褐變抑制劑對雪梨味南酸棗復合果泥貯藏期非酶褐變的影響

摘要：為研究抗壞血酸、曲酸、植酸、L-半胱氨酸、乳清分離蛋白（WPI）和葡萄糖氧化酶（GOD）對雪梨味南酸棗復合果泥貯藏期間非酶褐變的影響，通過單因素試驗和正交試驗，以總酚、維生素C、5-羥甲基糠醛（HMF）、褐變度、還原糖和褐變率為指標，分析6種褐變抑制劑的控制效果，并選擇3種進行復配以確定最佳褐變抑制劑配方。結果表明，植酸對復合果泥不具備褐變抑制效果，抗壞血酸、曲酸、L-半胱氨酸、WPI和GOD對復合果泥均有一定的護色效果，其中曲酸的褐變抑制效果最顯著。由正交試驗得到最佳褐變抑制劑組合為曲酸質量濃度3.0 g/L、WPI質量濃度2.0 g/L、GOD質量濃度0.5 g/L，在此條件下復合果泥的褐變度最低（0.162），總酚含量（3.294 mg/mL）和維生素C含量（14.74 mg/100 g）明顯高于單一抑制劑，可有效抑制果泥發(fā)生褐變。

關鍵詞：南酸棗；雪梨；果泥；非酶褐變；褐變抑制劑

中圖分類號：TS202.3""""" 文獻標志碼：A"""" 文章編號：1000-9973（2024）11-0035-07

Effect of Browning Inhibitor on Non-Enzymatic Browning of Snow Pear-Flavor

Choerospondias axillaris Compound Puree During Storage

XIAO Chuan-quan1， DENG Wen-xin1， ZHANG Nan2， LUO Xiao-dan2，

WANG Yang1， YE Yang1*

（1.College of Bioengineering， Sichuan University of Science and Engineering， Yibin 644000， China;

2.Yibin National Agriculture Science and Technology Park， Yibin 644000， China）

Abstract： In order to study the effects of ascorbic acid， kojic acid， phytic acid， L-cysteine， whey protein isolate （WPI） and glucose oxidase （GOD） on the non-enzymatic browning of snow pear-flavor Choerospondias axillaris compound puree during storage， with total phenols， vitamin C， 5-hydroxymethylfurfural （HMF）， degree of browning， reducing sugar and rate of browning as the indexes， the control effects of six browning inhibitors are analyzed by single factor test and orthogonal test， and three inhibitors are selected for compounding to determine the optimal browning inhibitor formula. The results show that phytic acid has no browning inhibitory effect on the compound puree， and ascorbic acid， kojic acid， L-cysteine， WPI and GOD have certain color protection effects on the compound puree， among which， kojic acid has the most significant browning inhibitory effect. The optimal combination of browning inhibitors obtained in the orthogonal test is kojic acid mass concentration of 3.0 g/L， WPI mass concentration of 2.0 g/L and GOD mass concentration of 0.5 g/L. The compound puree under these conditions has the lowest browning degree （0.162）， and the content of total phenols （3.294 mg/mL） and vitamin C （14.74 mg/100 g） is significantly higher than that of single inhibitor， which can effectively inhibit the browning occurrence of puree.

Key words： Choerospondias axillaris; snow pear; puree; non-enzymatic browning; browning inhibitor

收稿日期：2024-04-22

基金項目：四川省科技廳重點研發(fā)項目（2021YFN0023）

作者簡介：肖川泉（1998—），女，碩士，研究方向：農產品精深加工。

*通信作者：葉陽（1982—），女，副教授，博士，研究方向：農畜產品精深加工。

南酸棗（Choerospondias axillaris）屬于漆樹科南酸棗屬[1]，又名“廣棗”，是一種藥食同源的植物，其果實富含黃酮、酚酸、多種維生素和礦物質成分[2]。但這些營養(yǎng)物質大多不穩(wěn)定，在加工和貯藏過程中會造成果泥褐變、營養(yǎng)物質和香味物質損失，大大降低了南酸棗產品的商品價值。

由于水果在加工過程中經(jīng)過了熱燙處理，酶在貯藏前已經(jīng)被鈍化，因此果泥在貯藏期間的褐變主要歸因于非酶反應。本實驗室前期研究[3]發(fā)現(xiàn)南酸棗復合果泥的非酶褐變主要是由美拉德反應和抗壞血酸降解引起的，目前，控制非酶褐變的方法分為物理方式和化學方式。物理方式主要包括低熱、超聲波和微波處理，如Kim等[4]研究發(fā)現(xiàn)無氧熱處理能有效地保持蘋果泥的顏色，緩解酚類化合物和抗壞血酸的降解；Franco等[5]研究發(fā)現(xiàn)超聲和微波處理顯著降低了冷藏香蕉泥的褐變度。而化學方式主要是添加褐變抑制劑，如Magri等[6]研究發(fā)現(xiàn)褪黑素和抗壞血酸聯(lián)合使用可以改善鮮切牛油果在冷藏過程中的非酶褐變；Li等[7]研究發(fā)現(xiàn)阿魏酸和植酸能作為亞硫酸鈉的替代品改善酸棗果餅的色澤。其中，添加褐變抑制劑是最經(jīng)濟、便捷的方式，尤其是多種抑制劑的復配使用，其護色效果往往優(yōu)于單一抑制劑。

