柑橘在貯藏加工過程中酚類化合物的變化

敖淼，李福香，趙吉春,2，李富華,2，曾凱芳,2，明建,2*

1(西南大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院，重慶，400715) 2(西南大學(xué)，食品貯藏與物流研究中心，重慶，400715)

圖1 柑橘中常見酚類化合物種類Fig.1 Common phenolic compounds in citrus

我國柑橘產(chǎn)量居世界首位，但深加工比例小，果品供應(yīng)局限于冬春兩季，與世界柑橘生產(chǎn)強(qiáng)國相比存在較大差距[2]。大多數(shù)研究集中在貯藏過程中柑橘外觀品質(zhì)的變化，而對功能成分多酚化合物的變化并未重視；同樣柑橘加工過程也會導(dǎo)致多酚化合物大量損失，因此通過改善貯藏條件和加工方式，保證柑橘產(chǎn)品的功能營養(yǎng)是我國柑橘產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。本文從營養(yǎng)角度，綜述了柑橘果實(shí)在貯藏、加工過程中多酚化合物的變化規(guī)律，為探索保持果實(shí)、產(chǎn)品營養(yǎng)與品質(zhì)的合理貯藏和加工方式的研究提供參考。

圖2 柑橘中常見酚類化合物的結(jié)構(gòu)Fig 2 Structure of common phenolic compounds in citrus

1 影響貯藏過程中柑橘多酚變化的因素

1.1 原料及采收期

柑橘品種、采收期等決定其品質(zhì)與成熟度，體現(xiàn)在糖酸比、維生素C、糖類、多酚物質(zhì)等的差異。從營養(yǎng)價值的角度來說，不同品種和采收期的柑橘果實(shí)在貯藏期間多酚化合物的變化非常值得關(guān)注。

RAPISARDA等[3]研究發(fā)現(xiàn)5種不同基因型柑橘在冷藏期間黃烷酮含量變化趨勢不同，其中血橙(Citrussinensiscv. Tarocco Messina, T. Messina)、血橙(C.sinensiscv. Tarocco Meli, T. Meli)、血橙(C.sinensiscv. Moro, Moro)和夏橙(C.sinensiscv. Ovale, Ovale)在整個貯藏期間先增后減，而夏橙(C.sinensiscv. Valencia late, Valencia)則呈現(xiàn)出逐步降低。據(jù)報道，類黃酮物質(zhì)在果蔬采后可能會繼續(xù)合成，因此貯藏后含量有所增加，而貯藏后期果實(shí)衰老、失水則導(dǎo)致其減少[4]。就花青素而言，Ovale和Valencia不含花青素，而T. Messina、T. Meli和Moro花青素含量在貯藏中均有所增加，增量分別為9.17、18.94、72.47 mg/L，這可能與羥基肉桂酸在花青素生物合成中的參與有關(guān)，Moro中羥基肉桂酸含量最大[3]?？偡雍砍齅oro呈持續(xù)增加外，其余4種柑橘幾乎都呈先升后降趨勢，這可能是由于多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)活性的差異[5]和花青素的合成所引起，并且有機(jī)酸可以為酚類物質(zhì)的合成提供碳骨架，包括花色素和非花青素酚類物質(zhì)[3]。

對于不同采收期的蜜柑(C.unshiuMarc. cv. Owari)，11月采收的果實(shí)中阿魏酸、橙皮苷和柚皮蕓香苷含量在貯藏過程中顯著高于12月份采收的果實(shí)[4]。早采收果實(shí)中總黃酮和酚類物質(zhì)含量較晚采收果實(shí)高，且采收時間對多酚物質(zhì)的影響大于貯藏時間，從而使早采果實(shí)的酚類物質(zhì)含量在貯藏期間均高于晚采果實(shí)[4]。因此，適當(dāng)早采在一定程度上可保持柑橘果實(shí)貯藏過程中較高的酚類物質(zhì)水平。

