殺菌方式對血橙汁貯藏過程品質(zhì)及抗氧化活性的影響

曾小峰，商桑，陳爽，曾順德，高倫江*，尹旭敏，刁源

1(重慶市農(nóng)業(yè)科學院 農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所，重慶，401329)2(重慶市萬州食品藥品檢驗所，重慶，404000)

橙汁因其獨特的風味和豐富的營養(yǎng)深受消費者喜愛，據(jù)統(tǒng)計，2017-2018年度全球橙汁產(chǎn)量達到170萬t，其銷量為全球果汁銷量的46%，中國在該年度生產(chǎn)橙汁4.4萬t，同時進口橙汁5.5萬t[1]，因此，橙汁在中國具有巨大的發(fā)展空間。血橙因其含有豐富的花色苷而使果汁顏色鮮紅，同時花色苷具有抗氧化、降血脂、預(yù)防心血管疾病、抗癌等保健功能[2-5],另外，血橙汁還含有豐富的維生素C(VC)、總酚、黃酮等營養(yǎng)成分，但這些物質(zhì)都極不穩(wěn)定，易受環(huán)境影響發(fā)生改變，進而影響橙汁色澤、風味、口感等，嚴重影響血橙汁的商品價值。因此，研究血橙汁在加工及貯藏中品質(zhì)的變化對解決血橙汁加工難的問題具有重要意義。

殺菌是橙汁加工過程中必不可少的操作單元，不同的殺菌方式可造成血橙汁營養(yǎng)成分發(fā)生不同程度的改變，尤其是對血橙汁中那些具有保健作用但性質(zhì)極不穩(wěn)定的相關(guān)成分影響更為顯著，因此，選擇良好的殺菌方式對保證血橙汁的品質(zhì)至關(guān)重要。目前橙汁主要采用熱處理殺菌，但其加熱溫度高、時間長，對果蔬汁這類熱敏性物質(zhì)的色澤、香氣及營養(yǎng)成分具有一定的破壞作用[6]，而微波殺菌是熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)共同作用的結(jié)果，與傳統(tǒng)加熱相比，其加熱速度是傳統(tǒng)加熱方式的3～5倍，具有時間短、能耗低、低溫、殺菌徹底的特點[7]，因此，本文采用傳統(tǒng)熱殺菌和微波殺菌2種方式對血橙汁進行殺菌處理，研究血橙汁貯藏過程相關(guān)理化指標的變化規(guī)律及抗氧化成分與抗氧化能力之間的相關(guān)性，確定較佳的殺菌方式，為血橙汁加工工藝優(yōu)化提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試血橙：采摘于重慶市農(nóng)業(yè)科學院果樹基地。

福林酚,合肥巴斯夫生物科技有限公司；橙皮苷標準品,南京森貝伽生物科技有限公司；ABTS，合肥博美生物科技有限責任公司；DPPH,天津西瑪科技有限公司；沒食子酸、甲醇、二甘醇、檸檬酸、NaOH、乙醇、過硫酸鉀、KCl、HCl、醋酸鈉等,成都市科龍化工試劑廠，且均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

EX324ZH型電子分析天平,上海上天精密儀器有限公司；GL-12A型高速冷凍離心機,山海菲恰爾分析儀器有限公司；紫外可見分光光度計,上海元析儀器有限公司；HH-4型電子恒溫水浴鍋,常州國華電器有限公司；2000E-4橙汁專用全自動榨汁機,南通榮慧機械有限公司；EG823EC3-NS1微波爐,美的微波電器制造有限公司；BCD-649WADV冰箱,青島海爾股份有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 材料處理

血橙→清洗→晾干→榨汁(橙汁專用全自動榨汁機)→過濾(200目)→灌裝(250 mL)→殺菌(80 ℃ 15 min、微波800 W、90 s)→冷卻→ 4 ℃貯藏→指標測定

1.3.2 指標測定

可溶性固形物：采用手持糖度計直接測定。

還原糖：參照《GB/T 5009.7—2008》；

VC：參照《GB 5009.86—2016》；

可滴定酸：參照《GB/T 12456—2008》；

花色苷：采用pH示差法[8],KCl與HCl配制pH 1.0緩沖液，醋酸鈉與HCl配制pH 4.5緩沖液。移取1 mL血橙汁樣品，分別用pH 4.5和pH 1.0的緩沖液稀釋4倍，平衡20 min后，以蒸餾水做空白分別測定510 nm和700 nm下的吸光度,計算公式如下。

A=(A510-A700)pH=1-(A510-A700)pH=4.5

(1)

花青素含量T=(A×MW×DF×1000)/ε×l

(2)