研究表明[8-10]，褐變抑制劑已經(jīng)被廣泛應用于果蔬產品中，但抑制劑對南酸棗系列產品非酶褐變的研究報道較少。因此，本文通過單因素試驗和正交試驗研究6種褐變抑制劑對南酸棗復合果泥貯藏期間非酶褐變的影響，測定非酶褐變的相關指標，并確定最佳的褐變抑制劑組合，為相關果蔬產品的褐變研究提供了參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蘋果、雪梨、蔗糖：四川省宜賓市；南酸棗泥：四川宏野食品有限公司；福林酚（分析純）：上海展云化工有限公司；2，6-二氯靛酚鈉鹽（分析純）：合肥博美生物科技有限責任公司；酒石酸鉀鈉、3，5-二硝基水楊酸、苯酚（均為分析純）：成都市科隆化學品有限公司；抗壞血酸、曲酸、植酸、L-半胱氨酸、乳清分離蛋白、葡萄糖氧化酶（均為食品級）：廣州知味生物科技有限公司；5-羥甲基糠醛（HMF，色譜純）：阿拉丁試劑（上海）有限公司；其余試劑均為分析純。

1.2 主要儀器與設備

LC-2030C 3D Plus型高效液相色譜儀 島津企業(yè)管理（中國）有限公司；StableBond型色譜柱（4.6 mm×250 mm，5 μm） 美國安捷倫科技有限公司；TG16G型醫(yī)用離心機 鹽城市凱特實驗儀器有限公司；HH-2型數(shù)顯恒溫水浴鍋 常州榮華儀器制造有限公司；SP520型破壁料理機 浙江蘇泊爾股份有限公司；UV-1900i型紫外可見分光光度計 島津儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

原料處理→漂燙滅酶→水果打漿→調配混合→裝袋封口→滅菌儲藏。

南酸棗復合果泥的配方為南酸棗∶雪梨∶蘋果∶蔗糖∶水=8∶8∶6∶3∶16。將品質良好的雪梨和蘋果去皮切塊，放入沸水中分別漂燙滅酶7 min和8 min，將漂燙好的果塊放入冰水中冷卻至室溫，過濾后用破壁機打漿備用，將南酸棗和水按1∶2打漿備用，將上述原料果泥按比例與抑制劑調配，混合均勻后稱量，裝袋封口（200 g/袋），確保袋內無過多空氣殘留。對封口后的果泥進行滅菌處理（77 ℃，10 min），置于冰水中冷卻至室溫后，移至4 ℃冰箱中備用。

1.3.2 不同褐變抑制劑的抑制效果對比

根據(jù)預試驗，向制備的復合果泥中添加褐變抑制劑，見表1。測定貯藏7 d后的總酚含量、維生素C含量、HMF含量、褐變度和還原糖含量。

1.3.3 褐變抑制劑正交優(yōu)化試驗

根據(jù)貯藏7 d時的褐變率，篩選出曲酸、乳清分離蛋白（WPI）和葡萄糖氧化酶（GOD）進行L9（33）正交試驗，因素與水平見表2。測定貯藏7 d后的總酚含量、維生素C含量、HMF含量、褐變度和還原糖含量。

1.4 指標測定

1.4.1 總酚含量的測定

按照Folin-Ciocalteu法[11]并稍作修改，取5 g果泥，加入5 mL無水乙醇，在4 ℃下靜置30 min后，在4 ℃下以10 000 r/min離心10 min，取0.1 mL上清液，加入1 mL蒸餾水稀釋，再加入1 mL福林酚試劑和5 mL 5%的碳酸鈉溶液，避光反應1 h。采用分光光度計測定其在765 nm處的吸光度。

沒食子酸標準曲線的繪制：配制質量濃度分別為0.1，0.2，0.4，0.6，0.8，1 mg/mL的沒食子酸溶液，分別取0.1 mL標準液，按照上述方法立即用分光光度計測定其在765 nm處的吸光度，繪制標準曲線：y=0.616 1x+0.042 5，R2=0.999 4。

