順式番茄紅素番茄果汁加工工藝的研究

李廣志，馬永強，黎晨晨，修偉業(yè)

（1. 哈爾濱商業(yè)大學(xué) 旅游烹飪學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150028；2. 哈爾濱商業(yè)大學(xué) 食品工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150028）

番茄（Solanum lycopersicum） 別名西紅柿，番茄亞屬[1]，內(nèi)含13 種維生素和17 種礦物質(zhì)對人體有益的生物活性成分，大量番茄紅素、維E 和β -胡蘿卜素等抗氧化物質(zhì)[2-3]。天然植物中番茄紅素幾乎以全反式存在（80%～97%），但是人體組織中的番茄紅素超過半數(shù)為順式異構(gòu)體，順式生物利用率更高[4-5]。試驗發(fā)現(xiàn)人體血清和組織中50%以上的番茄紅素以順式形式存在，順式異構(gòu)體占前列腺組織中番茄紅素總量的90%以上[6-7]。番茄中水分含量高，由于果皮薄，在受到機械損傷后利用率低，因此發(fā)展番茄深加工勢在必行。近年來，隨著我國人民生活水平提高，番茄汁在我國迅速發(fā)展，市場潛力巨大。但番茄在壓榨過程中，由于果實中含有大量的果膠導(dǎo)致出汁率較低，嚴(yán)重影響工業(yè)化生產(chǎn)效率，其次番茄汁中果膠、蛋白質(zhì)、單寧等組分間的相互作用引起果汁產(chǎn)品的不穩(wěn)定，出現(xiàn)分層、沉淀現(xiàn)象，影響產(chǎn)品的外觀和品質(zhì)。

以感官評分為指標(biāo)，通過單因素試驗確定番茄果汁濃度、白砂糖添加量、檸檬酸添加量對番茄果汁風(fēng)味的影響。以沉降率為指標(biāo)，通過單因素試驗確定穩(wěn)定劑添加量對果汁穩(wěn)定性的影響，為新型番茄果汁工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

白砂糖（食品級），上海楓未事業(yè)有限公司提供；檸檬酸（食品級），濰坊英軒實業(yè)有限公司提供；羧甲基纖維素鈉（食品級），重慶力宏精細化工有限公司提供；果膠（食品級），浙江多味化工食品有限公司提供；黃原膠（食品級），淄博中軒生化有限公司提供；番茄（八成熟），攀枝花米易粉羅蘭番茄提供。

1.2 試驗儀器

TGL-16G-B 型臺式高速離心機，上海浦東物理光學(xué)儀器廠產(chǎn)品；HWS-26 型恒溫水浴鍋，上海一恒科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；FA1104B 型電子分析天平，上海越平科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；JYL-Y912 型高速組織攪碎機，山東九陽股有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗方法

番茄果汁制備工藝流程：番茄→預(yù)處理→打漿（不加水） →酶處理[8]→助溶劑處理[9]→80 目濾布自然過濾→微波加熱異構(gòu)化（250 W，90 ℃，6 h） →果汁風(fēng)味調(diào)配→果汁穩(wěn)定性工藝。

1.3.1 順式番茄汁飲料感官評價

感官評分由10 名經(jīng)培訓(xùn)的人員組成，對樣品色澤、狀態(tài)、香氣、滋味4 個方面進行感官評分。

感官評分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 感官評分標(biāo)準(zhǔn)

1.3.2 順式番茄果汁單因素試驗

考查番茄汁添加量（30%，40%，50%，60%，70%）、白砂糖添加量（3%，4%，5%，6%，7%）、檸檬酸添加量（0.08%，0.09%，0.10%，0.11%，0.12%） 對果汁品質(zhì)的影響。

1.3.3 順式番茄果汁配方工藝優(yōu)化

在單因素試驗基礎(chǔ)上，以飲料感官評分為指標(biāo)，選取果汁添加量（A）、白砂糖添加量（B）、檸檬酸添加量（C） 3 個因素添加量的不同水平予以正交設(shè)計試驗。

