌等微生物，達(dá)到食品滅菌、保藏、加工的目的[6-7]。采用超高壓加工技術(shù)可明顯改善果蔬果漿的感官、營養(yǎng)和功能品質(zhì)[8-10]。Patras等[11]研究了超高壓處理（400～600MPa，15min，20℃）和傳統(tǒng)熱處理（70℃，2min）對番茄果漿和胡蘿卜果漿品質(zhì)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)超高壓處理更能保持果漿的新鮮品質(zhì)。但有關(guān)超高壓處理對芒果果漿的相關(guān)研究未見報道，本文研究了三種不同加工方式超高壓（600MPa，1min）、高溫短時處理（110℃，10s）和低溫長時處理（70℃，30min）對芒果果漿在貯藏過程（0～15W）中抗氧化成分（L-抗壞血酸、總酚和總類胡蘿卜素）和抗氧化能力（采用DPPH和FRAP法評價）變化的影響，該研究對于引導(dǎo)芒果果漿的科學(xué)利用和發(fā)展具有重要意義。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

鮮芒果購買于水果超市，‘臺農(nóng)1號’芒果（Mangifera indica L.，cultivar Tainong No.1），制備成芒果果汁，其總固形物和pH分別為（16.5±0.10）°Brix和（4.01±0.01）；1，1-二苯基-2-苦基苯肼（DPPH）、L-抗壞血酸美國Sigma-Aldrich公司；食品級蔗糖、檸檬酸上海耐今實(shí)業(yè)有限公司；其他化學(xué)試劑均為國產(chǎn)分析純，購于成都科龍試劑廠；所用水為雙蒸水；所用溶液均自行配制。

JYL-C012型Joyoung/九陽料理機(jī)九陽股份有限公司；高壓均質(zhì)機(jī)上海申鹿均質(zhì)機(jī)有限公司；DHG-9240A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、DK-8D型三孔電熱恒溫水槽上海齊欣科學(xué)儀器有限公司；UV-2450型紫外可見分光光度計、高效液相色譜儀日本島津公司；HPP-L3型超高壓處理設(shè)備天津華泰森淼生物工程技術(shù)有限公司；HX-7.5D小型電加熱蒸汽發(fā)生器上海華征特種鍋爐有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1芒果果漿的制備芒果（Mangifera indica L.，cultivar Tainong No.1）→去皮、去核→切片（厚度為4mm）→熱燙（100℃，1min）→打漿（200g芒果片）→定容（打漿后定容為500mL）→定量（采用蔗糖調(diào)節(jié)使總固形物含量為8.20± 0.10°Brix，采用檸檬酸調(diào)節(jié)使pH為4.01±0.01）→護(hù)色[添加D-（異）-抗壞血酸鈉，0.10%w/v]→均質(zhì)處理→裝袋→4℃貯藏保存。

1.2.2不同處理芒果果漿待處理芒果果漿采用鋁箔袋真空封口（100mL/袋），將芒果果漿分別置于超高壓（600MPa，1min）、高溫短時（110℃，10s）和低溫長時處理（70℃，30min）環(huán)境；處理后立即進(jìn)行貯藏實(shí)驗(yàn)，貯藏條件為：溫度（4±2）℃，時間0～15W；分別于0、1、3、5、7、9、11、13、15W取樣分析。

1.2.3測定抗氧化成分

1.2.3.1測定L-抗壞血酸含量采用HPLC測定L-抗壞血酸含量。取芒果果漿20mL，置具塞錐形瓶中，精密加入2.5%偏磷酸溶液100mL，于4℃超聲處理2h后，于4℃條件下10000r/min冷凍離心20min，上清液低溫保存?zhèn)溆?。色譜柱為大連依利特Hypersil BDS C18柱（4.6mm×200mm，5μm）；流動相為0.1%磷酸；流速為0.8mL/min；檢測波長為254nm；柱溫為室溫。以L-抗壞血酸對照品（加2.5%偏磷酸溶液制成每毫升含0.1mg/L-抗壞血酸的溶液）（10～150mg/L）做標(biāo)準(zhǔn)曲線，L-抗壞血酸含量以每100mL樣品含有L-抗壞血酸表示（mg L-AA/100mL）。

