天然抗氧化劑在果醬和果醬酸奶中的應(yīng)用研究

◎ 趙文杰，楊斯超，花 成

（1.果安娜水果（大廠）有限公司北京分公司，北京 100010；2.北京市經(jīng)濟管理學校，北京 100142；3.北京愛果坊科技有限公司，北京 100190）

食品原料在加工和貯藏過程中會產(chǎn)生一定程度的氧化腐敗，引起食品風味的變化，不僅營養(yǎng)價值降低，還會產(chǎn)生毒性物質(zhì)，因此通常在食品中添加一定量的抗氧化劑來保持食品原有的風味和質(zhì)量，保護食品的色、香、味，避免維生素等營養(yǎng)素的損失，從而達到保鮮、防腐、延長保質(zhì)期和貨架期的目的[1]。隨著社會的發(fā)展和生活水平的提高，人們對飲食健康提出了更高的要求，對自然界綠色成分表現(xiàn)出濃厚的興趣，而對化學合成的食品添加劑的信任感逐漸降低。因此在使用天然成分進行食品開發(fā)時，如何保證食品在加工和貯藏過程中的穩(wěn)定性和安全性成為了食品開發(fā)領(lǐng)域的關(guān)注重點。

根據(jù)美國食品藥物管理局（FDA）的定義，抗氧化劑是可以延滯因氧化引起的劣變、酸敗或變色的一種物質(zhì)[2]。抗氧化劑是一種重要的食品添加劑，分為人工合成抗氧化劑和天然抗氧化劑兩大類。人工合成抗氧化劑的抗氧化性能表現(xiàn)良好，但是隨著醫(yī)學毒理學和生物學研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)即使添加量在國標允許的范圍之內(nèi)，人工合成抗氧化劑對人體也有不同程度的傷害，尤其是致癌、致畸及致突變方面已經(jīng)引起了人們的高度重視[3-4]，因此隨著消費者對食品安全關(guān)注度的提高及研究者對毒理學研究的進步，為滿足市場及消費者對天然、健康的需求，消除消費者對于食品安全的顧慮和不安，應(yīng)更多開發(fā)應(yīng)用天然抗氧化劑。同時，天然抗氧化劑有清除或抑制自由基的作用，能增強免疫力、預(yù)防衰老、防止心腦血管疾病，以及抑制腫瘤等，其在功能性食品市場中的地位不斷提升[5-11]。

若通過加工環(huán)節(jié)之后的終產(chǎn)品中還能夠保留一定量的抗氧化活性物質(zhì)，則不僅能夠?qū)κ称菲鸬椒栏娱L保質(zhì)期的作用，還能使食品具有一定的保健性能。因此天然抗氧化劑越來越受到國內(nèi)外研究機構(gòu)及專家們的關(guān)注和重視，在食品行業(yè)中，天然抗氧化劑將逐步替代人工合成抗氧化劑，對食品進行防腐保鮮。

本研究對果醬和果醬酸奶的加工和貯藏過程中的多酚和類胡蘿卜素含量(β-胡蘿卜素和番茄紅素)及其抗氧化活性進行了研究。為保證所需的功能性物質(zhì)的含量水平，試驗過程中使用了不同類型的提取物或濃縮水果汁，調(diào)配了幾種不同的果醬，并對果醬的巴氏殺菌和貯藏過程、調(diào)制后酸奶的儲存等過程中的抗氧化劑含量及活性進行了比對，判斷工業(yè)化生產(chǎn)過程中天然抗氧化劑的留存情況及其抗氧化活性情況，為開發(fā)出具有一定抗氧化劑含量和抗氧化活性的產(chǎn)品提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗準備

為了驗證抗氧化劑的工藝穩(wěn)定性和抗氧化活性，在實驗室制備了幾種富含功能性成分的果醬，并通過工業(yè)化生產(chǎn)過程對多酚及抗氧化活性的結(jié)果進行確認。分別對不同保存時間的果醬樣品和混合酸奶后的樣品進行分析，為了方便儲運，樣品在每個儲存周期結(jié)束后被及時冷凍。

