不同加工工藝對番石榴果粉品質(zhì)的影響及對其褐變的抑制

周濃，莫日堅，閆協(xié)民，黃漫芳，李承勇,2*

1(廣東海洋大學(xué) 食品科技學(xué)院，廣東 湛江，524088)2(廣東海洋大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境學(xué)院，廣東 湛江，524088)

番石榴(PsidiumguajavaL)是廣東盛產(chǎn)的熱帶水果，香甜爽口，風(fēng)味奇特，營養(yǎng)價值高[1-2]。目前番石榴的開發(fā)主要集中于果酒、果醋、果脯和飲料等產(chǎn)品[3-9]。在眾多開發(fā)產(chǎn)品中，果粉具有綜合利用率高、營養(yǎng)豐富、貯藏穩(wěn)定性好，運輸、包裝成本低等特點[10-11]，開發(fā)果粉食品是水果深加工的一種新路徑。但水果在加工過程中(尤其是干燥過程)易發(fā)生褐變，對產(chǎn)品的感官造成不利影響，同時會帶來營養(yǎng)成分的流失[12]。因此，在果粉的加工過程中，合理的加工方式及防褐變措施至關(guān)重要。目前，常用的果粉加工干燥方法主要有熱風(fēng)干燥、真空干燥、噴霧干燥、真空冷凍干燥等[13-14]。熱風(fēng)干燥和真空干燥方法，產(chǎn)品質(zhì)量一般，成本較低；噴霧干燥方法，產(chǎn)品質(zhì)量較好，成本較高；真空冷凍干燥方法，能較好地保持食品原本的風(fēng)味形態(tài)和營養(yǎng)成分，在上述4種干燥方法中成本最高，但產(chǎn)品質(zhì)量最好。果粉在加工干燥過程中，一般采用加入添加劑、控制pH等方法抑制褐變。然而上述方法主要用于籽瓜粉、甘薯全粉、菱角全粉的護色[15-17]，對于番石榴果粉加工過程中褐變抑制的研究鮮有報道。

本文以番石榴為原料，分別采用番石榴原漿直接真空冷凍干燥、原漿濃縮后真空冷凍干燥、原漿殺菌后真空冷凍干燥、原漿濃縮殺菌后真空冷凍干燥4種不同加工工藝制作果粉。研究不同加工工藝對番石榴果粉品質(zhì)的影響，并采取措施對其褐變進行抑制，得到番石榴果粉較佳的加工工藝條件。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

材料：珍珠番石榴、麥芽糊精，湛江市昌大昌超市。

主要試劑：鄰苯二甲酸氫鉀、NaOH、標準沒食子酸、草酸、抗壞血酸、2,6-二氯靛酚鈉、葡萄糖等，均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

日立U-3310紫外可見分光光度計，日本日立公司；RE-3000B旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，鞏義市宏華儀器設(shè)備工貿(mào)有限公司；LGJ-12真空冷凍干燥機，廣州吉迪儀器有限公司；L-420低速離心機，長沙湘儀離心機儀器有限公司；WFJ2100手提式中藥粉碎機，廣州唐泰酒店用品有限公司；NS810-3nh分光測色儀，鞏義市宏華儀器設(shè)備工貿(mào)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 果粉的制備

采用4種加工工藝制作番石榴果粉。首先選果清洗，破碎打漿，在已過濾的果漿中加入25%(質(zhì)量分數(shù))的麥芽糊精混合均勻，經(jīng)不同預(yù)處理后，進行低溫預(yù)凍(-40 ℃，6 h)，然后在-55 ℃下真空冷凍干燥48 h，再經(jīng)過粉碎，得到4種不同工藝的番石榴果粉，分別記為原漿干燥粉、原漿濃縮干燥粉、原漿殺菌干燥粉和原漿濃縮殺菌干燥粉。

