超高壓鮮榨梨汁褐變因素與控制研究

尚海濤　宣曉婷　崔燕　林旭東　俞靜芬　凌建剛

摘要：分析超高壓鮮榨梨汁褐變的影響因素，探索褐變控制技術(shù)，以翠冠梨汁為對(duì)象，研究了成熟度、澄清、去心、檸檬酸、抗壞血酸處理對(duì)梨汁褐變的影響，測(cè)定了色澤、總酚、多酚氧化酶、糖度、酸度、pH值等指標(biāo)。結(jié)果表明，八九成熟的翠冠梨榨汁不易褐變;300～600 MPa超高壓處理會(huì)加速梨汁貨架期褐變;PPO活性和總酚含量是影響鮮榨梨汁褐變的主要因素，而pH值是影響PPO活性的一個(gè)重要因素;澄清處理、去心處理可以降低PPO活性和總酚含量，一定程度上抑制梨汁褐變;檸檬酸會(huì)降低pH值，更接近PPO最適反應(yīng)pH值，提高PPO活性，加速梨汁褐變;抗壞血酸可有效抑制PPO活性，防止梨汁褐變。因此，抗壞血酸是一種有效控制超高壓梨汁褐變的方法。

關(guān)鍵詞：鮮榨梨汁;超高壓;多酚氧化酶;檸檬酸;抗壞血酸

中圖分類號(hào)：TS255.1? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? doi：10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2020.02.033

Abstract：To analyze the influencing factors of fresh pear juice browning after high pressure processing treatment and explore the control technology，taking Cuiguan pear juice as materials，the effects of maturity，clarification，coring，citric acid and ascorbic acid treatment on browning of fresh pear juice were studied. The color，total phenol，polyphenol oxidase，sugar degree and acidity were determined. The results showed that the juice squeezed from Cuiguan pear of 80% and 90% maturity was not easy to brown;300～600 MPa high pressure processing treatment could accelerate the browning of pear juice in shelf life;PPO activity and total phenol content were the most critical factors affecting the browning，and pH value was an important factor affecting PPO activity. Clarification and coring could reduce PPO activity and total phenol content，inhibit browning of fresh pear juice to a certain extent;citric acid could accelerate browning of pear juice，so it should be used as acidity regulator rather than as anti-browning agent;ascorbic acid could inhibit PPO activity and effectively prevent browning of fresh pear juice after high pressure processing treatment.

Key words：fresh pear juice;high pressure processing;polyphenol oxidase;citric acid;ascorbic acid

翠冠梨（Pyrus pyrifolia Nakai cv. Cuiguan）石細(xì)胞極少，出汁率高，鮮榨汁呈白色，幾乎不褐變、風(fēng)味甜[1]，具有良好的感官品質(zhì)。梨汁是良好的保健飲料，也是盛夏解渴消暑的時(shí)令佳品。中醫(yī)認(rèn)為生熟梨汁功效各有不同。熟梨汁滋陰潤(rùn)肺、止咳祛痰，對(duì)患肺熱久咳的病人有明顯的療效，而生鮮梨汁能明顯解除上呼吸道感染患者所出現(xiàn)的咽喉干、癢、痛、沙啞等癥狀，臨床試驗(yàn)表明，生鮮梨汁還可以防治便秘[2-3]。

傳統(tǒng)梨汁以熱加工為主，用以殺菌和鈍化酶活性。但梨汁對(duì)熱極為敏感，熱殺菌或熱鈍酶過程中生鮮風(fēng)味易喪失，并產(chǎn)生蒸煮味。超高壓加工技術(shù)（High Pressure Processing，HHP）是指在室溫或溫和加熱條件下利用100～1 000 MPa的壓力處理食品，以達(dá)到殺菌鈍酶的目的，能夠有效解決果汁熱加工無法突破的技術(shù)“瓶頸”，而對(duì)于口感、風(fēng)味和營養(yǎng)的影響較小，可以很好地保留生鮮風(fēng)味和功效，為鮮榨梨汁的加工提供了可能，為飲料市場(chǎng)增加了一個(gè)新品類?，F(xiàn)有研究表明，超高壓處理可有效殺死果汁微生物，但卻不能完全滅酶[4]，如引起褐變的多酚氧化酶（Polyphenol Oxidase，PPO），甚至存在激活效應(yīng)[5]，加速梨汁貨架期褐變，色澤由白色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t褐色，嚴(yán)重影響外觀品質(zhì)和商品價(jià)值。如何控制超高壓鮮榨梨汁貨架期褐變成為了亟待解決的問題。