1.2.3.2測定總酚含量總酚含量測定采用Folin-Ciocalteu法測定。取10g超高壓處理芒果果漿，加入40mL無水乙醇，超聲提取30min后，于4℃條件下10000r/min冷凍離心20min（重復(fù)2次，充分提?。?，上清液低溫保存?zhèn)溆?。?.4mL樣液加入2mL Folin-Ciocalteu試劑（產(chǎn)品規(guī)格1mol/L，蒸餾水10倍稀釋液），反應(yīng)5min后，加入1.8mL 7.5%碳酸鈉，常溫下避光反應(yīng)1h后，以蒸餾水為空白對照，于765nm處測定吸光值。以焦性沒食子酸乙醇溶液（10～150mg/L）做標(biāo)準(zhǔn)曲線，總酚含量以每100mL樣品含有焦性沒食子酸表示（mg GAE/100mL）。

1.2.3.3測定總類胡蘿卜素含量參考Vásquez-Caicedo等[12]方法提取芒果果漿中總類胡蘿卜素。準(zhǔn)確稱取20mL芒果果漿放入提取燒杯中，加入少量石英砂，用100mL丙酮作提取劑反復(fù)研磨樣品至無色，合并、收集漿果萃取液于分液漏斗中，加等量10%（w/v）氫氧化鉀-乙醇溶液后封口避光于25℃皂化反應(yīng)3h；將皂化液置于分液漏斗中，加入100mL石油醚萃取，收集上相，并用水洗至中性，將有機(jī)相通過無水硫酸鈉脫水并揮發(fā)干燥，將殘留物用正己烷定容至25mL，采用分光光度計于450nm測定總類胡蘿卜素含量，采用下式計算總類胡蘿卜素含量：

式中：Abs為樣品在450nm吸光度；V為提取物定溶體積（25mL）；V樣品為芒果果漿體積（20mL）；E1%為吸光系數(shù)（E1%=2560）[13]。

1.2.4測定抗氧化能力

1.2.4.1清除DPPH自由基（DPPH·）的測定參照Liu等[14]方法進(jìn)行，將DPPH·溶液（10-4mol·L-1，95%乙醇）4mL與芒果果漿（4℃條件下10000r/min冷凍離心20min，得濾液）500μL混勻后于波長517nm處測定吸光度Ai，同時，將DPPH·溶液4mL與樣品空白500μL混勻后測定吸光度Ac，將樣品溶液500μL與95%乙醇4mL混勻后測定吸光度Aj，按下式計算DPPH·自由基清除率：

每100mL樣品清除DPPH·能力以Trolox當(dāng)量表示（mg TE/100mL）。

1.2.4.2鐵離子還原法（ferric reducing/antioxidant power assay，F(xiàn)RAP）參照Benzie與Strain的方法[15]。該法原理為Fe3+-三吡啶三吖嗪可被樣品中還原物質(zhì)還原為Fe2+形式，呈現(xiàn)出明顯的藍(lán)色，并于593nm處具有最大光吸收，根據(jù)吸光度的大小計算樣品抗氧化活性的強(qiáng)弱。步驟如下：取樣品（4℃條件下10000r/min冷凍離心20min，得濾液）100μL，加1.8mL TPTZ工作液[由0.3mol/L醋酸鹽緩沖液25mL（pH3.6），10mmol/L TPTZ溶液2.5mL，20mmol/L FeCl3溶液2.5mL組成]，混勻后37℃反應(yīng)10min，593nm測定吸光度，果漿樣品的鐵離子還原法能力以Trolox當(dāng)量表示（mg TE/ 100mL）。

1.2.5降解動力學(xué)評價分別采用零級、一級動力學(xué)模型和零、一級聯(lián)合動力學(xué)模型擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)[16]：