1.3.2 原漿預(yù)處理

濃縮：旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)20 min，溫度設(shè)為50 ℃。

殺菌：水浴鍋溫度設(shè)為90 ℃，殺菌15 min。

濃縮殺菌：按以上步驟進行濃縮、殺菌。

1.3.3 色度的測定

使用分光測色計測定，以國際通用的色度系統(tǒng)表達，其中L*表示亮度，a*表示紅綠度值(正值為紅色，負值為綠色)，b*表示黃藍度(正值為黃色，負值為藍色)，在透射模式下將番石榴果粉裝樣品皿中進行測定[10]。

1.3.4 成分的測定

水分的測定：直接干燥法；總酸的測定：酸堿滴定法；抗壞血酸的測定(還原型Vc)：2,6-二氯靛酚滴定法；還原糖的測定：直接滴定法。

1.3.5 總酚的測定

福林酚法：福林-酚試劑在堿性條件下可被酚類化合物還原呈藍色(鉬藍和鎢藍混合物)，藍色深淺與濾液中酚類物質(zhì)含量成正比。

標準溶液配制與測定：準確稱量0.005 g標準沒食子酸，加入一定量蒸餾水至溶解，定容至50 mL，此時溶液質(zhì)量濃度為0.1 mg/mL。分別吸取此溶液0、1、2、3、4、5 mL至100 mL容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度,所得沒食子酸標準溶液的質(zhì)量濃度分別為0、1、2、3、4、5 μg/mL。取5支試管，編號為0，1，2，3，4，5。1～5號管按順序加入沒食子酸標準溶液1 mL，福林試劑3 mL，搖勻，3 min后加入75 g/L(質(zhì)量濃度)Na2CO3溶液3 mL， 再添加蒸餾水補至10 mL；0號管除不加沒食子酸標準溶液外，其余按上述順序添加，再以蒸餾水補至10 mL。所有試管樣液均混勻，靜置15 min。以零號管調(diào)節(jié)零點，于波長760 nm處測定吸光值，并繪制標準曲線。

樣品的測定：吸取1 mL濾液于10 mL離心管，加入3 mL福林-酚試劑，搖勻，3 min后加入3 mL 7.5% NaCl溶液，加入3 mL蒸餾水，混勻，顯色30 min，在3 000 r/min條件下離心15 min,取上層清液于波長760 nm處測定吸光值。平行3次，取平均值。再根據(jù)標準曲線，求出樣品總酚含量。計算公式如式(1)：

(1)

式中：Y，總酚得率，mg/g；C，樣品總酚含量，mg/mL；V，提取液體積，mL；N，稀釋倍數(shù)；M，樣品質(zhì)量，g。

1.3.6 褐變度的測定

褐變度：參考WU[18]的檢測方法，以A420表示。原理是：果粉褐變以后產(chǎn)生的褐色物質(zhì)在波長為420 nm 處有最大吸收峰，所以420 nm處檢測得到的吸光度視為褐變度。

稱量5 g果粉于燒杯中，加入25 mL 95%(體積分數(shù))乙醇溶液，溶解后在3 000 r/min條件下離心15 min。設(shè)置紫外分光光度計波長為420 nm，測得上清液吸光值。重復(fù)3次操作，取平均值。

1.3.7 抑制果粉褐變的措施

將番石榴切片經(jīng)過不同的預(yù)處理，再進行濃縮干燥制作果粉，探究抑制果粉褐變的措施。首先把番石榴切片5～8 mm，浸泡于質(zhì)量濃度為6、7、8、9、10 g/L的抗壞血酸溶液中15 min。 打漿后，測定pH值，果漿的pH值偏低，pH值為3～4，酸性較強，在酸性條件下，美拉德反應(yīng)被抑制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同加工工藝對番石榴果粉水分含量的影響

