西番蓮果汁褐變抑制劑的選取及優(yōu)化*

郭夢霖，楊陽，胡嘉淼，林少玲

（福建農(nóng)林大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350002）

西番蓮，學(xué)名Passiflora edulia Sims，因香味又名“百香果”，因外觀又名“雞蛋果”，在世界上享有“果汁之王”的稱號，是西番蓮科西番蓮屬的草質(zhì)藤本植物，廣泛分布于熱帶和亞熱帶地區(qū)[1,2]。在我國主要產(chǎn)于南方地區(qū)，如海南、福建、廣西、廣東等地區(qū)，主要種植種類分為紫果、黃果以及雜交果三大類[3]，其外皮呈現(xiàn)皮革質(zhì)感，有一定的硬度，有韌性，內(nèi)部果肉為黃色，果汁充盈，形態(tài)如同生蛋黃。西番蓮富含多種氨基酸、維生素、類胡蘿卜素以及各種微量元素，具有防治高血壓、促進(jìn)代謝、提高免疫力、延緩衰老等多種功效作用，對人體健康的維護(hù)與提升有利，營養(yǎng)價值高[4]。

近些年來，西番蓮飲品產(chǎn)業(yè)得到迅猛發(fā)展。西番蓮果汁具有很高的營養(yǎng)及保健價值，含有各種營養(yǎng)物質(zhì)，可以直接鮮食，也可以制成果汁或與其他果汁復(fù)配。西番蓮含有非常豐富的功能成分及營養(yǎng)物質(zhì)，如天然維生素C，其維生素C的含量高達(dá)269.3 mg/kg[5]；還富含多種酚類物質(zhì)，如黃酮類和花青素及其苷類[6]；同時，在西番蓮果皮及種子中可溶性膳食纖維含量也非常豐富[7]；此外，被證實(shí)有多種有效生物活性的番茄紅素也在西番蓮果實(shí)及其果汁制品中大量存在[8]；而西番蓮果汁中Fe、Ca、Se等微量元素[9]和多種氨基酸等物質(zhì)的含量也非常豐富[10]。

然而西番蓮果汁易于發(fā)生褐變，因此，有效抑制西番蓮果汁褐變也成了該系列產(chǎn)品亟待解決的問題。西番蓮果汁的褐變會影響其商品果汁的顏色性狀，降低顧客購買欲望，同時也會較大程度影響其營養(yǎng)成分，導(dǎo)致其特有的成分物質(zhì)含量下降，大幅降低了商品的經(jīng)濟(jì)價值。因此，在西番蓮果汁的加工過程中，對西番蓮果汁的褐變抑制的研究與處理，即護(hù)色處理顯得非常重要。

研究表明，西番蓮果汁的褐變主要是由于番蓮中的酚類物質(zhì)極易被氧化。當(dāng)西番蓮受機(jī)械損傷，如破壁機(jī)破碎時，完整的細(xì)胞組織被破壞，空氣進(jìn)入與底物發(fā)生反應(yīng)，而內(nèi)部還原反應(yīng)和酶促反應(yīng)中間產(chǎn)物醌的生成速率不平衡，從而醌發(fā)生積累，經(jīng)過進(jìn)一步的氧化聚合，會形成黑褐色素，因此使得西番蓮果汁受褐變問題的困擾。果汁的褐變不僅破壞商品的外觀和性狀，更會使其風(fēng)味和營養(yǎng)水平大打折扣，降低商品貨架期。對果汁制品褐變反應(yīng)原理進(jìn)行研究，尋找解決或減緩果汁的褐變的方案，不僅能保持產(chǎn)品原有的新鮮良好的感官特性和營養(yǎng)成分，延長商品保質(zhì)期，減少損耗，對企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益有著非常重要的意義。

本研究采用色差儀對西番蓮果汁的初始顏色做測定，與經(jīng)過一周時間的冷藏保鮮添加不同類別及不同劑量的護(hù)色劑后的果汁顏色進(jìn)行比對，從而根據(jù)變色程度篩選出護(hù)色效果最好的褐變抑制劑，并確定其最佳添加劑量，以期為西番蓮果汁的工業(yè)生產(chǎn)及產(chǎn)品性狀維持提供可行的理論與實(shí)踐技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料