正交試驗因素與水平設(shè)計見表2。

表2 正交試驗因素與水平設(shè)計/ %

1.3.4 穩(wěn)定性指標(biāo)檢測

通過感官評定、離心沉淀率來研究穩(wěn)定劑對番茄果汁穩(wěn)定性的影響。

（1） 感官評定。靜置1 周，觀察番茄果汁飲料是否出現(xiàn)分層現(xiàn)象。

（2） 離心沉淀率的測定。離心管的質(zhì)量W1，加入40 g 果汁飲料樣品，以轉(zhuǎn)速3 000 r/min 離心15 min，離心管中上清液質(zhì)量為W2。每個樣品進行3 次平行測定，計算離心沉淀率取其平均值。

離心沉淀率用下式計算：

1.3.5 順式番茄果汁穩(wěn)定性單因素試驗

選用的穩(wěn)定劑有果膠、CMC-Na、黃原膠3 不同的穩(wěn)定劑[10]，考查果膠的添加量（0.14%，0.18%，0.22%，0.26%，0.30%），黃原膠（0.06%，0.08%，0.10%，0.12%，0.14%），CMC-Na 添加量（0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%） 對果汁離心沉淀率的影響。

1.3.6 穩(wěn)定性正交試驗優(yōu)化

在單因素試驗基礎(chǔ)上，以飲料離心沉淀率為指標(biāo)，選取果膠（A'）、CMC-Na（B '）、黃原膠（C '）3 個因素添加量的不同水平進行正交設(shè)計試驗。

正交試驗因素與水平設(shè)計見表3。

表3 正交試驗因素與水平設(shè)計/ %

1.3.7 番茄果汁營養(yǎng)成分測定

將穩(wěn)定后的番茄果汁按照國標(biāo)法測定水分、總酸、總糖、還原糖測定含量。利用高效液相法測定番茄紅素、順式番茄紅素含量。

1.3.8 番茄紅素儲備液的配置

精確稱取純度為95%以上的番茄紅素標(biāo)準(zhǔn)品10 mg，用乙酸乙酯溶解于100 mL 棕色容量瓶中定容，配制成質(zhì)量濃度100 μg/mL 的儲備液-18 ℃下保存。20 h內(nèi)使用乙酸乙酯配成質(zhì)量濃度適當(dāng)?shù)墓ぷ饕?，HPLC 分析測定。

1.3.9 番茄紅素標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

采用YMC Carotenoid C30 色譜柱對異構(gòu)體進行分離，DAD 光譜收集波長設(shè)置為200～650 nm，流動相選取A（甲基叔丁基醚），B（甲醇）；梯度洗脫條件：流動相A 在35 min 內(nèi)由0 升高到55%，在10 min內(nèi)由55%升高到60 %，保持11 min，在4 min 內(nèi)將至10%；2 min 內(nèi)降至0，檢測器波長472 nm。量取一定體積番茄紅素儲備液，稀釋配制成不同質(zhì)量濃度分別為10.0，20.0，30.0，40.0，50.0，60.0 μg/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液，利用高效液相色譜儀進行測定。

1.3.10順式番茄紅素異構(gòu)體含量計算

果汁進行冷凍干燥、磨粉，加入30 mL乙酸乙酯，水浴振蕩20 min，過0.22 μm油膜，進行液相試驗。順式番茄紅素異構(gòu)體分子于波長472 nm處出現(xiàn)番茄紅素的特征主吸收峰“山字峰”外，在360～362 nm處還會出現(xiàn)一個電子吸收峰。

順式番茄紅素含量根據(jù)番茄紅素異構(gòu)化前后反式番茄紅素含量變化進行計算：

1.3.11數(shù)據(jù)處理

采用SPSS17.0軟件對數(shù)據(jù)進行處理，以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2結(jié)果與分析

2.1番茄果汁配方單因素試驗結(jié)果

2.1.1番茄果汁添加量對感官評分的影響

番茄果汁添加量對番茄果汁感官評分的影響見圖1。

圖1 番茄果汁添加量對番茄果汁感官評分的影響

由圖1可知，隨著番茄果汁添加量的增加，感官評分呈現(xiàn)先上升后下降趨勢，添加量在60%時感官評分最大為82分，繼續(xù)增加果汁濃度感官評分反而下降，可能是因為當(dāng)果汁添加量超過60%時，果汁番茄味道過重，并且經(jīng)過異構(gòu)化過程略帶蒸煮味，所以感官評分反而降低。

