超高壓微射流對石榴汁品質的影響

陳美麗，許艷華，縱偉，趙光遠，*

（1.鄭州輕工業(yè)學院食品與生物工程學院，河南鄭州450002；2.食品生產與安全河南省協同創(chuàng)新中心，河南鄭州450002）

超高壓微射流對石榴汁品質的影響

陳美麗1，2，許艷華1，2，縱偉1，2，趙光遠1，2，*

（1.鄭州輕工業(yè)學院食品與生物工程學院，河南鄭州450002；2.食品生產與安全河南省協同創(chuàng)新中心，河南鄭州450002）

以石榴汁為原料，研究超高壓微射流對石榴汁中總酚、粒徑、色澤、花色苷含量、可滴定酸及可溶性固形物的影響。結果顯示，在不同壓力下處理的石榴汁的總酚含量、平均粒徑、色差值、花色苷含量有顯著差異（P＜0.05）。然而，在40MPa下處理果汁的可溶性固形物含量變化不顯著，在120MPa和200MPa下有顯著差異（P＜0.05）。而經超高壓微射流處理的石榴汁的可滴定酸含量變化不顯著（P>0.05）。結果表明，超高壓微射流可以改善石榴汁的品質，如增加總酚含量和對色澤的改善，為消費者提供更好質量的果汁。

石榴汁；動態(tài)超高壓微射流；總酚；花色苷

隨著健康飲食習慣在全球范圍內的推動，人們對高營養(yǎng)價值、無添加劑的新鮮食品的需求日益上升。石榴果實營養(yǎng)豐富，酸甜爽口，果汁的含量達36%～61%。石榴不僅可以作為水果生食，而且可以加工成石榴果汁、石榴酒和石榴茶等飲品[1]。目前，國內外許多學者都對石榴飲品的加工技術進行了探討。均質是石榴汁生產中不可缺少的一步，是果汁產品前處理中非常重要的一環(huán)，它可使果汁中果肉的體積變小，分散更均勻，增加果汁的粘質和口感。

超高壓微射流技術的研究是目前一個特殊領域的研究。超高壓是一種新型的非熱加工技術，不僅可以有效殺滅微生物，而且處理過程中產品溫度變化極小，因此果汁中的熱敏營養(yǎng)物質和小分子風味化合物能夠得以很好的保留，符合消費者對果汁營養(yǎng)和原汁原味的要求。微射流技術是一種特殊形式的超高壓均質。物料受到強烈剪切、高速撞擊、劇烈震蕩、壓力瞬間釋放等動力作用[2-3]，盡管這些作用產生的基本條件仍為高壓，但形式己經遠遠不止超高靜壓殺菌中單純的擠壓作用。相對而言，超高壓均質僅為后者的下限壓力，在技術措施和工程措施上更具可操作性，利于實現液態(tài)食品真正的連續(xù)性生產。目前，該技術被用于多糖和黃酮提取[4-5]、滅菌[6]、蛋白質改性[7]及淀粉改性[8]。而目前關于超高壓微射流處理對果汁品質影響的研究卻很少。本文對超高壓微射流處理對石榴汁理化和營養(yǎng)品質的影響進行基礎研究，為果汁加工中的均質工序提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

石榴：市售；白砂糖：購于當地丹尼斯超市；羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）：湖北福潤德食品原料有限公司；黃原膠：鄭州優(yōu)然化工有限公司：海藻酸鈉：鄭州誠旺化工有限公司；檸檬酸：泉州眾鑫實業(yè)有限公司；福林酚試劑：北京索萊寶科技有限公司；沒食子酸：天津市瑞金特化學品有限公司；葡萄糖：國藥集團化學試劑有限公司；酒石酸鉀鈉：天津市大茂化學試劑廠；氫氧化鈉：天津市凱通化學試劑有限公司；碳酸鈉：天津市恒興化學試劑制造有限公司。

紫外可見分光光度計：北京普析通用儀器有限責任公司；SC-80C全自動色差計：北京康光儀器有限公司；納米粒度和zeta電位及分子量分析機：馬爾文儀器公司；數顯恒溫水浴鍋：金壇市醫(yī)療儀器廠；超高壓納米均質機（SFP）：安盛聯合科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 渾濁型石榴汁飲料的制備方法

