加工過程對NFC 蘋果濁汁營養(yǎng)品質的影響

朱丹實 張越怡 黨悅怡 魏立威 曹雪慧 劉 賀 勵建榮

（渤海大學食品科學與工程學院 生鮮農產品貯藏加工及安全控制技術國家地方聯(lián)合工程研究中心遼寧省食品安全重點實驗室 遼寧省高等學校生鮮食品產業(yè)技術研究院 遼寧錦州 121013）

近年來蘋果產業(yè)發(fā)展迅速，帶來的經(jīng)濟、生態(tài)效益愈發(fā)顯著[1]。國光蘋果作為遼西地區(qū)一種特色蘋果，因其合理的糖酸比而成為加工蘋果汁的良好原料。NFC（Not from concentration）蘋果濁汁具有豐富的營養(yǎng)價值，含有多種生物活性成分并具備一定的功能特性。蘋果濁汁中多酚類化合物具有緩解慢性疾病和退化性疾病的功效[2]。維生素C不僅有助于預防口腔癌、咽癌和喉癌[3]，而且有助于鐵離子的吸收，對兒童生長發(fā)育具有促進作用[4]。果膠纖維可以促進脂質消化，抵抗腸癌及降低膽固醇等作用[5]。在日益提倡加強生活品質和飲食健康的生活理念下，NFC 蘋果汁具有巨大的開發(fā)空間和廣闊的市場前景。

目前我國果汁市場還以濃縮汁調配為主，NFC 蘋果汁存在加工技術相對薄弱、生產設備不夠先進等問題，導致蘋果濁汁的產品較少，質量難與國際一流產品相比。我國對于NFC 蘋果汁加工相關理論和機理的研究較少，對加工環(huán)節(jié)中蘋果汁品質的變化規(guī)律缺乏系統(tǒng)分析。而加工環(huán)節(jié)對果汁的營養(yǎng)、穩(wěn)定性等品質影響很大。陳賢爽等[6]對枇杷果汁加工環(huán)節(jié)的研究發(fā)現(xiàn)產品的色澤、SSC、可滴定酸及總酚等品質降低。皋香[7]對菠蘿蜜果汁的4 個關鍵加工過程進行分析，發(fā)現(xiàn)對果汁香氣影響較大的是酶解和殺菌，其中酶處理有明顯增香作用。如何減少加工過程中營養(yǎng)物質損失進而提高產品品質，已成為目前研究的熱點。

本研究以遼西地區(qū)特色國光蘋果為原料，通過對可溶性蛋白、可溶性糖、還原糖、VC、果膠、多酚等營養(yǎng)指標的分析，探討打漿、酶解、過濾和殺菌工藝環(huán)節(jié)對國光蘋果營養(yǎng)成分變化的影響，綜合分析影響蘋果汁營養(yǎng)變化的主導工藝環(huán)節(jié)，探尋國光蘋果加工過程中營養(yǎng)品質的變化規(guī)律。旨在為國光蘋果的加工生產及利用提供理論指導，為加工過程中有效減少果汁中營養(yǎng)物質損耗提供理論借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

原料：國光蘋果（Malus domestica，‘Ralls’），產自遼寧錦州，于2018 年10 月收獲，挑選成熟度一致，無機械損傷和病蟲害并帶有果梗的果實作為試驗材料。

試劑：D-異抗壞血酸鈉、果膠酶（104U/g）、纖維素酶（104U/g）均為食品級，和氏璧生物技術有限公司；牛血清蛋白質（BSA），北京奧博星生物技術有限責任公司；考馬斯亮藍G-250，上海藍季科技發(fā)展有限公司；無水乙醇、結晶酚、鄰苯二甲酸氫鉀、鹽酸、亞硝酸鈉、氫氧化鈉，天津市風船化學試劑科技有限公司；磷酸，天津永晟精細化工有限公司；草酸、甲基紅、酒石酸鉀鈉，天津市天力化學試劑有限公司；抗壞血酸、酚酞、葡萄糖，天津市大茂化學試劑廠；2，6-二氯靛酚鈉，天津市光復精細化工研究所；碳酸氫鈉、碳酸鈉、亞硫酸鈉，天津市化學試劑有限公司；乙酸鋅、咔唑，國藥集團化學試劑有限公司；亞鐵氰化鉀、聚半乳糖醛酸，山東西亞化學股份有限公司；濃硫酸，錦州古城化學試劑有限公司；3，5-二硝基水楊酸，上海九鼎化學科技有限公司；沒食子酸和硝酸鋁，天津市科密歐化學試劑有限公司；福林酚，北京索萊寶科技有限公司，以上化學試劑均為分析純級。