西番蓮原漿；維生素C；D-異抗壞血酸；亞硫酸鈉；蒸餾水

1.2 儀器設(shè)備

JP719破壁榨汁機(jī)：浙江蘇泊爾家電制造有限公司；試驗(yàn)篩（30目、60目、100目、200目）：安平縣沃東絲網(wǎng)制品有限公司；

PET鮮榨果汁瓶：泉州市坤鴻順?biāo)苣z制品有限公司；

BSA6202S電子天平：賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司；CM-3600A色差儀：柯尼卡美能達(dá)控股株式會社。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

將西番蓮果汁初始顏色與添加不同種類及劑量的護(hù)色劑的果汁4 ℃冷藏保鮮7 d后，用色差儀測定其L（明暗度）、A（紅綠色）、B（黃藍(lán)色）值，顏色相較初始顏色值越接近則證明其護(hù)色效果越好，從而篩選出護(hù)色效果最好的添加劑及其添加量。

1.3.1 西番蓮果汁制備

取新鮮西番蓮原漿，倒入榨汁機(jī)進(jìn)行破碎，分離果肉和西番蓮籽。將破碎后的西番蓮原漿按1∶1比例的加入蒸餾水進(jìn)行稀釋，并倒入30目、60目、100目、200目從上到下依次排列的試驗(yàn)篩進(jìn)行過濾，最終得到西番蓮果汁樣品。

1.3.2 護(hù)色實(shí)驗(yàn)

將西番蓮果汁裝入PET保鮮瓶，每瓶裝入100 mL，并按表2的水平設(shè)置添加不同種類、不同用量的護(hù)色劑，另外配置3個空白試樣：⑴ 空白初始；⑵ 空白冷藏保存；⑶ 空白常溫保存。試樣添加護(hù)色劑后加蓋密封后充分搖勻，除空白初始組樣品外，其余樣品均放置于4 ℃恒溫保鮮柜中，靜置7 d，空白初始組樣品裝瓶后則立即通過色差儀進(jìn)行初始顏色數(shù)值的測定。

1.3.3 色差測定

色差儀預(yù)熱后進(jìn)行儀器調(diào)校，首先在測量支架內(nèi)將測量所用的探頭安裝好，在測量探頭的正上方放置透明石英板，然后對儀器進(jìn)行調(diào)黑操作、調(diào)白操作。設(shè)備調(diào)校完成之后開始樣品的測定，將100 mL樣品及燒杯置于測量探頭上方，按下測量鍵進(jìn)行測量，移動燒杯連續(xù)測量3次，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。每次測量后將樣品倒出，并用蒸餾水清水洗干凈，裝入下一組樣品并將燒杯外壁及底部擦拭干凈。每次測量移動燒杯使測量探頭測量不同部位，每組樣品測量3次，測試數(shù)據(jù)見表2。

表1 不同護(hù)色劑添加量設(shè)置

1.3.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2016軟件和Origin 2018軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及繪圖，數(shù)據(jù)以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

從表2可以看出，添加維生素C和D-異抗壞血酸的果汁樣品，相比于空白組的色差△E變化更大。

添加維生素C的樣品組，在添加劑量在0.12%以下時，隨著添加劑量的增加，色差的變化△E逐漸增大，這說明維生素C并未起到護(hù)色作用，且進(jìn)一步加深了西番蓮果汁的變色。根據(jù)周晶晶的研究表明，維生素C和D-異抗壞血酸在果汁中會被氧化分解，最終生成還原酮和呋喃醛，這2種物質(zhì)會參與美拉德反應(yīng)，生成褐色物質(zhì)，造成果汁褐變的深化。因此排除使用維生素C和D-異抗壞血酸作為西番蓮果汁的護(hù)色劑。