由圖1可知，在不同干燥工藝條件下，原漿干燥粉的水分含量較高，其次是殺菌干燥粉，濃縮殺菌干燥粉的水分含量最低。原漿干燥粉與殺菌干燥粉和濃縮干燥粉、濃縮干燥粉、濃縮殺菌干燥粉的水分含量存在顯著性差異(P<0.05)。原漿干燥粉的水分含量較高是因為其原漿沒有進行預(yù)處理實驗；濃縮干燥粉在制作過程中，原漿經(jīng)過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮預(yù)處理，使其水分部分蒸發(fā)；殺菌干燥粉的原漿經(jīng)過高達90 ℃的水浴殺菌預(yù)處理，其原漿水分部分蒸發(fā)；濃縮殺菌干燥粉的水分含量最低是由于其在制作過程中經(jīng)過濃縮和殺菌兩步處理。

圖1 不同加工工藝對番石榴果粉水分含量的影響Fig.1 The effect of different processing technologies on moisture content of Psidium guajava L fruit powder注:不同小寫字母表示處理組間差異顯著。下同。

2.2 不同加工工藝對番石榴果粉褐變度及色澤的影響

由圖2-A可以得到，與原漿干燥粉的褐變度相比，濃縮干燥粉上升了4.90%，殺菌干燥粉上升了6.88%， 濃縮殺菌干燥粉上升了19.33%。原漿干燥粉褐變程度最低，其次是濃縮干燥粉，可能的原因是原漿干燥粉的原漿沒做預(yù)處理實驗，溫度沒有發(fā)生變化，濃縮干燥粉的原漿預(yù)處理實驗的溫度較低，而殺菌和濃縮殺菌干燥粉的原漿預(yù)處理的溫度較高。由圖2-B，圖2-C和圖2-D可知，番石榴果粉在不同工藝中色澤變化較為嚴重，各工藝的L*、a*和b*值差異顯著(P<0.05)。圖2-B是番石榴果粉在不同工藝中的L*值。與原漿干燥粉的L*值相比，濃縮干燥粉、殺菌干燥粉、濃縮殺菌干燥粉分別下降了0.20%、1.12%、1.56%。這表明采用濃縮干燥粉、殺菌干燥粉、濃縮殺菌干燥粉工藝處理所得果粉的亮度下降。由圖2-C可知，不同工藝處理果粉的a*值均為負值，這表明果粉的顏色偏綠色。與原漿干燥粉相比，濃縮干燥粉、殺菌干燥粉、濃縮殺菌干燥粉的a*值分別下降了32.84%、41.61%、59.83%。這表明采用濃縮干燥粉、殺菌干燥粉、濃縮殺菌干燥粉工藝處理所得果粉的綠色變淺。圖2-D是番石榴果粉在不同工藝的b*值的變化。不同工藝處理果粉的b*值均為正值，這說明的果粉的顏色偏黃色。與原漿干燥粉相比，濃縮干燥粉、殺菌干燥粉、濃縮殺菌干燥粉的b*值分別上升了16.83%、28.79%、55.82%。這表明采用濃縮干燥粉、殺菌干燥粉、濃縮殺菌干燥粉工藝處理所得果粉的黃色變深。綜上所述，與原漿干燥粉相比，濃縮干燥粉、殺菌干燥粉和濃縮殺菌干燥粉的亮度下降，且顏色偏黃。

A-褐變值;B-L*值;C-a*值;D-b*值圖2 不同加工工藝對番石榴果粉褐變度及色澤(L*、a*、b*)的影響Fig.2 The effect of different processing technologies on Psidium guajava L fruit powder browning index and color (L*, a*，b*)