試驗(yàn)研究成熟度、澄清、去心、檸檬酸、抗壞血酸等處理對(duì)超高壓鮮榨梨汁褐變的影響，分析鮮榨梨汁加工過程中影響褐變的因素，探索褐變控制技術(shù)，為超高壓鮮榨梨汁加工提供理論參考。

1? ?材料與方法

1.1? ?材料與試劑

翠冠梨，2019年7.15（七成熟）、7.25（八成熟）、8.4（九成熟），寧波市鄞州綠洲果業(yè)專業(yè)合作社果園提供。

食品級(jí)無水檸檬酸、L -抗壞血酸，河南千志商貿(mào)有限公司提供;食品級(jí)維果靈（Dimethyl dicarbonate，DMDC），廣東鑫億康生物科技有限公司提供;福林酚試劑，合肥博美生物科技有限公司提供;鄰苯二酚，上海展云化工有限公司提供。

1.2? ?儀器及設(shè)備

CC-600 （R） plus型原汁機(jī)，韓國圖們惠人電子有限公司產(chǎn)品;CQC2L-600型全液相超高壓設(shè)備，北京速原中天科技股份公司產(chǎn)品;CR-5型色差計(jì)，日本柯尼卡美能達(dá)（KONICA MINOLTA）株式會(huì)社產(chǎn)品;UV1600型紫外可見光分光光度計(jì)，上海赫爾普國際貿(mào)易有限公司產(chǎn)品;H1850R型臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)，湖南湘儀離心機(jī)儀器有限公司產(chǎn)品;FiveEasy Plus pH計(jì)，瑞士梅特勒-托利多（METLER TOLEDO）集團(tuán)產(chǎn)品;PAL-BX/ACID F5型糖酸度測(cè)定儀，日本愛拓（ATAGO）公司產(chǎn)品。

1.3? ?處理方法

1.3.1? ?成熟度

將不同成熟度的梨果實(shí)去皮、去柄、去籽后，原汁機(jī)榨汁，再經(jīng)200目尼龍紗布過濾，制得果汁。然后測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)，其中感官評(píng)定中的褐變情況在榨汁后敞口放置1 h測(cè)定。

1.3.2? ?超高壓處理

將八成熟的梨果實(shí)，按1.3.1方法加工制得果汁，灌裝密封于塑料瓶中。采用0，100，200，300，400，500，600 MPa超高壓處理5 min。由于0～300 MPa? ? 超高壓處理5 min后仍會(huì)發(fā)酵變質(zhì)，影響色澤觀察，為了保持樣品一致性，所有處理添加質(zhì)量濃度為? 200 mg/L的DMDC防止發(fā)酵對(duì)色澤的影響。超高壓處理后分裝于50 mL樣品瓶中，密封后于25 ℃下放置24 h，每6 h取樣測(cè)定一次色澤。

1.3.3? ?澄清、去心處理

將八成熟的梨果實(shí)去皮、去柄、去籽后，分成? 3組。一組直接榨汁;一組榨汁后再采用硅藻土過濾得澄清梨汁;一組完全去心（石細(xì)胞組織），然后再榨汁過濾得去心梨汁。分別灌裝密封后，于500 MPa超高壓處理5 min，同1.3.2樣品處理測(cè)定指標(biāo)。

1.3.4? ?檸檬酸、抗壞血酸處理

將八成熟的梨果實(shí)，去皮、去柄、去籽后，添加0.1%，0.2%，0.3% 檸檬酸或抗壞血酸。于500 MPa超高壓處理5 min，同1.3.2樣品處理測(cè)定指標(biāo)。