1.4.2 維生素C含量的測定

采用2，6-二氯靛酚法測定維生素C含量，取10 g果泥于試管中，加入10 mL 質量濃度為20 g/L的草酸溶液，旋渦1 min，然后在4 ℃下以10 000 r/min離心5 min，取上清液用2，6-二氯靛酚鈉鹽溶液滴定至粉紅色。

1.4.3 5-羥甲基糠醛（HMF）含量的測定

使用高效液相色譜法（HPLC）測定復合果泥樣品中HMF的含量。樣品處理：取10 g樣品加入20 mL乙酸乙酯中，充分攪拌，提取30 min，然后在4 ℃下以5 000 r/min離心10 min。將上清液倒入含有5 g無水硫酸鈉的燒杯中，脫水30 min，過濾，在65 ℃下旋轉蒸發(fā)至干燥，然后將殘留物溶解在1 mL甲醇和1 mL超純水中，再使用0.45 nm尼龍過濾膜進行過濾。流動相（甲醇∶水為5∶95）流速為1 mL/min，檢測波長為284 nm，利用紫外光譜和外部標準HMF的保留時間來確定HMF的含量[12]。

HMF標準曲線的繪制：配制質量濃度分別為0.1，0.5，1，5，10，100 mg/L的HMF溶液，按照上述方法測定峰面積，繪制標準曲線：y=58 213x+1 917.4，R2=0.999 9。

1.4.4 褐變度的測定

按照Pham等[13]的方法，取5 g果泥置于離心管中，加入5 mL 95%乙醇，在4 ℃下以10 000 r/min離心10 min，以50%乙醇為參照液，于420 nm波長處測定上清液的吸光度。

1.4.5 還原糖含量的測定

采用DNS（3，5-二硝基水楊酸）比色法測定還原糖含量，取0.5 g樣品置于燒杯中，加入40 mL蒸餾水，在50 ℃下水浴20 min，邊加熱邊攪拌，然后過濾，取上清液0.5 mL于比色皿中，加入1.5 mL DNS溶液，在沸水中反應5 min，冷卻定容至25 mL，在494 nm處測定吸光度。

葡萄糖標準曲線的繪制：配制質量濃度分別為0.1，0.5，1，3，5 mg/mL的葡萄糖溶液，繪制標準曲線：y=0.516 2x+0.410 7，R2=0.999 8。

1.4.6 褐變率的測定

測定復合果泥貯藏7 d時的褐變度，計算公式如下：

b（%）=A0A1×100%。

式中：b為復合果泥貯藏7 d時的褐變率（%）；A0為第0天復合果泥的褐變度；A1為第7天復合果泥的褐變度。

1.5 數(shù)據(jù)處理

各指標平行測定3次，采用IBM SPSS Statistics 26.0軟件在0.05水平上對數(shù)據(jù)進行顯著性分析，采用Origin 2021軟件繪圖。

2 結果與討論

2.1 抗壞血酸質量濃度對復合果泥品質的影響

由圖1可知，抗壞血酸對復合果泥褐變度的影響顯著（Plt;0.05），隨著貯藏時間的增加，褐變度均有一定程度的上升，且高于對照組，其原因是抗壞血酸是引起非酶褐變的反應底物之一[14]。添加1.0 g/L抗壞血酸的樣品在第7天時褐變率最低，為29.32%，而添加0.2 g/L抗壞血酸的樣品褐變率顯著提高，可能是由于抗壞血酸在pH為3左右時比較穩(wěn)定，當pHgt;3時，非酶褐變反應的速率隨pH的升高而加快[15]，所以當少量添加抗壞血酸時，其作為反應底物參與美拉德反應，從而促進非酶褐變，導致褐變率較高。

由表3可知，抗壞血酸的添加對復合果泥的總酚、維生素C和還原糖的含量影響顯著（Plt;0.05）。添加0.8 g/L抗壞血酸時果泥的總酚含量最高，為0.935 mg/mL；添加1.0 g/L抗壞血酸時果泥的維生素C含量最高，為11.16 mg/100 g；未添加抗壞血酸的果泥還原糖含量最高，為0.588 mg/mL；添加0.6 g/L抗壞血酸時果泥的HMF含量最低，為0.359 mg/L。高濃度（0.8～1.0 g/L）的抗壞血酸對復合果泥總酚的保護效果較好，原因可能為以下兩點：一是高濃度的抗壞血酸保護了酚類物質不被氧化，二是抗壞血酸還原了酚類物質氧化的中間產物醌[16]。而添加了高濃度抗壞血酸的復合果泥體系中還原糖含量較少，可能是在高濃度抗壞血酸的復合果泥體系中，酚類的氧化縮合反應較少，美拉德反應是導致褐變的主要反應。另外，HMF含量與褐變率呈正相關，HMF含量越高，體系中美拉德反應越多，褐變程度越大。