式中：吸光值；MW，矢車菊素-3-葡萄糖苷的相對分子質(zhì)量449.2 g/moL；DF，稀釋倍數(shù)；ε，矢車菊素-3-葡萄糖苷的摩爾消光系數(shù)值26900。

總黃酮測定：參照《NY/T 2010—2011》；

總酚測定：參考《GB/T 8313—2008》和朱玉昌[9]的方法:取2 mL果汁于帶塞試管中，加5 mL含1.2 mol/L鹽酸的V(甲醇)∶V(水)=1∶1提取,旋渦振蕩后于90 ℃處理2 h,每0.5 h振蕩1次，冷卻后用甲醇稀釋至10 mL,待測。分別取工作液、水(空白)各0.3 mL于刻度試管中，分別加入2.5 mL福林酚(10%體積分數(shù))，搖勻，加入2 mL 75 g/L NaCO3溶液，用水定容至10 mL，放置1 h后于760 nm下測定吸光度。

(3)

式中：C,從標準曲線查出并計算樣液中的總多酚質(zhì)量濃度,mg/mL；V1,測定取用樣液體積,mL；V2,取用樣液總體積,mL。

DPPH自由基清除率測定[10]:取稀釋50倍的血橙汁2 mL和0.2 mmol/L DPPH溶液2 mL搖勻，避光放置30 min,于517 nm處測定吸光度Ai。同時測定稀釋50倍的血橙汁與溶劑乙醇各2 mL混合后的吸光度Aj，以及溶劑乙醇與0.2 mmol/L DPPH溶液各2 mL混合后的吸光度Ac。以乙醇為空白對照。

(4)

ABTS自由基清除率測定[10]:取140 mmol/L過硫酸鉀溶液440 μL，加入到7 mmol/L 25 mL的ABTS+自由基溶液混合，制備ABTS+自由基儲備液溶液，避光反應(yīng)12～16 h。測定前用無水乙醇將ABTS+自由基儲備液溶液稀釋吸光值為0.700±0.002(734 nm)。取ABTS+自由基稀釋液4.8 mL與1.2 mL稀釋50倍的血橙汁混合均勻，在室溫下反應(yīng)10 min后，于734 nm波長下測定吸光值A(chǔ)1。取1.2 mL蒸餾水加4.8 mL ABTS+自由基稀釋液測定吸光值A(chǔ)0為空白。

(5)

1.3.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)處理使用Microsoft Excel 2010；采用SPSS 22.0做統(tǒng)計分析并進行數(shù)據(jù)顯著性分析(P<0.05為顯著)；所有試驗均做3次重復測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 血橙汁貯藏過程品質(zhì)變化規(guī)律研究

2.1.1 血橙汁相關(guān)指標變化規(guī)律

血橙汁在4 ℃貯藏條件下的相關(guān)物質(zhì)含量變化如表1所示。

表1 血橙汁貯藏過程相關(guān)物質(zhì)變化規(guī)律Table 1 Changes of correlative substances in blood orange juice during storage

注：同行中不同小寫字母表示2種方法處理之間有顯著性差異P<0.05。

在整個貯藏期間，可溶性固形物含量變化較小，基本保持在10.1～10.3，且2種殺菌方式?jīng)]有顯著性差異(P>0.05)；pH值在貯藏第1周時下降比較明顯，這可能是由于血橙汁中還原糖與氨基態(tài)化合物發(fā)生美拉德反應(yīng)而形成還原醛酮，它們極易氧化成酸性物質(zhì)[11]，貯藏2周后保持穩(wěn)定，變化較小，且2種殺菌方式整體沒有顯著性差異(P>0.05)；可滴定酸含量在整個貯藏期變化較小，在0.58～0.59之間，且2種殺菌方式?jīng)]有顯著性差異(P>0.05)；還原糖在貯藏前2周含量基本保持穩(wěn)定，2～4周時含量急速下降，4～6周時含量又保持緩慢下降趨勢，在貯藏中期時還原糖下降較明顯，可能是還原糖因為參與美拉德反應(yīng)、焦糖反應(yīng)等而降低的表現(xiàn)，整個貯藏期，2種殺菌方式基本沒有顯著性差異(P>0.05)。

2.1.2 總酚含量變化規(guī)律

血橙汁在4 ℃貯藏條件下的總酚含量變化如圖1所示，在貯藏前期，總酚含量有所增加，可能是由于滅菌加熱處理，使多酚與果汁中其他大分子結(jié)合的非共價鍵發(fā)生變化，促使酚類物質(zhì)從結(jié)合態(tài)中游離出來，從而增加了含量[9,12]。隨著貯藏時間的延長，總酚含量開始下降，這可能是由于樣品中的溶解氧所致，這些氧氣在貯藏期間通過形成氧自由基而使酚類物質(zhì)發(fā)生氧化導致含量下降[13]。從圖1中可明顯看到微波滅菌處理時，總酚下降速度低于80 ℃處理，且在整個貯藏過程，微波處理組總酚含量在總體上高于80 ℃處理組，更有利于酚類物質(zhì)的保留。