1.4? ?測(cè)定方法

1.4.1? ?感官評(píng)定

參照李麗梅等人[6]的梨汁感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，略有修改。5人評(píng)分小組分別對(duì)甜度、酸度、香氣和褐變情況進(jìn)行評(píng)定。

梨汁的感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見表1。

1.4.2? ?色澤的測(cè)定

參照Gao G等人[7]的方法，取15 mL樣品于樣品皿內(nèi)，采用色差計(jì)測(cè)定，測(cè)定模式為反射測(cè)量，測(cè)定口徑為30 mm，測(cè)定L*值，a*值，b*值。按公式（1）計(jì)算色差值（ΔE）。

1.4.3? ?PPO活性的測(cè)定

參照曹建康等人[8]方法測(cè)定，略作修改。取梨汁5 mL，12 000 g，于4 ℃條件下離心15 min，上清液即為酶液。采用蒸餾水配制濃度50 mmol/L鄰苯二酚溶液。3 mL反應(yīng)體系中含1.9 mL蒸餾水、1 mL濃度50 mmol/L鄰苯二酚溶液和0.1 mL酶液。測(cè)定? ? 4 min內(nèi)A420 nm變化，以每分鐘吸光度上升0.1作為一個(gè)酶活力單位（U）。PPO活力按公式（2）計(jì)算。

1.4.4? ?總酚含量的測(cè)定

采用福林酚法測(cè)定[9]。取1 mL梨汁，加入4 mL 蒸餾水，振蕩混勻;取梨汁12 000 g，于4 ℃條件下離心15 min，取1 mL上清液，加1 mL福林酚試劑，3 mL 質(zhì)量濃度20%無水碳酸鈉;于50 ℃下保溫30 min，于波長(zhǎng)765 nm處測(cè)定吸光度;以鄰苯二酚為底物繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果以mmol/L表示。

1.4.5? ?pH值的測(cè)定

采用pH計(jì)測(cè)定。

1.4.6? ?糖度的測(cè)定

使用糖酸度測(cè)定儀測(cè)定，滴入1～2滴梨汁，讀取糖度值。

1.4.7? ?酸度的測(cè)定

稱取1 g梨汁，稀釋50倍。使用糖酸度測(cè)定儀測(cè)定，滴入1～2滴樣品，讀取酸度值。

1.5? ?數(shù)據(jù)分析

各指標(biāo)平行測(cè)定3次，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件，差異顯著性檢驗(yàn)采用鄧肯多重比較法，差異顯著性水平為0.05。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?成熟度對(duì)鮮榨梨汁感官、品質(zhì)及褐變相關(guān)指標(biāo)的影響

成熟度對(duì)鮮榨梨汁感官評(píng)分的影響見表2。

由表2可知，成熟度顯著影響梨汁綜合感官評(píng)分（p<0.05），八成熟的梨汁綜合得分最高，九成熟次之，七成熟最差。七成熟梨汁不甜卻較酸，風(fēng)味輕淡;八成熟梨汁酸甜適宜，風(fēng)味適中;九成熟很甜卻不酸，風(fēng)味濃郁。其中，七成熟的梨汁易發(fā)生褐變，而八九成熟的梨汁未褐變或輕微褐變。

成熟度對(duì)鮮榨梨汁品質(zhì)和褐變相關(guān)指標(biāo)的影響見表3。

由表3可知，成熟度對(duì)糖度、酸度、糖酸比也存在著顯著性影響（p<0.05）。隨著成熟度的上升，糖度上升，酸度和pH值下降，糖酸比從17.4上升到85.0。九成熟梨汁風(fēng)味更濃郁，但榨汁后甜度和酸度需要適當(dāng)調(diào)節(jié)。PPO活性隨成熟度升高逐漸下降。前期研究表明翠冠梨PPO活性存在2個(gè)最適? pH值，分別為5.0和7.0。邱禮根等人[10]研究也發(fā)現(xiàn)翠冠梨存在2個(gè)最適pH值，分別為4.5和7.0。九成熟梨汁自然pH值0.57，遠(yuǎn)離2個(gè)最適pH值，在此pH值下PPO會(huì)表現(xiàn)出較低的催化活性。