2.1.2白砂糖添加量對感官評分的影響

白砂糖添加量對番茄果汁感官評分的影響見圖2。由圖2可知，隨著白砂糖添加量的增加，感官評分呈現(xiàn)先上升后下降趨勢，白砂糖添加量達到5%時，感官評分最大為80分。繼續(xù)增加白砂糖的添加量，感官評分隨之降低，這是由于白砂糖含量過大，甜味掩蓋了番茄果汁原有的香氣，使得果汁厚重感增加，使品質(zhì)下降。

圖2 白砂糖添加量對番茄果汁感官評分的影響

2.1.3檸檬酸添加量對感官評分的影響

檸檬酸添加量對番茄果汁感官評分的影響見圖3。

由圖3可知，隨著檸檬酸添加量的增加，感官得分呈現(xiàn)先上升后下降趨勢，檸檬酸添加量達到0.09%時，感官評分最大為87分。繼續(xù)增加檸檬酸的添加量，感官評分隨之降低，這是由于檸檬酸含量過大，強烈的酸味掩蓋了番茄果汁原有的香氣，后酸強烈，使品質(zhì)下降。

圖3 檸檬酸添加量對番茄果汁感官評分的影響

2.1.4番茄果汁配方工藝優(yōu)化及工藝驗證

番茄果汁配方正交試驗結(jié)果見表4，番茄果汁配方正交試驗方差分析見表5。

表4 番茄果汁配方正交試驗結(jié)果

表5 番茄果汁配方正交試驗方差分析

由表可見，各因素對番茄果汁感官評分影響大小順序為A＞C＞B最優(yōu)條件為A3B2C3。通過上述方差分析結(jié)果顯示，果汁添加量和檸檬酸添加量對番茄果汁感官評分有顯著影響（p＜0.05）。最佳番茄果汁工藝配方為番茄汁添加量70%，白砂糖添加量5%，檸檬酸添加量0.10%。為了驗證上述工藝的可靠性，以感官評分為指標(biāo)，按照上述工藝方案對異構(gòu)化后的果汁冷卻后進行試驗，平行3 次取平均值，感官評分為95 分明顯提高。

2.2 番茄果汁穩(wěn)定性單因素試驗結(jié)果

2.2.1 果膠對番茄果汁穩(wěn)定性影響

選取果膠作為穩(wěn)定劑，加入到制備好的番茄果汁中，靜置1 周后觀察其穩(wěn)定情況，測定離心沉淀率。

果膠對番茄果汁飲料穩(wěn)定性的作用見表6，不同果膠添加量對番茄果汁飲料穩(wěn)定性的影響見圖4。

表6 果膠對番茄果汁飲料穩(wěn)定性的作用

圖4 不同果膠添加量對番茄果汁飲料穩(wěn)定性的影響

由圖4 可知，隨著果膠添加量的增加，離心沉淀率隨之降低，當(dāng)添加量達到0.18%時，繼續(xù)增加果膠，果汁沉淀率變化緩慢，且當(dāng)添加量達到0.26%時，果汁口感變稠。綜合考慮果膠添加量達到0.18%時果汁口感適中，靜置1 周未出現(xiàn)分層現(xiàn)象，穩(wěn)定性好。

2.2.2 CMC-Na 添加量對番茄果汁穩(wěn)定性影響

選取CMC-Na 作為穩(wěn)定劑，加入到制備好的番茄果汁中，靜置1 周后觀察其穩(wěn)定情況，測定離心沉淀率。

CMC-Na 添加量對番茄果汁飲料穩(wěn)定性的作用見表7，不同CMC-Na 添加量對番茄果汁飲料穩(wěn)定性的影響見圖5。

表7 CMC-Na 添加量對番茄果汁飲料穩(wěn)定性的作用

由圖5 可知，隨著CMC-Na 添加量的增加，離心沉淀率隨之降低，當(dāng)添加量達到0.4%時，繼續(xù)增加CMC-Na，靜置1 周果汁未出現(xiàn)分層現(xiàn)象，且當(dāng)添加量達到0.5%時，果汁口感變稠。綜合考慮果膠添加量達到0.4%時果汁口感適中，靜置1 周未出現(xiàn)分層現(xiàn)象，穩(wěn)定性好。