圖1 貯藏過程總酚變化規(guī)律Fig.1 Changes of total phenols during storage

2.1.3 總黃酮變化規(guī)律

在4 ℃貯藏條件下的血橙汁總黃酮含量變化如圖2所示，總黃酮出現(xiàn)先降低后升高，再降低后再升高的現(xiàn)象，但總黃酮在整個貯藏期總體呈現(xiàn)出下降趨勢。80 ℃處理時，總黃酮從貯藏初期到貯藏6 w時下降了5.80%，而微波處理時總黃酮下降了3.76%，更有利于總黃酮的保留。目前關(guān)于果蔬汁貯藏過程中總黃酮含量變化情況研究結(jié)論不一致，曾慶帥[14]對荔枝果汁研究表明在4 ℃貯藏條件下總黃酮含量總體下降2.9%，而25 ℃條件下先下降后升高，總體升高15.6%。劉曉輝等[15]研究甜玉米不同類型果汁總黃酮含量均呈現(xiàn)下降趨勢。導致上述不同研究結(jié)果的原因可能是黃酮類物質(zhì)之間的聚合及降解、物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化，以及果蔬自身特性、加工方式、貯藏條件不同等，因此果蔬汁總黃酮含量及單體的變化規(guī)律及機理還有待進一步研究。

圖2 貯藏過程總黃酮變化規(guī)律Fig.2 Changes of total flavonoids during storage

2.1.4 花色苷變化規(guī)律

花色苷是血橙果肉呈色物質(zhì)，是血橙獨有的生物活性成分，也是決定血橙商品價值的關(guān)鍵因素，因此，花色苷是血橙鮮果及果汁產(chǎn)品質(zhì)量控制的一個關(guān)鍵指標。但花色苷很不穩(wěn)定，極易受溫度、光照、pH、金屬離子等影響而發(fā)生降解[16-17]。圖3為4 ℃貯藏條件下花色苷含量變化趨勢，在整個貯藏期間，花色苷呈現(xiàn)直線下降趨勢，但微波處理組花色苷含量均高于80 ℃處理組，且差異顯著(P<0.05)。貯藏6 w后，80 ℃處理組花色苷下降56.21%，微波處理組花色苷下降36.95%，說明在貯藏過程中花色苷損失嚴重，但微波損失程度小于80 ℃處理組，能更大限度的保留血橙汁中花色苷的含量。

圖3 貯藏過程花色苷變化規(guī)律Fig.3 Changes of anthocyanins during storage

2.1.5 VC含量變化規(guī)律

VC是評價橙汁營養(yǎng)成分最主要的指標，其對不同的殺菌方式、貯藏時間、溫度等都極為敏感，極易在加工貯藏環(huán)境下發(fā)生降解[18]。圖4為不同殺菌方式下血橙汁在4 ℃貯藏條件下的VC含量變化，在整個貯藏期，VC含量呈直線下降趨勢，且微波處理組VC含量一直高于80 ℃處理組，且差異顯著(P<0.05)。在整個貯藏期間，80 ℃處理組VC含量下降了71.53%，而微波處理組VC含量下降了50.83%，說明在貯藏過程中VC極不穩(wěn)定，損失嚴重，且高溫長時熱殺菌方法可加速VC損失，而微波損失程度小于80 ℃熱殺菌，對VC降解有一定的抑制作用。

圖4 貯藏過程維生素C變化規(guī)律Fig.4 Changes of vitamin C during storage

2.2 血橙汁貯藏過程抗氧化能力的變化研究

血橙汁在4 ℃貯藏條件下的DPPH+和ABTS+抗氧化能力變化規(guī)律如圖5所示。

圖5 貯藏過程DPPH+和ABTS+抗氧化能力變化規(guī)律Fig.5 Changes of DPPH+ and ABTS+ antioxidantactivity during storage

在整個貯藏期間，80 ℃和微波2種殺菌處理中，DPPH+和ABTS+抗氧化能力都呈現(xiàn)出一直不斷下降趨勢，但整個貯藏期，微波殺菌處理組的抗氧化能力都高于80 ℃熱處理組，可由圖5分析得到，80 ℃、微波2組殺菌處理在整個貯藏期間DPPH+抗氧化能力分別下降32.73%、23.93%，ABTS+抗氧化能力分別下降25.60%、16.59%，2種抗氧化能力強弱順序均為微波>80 ℃；表明微波殺菌對血橙汁中抗氧化成分破壞較小，抗氧化能力更強，殺菌效果優(yōu)于80 ℃熱處理。