1.2 試驗材料

實驗室及工廠制備的果醬樣品情況如表1，各樣品中所含功能性成分的來源及具體活性成分如表2。

表1 樣品情況表

表2 含抗氧化劑成分原料的相關(guān)參數(shù)表

1.3 樣品的制備

樣品制作及貯藏在AGRANA FRUIT實驗室及工廠進行，參照AGRANA FRUIT操作規(guī)范進行。

1.3.1 實驗室制備過程

實驗室樣品根據(jù)AGRANA FRUIT實驗室標準樣品制備流程進行。流程如下，水果原料在鍋中加熱后，在92 ℃下保持10 min，然后水浴冷卻。粉末狀態(tài)的功能性物質(zhì)（如茶和石榴提取物）與白砂糖或糖漿混合后，在巴士殺菌前添加到水果成分中；液體功能濃縮液（如森林漿果濃縮液）在巴士殺菌前添加。香精和色素分別在冷卻后加入。

1.3.2 工業(yè)化生產(chǎn)過程

工業(yè)化果醬在AGRANA FRUIT 生產(chǎn)條件下進行，采用真空冷卻，相關(guān)參數(shù)見表3。制備后儲存在200 L的真空罐中。將粉末狀態(tài)的功能性物質(zhì)（如茶和石榴提取物）與白砂糖混合后加入殺菌鍋中與水果原料混合，再進行巴士殺菌，液體功能濃縮液（如森林漿果濃縮液）直接在巴士殺菌前加入即可。香精和色素分別在冷卻后加入。

表3 工業(yè)規(guī)模的工藝參數(shù)表

1.3.3 樣品儲存和測試關(guān)鍵點

（1）實驗室樣品。將加入功能性成分的水果預(yù)制品（果醬）進行巴氏殺菌，然后在2～8 ℃的條件下儲存，檢測水果原料和果醬的抗氧化劑含量。將果醬樣品（T=0）與酸奶（脂肪含量3.6%）混合后灌裝到不同材質(zhì)的杯子（PP和PP-EVOH）中，用鋁膜密封后，在冰箱中保存一周，備用。

（2）工業(yè)化樣品。工業(yè)化生產(chǎn)的果醬樣品的處理方式與實驗室樣品處理方式相同，但是其儲存時間更長（存儲在無菌罐中），相關(guān)貯存和包裝條件見表4。將果醬樣品（T=6）與酸奶（脂肪含量3.6%）混合后加入不同材質(zhì)的杯子（PP和PP-EVOH）中，用鋁膜密封后，在冰箱中保存4周，備用。在果醬與酸奶混合過程中，因為無法做到無菌混合和無菌灌裝，在樣品制作過程中可見的霉菌和酵母菌感染，在樣品冷藏前去除。

表4 果醬和果醬酸奶樣品的儲存和包裝條件表

1.4 分析方法

采用多酚含量測定法（Folin-Ciocalteau）[12]和氧自由基吸光度法（ORAC）測定抗氧化劑的含量。ORAC值可以表示自由基被抗氧化劑吸收的程度。

1.4.1 多酚（Folin Ciocalteau）

多酚含量在維也納自然資源與應(yīng)用生命科學大學食品科學與技術(shù)系進行。

1.4.2 抗氧化活性（ORAC）

ORAC分析在AGRANA FRUIT應(yīng)用中心進行，使用FLUOstar Optima（BMG-Labtech）高性能多檢板閱讀器，根據(jù)BMG-Labtech[13]方法進行檢測。

標樣和樣品溶于1∶1（v∶v）的水/乙醇溶液中，檢測僅在親水性介質(zhì)中進行（包括H-ORAC），因此，所得結(jié)果僅反映了水溶性成分的抗氧化活性。結(jié)果用Trolox?當量表示。