大多數(shù)的果汁褐變發(fā)生在榨汁過程，為防止褐變發(fā)生，需要在榨汁前進(jìn)行護(hù)色鈍酶預(yù)處理。如劉樹興等人[11]打漿前首先使用功率720 W的微波處理20 s，再用濃度為3 mmol/L抗壞血酸浸泡15 min。董瑞雪等人[12]研究表明復(fù)合抑制劑比單一抑制劑效果好，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.22%抗壞血酸、質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.008%氯化鈉和質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.50%檸檬酸混合形成的復(fù)合抑制劑防褐變效果最好。八九成熟翠冠梨榨汁后1 h仍未發(fā)生明顯褐變現(xiàn)象。因此，八九成熟梨果實(shí)適宜于榨汁，榨汁前無需切塊護(hù)色處理，可以減化加工步驟。

2.2? ?超高壓處理對(duì)鮮榨梨汁褐變的影響

超高壓處理對(duì)鮮榨梨汁色差值的影響見圖1。

由圖1可知，超高壓處理前后梨汁隨著貨架時(shí)間的延長(zhǎng)，色差值會(huì)逐漸增大。0～200 MPa處理，貨架期24 h未見明顯褐變，色差值遠(yuǎn)低于1.5（肉眼可見差別）。而300～600 MPa處理，隨著貨架時(shí)間的延長(zhǎng)，色差值快速上升，且處理壓力越高，上升的越快，越早達(dá)到1.5，表現(xiàn)出褐變現(xiàn)象。結(jié)果表明，超高壓加速鮮榨梨汁褐變，其原因主要是由于超高壓提高PPO與底物的親和力，激活潛在PPO，提高酶促反應(yīng)速度，加速鮮榨梨汁褐變[5]。超高壓酶激活效應(yīng)早有報(bào)道。曾慶梅等人[13]研究表明，處理溫度50 ℃，保壓時(shí)間為10 min，pH值為5的條件下，200～300 MPa 處理梨汁時(shí)多酚氧化酶被激活，活性表現(xiàn)最高，相對(duì)活性分別為115.3%和111.4%。Asaka M等人[14]的研究結(jié)果更是表明600 MPa，10 min超高壓處理拉法蘭西梨后PPO活性上升了13.8倍。Terefe N S等人[15]研究也發(fā)現(xiàn)在500 MPa，30 ℃下超高壓處理藍(lán)莓激活PPO活性最大可達(dá)6.1倍。因此，超高壓加工鮮榨梨汁還需要協(xié)同技術(shù)控制激活的酶活性，防止褐變的發(fā)生。

2.3? ?澄清、去心處理對(duì)超高壓鮮榨梨汁褐變的影響

澄清、去心處理對(duì)超高壓鮮榨梨汁色差值的影響見圖2。

由圖2可知，超高壓處理后澄清梨汁色差值會(huì)快速上升，發(fā)生褐變的時(shí)間與對(duì)照組相近。但是澄清梨汁色差值很快出現(xiàn)平臺(tái)效應(yīng)，24 h時(shí)其色差值遠(yuǎn)低于對(duì)照。表明澄清處理不影響褐變發(fā)生時(shí)間，但是會(huì)降低褐變的程度。超高壓處理后去心梨汁色差值雖然也會(huì)上升，但也遠(yuǎn)低于對(duì)照。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，澄清處理、去心處理只能減輕或延緩并不能完全抑制褐變的發(fā)生。

澄清處理、去心處理對(duì)超高壓鮮榨梨汁品質(zhì)及褐變相關(guān)指標(biāo)的影響見表4。

由表4可知，澄清處理和去心處理都使梨汁總酚含量和PPO活性顯著下降。而且去心處理同時(shí)使酸度下降，糖度、糖酸比和pH值上升。這可能與梨果心（石細(xì)胞組織）相對(duì)果肉糖度較低、酸度較高有關(guān)。去心處理可以減緩梨汁褐變與果實(shí)貯藏過程易發(fā)生果心褐變相一致。如劉佰霖等人[16]研究發(fā)現(xiàn)“玉露香梨”貯藏過程中易發(fā)生果心褐變。