圖5 不同CMC-Na 添加量對番茄果汁飲料穩(wěn)定性的影響

2.2.3 黃原膠對番茄果汁穩(wěn)定性影響

黃原膠對番茄果汁飲料穩(wěn)定性的作用見表8，不同黃原膠添加量對番茄果汁飲料穩(wěn)定性的影響見圖6。

表8 黃原膠對番茄果汁飲料穩(wěn)定性的作用

圖6 不同黃原膠添加量對番茄果汁飲料穩(wěn)定性的影響

選取黃原膠作為穩(wěn)定劑，加入到制備好的番茄果汁中，靜置1 周后觀察其穩(wěn)定情況，測定離心沉淀率。

由圖6 可知，隨著黃原膠添加量的增加，離心沉淀率隨之降低，當(dāng)添加量達到0.08%時，繼續(xù)增加果膠，果汁沉淀率變化緩慢，且當(dāng)添加量小于0.08%時，果汁靜置1 周發(fā)生分層現(xiàn)象，添加量達到0.12%時，果汁口感變稠。綜合考慮黃原膠添加量達到0.1%時果汁口感適中，靜置1 周未出現(xiàn)分層現(xiàn)象，穩(wěn)定性好。

2.2.4 番茄果汁穩(wěn)定性工藝優(yōu)化及工藝驗證

穩(wěn)定劑配方正交試驗結(jié)果見表9，穩(wěn)定劑配方正交試驗方差分析見表10。

表9 穩(wěn)定劑配方正交試驗結(jié)果

表10 穩(wěn)定劑配方正交試驗方差分析

由表9 可知，各因素對番茄果汁穩(wěn)定性影響大小順序為A＞C＞B 最優(yōu)條件為A1B2C2。通過上述方差分析結(jié)果顯示，果膠添加量對番茄果汁穩(wěn)定性影響非常顯著（p＜0.01），黃原膠添加量對番茄果汁穩(wěn)定性有顯著影響（p＜0.05）。獲得最佳穩(wěn)定劑配方為果膠添加量0.14%，CMC-Na 添加量0.4%，黃原膠添加量0.10%。為了驗證上述工藝的可靠性，以離心沉淀率為指標(biāo)，按照上述工藝方案對果汁進行試驗，平行3 次去平均值為8.2%，靜置1 周未發(fā)生分層，且果汁口感適中。

2.3 番茄果汁營養(yǎng)成分

2.3.1 番茄紅素標(biāo)準(zhǔn)曲線

番茄紅素標(biāo)準(zhǔn)品質(zhì)量濃度見圖7。

圖7 番茄紅素標(biāo)準(zhǔn)品質(zhì)量濃度

2.3.2 番茄果汁中常規(guī)營養(yǎng)物質(zhì)含量

番茄果汁中常規(guī)營養(yǎng)物質(zhì)含量見表11。

表11 番茄果汁中常規(guī)營養(yǎng)物質(zhì)含量

3 結(jié)論

以感官評分為指標(biāo)，通過單因素試驗確定果汁、白砂糖、檸檬酸的添加量。當(dāng)番茄汁添加量70%，白砂糖添加量5%，檸檬酸添加量0.10%時，感官評分95 分。以離心沉淀率為指標(biāo)，當(dāng)果膠添加量0.14%，CMC-Na 添加量0.4%，黃原膠添加量0.10%，離心沉淀率為8.2%，靜置1 周未發(fā)生分層，測定番茄紅素含量為62.36±0.07 μg/mL，順式番茄紅素含量31.81±0.05 μg/mL，對順式番茄果汁的研發(fā)提供創(chuàng)新思路。