1.2 儀器與設備

PL303 電子天平，梅特勒-托利多儀器有限公司；Allegra 64R 離心機，美國貝克曼庫爾特公司；HWS-24 電熱恒溫水浴鍋，上海恒科學儀器有限公司；KQ-250E 型超聲波清洗器，坤上市超聲儀器有限公司；2WAJ 型阿貝折光儀，上海申光儀器儀表有限公司；SRQ-7315 多功能料理機，佛山市艾尼詩登電器有限公司；UV-2550 紫外可見分光光度計，日本島津公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 果汁工藝流程 蘋果→清洗→切塊→護色→打漿→酶解→過濾→灌裝→排氣→密封→殺菌→冷卻→成品

1.3.2 關鍵加工過程

1）打漿 選擇成熟度適中的國光蘋果，清洗后去核切塊，放入質量分數(shù)為1%的VC 水溶液中浸泡護色，取出果塊放入組織破碎機中打漿2 min，并加入果塊質量的0.1%的VC 進行打漿護色；

2）酶解 向果漿中加入0.5%的纖維素酶和0.16%的果膠酶后，置于45 ℃恒溫水浴鍋中酶解60 min；

3）過濾 用300 目的過濾器對酶解后的果漿進行過濾；

4）殺菌 過濾后的果汁裝罐脫氣后置于85 ℃恒溫水浴鍋中，殺菌10 min，冷卻后得到成品。

分析加工后樣品，研究可溶性蛋白、總酚、黃酮、果膠等營養(yǎng)指標變化情況。

1.4 檢測方法

1.4.1 可溶性蛋白 參照考馬斯亮藍法測定可溶性蛋白質的含量[8]。以牛血清白蛋白為標準品，得到可溶性蛋白（X）與吸光度（Y）標準曲線的線性關系：Y=0.0095X+0.0129，R2=0.999，結果表示為μg 可溶性蛋白/g 蘋果組織提取物。

1.4.2 總酚 采用福林酚（Folin-Ciocalteu，F(xiàn)C）法測定總酚含量[9]。以沒食子酸為標準品，得出沒食子酸的濃度（X）與吸光度值（Y）的線性關系：Y=1.2075X-0.0061，R2=0.9991，結果表示為mg 總酚/g 蘋果組織提取物。

1.4.3 黃酮 根據(jù)蘆丁標準曲線測定黃酮的含量[9]。以蘆丁為標準品，得到蘆丁（X）與吸光度（Y）的線性關系：Y=1.0496X+0.0528，R2=0.992，結果表示為mg 黃酮/g 蘋果組織提取物。

1.4.4 抗壞血酸 采用GB/T 5009.86-2016《食品安全國家標準食品中抗壞血酸的測定》[10]中的2，6-二氯靛酚滴定法進行測定。

1.4.5 可溶性糖和還原糖 采用NY/T 2742-2015《食品安全國家標準水果及制品可溶性糖的測定》[11]中的3，5-二硝基水楊酸比色法。以葡萄糖為標準品對比，得到葡萄糖（X）與吸光度（Y）標準曲線的線性關系Y=0.5363X-0.0301，R2=0.9945，結果表示為mg 可溶性糖和還原糖/g 蘋果組織提取物。

1.4.6 可溶性果膠和原果膠 采用NY/T 2016-2011 中的《食品安全國家標準水果及其制品中果膠含量的測定分光光度法》[12]測定果膠含量。以聚半乳糖醛酸為標準品，得到聚半乳糖醛酸（X）與吸光度（Y）的線性關系Y=0.003X-0.0019，R2=0.995，結果以%表示。