零、一級聯(lián)合動力學(xué)模型C=k0/k1-（k0/k1-C0）exp（-k1×t）式（5）

式中：C為抗氧化成分的含量（mg/100mL）；C0為抗氧化成分的初始含量；k為營養(yǎng)素降解速率常數(shù)（mg/100mL/w）；t為貯存時間（W）。

1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計SPSS 18.0軟件中的相關(guān)性分析和顯著性分析，圖形繪制和回歸分析采用Origin 8.5；各組數(shù)據(jù)結(jié)果均以平均值±SD（n=3）表示，并進(jìn)行方差分析，LSD法多重比較，p＜0.05為差異具有顯著性。

2　結(jié)果與分析

2.1貯藏過程中芒果果漿的抗壞血酸、總酚和總類胡蘿卜素含量的變化及其降解動力學(xué)分析

芒果果漿中含有豐富的L-抗壞血酸（L-AA），L-AA是一種具有較強(qiáng)還原性的水溶性維生素，在人體正常生理活動中起著很重要的作用，但L-AA在果汁加工和貯藏過程中易被氧化破壞，損失很大。實(shí)驗(yàn)制備的未處理芒果果漿中L-AA含量為（4.85±0.12）mg/100mL。同時實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)三種不同處理開始對芒果果漿中L-AA含量沒有顯著影響（p＞0.05），并且與空白對照相比也沒有顯著性差異（p＞0.05）。三種不同加工處理的芒果果漿在4℃條件下貯藏15W其抗壞血酸的變化曲線如圖1（A）所示，超高壓（600MPa，1min）、高溫短時（110℃，10s）和低溫長時處理（70℃，30min）的芒果果漿在4℃條件下貯藏15W后，其L-壞血酸含量分別下降了27.2%、30.1%和34.3%，其中超高壓處理與高溫短時相比，差異不明顯，但與低溫長時處理相比差異明顯；其中600MPa高壓處理的芒果果漿抗壞血酸明顯下降較緩慢。Alaka等[3]研究發(fā)現(xiàn)，PET瓶包裝的芒果汁分別在4℃和26℃條件下貯藏8W其抗壞血酸含量分別下降了37%和50%。研究發(fā)現(xiàn)，果汁中L-抗壞血酸的降解與貯藏條件、包裝方式和加工方式等條件有關(guān)[17]。Oey等[18]研究發(fā)現(xiàn)，與緩沖液環(huán)境條件相比，加工處理過程中果漿環(huán)境中的抗壞血酸更易降解，可能與果漿中存在的內(nèi)源性促氧化劑如金屬離子和酶等因素有關(guān)。

圖1　不同加工處理的芒果果漿在4℃貯藏15W條件下其抗壞血酸（A）、總多酚（B）和總類胡蘿卜素（C）的降解動力學(xué)（零、一級聯(lián)合動力學(xué)）擬合曲線Fig.1　Loss kinetic curves（using the combined model）for L-ascorbic acid（A），total phenols（B），and total carotenoids（C）in different processing mango puree during 15 weeks storage at 4℃