1.2 物理化學(xué)處理

柑橘果實(shí)在貯藏過程中，由于后熟衰老致使柑橘品質(zhì)出現(xiàn)不同程度的降低，對柑橘果實(shí)進(jìn)行一定的物理/化學(xué)處理能在一定程度上緩解其在貯藏期間的品質(zhì)劣變，保持柑橘優(yōu)良的品質(zhì)。

采前通過不同濃度水楊酸處理的臍橙(C.sinensiscv. Cara cara)果實(shí)總酚含量在貯藏各個時期均顯著高于對照[6]，而在采后進(jìn)行水楊酸處理的蜜桔(C.unshiucv. Satsuma)在貯藏過程中也發(fā)現(xiàn)了相似的現(xiàn)象[7]，果實(shí)中黃酮含量明顯增加，主要有圣草次苷、橙皮苷、橙黃酮、蕓香柚皮苷等，作為防御相關(guān)代謝物，對柑橘貯藏品質(zhì)保持起非常重要的作用。采后53 ℃熱水-鉬(molybdenum, Mo)復(fù)合浸漬有助于檸檬(C.limon)在貯藏期間果皮中酚類物質(zhì)及抗壞血酸等抗氧化劑濃度的增加[8]。這是由于兩者復(fù)合激活熱休克蛋白的產(chǎn)生，使參與生物活性化合物生成的酶得以活化；鉬浸漬也增加了檸檬氧化應(yīng)激過程中黃嘌呤脫氫酶的活性，從而增加了活性氧的產(chǎn)生，進(jìn)而引發(fā)抗氧化劑的生成；同時，貯藏期間檸檬皮中抗壞血酸大量增加，而氧化應(yīng)激過程中抗壞血酸向酚類物質(zhì)、黃烷酮(柚皮苷和橙皮苷)轉(zhuǎn)化導(dǎo)致多酚物質(zhì)改變[8]。另外，據(jù)報道乙烯處理可以使成熟臍橙果皮中苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia-lyase, PAL)活性增加，導(dǎo)致總酚含量增加，但多酚含量的變化更容易受到品種、溫度的影響而呈現(xiàn)差異[9]。

1.3 貯藏溫度

常溫貯藏面臨周期短、腐敗率高、品質(zhì)差等問題；采后冷藏，是延長保質(zhì)期、保持果實(shí)品質(zhì)的常用方法[10]，溫度是決定柑橘貯藏品質(zhì)的關(guān)鍵因素。因此，尋找延緩果實(shí)衰老、促進(jìn)果實(shí)多酚積累的貯藏溫度尤為重要。

對Julius使用單詞內(nèi)部與單詞之間音素識別的影響。在對實(shí)驗(yàn)語料庫開發(fā)集進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)之后，發(fā)現(xiàn)采用單詞之間的音素識別是更好的選擇。

研究發(fā)現(xiàn)4 ℃和9 ℃均能刺激Moro果肉中花青素的生物合成和積累，含量分別從原來的72.4 mg/L增加至124.5 mg/L和196.4 mg/L[10]。這主要依賴于苯丙烷代謝相關(guān)酶的激活，如PAL、查爾酮合成酶(chalcone synthase, CHS)、二氫黃酮醇還原酶(dihydroflavonol4-reductase, DFR)和類黃酮葡糖基轉(zhuǎn)移酶(UDP-glucose-flavonoid 3-O-glucosyltransferase, UFGT)[11]；在9 ℃時,類黃酮途徑的基因上調(diào)比4 ℃時更高，二氫黃酮醇向花青素合成的通道被增強(qiáng)，從而向下游的酶提供更多的無色花青素[10]，有利于花青素的生物合成和積累(如圖3所示)。

下劃線表示在9 ℃儲存期間比在4 ℃時上調(diào)更高的基因圖3 柑橘中花青素的類黃酮生物合成途徑Fig.3 A schematic representation of the flavonoid biosynthe-tic pathway leading to anthocyanins