1.4.3 類胡蘿卜素分析

β-胡蘿卜素，分光光度法；番茄紅素，HPLCUV/Vis檢測。

2 結(jié)果與分析

本試驗首先對RCP、GTP、FB 3個樣品在實驗室樣品的基礎(chǔ)上進行了工業(yè)化生產(chǎn)，并對工業(yè)化生產(chǎn)及貯藏過程對產(chǎn)品中的多酚及抗氧化活性的影響進行了分析。對MTC、MTL兩個樣品中的脂溶性類胡蘿卜素進行了實驗室范圍內(nèi)的檢測和分析，主要檢測目標為β-胡蘿卜素和番茄紅素在樣品制作及貯藏過程中含量的變化。

2.1 多酚的工藝穩(wěn)定性分析

如圖1所示，根據(jù)制作工藝的先后，分別對不同時期果醬樣品和果醬酸奶樣品進行檢測后發(fā)現(xiàn)，在果醬制備及存貯過程中，產(chǎn)品中的多酚得到了100%的保留，表明巴士殺菌、包裝方式和保存過程對果醬中的多酚含量沒有顯著影響；當果醬與酸奶基底混合后，可以明顯看到其多酚含量存在一定程度的損失，根據(jù)來源不同，其損失程度可能不同，可能是由于原料中的蛋白質(zhì)的相互作用。

圖1 多酚的工藝及貯藏穩(wěn)定性圖

試驗中使用的兩種包裝材料，對多酚含量沒有明顯影響。

2.2 多酚抗氧化活性的工藝穩(wěn)定性分析

如圖2所示，根據(jù)制作工藝的先后，分別對不同時期果醬樣品和果醬酸奶樣品進行檢測后發(fā)現(xiàn)，在果醬制備及貯藏、果醬酸奶制備及貯藏過程中，產(chǎn)品的抗氧化活性均得到了很好的保留，加工和貯藏對果醬和果醬酸奶的抗氧化活性沒有顯著影響，但相對標準偏差高達30%，變化較大，因此，抗氧化活性的檢測方法不同，結(jié)果可能會顯示出較大的差異。

圖2 抗氧化活性的工藝穩(wěn)定性圖

試驗中使用的兩種包裝材料，對抗氧化活性沒有明顯影響。

2.3 β-胡蘿卜素的工藝穩(wěn)定性分析

如圖3所示，根據(jù)制作工藝的先后，分別對果醬樣品和果醬酸奶樣品進行檢測后發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品制備過程中，產(chǎn)品的β-胡蘿卜素含量得到了很好的保留，在酸奶的存儲過程中，產(chǎn)品的β-胡蘿卜素含量有一定程度的損失，但是損失較少，表明β-胡蘿卜素對巴士殺菌的熱處理過程不敏感，但與酸奶基底混合后，保存過程稍有敏感。

圖3 β-胡蘿卜素的工藝穩(wěn)定性圖

試驗中使用的兩種包裝材料，對產(chǎn)品的β-胡蘿卜素含量沒有明顯影響。

2.4 番茄紅素的工藝穩(wěn)定性分析

如圖4所示，根據(jù)制作工藝的先后，分別對果醬樣品和果醬酸奶樣品進行檢測后發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品制備及貯藏過程中，產(chǎn)品的番茄紅素含量均有一定程度的損失。表明番茄紅素對巴士殺菌過程及貯藏過程均稍有敏感。

圖4 番茄紅素的工藝穩(wěn)定性圖

試驗中使用的兩種包裝材料，對產(chǎn)品的番茄紅素含量沒有明顯影響。

3 結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)，果醬生產(chǎn)及貯藏過程中，多酚、類胡蘿卜素的含量及抗氧化活性得到了很好的保留。但與酸奶混合后，可以檢測到多酚存在一定程度的損失。包裝材料對多酚、類胡蘿卜素的含量沒有顯著影響。通過本研究可以表明，在果醬及果醬酸奶加工過程中實現(xiàn)抗氧化活性物質(zhì)的高含量和高活性水平是可能的，但因為工業(yè)生產(chǎn)的特殊性，終產(chǎn)品的最終數(shù)據(jù)需要用工業(yè)生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的分析數(shù)據(jù)進行確認。