研究表明植物多酚是一種具有延緩人體衰老、消除體內(nèi)自由基和抗氧化作用的優(yōu)良食品抗氧化劑，被譽(yù)為“第七類營養(yǎng)素”[19]；類胡蘿卜素（carotenoid）是一類廣泛存在于植物、真菌、藻類、細(xì)菌中的黃色、橙紅色、紅色的色素，它不僅是人和動物體內(nèi)維生素A的重要來源，而且還具有重要的生物學(xué)功能[20]?？偡雍涂傤惡}卜素是芒果果漿中重要的抗氧化成分，實(shí)驗(yàn)通過不同條件處理芒果果漿，評估了不同加工條件對芒果果漿中總多酚和總類胡蘿卜素含量的影響，結(jié)果如圖1（B）和圖1（C）所示。實(shí)驗(yàn)制備的未處理芒果果漿中總酚和總類胡蘿卜素含量分別為（106.3±3.1）mg/100mL和（5.1±0.13）mg/100mL。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)超高壓（600MPa，1min）、高溫短時（110℃，10s）和低溫長時處理（70℃，30min）開始對芒果果漿中總多酚和總類胡蘿卜素含量沒有顯著影響（p＞0.05），并且與空白對照相比也沒有顯著性差異（p＞0.05）。與此相似，研究發(fā)現(xiàn)超高壓處理對柑橘果汁和番茄果漿中的總類胡蘿卜素和β-胡羅卜素含量沒有顯著影響[21-22]。超高壓（600MPa，1min）、高溫短時（110℃，10s）和低溫長時處理（70℃，30min）的芒果果漿在4℃條件下貯藏15W后，其總酚和總類胡蘿卜素含量分別下降了20.4%、24.4%、38.6%和39.1%、47.1%、51.2%；其中超高壓處理與高溫短時和低溫長時處理相比，總類胡蘿卜素含量差異較為明顯；揭示了總酚和總類胡蘿卜素在超高壓加工過程中得到了很好的保留。Jacobo-Velázquez和Hernández-Brenes等[23]通過超高壓處理（600MPa，3min）牛油果果漿，研究發(fā)現(xiàn)，牛油果果漿在4℃條件下貯藏40d其總類胡蘿卜素下降了接近50%。

在食品貯存過程中，大多數(shù)與食品品質(zhì)有關(guān)的品質(zhì)指標(biāo)變化都遵循零級、一級動力學(xué)模型或零、一級聯(lián)合動力學(xué)模型。三種不同加工處理的芒果果漿在4℃貯藏15W條件下其抗壞血酸、總酚和總類胡蘿卜素的零級、一級動力學(xué)模型和零、一級聯(lián)合降解動力學(xué)擬合數(shù)據(jù)如表1所示，其擬合曲線如圖1（A～C）所示。以相關(guān)系數(shù)和殘差平方和為評價指標(biāo)，一般相關(guān)系數(shù)值越大，殘差平方和值越小，模型精度越高。基于此，零、一級聯(lián)合動力學(xué)較好的擬合了芒果果漿在4℃貯藏15W條件下其抗壞血酸、總酚和總類胡蘿卜素的降解。

2.2貯藏期芒果果漿DPPH·清除率和鐵離子還原能力的變化

圖2顯示了不同加工處理的芒果果漿在4℃貯藏15W條件下其清除DPPH·和鐵離子還原能力的變化，不同加工處理對芒果果漿在4℃貯藏15W條件下其清除DPPH·能力有明顯的影響，而對鐵離子還原能力影響較小。超高壓（600MPa，1 min）、高溫短時（110℃，10s）和低溫長時處理（70℃，30min）的芒果果漿在4℃條件下貯藏15W后，其清除DPPH·能力和鐵離子還原能力分別下降了29.2%、34.8%、40.6%和19.9%、21.3%、21.9%。

圖2　不同加工處理的芒果果漿在4℃貯藏15W條件下其抗氧化能力的變化Fig.2　Changes in antioxidant capacity in mango puree after different processing during 15 weeks storage at 4℃注：A：DPPH測定；B：FRAP評價。

表1　不同加工處理的芒果果漿在4℃貯藏15W條件下其抗壞血酸、總酚和總類胡蘿卜素的降解動力學(xué)參數(shù)Table.1　Kinetic parameters for L-ascorbic acid，total phenols，and total carotenoids in different processing mango puree during 15 weeks storage at 4℃