1.4.7 可溶性固形物 利用數(shù)顯糖度計進行測定，單位為°Brix。

1.4.8 可滴定酸 根據(jù)NaOH 的消耗量計算出蘋果組織中可滴定酸的含量[13]。其中蘋果酸的折算系數(shù)為0.067。

1.5 統(tǒng)計分析

2 結果與分析

2.1 可溶性蛋白含量

果蔬中的大多數(shù)可溶性蛋白質與新陳代謝有關，分析其含量對了解組織總代謝活動具有重要意義[14]。國光蘋果打漿后可溶性蛋白質含量為63.41 μg/g，經(jīng)過酶解后可溶性蛋白質含量為42.33 μg/g，下降了33.25%（圖1）。這可能與酶種類、酶解溫度和酶用量有關。雖然研究所用酶主要為多糖水解酶，但是部分蛋白與多糖結合形成糖蛋白，也導致了總體蛋白含量的下降。酶解溫度較高，酶活性增強，促進了蛋白質的分解，疏水性氨基酸殘基不斷釋放，從而導致可溶性蛋白分子的溶解性下降[15]；過濾后，可溶性蛋白含量下降了30.84%，這與果皮和果肉中含有的殘余可溶性蛋白有關[16]；殺菌后，可溶性蛋白含量下降了8.15%。殺菌時產生的高溫在一定程度上破壞了蛋白質的空間分布結構，使蛋白的生物活性成分和理化性質發(fā)生改變，從而導致可溶性蛋白含量下降。

圖1 加工過程中蘋果濁汁可溶性蛋白質含量的變化Fig.1 Changes on soluble protein content of cloudy apple juice during processing

2.2 總酚含量

國光蘋果打漿后總酚含量為1.21 mg/g，酶解后的總酚含量有所增加，而變化不大（圖2）。溫度升高有利于酚類物質在酶的作用下，從酚類前體物質轉化或從細胞中釋放出來，進而導致酶解后的總酚含量有所提升。研究表明，蘋果渣中富含多酚類化合物[17]，因此過濾蘋果渣后，總酚含量下降。殺菌后較過濾后的總酚含量下降，隨著殺菌溫度的升高和殺菌時間的延長而導致總酚含量降低，并且溫度越高降低得越快。另有研究表明采用低溫、短時的巴氏殺菌工藝更有利于保證果汁的性質和生物活性成分含量[18]。

圖2 加工過程中蘋果濁汁總酚含量的變化Fig.2 Changes on total phenol content of cloudy apple juice during processing

2.3 黃酮含量

國光蘋果打漿后黃酮含量為0.18 mg/g，酶解后黃酮含量有所升高（圖3），蘋果組織中的果膠物質完全分解為小分子物質后，黃酮類化合物充分釋放，使黃酮含量升高。黃酮類化合物是廣泛存在于水果蔬菜中的次生代謝類物質，蘋果渣中含有豐富的抗氧化和抗菌活性物質[19]，在過濾過程中蘋果渣的去除會導致蘋果汁中黃酮含量的下降；黃酮含量隨處理溫度的升高呈下降趨勢，溫度對黃酮含量的影響很大，殺菌溫度為85 ℃，溫度較高，過濾后果汁中的黃酮含量隨著殺菌溫度的升高而逐漸下降。

2.4 蘋果濁汁抗壞血酸含量

國光蘋果打漿后抗壞血酸含量為9.54 mg/kg，經(jīng)酶解、過濾和殺菌工藝環(huán)節(jié)后抗壞血酸含量下降（圖4）。推測主要原因為一方面抗壞血酸具有不穩(wěn)定性和較強的還原性，加熱時容易氧化分解，酶解時和殺菌時溫度等加工工藝條件會對抗壞血酸含量造成破壞；另一方面，果皮中的抗壞血酸含量顯著高于果肉中的含量[20]，在過濾過程中，除去了蘋果渣從而將大部分果皮中殘留的營養(yǎng)活性成分去除，使抗壞血酸含量下降。

圖3 加工過程中蘋果濁汁黃酮含量的變化Fig.3 Changes on flavonoids content of cloudy apple juice during processing

2.5 蘋果濁汁還原糖與可溶性糖含量

圖4 加工過程中蘋果濁汁抗壞血酸含量的變化Fig.4 Changes on ascorbic acid content of cloudy apple juice during processing

國光蘋果打漿后還原糖含量為82.85 mg/g，經(jīng)酶解、過濾、殺菌后糖的含量上升（圖5a），可溶性糖含量變化（圖5b）沒有還原糖明顯。這可能是因為一方面酶將蘋果細胞組織中的大分子物質降解，破壞了細胞壁和細胞膜結構，使小分子類的還原糖和細胞內的多糖充分暴露出來，進而溶解到蘋果組織中[21-22]，另一方面因為經(jīng)過加熱處理，蘋果組織內部溫度達到淀粉酶的最佳活力范圍，淀粉酶的活性增強并加快淀粉轉化，從而使含糖量，特別是還原糖隨著加熱時間的延長而迅速增加，同時可溶性糖含量也有所增加。