另外，HAMEDANI等[12]發(fā)現(xiàn)血橙(C.sinensiscv. Tarocco)在8、15 ℃條件下貯藏，多酚含量從521.6 mg/L分別增加至631.6、553.7 mg/L，而在22 ℃常溫條件下貯藏，多酚含量則呈遞減狀態(tài)。冷藏過程中總酚的增加可能是由于乙烯[13]生成導(dǎo)致PAL活性增加，PAL是酚酸代謝中的關(guān)鍵酶，通過莽草酸和丙二酸途徑產(chǎn)生酚類化合物[14]。而高溫則可能抑制相關(guān)酶的激活與活性導(dǎo)致多酚在貯藏過程不斷分解氧化而減少。因此，促進(jìn)血橙多酚、花青素積累的最適溫度約為8～10 ℃。

1.4 貯藏周期

柑橘貯藏周期長短與果實(shí)品質(zhì)密切相關(guān)，貯藏期短，果實(shí)可能表現(xiàn)出糖酸比不協(xié)調(diào)、成熟度欠佳等現(xiàn)象，而貯藏期過長，會直接導(dǎo)致果實(shí)脫水、枯萎，甚至無法食用。因此，貯藏周期是保持柑橘品質(zhì)的關(guān)鍵因素之一。

Valencia在7 ℃貯藏中，果皮中橙皮苷含量隨貯藏時間的延長呈急增驟減趨勢，貯藏21～42 d時，橙皮苷含量從0.11%增加至0.22%，而在42～63 d時，含量由0.22%驟減到0.07%，果實(shí)總酚則在21～42 d時明顯增加，隨后到貯藏84 d時增加趨勢變緩[5]，這與HAMEDANI等[12]的研究一致。另外，SABERI等[15]研究發(fā)現(xiàn)，Valencia在5 ℃條件下貯藏4周，總酚、總黃酮逐漸減少，而花青素略有增加。貯藏過程中可能形成一些與福林酚試劑反應(yīng)的物質(zhì)，從而顯著增加多酚化合物含量[16]， HUANG等[17]研究的結(jié)果也支持這一觀點(diǎn)；同時，貯藏期間苯丙烷代謝途徑相關(guān)酶的激活以及柑橘中檸檬酸的還原為酚類物質(zhì)(尤其是花青素)的合成提供所需的碳骨架，從而促進(jìn)了多酚物質(zhì)的積累，貯藏期間總黃酮的減少可能是由于負(fù)責(zé)黃酮類化合物生物合成的甘露糖基轉(zhuǎn)移酶的活性所致[15]。而總酚的降低則可能是貯藏期間呼吸速率增加、細(xì)胞結(jié)構(gòu)衰老和降解以及PPO活性變化導(dǎo)致酚類化合物的損失[15,18]。因此，為了得到更高的多酚含量和更好的柑橘品質(zhì)，貯藏時間不宜過長，合理的貯藏周期為40 d左右。

2 加工工藝對柑橘多酚變化的影響

柑橘加工是柑橘產(chǎn)業(yè)鏈的重要延伸，發(fā)展柑橘加工業(yè)對我國柑橘產(chǎn)業(yè)競爭力的提升具有重要意義[19]。我國柑橘綜合加工利用系統(tǒng)程式如圖4所示，柑橘加工過程中涉及的處理方式主要有熱燙、干燥、發(fā)酵、殺菌和濃縮，另外脫苦處理也是柑橘果醋、果酒等生產(chǎn)中的必要步驟。

圖4 柑橘綜合加工程式Fig.4 Citrus comprehensive processing program

2.1 熱燙工藝

在柑橘加工中，熱燙作為預(yù)處理工序，可降低果實(shí)硬度、鈍化酶活、便于果皮與果肉分離，而熱燙也會造成營養(yǎng)物質(zhì)的降解與溶出，降低食用品質(zhì)[20]。

隨熱水燙漂溫度升高、時間增加，柑橘果肉中總酚和總黃酮含量呈增加趨勢，鄭平等[20]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)熱燙溫度為100 ℃，時間為180 s時，柑橘總酚和總黃酮增加量較大，達(dá)19.15%和45.20%。主要是由于共軛的酚類物質(zhì)(單寧等)在熱處理過程的氧化聚合作用中降解成單個的酚類物質(zhì)[21]；同時加熱處理可使PPO失活，其活性顯著降低，從而使酚類物質(zhì)有所增加[20]。