2.4? ?檸檬酸、抗壞血酸處理對(duì)超高壓鮮榨梨汁褐變的影響

檸檬酸、抗壞血酸處理對(duì)超高壓鮮榨梨汁色差值的影響見圖3，檸檬酸、維C處理對(duì)超高壓鮮榨梨汁品質(zhì)及褐變相關(guān)指標(biāo)的影響見表5。

由圖3可知，檸檬酸不僅不能抑制超高壓鮮榨梨汁褐變，反而出現(xiàn)了加重的現(xiàn)象。同時(shí)，由表5可知，檸檬酸的添加明顯增加了酸度，降低了pH值和糖酸比，會(huì)對(duì)感官品質(zhì)產(chǎn)生較大影響?？箟难崾浅Ｓ玫姆篮肿儎?。由圖3可知，抗壞血酸的添加可以顯著抑制褐變的發(fā)生。添加0.2%～0.3%的梨汁24 h色差值僅為0.8和0.6。繼續(xù)貯藏，色差值升高速度趨于穩(wěn)定，形成平臺(tái)效應(yīng)。另外試驗(yàn)表明添加? ? ? 0.2%～0.3%的梨汁于4 ℃下貯藏60 d也未發(fā)生褐變現(xiàn)象（數(shù)據(jù)未列出）。由表5可知，抗壞血酸的添加雖然一定程定上也影響著梨汁的酸度和pH值，但遠(yuǎn)小于檸檬酸的影響。

大多數(shù)研究認(rèn)為檸檬酸可以有效控制梨汁褐變，如周會(huì)玲等人[17]研究認(rèn)為壓榨過程中添加檸檬汁、pH值為4時(shí)抑制褐變效果最佳。連文綺等人[18]研究表明4 mg/mL檸檬酸處理后，鮮切蘋果褐變程度得到了明顯改善。而司紅起等人[19]研究表明在0.1～? ? 0.4 mmo/L內(nèi)，檸檬酸對(duì)小麥PPO活性起激活作用，在0.6～0.8 mmol/L濃度范圍內(nèi)，檸檬酸對(duì)小麥PPO活性起抑制作用。如同成熟度對(duì)PPO活性的影響，檸檬酸的添加使得梨汁的pH值更接近最適pH值，致使PPO活性更高。不同來源的PPO最適pH值不同，當(dāng)自然酸度小于最適pH值，添加檸檬酸會(huì)抑制PPO活性，但翠冠梨果汁自然酸度大于最適pH值，添加檸檬酸反而會(huì)增加PPO活性。研究表明，當(dāng)添加0.50%檸檬酸時(shí)，pH值會(huì)降至2.5，雖可有效抑制酶促褐變，但會(huì)使得梨濁汁因過酸而不宜食用[20]。由此可見，檸檬酸主要可作為翠冠梨汁的酸度調(diào)節(jié)劑，而不適合作為防褐變劑?？箟难峥梢砸种瞥邏杭せ畹腜PO活性，防止梨汁的褐變，具有較好的褐變抑制作用[21]。

2.5? ?相關(guān)性分析

超高壓鮮榨梨汁品質(zhì)及褐變相關(guān)指標(biāo)相關(guān)性分析見表6。

超高壓鮮榨梨汁的色差值與總酚含量和PPO活性存在極顯著相關(guān)性。pH值雖然與色差值相關(guān)性不顯著，但與PPO活性顯著相關(guān)，可以通過影響PPO活性間接影響褐變。趙光遠(yuǎn)等人[22]認(rèn)為pH值是影響蘋果酶促褐變最重要的因素。由些可見，PPO活性和總酚含量是影響鮮榨梨汁褐變的主要因素，而pH值是影響PPO活性的另一個(gè)重要因素，可間接影響褐變的發(fā)生。選用八九成熟的果實(shí)，提高pH值可以避免榨汁時(shí)褐變發(fā)生;澄清處理、去心處理可以降低PPO活性和總酚含量，減輕或延緩褐變發(fā)生;抗壞血酸處理可有效抑制PPO活性，抑制超高壓鮮榨梨汁褐變。

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