2.3 不同加工工藝對番石榴果粉總酸、抗壞血酸、還原糖和總酚的影響

不同加工工藝對番石榴果粉總酸含量的影響如圖3-A所示，原漿干燥粉的總酸含量較低，與濃縮干燥粉、殺菌干燥粉、濃縮殺菌干燥粉三者之間存在顯著性差異(P<0.05)。由圖3-B可知，不同加工工藝處理后，原漿干燥粉與后三者之間抗壞血酸的變化存在顯著性差異(P<0.05)。與原漿干燥粉相比，濃縮干燥粉、殺菌干燥粉、濃縮殺菌干燥粉抗壞血酸的含量有所降低，這是因為抗壞血酸的熱穩(wěn)定性較差[19]，但后三者之間的抗壞血酸損失率差異不顯著。由圖3-C可知，濃縮干燥粉的還原糖含量最高，濃縮干燥粉、殺菌干燥粉、濃縮殺菌干燥粉三者之間差異不顯著(P>0.05)。不同加工工藝對番石榴果粉總酚含量的影響如圖3-D所示，不同加工工藝處理的果粉，總酚含量存在顯著性差異(P<0.05)。與原漿干燥粉相比，濃縮干燥粉、殺菌干燥粉、濃縮殺菌干燥粉的總酚損失率分別為3.28%、13.50%、20.05%。

由于番石榴中富含抗壞血酸，在制粉時，果漿與空氣接觸時間短，抗壞血酸在無氧條件下失氫，在水的參與下易脫水而生成還原酮或呋喃醛[20]，其產(chǎn)物參與美拉德反應(yīng)，導(dǎo)致番石榴果粉褐變[21]。此外，番石榴中含有沒食子酸、兒茶素、槲皮素、原兒茶酸、山奈素和綠原酸等酚類物質(zhì)，酚類物質(zhì)有活潑的化學(xué)性質(zhì)，易與番石榴中蛋白質(zhì)結(jié)合[22]，生成其他物質(zhì)致使多酚含量下降，同時也會與番石榴中其他物質(zhì)結(jié)合形成混濁體系[23]。因此，抗壞血酸和酚類物質(zhì)的變化是果粉褐變的原因。采用4種加工工藝制作的番石榴果粉，除了原漿干燥粉外，濃縮干燥粉的抗壞血酸和總酚損失較少，褐變程度較低。還原糖和總酸的變化對褐變影響很小，但對果粉的品質(zhì)有影響。番石榴果實還原糖含量為38 g/kg，總酸含量為5.6 g/kg，而番石榴果粉的還原糖與總酸含量較高。

綜合以上的分析，為了更好地保留營養(yǎng)成分，減少褐變的影響，選擇原漿干燥粉和濃縮干燥粉的加工工藝較好。此外，濃縮干燥粉在制作過程中預(yù)處理原漿，縮短了干燥時間，降低了產(chǎn)品成本，從經(jīng)濟的角度考慮，濃縮干燥粉的加工工藝更佳。

A-總酸含量；B-抗壞血酸含量；C-還原糖含量；D-總酚含量圖3 不同加工工藝對番石榴果粉總酸、抗壞血酸、還原糖和總酚含量的影響Fig.3 The effect of different processing technologies on contents of total acids, VC, reducing sugar and total phenols of Psidium guajava L fruit powder

2.4 抑制番石榴果粉褐變結(jié)果分析

2.4.1 抑制劑濃度對番石榴果粉色澤的影響

由圖4可以看出，采用質(zhì)量濃度8 g/L抗壞血酸溶液浸泡預(yù)處理后研制的果粉L*值最高，其次是7 g/L 抗壞血酸溶液，L*值越高，產(chǎn)品色澤越好；采用7 g/L抗壞血酸溶液浸泡預(yù)處理后研制的果粉a*值最高，其次是8 g/L抗壞血酸溶液，a*值越高，產(chǎn)品色澤越好；采用7 g/L抗壞血酸溶液預(yù)處理后研制的果粉b*最低，其次是8 g/L抗壞血酸溶液，b*值越低，產(chǎn)品色澤越好。由實驗結(jié)果可知，采用7～8 g/L抗壞血酸溶液抑制果粉褐變效果較好。