柑橘果皮經(jīng)85 ℃熱水燙漂5 min后，苦味黃烷酮(如柚皮苷，新橙皮苷等)的去除率達(dá)48%；相比之下，蒸汽燙漂5 min則顯示出良好的苦味化合物保留性[22]。熱水燙漂導(dǎo)致黃烷酮溶解，被輸送到固體基質(zhì)的外部，然后從表面移動到溶液中從而導(dǎo)致黃烷酮的減少[22]。而蒸汽熱燙不會引起黃烷酮的熱降解，這與DHUIQUE-MAYER等[23]的研究結(jié)果一致。

2.2 干燥工藝

干燥是食品工業(yè)中使用率極高的加工手段，主要涉及日曬、熱風(fēng)干燥、真空冷凍干燥、微波和紅外干燥等[24]。其中干燥方式、干燥溫度是影響柑橘加工過程中多酚化合物變化的重要因素，適宜的干燥條件是保證柑橘產(chǎn)品營養(yǎng)價值的關(guān)鍵。

干燥方法對柑橘果實(shí)總黃酮含量影響顯著，柑橘經(jīng)冷凍干燥后總黃酮含量最高，依次是烘箱干燥、微波干燥，空氣干燥含量最低?？梢娎鋬龈稍锸潜３止?、種子總酚含量最適的干燥方法，加工中應(yīng)考慮到冷凍干燥對其生理活性的潛在影響。相比果皮，果肉中總酚和總黃酮最大保留率則體現(xiàn)在微波干燥過程中[25]。酚類化合物通常存在于植物液泡中，干燥工藝會破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，從而釋放出酚類物質(zhì)，導(dǎo)致更多的酚類化合物被提取[25-26]。同時，干燥對于總酚、總黃酮含量的影響還取決于原料中酚類化合物類型及鍵連接位置[27]。紅外干燥能夠破壞共價鍵并釋放出小分子抗氧化物質(zhì)，如來自聚合物的黃酮和多酚化合物[24]。其他形式的熱處理也會破壞多酚化合物的化學(xué)鍵，釋放更多的酚類化合物[22]，同時可以顯著降低PPO、過氧化物酶(peroxidase, POD)活性[28]，多酚含量因此增加。

2.3 脫苦工藝

脫苦工藝可以降低柑橘中類黃酮和檸檬苦素類似物等苦味物質(zhì)的含量，解決柑橘果汁的“后苦”問題，保證果汁良好口感和風(fēng)味，促進(jìn)柑橘產(chǎn)品商業(yè)化發(fā)展。

與未處理甜橙(C.sinensiscv. Salustiana)果汁相比，樹脂吸附脫苦后，橙汁羥基肉桂酸、黃酮和黃烷酮含量分別降低32%、28%和41%，總酚含量減少24%，其中柚皮苷衍生物降低60%，橙皮苷衍生物降低55%，芥子酸減少36%，阿魏酸減少33%[29-30]。紅葡萄柚汁經(jīng)XAD-16吸附柱濃縮后，苦味物質(zhì)去除量超78%，但一些非苦味類黃酮，如柚皮蕓香苷和橙皮苷也幾乎完全被除去[29]。柚皮苷酶具有α-L-鼠李糖苷酶和β-D-葡萄糖苷酶的活性，可以特異性地將苦味柚皮苷水解為非苦味柚皮素，有效去除柑橘汁中的柚皮苷，0.4 U/g的柚皮苷酶足以使柚子汁達(dá)到脫苦目的[31]。另外，提高果汁pH值，破壞檸檬苦酸-A-環(huán)內(nèi)酯((limonoate A-ring lactone, LARL)的作用環(huán)境阻止其向檸檬苦素轉(zhuǎn)化；添加甜味劑抑制苦味；添加β-環(huán)糊精單體形成檸檬苦素包合物以及通過固定化細(xì)菌的作用將苦味成分轉(zhuǎn)化為非苦味成分[32]，都能在一定程度上降低苦味類黃酮與檸檬苦素的含量，解決柑橘果汁強(qiáng)烈的苦味現(xiàn)象。