石榴→驗收→去皮→榨汁→過濾→護色→加糖、酸、穩(wěn)定劑調配，將調配好的石榴汁用動態(tài)高壓微射流均質機在40、120、200MPa壓力下分別處理2次和4次。收集處理后的樣品溶液在4℃儲存，備用。

1.3 總酚的測定

福林-酚法測定[9]，并稍作改動。

標準曲線的建立：稱量0.005 g標準樣品-沒食子酸，溶解倒入50mL容量瓶中，定容，標準液濃度為0.1mg/mL。分別取上述標準液0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6mL放入10mL容量瓶中加水使體積至2mL，搖勻。然后加1.0mL福林酚，搖勻。1min后加20%Na2CO3溶液1.5mL，混勻定容，75℃下反應10min。室溫條件下，760 nm處測定吸光值。以蒸餾水為參比溶液。

樣品的測定：分別精確量取0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06mL發(fā)酵紅棗汁于編號為1號～6號的10mL試管中，各加1.0mL福林酚，1min后加入20%Na2CO31.5mL，然后加水使總體積為4.5mL，混勻，75℃下水浴10min，冷卻，在760 nm處測定吸光度值，以蒸餾水為參比溶液。樣品的總酚含量以沒食子酸為等價物表示。

圖1 標準曲線的繪制Fig.1 The standard curve

按上述標準曲線可以得出總酚含量。

1.4 粒度的測定

常溫下于粒度儀直接測定。

1.5 色差分析

石榴汁色澤的保持即褐變程度采用全自動色差計測定。色差用SC-80C型測色色差計（北京康光儀器有限公司）測定。其中：L*值表亮度，L*值越大亮度越大；a*值表示有色物質的紅綠偏向，正值越大偏向紅色的程度越大，負值越大偏向綠色的程度越大；b*值表示有色物質的黃藍偏向，正值越大偏向黃色的程度越大，負值越大偏向藍色的程度越大。

1.6 花色苷的測定

采用示差法測定[10]。

吸取1mL石榴汁稀釋液至10mL容量瓶中，分別用pH 4.5和pH 1.0的緩沖液定容，置于室溫處避光平衡2 h，以蒸餾水為空白，在520 nm處測吸光度，根據下列公式求出花色苷含量。

式中：ApH1.0為以pH1.0緩沖液稀釋時吸光值；ApH4.5為以pH4.5緩沖液稀釋時吸光值；449.2為花色苷分子量；26.9為摩爾吸收率；N為稀釋倍數。

1.7 可滴定酸含量

可滴定酸含量的測定參照文獻[11]。

1.8 可溶性固形物

采用折光儀測定。

1.9 數據處理

每個試驗處理重復3次，以平均值表示，采用O－riginPro7.0和SPSS分析軟件進行數據處理。

2 結果與分析

2.1 總酚含量

用福林酚法測石榴汁中的總酚含量，圖2表示的是對照樣品（未經超高壓微射流處理）和用微射流分別在40、120MPa和200MPa下處理果汁中的總酚含量。

圖2 超高壓微射流不同壓力和次數處理對石榴汁中總酚含量的影響Fig.2 Total phenolic content of pomegranate juice homogenized at the different pressure with respect to pass number

由方差分析可知，不同壓力和次數處理的樣品間都有顯著性差異。由圖2可知，對照樣品的總酚含量為1.23mg/mL，在120MPa下，2次和4次處理樣品的總酚含量分別為1.55mg/mL和1.81mg/mL，從這個結果可以看出，120MPa處理會導致總酚含量的增加，而200MPa下，2次和4次處理樣品的總酚含量分別為1.47、1.48mg/mL。相對于120MPa下，總酚含量又出現了下降趨勢。CagriHelinKaracam等[12]利用超高壓微射流處理草莓汁發(fā)現，對照品和在60MPa下處理的樣品間總酚含量沒有顯著性差異。而在100MPa下處理，對照品與2次和5次處理的之間有顯著差異；李俶等[13]利用超高壓微射流處理菠蘿汁發(fā)現，對照組與20 MPa處理組相比，總酚含量沒有顯著性差異，而隨著處理壓力的增加，對照組與處理組的總酚含量出現顯著性差異；Ferrari等[14]研究發(fā)現，利用400MPa靜高壓處理石榴汁可以提高其總酚含量；而Suárez-Jacobo等[15]利用超高壓均質處理澄清菠蘿汁發(fā)現，在100MPa～300MPa壓力范圍內，超高壓均質處理后的果汁與未處理果汁總酚含量沒有顯著性的差異。