2.3相關(guān)性分析

通過皮爾遜相關(guān)系數(shù)分析發(fā)現(xiàn)（結(jié)果見表2），不同加工處理的芒果果漿在4℃條件下貯藏15W其抗氧化成分（抗壞血酸、總酚和總類胡蘿卜素）與抗氧化能力（DPPH·清除率和鐵離子還原能力）的皮爾遜相關(guān)性差異較大；在不同加工處理條件下，DPPH·清除率和鐵離子還原能力與芒果果漿總酚的含量均呈現(xiàn)出顯著的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)（R）介于0.811～0.967之間，相關(guān)系數(shù)均高于抗氧化能力與抗壞血酸和總類胡蘿卜素之間的相關(guān)性。此外，DPPH·清除率和鐵離子還原能力與芒果果漿抗壞血酸的含量均呈現(xiàn)出較低的相關(guān)性，R介于0.641～0.813之間，其可能原因在于芒果果漿抗壞血酸的含量較低。國內(nèi)外研究同樣發(fā)現(xiàn)，水果的抗氧化能力與其多酚含量呈正相關(guān)[11，24]。Jacobo-Velázquez和Hernández-Brenes[23]同樣研究發(fā)現(xiàn)，類胡蘿卜素對牛油果果漿的抗氧化能力貢獻(xiàn)較小。

表2　不同加工處理的芒果果漿在4℃貯藏15W條件下其抗氧化成分與抗氧化能力的皮爾遜相關(guān)性分析Table.2　Pearson correlation coefficients between antioxidant compounds and antioxidant activity in different processing mango puree during 15 weeks storage at 4℃

3　結(jié)論

600MPa、1min的超高壓技術(shù)處理能夠較好的保持芒果果漿中L-抗壞血酸、總酚和總類胡蘿卜素的貯藏穩(wěn)定，并有效延緩芒果果漿在4℃貯藏過程（0～15W）中清除DPPH·能力和鐵離子還原能力的下降。同時零、一級聯(lián)合動力學(xué)較好的擬合了芒果果漿在4℃貯藏15W條件下其抗壞血酸、總酚和總類胡蘿卜素的降解。在不同加工處理條件下，DPPH·清除率和鐵離子還原能力與芒果果漿總酚的含量均呈現(xiàn)出顯著的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)（R）介于0.811～0.967之間，相關(guān)系數(shù)均高于抗氧化能力與抗壞血酸和總類胡蘿卜素之間的相關(guān)性。

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Effect of ultra-high pressure and thermal processing on antioxidant compounds and antioxidant activity of mango puree during storage

WANG Qiang1，2，XIONG Zheng-wei1，2
（1.Department of Biological and Chemical Engineering，Chongqing University of Education，Chongqing 400067，China；2.Institute of Food Safety and Nutrition，Chongqing University of Education，Chongqing 400067，China）

Changes of qualities related to antioxidant compounds and antioxidant activity in mango puree treated by high pressure and thermal processing were evaluated in this study，in order to guide the storage of mango puree.Different processing methods including ultra-high pressure（600MPa，1min），high temperature short time（110°C，10s）and low temperature（70°C，30min）treatments of mango puree were comparatively evaluated by examining their effects on antioxidant compounds（L-ascorbic acid，total phenols and total carotenoids）and antioxidant activity[DPPH radical scavenging assay and Ferric reducing/antioxidant power assay（FRAP）] immediately after treatments and during storage of 15 weeks.Results showed that all antioxidant compounds and scavenging DPPH·capacity changed significantly after three different treatments.Total polyphenols，total carotenoids contents and DPPH radical scavenging activity of mango puree processing by ultra-high pressure were retained well.Various kinetic models including zero-order kinetic，first-order kinetic and combined kinetic models were employed to fit the experimental data.The results showed the combined kinetic model was a better one for describing the dynamic changes of antioxidant compounds during storage，as compared to the other two models（R＞0.988）.This research paper presents a comparison on high pressure and thermal processing mango puree，and also provides information about storage stability of antioxidant activity and antioxidant compounds of mango puree.The available data would provide technical support for the evaluation and application of high pressure in the mango puree industry.

ultra-high pressure；mango puree；antioxidant compounds；antioxidant activity

TS201.2

B

1002-0306（2015）04-0204-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.04.036

2014－06－04

王強(qiáng)（1982-），男，博士，副教授，研究方向：油脂化學(xué)、抗氧化自然資源利用與生理生化。

重慶市高校創(chuàng)新團(tuán)隊建設(shè)計劃（KJTD201325）；重慶第二師范學(xué)院創(chuàng)新團(tuán)隊計劃（KYC-cxtd03-20141002）。