2.4.2 抑制劑濃度對番石榴果粉還原糖和總酚的影響

由圖5-A可知，由于加入25%(質(zhì)量分數(shù))的麥芽糊精作為助干劑，還原糖的含量都比較高，采用9 g/L 抗壞血酸溶液預(yù)處理后研制的果粉還原糖含量最高，其次是7 g/L的抗壞血酸溶液；由圖5-B可以看出,采用7 g/L和8 g/L抗壞血酸溶液預(yù)處理后研制的果粉總酚含量較高，兩者之間存在顯著性差異。在加工過程中采用了抗壞血酸溶液做抑制果粉褐變預(yù)處理，使果粉的pH值處于3～4，研究顯示，番石榴多酚在pH 4～5處理后抑菌活性最強，其抑菌活性對溫度具有穩(wěn)定性[15]。采用7 g/L和8 g/L抗壞血酸溶液預(yù)處理后研制的果粉總酚含量較高，選擇抗壞血酸溶液質(zhì)量濃度過高會提高產(chǎn)品酸度，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此，選用7 g/L和8 g/L抗壞血酸溶液抑制果粉褐變較適宜。

2.4.3 抑制劑濃度對番石榴果粉褐變度的影響

抗壞血酸具有抗氧化性，可以在一定程度上抑制產(chǎn)品褐變，抑制的程度取決于適宜的抗壞血酸質(zhì)量濃度。由圖6可知，采用10 g/L抗壞血酸溶液浸泡預(yù)處理后研制的果粉褐變度最低，其次為7 g/L抗壞血酸溶液。綜合考濾，選擇7 g/L抗壞血酸溶液浸泡預(yù)處理較好，因為10 g/L抗壞血酸溶液濃度較高，會嚴重提高產(chǎn)品的酸度，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。

A-L*值；B-a*值；C-b*值圖4 抑制劑質(zhì)量濃度對番石榴果粉色澤的影響Fig.4 The effect of inhibitor concentration on the color of Psidium guajava L fruit powder

A-還原糖總量；B-總酚總量圖5 抑制劑質(zhì)量濃度對番石榴果粉還原糖和總酚含量的影響Fig.5 The effect of inhibitor concentration on contents of reducing sugar and total phenols of Psidium guajava L fruit powder

圖6 抑制劑質(zhì)量濃度對番石榴果粉褐變度的影響Fig.6 The effect of inhibitor concentration on browning index of Psidium guajava L fruit powder.

2.4.4 兩種濃縮干燥粉的品質(zhì)對比分析

由表1可以看出，經(jīng)過抗壞血酸溶液預(yù)處理的濃縮干燥粉與濃縮干燥粉相比，總酸含量變化不大，Vc和總酚含量都有增加，褐變度降低，說明褐變情況有所改善，工業(yè)化生產(chǎn)可以考慮用這種措施抑制褐變。

表1 兩種濃縮干燥粉的品質(zhì)對比分析Table 1 The comparison and analysis of material in two concentrated dry powders

3 結(jié)論

通過研究不同加工工藝對番石榴果粉品質(zhì)的影響，以及探索抑制果粉褐變的措施得出：番石榴果粉L*值、a*值、b*值、抗壞血酸、總酚、褐變度在各工藝條件下呈顯著性變化，還原糖、總酸在濃縮干燥粉和殺菌干燥粉2種工藝條件下差異不明顯，在其他工藝條件下差異明顯。此外，原漿冷凍干燥工藝和原漿濃縮冷凍干燥工藝對果粉品質(zhì)影響較小。但從經(jīng)濟的角度考慮，濃縮干燥粉的加工工藝更佳。在濃縮干燥粉的加工工藝條件下，經(jīng)過7～8 g/L抗壞血酸溶液預(yù)處理的濃縮干燥粉，Vc和果多酚含量都有增加，褐變度降低，可用這種措施抑制粉褐變。經(jīng)防褐變處理后，番石榴果粉的Vc含量高達4 370 mg/kg，遠高于其他水果的Vc含量，番石榴果粉可以作為補充Vc的良好來源。