從表2還可以看到，在各組樣品的顏色變化中，其中L值明度都明顯地降低，A值紅色有了一定幅度的提升，B值黃色有了小幅度的下降，所以各樣品組都發(fā)生了一定程度的褐變。其中添加了亞硫酸鈉的實(shí)驗(yàn)組的明度L值與空白組和其他實(shí)驗(yàn)組相比變化程度較小，說明對明度起到一定保護(hù)的作用；紅色A值的變化與其他實(shí)驗(yàn)組接近，黃色B值的變化也較小，說明對于褐變起到了一定的保護(hù)作用。

表2 護(hù)色劑添加對西番蓮果汁色差的影響

進(jìn)一步將不同護(hù)色劑添加量變化對護(hù)色效果的影響通過繪制折線圖（圖1）可以看出，亞硫酸鈉的護(hù)色效果要優(yōu)于維生素C和D-異抗壞血酸。其中，添加劑量為0.03%的亞硫酸鈉實(shí)驗(yàn)組的色差值△E變化趨于平穩(wěn)，并且在添加劑量為0.03%時色差值△E最小，即護(hù)色效果最好。

圖1 不同護(hù)色劑添加后的色差變化

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)采用了維生素C、D-異抗壞血酸和亞硫酸鈉作為護(hù)色劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明本實(shí)驗(yàn)中亞硫酸鈉作為西番蓮護(hù)色劑所表現(xiàn)出的護(hù)色效果最好，在一定程度上抑制了褐變的發(fā)生，而添加維生素C和D-異抗壞血酸的實(shí)驗(yàn)組不僅沒有褐變的抑制現(xiàn)象，反而加深了褐變現(xiàn)象。

通過參考廣西科技大學(xué)周晶晶的研究[11]，亞硫酸鹽化合物可以直接作用使多酚氧化酶的活性降低，在一定層面上使西番蓮果汁的褐變有一定程度地降低。除此之外，亞硫酸根有一定的還原性，不僅可以減緩抗壞血酸的氧化速度，對于抑制果汁中的微生物生長也有較為明顯的作用[13]。目前，亞硫酸鹽也是目前市面上許多果蔬產(chǎn)品的護(hù)色劑，用來保持鮮艷的顏色[14]，值得注意的是，盡管亞硫酸鈉對于褐變的抑制效果有較好的表現(xiàn)，但食用過量會對人體造成傷害，因此我國食藥監(jiān)局已制定了亞硫酸鹽作為添加劑的使用規(guī)范。因此，在西番蓮果汁生產(chǎn)過程中，亞硫酸鈉是否選用及用量必須經(jīng)過嚴(yán)格地優(yōu)化才能做出綜合判斷。

維生素C和D-異抗壞血酸雖為當(dāng)代應(yīng)用最為廣泛的天然來源食品褐變抑制劑，具有對人體安全、抗氧化效果好的優(yōu)點(diǎn)[15,16]，但本實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示其可能不適合作為護(hù)色劑添加入西番蓮果汁中。特別是考慮到西番蓮果汁本身含有大量的維生素C，而添加過量的抗壞血酸反而會產(chǎn)生氧化的促進(jìn)作用，可能會加速果汁的褐變與變質(zhì)[17]。

4 展望

本實(shí)驗(yàn)只通過添加不同種類和不同劑量的護(hù)色劑來研究西番蓮果汁的護(hù)色方法，但是，除了添加護(hù)色劑外還有其他護(hù)色方法值得研究，如降低pH值、熱處理、微波技術(shù)以及超聲技術(shù)等對多酚氧化酶活性的抑制來抑制褐變發(fā)生[18]。這些方法的引入可能對西番蓮果汁的褐變現(xiàn)象同樣具有良好的抑制效果，值得進(jìn)一步探索研究。

此外，本實(shí)驗(yàn)?zāi)壳爸贿M(jìn)行了單因素護(hù)色實(shí)驗(yàn)，后續(xù)可進(jìn)一步通過多因素正交實(shí)驗(yàn)，從而篩選出更優(yōu)的不同護(hù)色劑的復(fù)合配比。