2.4 發(fā)酵工藝

發(fā)酵是柑橘果酒、果醋生產(chǎn)必備的工藝流程，通過微生物和酶的一系列反應(yīng)產(chǎn)生新的營養(yǎng)物質(zhì)、風(fēng)味物質(zhì)和生理活性物質(zhì)，使產(chǎn)品具有更好的風(fēng)味和品質(zhì)。

在胡柚醋的生產(chǎn)中，胡柚醬到胡柚酒發(fā)酵階段，體系類黃酮、總酚含量顯著增加，并產(chǎn)生一些新的化合物。在發(fā)酵過程中，果膠酶的酶解作用促進(jìn)了胡柚醬中營養(yǎng)素的釋放[34]，有利于胡柚酒階段細(xì)胞的生長和微生物代謝；同時隨著微生物的呼吸代謝，體系乙醇含量不斷上升，乙醇的累積增加了黃酮類化合物和酚類物質(zhì)的提取率[33]，從而導(dǎo)致多酚含量的增加。此外，在醬油釀造前階段的制曲過程中添加橘皮，總酚和總黃酮含量持續(xù)增加[35]，比PENG等[36]報道的高0.5～1倍，這與YANG等[37]的結(jié)果相似，并且在醬油的醪發(fā)酵期間，多甲氧基黃酮含量持續(xù)增加，其中橙皮苷和柚皮蕓香苷不斷積累，而川陳皮素逐漸減少[35]。微生物和酶的作用協(xié)助發(fā)酵過程中多甲氧基黃酮的生物轉(zhuǎn)化，促進(jìn)橙皮苷和柚皮苷的合成以及川陳皮素轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌粗x物[35]。通常高發(fā)酵溫度和長發(fā)酵時間不會導(dǎo)致多甲氧基黃酮含量的急劇增加，然而制曲過程中添加橘皮卻能改變此現(xiàn)象，利于醬油中橙皮苷和柚皮苷的合成[35]。同時，橘皮中的纖維素、果膠在纖維素酶和果膠酶的作用下被分解，許多具有高度生物活性的酚類化合物被釋放到醪液中[38]，導(dǎo)致體系中多酚含量的增加。

2.5 殺菌工藝

殺菌是柑橘加工中的關(guān)鍵工藝之一[39]。柑橘產(chǎn)品中多酚含量受產(chǎn)品類型和殺菌方法的影響，多酚化合物屬于熱敏性物質(zhì)，傳統(tǒng)熱殺菌工藝極易造成多酚化合物損失，產(chǎn)品營養(yǎng)價值降低；而冷殺菌工藝能降低熱效應(yīng)，殺菌效果較好，較大程度上可以保持產(chǎn)品品質(zhì)和營養(yǎng)價值。

在熱殺菌中，隨著殺菌溫度的增加，時間延長，熱量不斷累積，柑橘罐頭中黃酮含量不斷下降[40]。相同時間下，溫度越高，黃酮損失越大，100 ℃ 30 min熱殺菌黃酮的損失率是80 ℃ 30 min的2.5倍，高溫條件下活性成分降解從而含量減少[40]。而橙汁經(jīng)巴氏殺菌后，總酚含量顯著增加，可能是由于殺菌后，酚類化合物的溶解度更高；細(xì)胞組織在低熱過程中分解，促進(jìn)了酚類化合物的釋放[41-42]。相比巴氏殺菌，冷殺菌(低頻超聲技術(shù))在達(dá)到理想殺菌效果的同時，對溫州蜜柑果汁總酚含量分別提高3.3%，抗氧化能力提升9.69%[43]。低頻超聲技術(shù)的破壁及空化效應(yīng)引發(fā)細(xì)胞內(nèi)含物流出及結(jié)合態(tài)酚類化合物的釋放；同時超聲的熱效應(yīng)與空穴效應(yīng)能顯著抑制PPO與POD的活性從而導(dǎo)致總酚含量上升；另外聲化學(xué)效應(yīng)產(chǎn)生的OHˉ在多酚苯環(huán)結(jié)構(gòu)的羥基鄰位或?qū)ξ惶砑邮蛊淇寡趸芰υ鰪?qiáng)[43]。