通過文獻分析可知，以上現象可能發(fā)生的原因是：由于高壓的作用，雖然酶活性的試驗還沒有進行，結合以往的研究，認為多酚氧化酶和過氧化物酶這兩種酶已經完全滅活或者部分同質化，在一定程度上降解了其酚類化合物。因此，石榴汁的總酚含量增加，即同質化過程中釋放更多的酚類化合物，這些化合物不是由于兩酶失活的不利影響。另外，超高壓微射流處理可能使多酚類物質的分子結構發(fā)生變化，進而導致其理化性質發(fā)生改變，因此總酚含量減少。

2.2 平均粒徑

懸浮顆粒物的粒徑可以看作是果汁穩(wěn)定的一個重要參數，用它對果汁的穩(wěn)定性進行評估，減少顆粒大小可以保持果汁的相對穩(wěn)定。圖3是不同壓力不同處理次數的樣品的粒徑圖（由于樣品是濁汁，未處理的樣品粒徑較大，在這不做比較）。

圖3 超高壓微射流不同壓力和次數處理對石榴汁粒徑大小的影響Fig.3 Mean particle size of pomegranate juice homogenized at the different pressure with respect to pass number

由圖3可知，隨著處理次數的增加，平均粒徑在減小，在120MPa和200MPa下處理2次和4次的樣品相對于低壓均質（40MPa）平均粒徑分別降低了41%、42%和57%、59%。不同處理次數和壓力的樣品間存在顯著差異。有些學者對番茄汁[16]，西番蓮汁[17]，柑橘汁[18]和蘋果汁[19]的研究也出現類似的結果。

2.3 可溶性固形物含量

圖4是均質后果汁的可溶性固形物含量。總的可溶性固形物含量可以直接影響水果的水分含量。

圖4 超高壓微射流不同壓力和次數處理對石榴汁中可溶性固形物含量的影響Fig.4 Total soluble solid content of pomegranate juice homogenized at the different pressure with respect to pass number

由方差分析可知，不同壓力處理的樣品間有極顯著差異，對于120MPa和200MPa處理，對照品和經過4次均質處理的樣品間有顯著差異，原因可能是果汁中的蛋白質變性（即酶）導致在更高的壓力下，果汁的總可溶性固形物含量下降。

2.4 總酸

圖5是不同壓力和處理次數對石榴汁中可滴定酸含量的影響。可滴定酸度是植物品質的重要構成性狀之一，是影響果實風味品質的重要因素。

圖5 超高壓微射流不同壓力和次數處理對石榴汁中總酸含量的影響Fig.5 Titrable acid content of pomegranate juice homogenized at the different pressure with respect to pass number

從圖5中可以看出，高壓微射流處理對石榴汁的可滴定酸影響不大。隨著壓力增加，可滴定酸含量有少量的減小，原因可能是壓力增大導致溫度的升高，進而使一些揮發(fā)性酸揮發(fā)了，因此，可滴定酸含量減小。

2.5 色差的分析

高壓均質能導致樣品色差的改變，尤其是，未處理的和經過處理的樣品間色澤有顯著的差異。此外，粒徑減小，可能會導致樣品較紅較暗。均質過的樣品的L*值，a*值跟這種行為是一致的，色差值如表1所示。

表1 未處理與均質處理之后石榴汁的L*，a*，b*值Table1 L*，a*，b*values of the homogenized and unprocessed pomegranate juice