圖5 加工過程中蘋果濁汁糖類物質的變化Fig.5 Changes on sugar substances of cloudy apple juice during processing

2.6 蘋果濁汁可溶性果膠與原果膠含量

果膠是高等植物細胞壁的重要成分，可以通過氫鍵、疏水作用和靜電作用與多酚相互作用[23]，國光蘋果打漿后可溶性果膠含量為0.32%（圖6a），原果膠含量為2.15%（圖6b），經(jīng)過酶解、過濾、殺菌后可溶性果膠和原果膠含量逐漸減少。推測有兩點原因，一方面酶解過程中添加果膠酶可以有效降解果膠含量，且在一定程度上隨著果膠酶的加入，果膠降解率增大；另一方面，蘋果汁加工的果渣中含有殘留的果膠使果膠含量下降。

圖6 加工過程中蘋果濁汁果膠物質的變化Fig.6 Changes on pectin material of cloudy apple juice during processing

2.7 可溶性固形物含量

可溶性固形物的含量是評價蘋果果實品質的重要指標之一，在一定程度上決定了蘋果汁的味道[24]。國光蘋果打漿后可溶性固形物含量為13.67°Brix，經(jīng)酶解后其含量有所上升（圖7）。這可能是因為酶的添加有利于果膠等大分子物質充分水解，產生大量可溶性的小分子物質；殺菌后與過濾后的可溶性固形物含量相近，說明在一定程度上殺菌對可溶性固形物含量影響不大。

圖7 加工過程中蘋果濁汁可溶性固形物含量的變化Fig.7 Changes on soluble solids content of cloudy apple juice during processing

2.8 蘋果濁汁可滴定酸含量

由圖8 可以看出，國光蘋果打漿后可滴定酸含量為0.42%，經(jīng)酶解后可滴定酸含量呈上升趨勢，過濾后含量有所下降，而殺菌后可滴定酸含量幾乎不變，這可能是因為酶解處理降解果膠物質，使得溶出的小分子物質增加，從而使得單位質量中有機酸的比例增加。而過濾出蘋果渣后使可滴定酸含量下降。總體來看，不同工藝環(huán)節(jié)的可滴定酸含量大約維持在0.45%左右，說明加工過程對可滴定酸含量的影響不大。

圖8 加工過程中蘋果濁汁可滴定酸含量的變化Fig.8 Changes on titration acid content of cloudy apple juice during processing

2.9 蘋果濁汁加工過程中營養(yǎng)指標的相關性

對加工過程中果汁的10 項營養(yǎng)指標的變化情況進行了相關性分析（表1）。可以看出，蘋果濁汁加工過程中，多項營養(yǎng)指標間變化有顯著相關性?？扇苄缘鞍着c總酚以外的其它指標均顯著相關，尤其是黃酮、可溶性果膠、原果膠，均為顯著正相關（P＜0.01）。蘋果濁汁顆粒體系的主要構成為蛋白、果膠和多酚及黃酮類物質，加工過程中隨著大顆粒的沉淀或過濾，這些營養(yǎng)組分均有所減少。總酚與黃酮呈極顯著正相關（P＜0.01），說明加工過程對小分子活性組分有相似的影響；與可溶性糖、還原糖及可滴定酸呈極顯著負相關（P＜0.01），而與原果膠及可溶性果膠顯著正相關（P＜0.01），說明加工過程中果膠類物質主要分解為小分子糖類物質及有機酸。

表1 蘋果濁汁加工過程中營養(yǎng)指標的相關性分析Table 1 Correlation analysis on nutritional indexes of cloudy apple juice during processing

3 結論

國光蘋果加工成蘋果濁汁的過程，對不同營養(yǎng)素的影響不同。加工過程中，可溶性蛋白、抗壞血酸以及果膠含量逐漸下降；多酚、可溶性固形物以及黃酮含量呈先升高后下降的趨勢；由于果膠類物質分解為小分子糖類，可溶性糖和還原糖呈逐漸上升的趨勢?？傮w來看，酶解過程對果汁可溶性蛋白和可溶性果膠影響較大，過濾過程對果汁蛋白、果膠、黃酮等顆粒構成物的影響較大；殺菌使果汁中總酚、黃酮等生物活性物質明顯減少。