2.6 濃縮工藝

果汁加工過程中營養(yǎng)素?fù)p耗和芳香物質(zhì)逸散是果汁濃縮工藝的難點(diǎn)，為了減少營養(yǎng)功能成分的損耗、全面提高果汁品質(zhì)，濃縮工藝的選擇至關(guān)重要[44]。

研究發(fā)現(xiàn)柑橘汁真空低溫濃縮后，總酸、總糖、VC等含量均高于膜濃縮，檸檬苦素含量也明顯降低。因此，真空低溫濃縮工藝更有利于提高柑橘汁的品質(zhì)與口感[45]。而真空低溫濃縮程度不同，濃縮汁復(fù)原后多酚含量也有所不同。當(dāng)金柑汁濃縮度為10～30 °Brix時，復(fù)原后多酚含量不斷降低，這是因?yàn)榍捌跐饪s蒸發(fā)水分所需時間較長，多酚類物質(zhì)發(fā)生了一定的氧化分解；隨著濃縮度的升高，濃縮過程中細(xì)胞受熱釋放出酚酸，多酚含量逐漸增加；而濃縮度大于50 °Brix后，較高溫度狀態(tài)使多酚氧化分解加劇，導(dǎo)致復(fù)原后多酚含量再次減少[46]。

POLIDORI等[47]以微濾與滲濾相結(jié)合濃縮、凈化柑橘類果汁中的主要類胡蘿卜素和類黃酮，微濾使橙皮苷濃縮8～10倍，在微濾過程中協(xié)同滲濾作用，使橙皮苷純度進(jìn)一步增加，保留率達(dá)到97%，這主要是因?yàn)槌绕ぼ赵谒械娜芙舛葮O低，以及其與不溶性固體之間的強(qiáng)烈結(jié)合所致[47]。而相較于橙皮苷，柚皮苷純度只增加了2～3倍，即使柚皮苷的結(jié)構(gòu)、分子量與橙皮苷非常相似，但柚皮苷的保留率明顯較低[47]。這兩者間區(qū)別僅在于類黃酮骨架B環(huán)的C-4'位置，橙皮苷與柚皮苷分別為甲氧基和羥基，基團(tuán)的差異使得橙皮苷非極性更強(qiáng)且水溶性更低，有利于其通過疏水相互作用與內(nèi)膜保留的不溶性部分結(jié)合[47]從而得以保留。

3 展望

影響柑橘果實(shí)在貯藏、加工過程中酚類化合物變化的因素很多，主要有柑橘品種及采收期、物理/化學(xué)處理、溫度、貯藏周期等貯藏條件，以及熱燙、干燥、脫苦、發(fā)酵、濃縮、殺菌等加工工藝。許多研究揭示了柑橘果實(shí)采后處理、貯藏條件與柑橘品質(zhì)、色澤、病害等之間的關(guān)系，為柑橘果實(shí)的貯藏保鮮及商品化處理提供了很好的研究成果。但對于貯藏加工過程中柑橘多酚化合物的變化研究較少，許多變化機(jī)制尚不完全清楚，因此，柑橘果實(shí)加工貯藏過程中多酚化合物的變化有待開展深入研究，為柑橘果實(shí)(及制品)功能營養(yǎng)品質(zhì)的穩(wěn)態(tài)化保持技術(shù)開發(fā)，尋找柑橘果實(shí)合適的貯藏加工條件的選擇提供理論依據(jù)；與此同時，對于系統(tǒng)研究柑橘果實(shí)貯藏加工過程中有害物質(zhì)的變化規(guī)律，通過貯藏及加工工藝去除(減緩)柑橘果實(shí)中有害成分等都是非常有必要的，這將有利于促進(jìn)柑橘產(chǎn)業(yè)化、商品化的綠色發(fā)展。