2.3 抗氧化成分與坑氧化能力pearson相關(guān)性分析

由于血橙汁中的VC、總酚、黃酮、花色苷含量與抗氧化活性有關(guān)，進一步通過pearson相關(guān)系數(shù)分析，探究血橙汁中抗氧化成分與抗氧化活性之間的關(guān)系，結(jié)果如表2所示，不同殺菌條件下其相關(guān)的抗氧化活性成分與DPPH+、ABTS+抗氧化能力的相關(guān)性有一定差異。2種殺菌處理條件下，花色苷和VC的含量均與DPPH+、ABTS+抗氧化能力呈現(xiàn)出極顯著的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)介于0.910～0.965之間，說明血橙汁中的花色苷和VC具有較強的抗氧化能力，對血橙汁抗氧化能力貢獻較大；總酚和黃酮與DPPH+、ABTS+抗氧化能力也具有一定相關(guān)性，但相關(guān)性不顯著。而國內(nèi)外相關(guān)研究中，發(fā)現(xiàn)水果中的抗氧化能力與多酚含量呈現(xiàn)正相關(guān)[19-20]，這與本研究結(jié)果不同，可能是水果及血橙汁中成分不同所造成，這有待進一步研究。

表2 抗氧化成分對ABTS+和DPPH+自由基清除率相關(guān)性分析Table 2 Correlation analysis of free radical scavenging ratebetween ABTS+ and DPPH+ by antioxidant components

注：*表示有顯著性差異(P<0.05)；**表示有極顯著性差異(P<0.01)。

2.4 微波殺菌方式抗氧化成分與坑氧化能力通經(jīng)分析

通過分析能夠進一步找出自變量對因變量的直接影響和間接影響作用，比簡單相關(guān)性分析更加深入的分析出自變量對因變量的實際作用效果[21]，因此進一步采用通經(jīng)分析微波殺菌方式下4種抗氧化成分，總酚、花色苷、總黃酮、VC分別對ABTS+和DPPH+自由基清除率的影響，結(jié)果見表3。

表3 抗氧化成分對ABTS+和DPPH+自由基清除率的通經(jīng)分析Table 3 DPS analysis of free radical scavenging ratebetween ABTS+ and DPPH+ by antioxidant components

對直接通經(jīng)的絕對值進行排序發(fā)現(xiàn)，對ABTS+和DPPH+兩種抗氧化能力的順序都是花色苷(X2)>VC(X4)>總酚(X1)>總黃酮(X3)，從對ABTS+的通經(jīng)分析系數(shù)看，X1表現(xiàn)為正效應(yīng)，對ABTS+主要通過直接作用來表現(xiàn)；X2直接作用系數(shù)大于間接作用系數(shù)總和，主要通過直接作用來表現(xiàn)，也有部分是通過X4間接作用表現(xiàn)；X3直接作用系數(shù)遠小于間接作用系數(shù)總和，主要是通過X2和X4間接作用表現(xiàn)；X4直接作用系數(shù)稍小于間接作用系數(shù)總和，說明X4主要通過直接作用表現(xiàn)和X2的間接作用來表現(xiàn)。對DPPH+的通經(jīng)分析系數(shù)看，X1對DPPH+表現(xiàn)為負效應(yīng)；X2對DPPH+的直接作用效應(yīng)很大，遠大于間接作用系數(shù)總和；X3對DPPH+為正效應(yīng)，但還有很大部分通過X2的間接作用來表現(xiàn)；X4對DPPH+表現(xiàn)為負效應(yīng)，直接作用系數(shù)遠小于間接作用系數(shù)總和，且主要是通過X2的間接作用來表現(xiàn)。

3 結(jié)論

采用80 ℃熱殺菌和微波殺菌技術(shù)對血橙汁進行比較分析可知，血橙汁中主要的抗氧化成分總酚、花色苷、黃酮、VC整體隨著貯藏時間的延長呈現(xiàn)下降趨勢，且微波處理組下降程度<熱處理組，表明微波殺菌更有利于保持血橙汁營養(yǎng)成分；pearson相關(guān)性分析得出,花色苷和VC對ABTS+和DPPH+兩種抗氧化能力均呈極顯著的正相關(guān)；進一步對微波殺菌方式進行通經(jīng)分析可知，對血橙汁抗氧化能力起直接作用的成分是花色苷，而總酚、黃酮、VC主要是通過花色苷的間接作用表現(xiàn)。