對于3個壓力，對照品和經過處理的樣品間的L*值有顯著差異。隨著處理壓力和次數的增加，所有處理的果汁的亮度在降低，在120MPa和200MPa下，亮度降低的更高，對照品和處理過的樣品間的a*值也有顯著差異。此外，果汁的b*值也隨著壓力的增加在增加，所有樣品的b*值都有顯著差異。

2.6 花色苷

超高壓微射流不同壓力和次數處理對石榴汁中花色苷含量的影響如圖6所示。

圖6 超高壓微射流不同壓力和次數處理對石榴汁中花色苷含量的影響Fig.6 Anthocyanidin content of pomegranate juice homogenized at the different pressure with respect to pass number

花色苷主要負責石榴的紅色。均質壓力越大細胞破碎程度越高，從而導致花色苷類物質更完全的溶出因此，從對照品到2次處理，類似于40MPa和120MPa下樣品的總酚含量，花色苷含量也在增加。因為總酚與花色苷之間有很強的相關性?；ㄉ盏慕到馐軠囟扔绊懽顬橹匾?。在120MPa下4次處理后的樣品比40MPa下的溫度較高。在這個溫度下，果汁中的花青素可能會降低，另外，在較高的溫度下，花色苷的降解也可能跟美拉德反應（即非酶褐變）相關，在較高的溫度下糖與蛋白質之間發(fā)生反應，糖類物質被降解，而糖類物質的降解可以促進花色苷的降解從而導致花色苷含量的降低。這種反應是高度依賴于溫度，且經常發(fā)生在果汁中。

3 結論

用超高壓微射流處理石榴汁，可以顯著提高果汁花色苷和總酚含量，在40MPa和120MPa下，從未經處理的樣品和經過2次處理后的樣品，其花色苷和總酚含量都增加了。處理樣品的花色苷和總酚含量之間有很高的相關性。隨著壓力及處理次數的增加，樣品的L*，a*，b*值都有顯著的改變，均勻化后的樣品無不良棕色的形成，由于粒徑的改變，它的亮度在降低。120MPa和200MPa下處理樣品的總可溶性固形物含量有顯著差異。而處理樣品的可滴定酸含量變化不顯著。隨著壓力和處理次數的增加，會導致樣品溫度的升高，而溫度是影響果汁品質最主要的因素，因此當高壓均質壓力高達100MPa以上時，推薦控制冷卻系統(tǒng)用于果汁生產中，以期生產出更高質量的產品。

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Effects of Ultra-high Pressure Microfluidization Treatment on Quality of Pomegranate Juice

CHEN Mei-li1，2，XU Yan-hua1，2，ZONG Wei1，2，ZHAO Guang-yuan1，2，*
（1.College of Food and Bioengineering，Zhengzhou University of Light Industry，Zhengzhou 450002，Henan，China；2.Collaborative Innovation Center for Food Production and Safety，Henan Province，Zhengzhou 450002，Henan，China）

The effect of ultra-high pressure microfluidization treatment on total phenolic content，mean particle size，color，anthocyanidincontent，titratable acid and the total soluble solid content of pomegranate juice was studied.Results indicated total phenolic content，mean particle size，color，anthocyanidin content showed significant different（P＜0.05）at three pressure.While total soluble solid content of the juice did not change significantly（P>0.05）at40 MPa.Significant different was found at 120 MPa and 200 MPa.Whereas no change on titratable acid was observed at three pressure（P>0.05）.The results indicated that ultra-high pressure microfluidization could be used to improve the physical and chemical properties in the pomegranate juice，such as increasing total phenolic content and affecting color positively resulting in a desirable high quality juice for the consumer.

pomegranate juice；ultra-high pressure microfluidization；total phenolics content；anthocyanidin

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.03.018

2016-05-10

河南省食品加工過程安全控制技術創(chuàng)新團隊（C20150024）；果蔬加工高新技術（16IRTSHN010）

陳美麗（1990—），女（漢），在讀研究生，研究方向：果蔬深加工。

*通信作者：趙光遠（1973—），男（漢），教授，博士，主要從事果蔬深加工。