2.2 曲酸質量濃度對復合果泥品質的影響

由圖2可知，曲酸對復合果泥褐變度的影響顯著（Plt;0.05），隨著貯藏時間的增加，褐變度均有一定程度的上升，但均低于對照組。褐變率最低的為添加4.0 g/L曲酸的復合果泥，褐變率為1.30%，褐變度為0.182。與抗壞血酸相比，曲酸的褐變抑制效果明顯高于抗壞血酸，并且曲酸不會作為反應底物參與非酶褐變。

由表4可知，曲酸對復合果泥中總酚、維生素C、還原糖和HMF的含量影響顯著（Plt;0.05）。添加5.0 g/L曲酸時復合果泥的總酚含量最高，為2.523 mg/mL；添加4.0 g/L曲酸時復合果泥的維生素C含量最高，為3.49 mg/100 g；添加4.0 g/L曲酸時復合果泥的還原糖和HMF含量最低，分別為0.345 mg/mL和0.185 mg/L。采用適當濃度曲酸（2.0～5.0 g/L）處理后的復合果泥，其總酚和維生素C含量明顯高于對照組，說明曲酸處理可以有效減緩總酚和維生素C的降解。曾詩嫻等[17]發(fā)現(xiàn)采用0.05 g/L曲酸處理娃娃菜，貯藏4 d后娃娃菜的總酚含量明顯高于對照組，李慶鵬等[18]研究發(fā)現(xiàn)采用2.5%曲酸處理后的鮮切西蘭花的維生素C含量高于對照組，與本研究結果類似。此外，曲酸處理后的復合果泥的還原糖含量均有不同程度的損失，但HMF的含量明顯低于對照組。由此，曲酸處理可以延緩抗壞血酸降解、總酚氧化縮合和美拉德反應發(fā)生，從而抑制非酶褐變。

2.3 植酸添加量對復合果泥品質的影響

由圖3可知，植酸對復合果泥褐變度的影響顯著（Plt;0.05），貯藏7 d后復合果泥的褐變度有所增加，但均低于對照組。添加0.2 g/L植酸的復合果泥褐變率最低，褐變率為77.89%，褐變度為0.287。雖然經(jīng)過植酸處理后的復合果泥的褐變度低于對照組，但其褐變程度深，褐變率較大，抑制褐變效果遠低于抗壞血酸和曲酸。

由表5可知，植酸對復合果泥中總酚、維生素C、還原糖和HMF的含量影響顯著（Plt;0.05）。添加0.6 g/L植酸的復合果泥總酚和還原糖含量最高，分別為0.980 mg/mL和0.625 mg/mL；添加0.8 g/L植酸的復合果泥維生素C含量最高，為9.84 mg/100 g；添加0.2 g/L植酸的復合果泥HMF含量最低，為0.568 mg/L。較高濃度的植酸對復合果泥的總酚和維生素C保護較好，但植酸濃度較高時又會引起復合果泥中HMF含量和褐變度的增加，原因是植酸可以催化美拉德反應中類黑色素的形成[19]。Fang等[20]研究發(fā)現(xiàn)濃度為0.8%的植酸可以抑制鮮切蘋果的褐變，其植酸添加量的不同主要是因為原料差異及產品中pH的變化。

2.4 L-半胱氨酸質量濃度對復合果泥品質的影響

由圖4可知，添加不同濃度L-半胱氨酸的復合果泥在貯藏7 d后褐變度無顯著性差異（Pgt;0.05），L-半胱氨酸抑制褐變的效果并不明顯。其中，褐變率最低的為添加4.0 g/L L-半胱氨酸的復合果泥，褐變率為1.44%，褐變度為0.211。

由表6可知，L-半胱氨酸對復合果泥中總酚、維生素C、還原糖和HMF的含量影響顯著（Plt;0.05）。添加5.0 g/L L-半胱氨酸的復合果泥總酚和維生素C含量最高，分別為3.720 mg/mL和4.67 mg/100 g；添加1.0 g/L L-半胱氨酸的復合果泥還原糖和HMF含量最低，分別為0.498 mg/mL和0.285 mg/L。經(jīng)L-半胱氨酸處理后的復合果泥的總酚和維生素C含量顯著高于對照組，Wu等[21]研究發(fā)現(xiàn)L-半胱氨酸可以提高總酚的保留率，從而抑制褐變；令陽等[22]研究發(fā)現(xiàn)L-半胱氨酸處理青脆李果實可以延緩抗壞血酸的降解。當L-半胱氨酸的濃度大于1.0 g/L時，能夠抑制還原糖含量的下降，王瑞清等[23]發(fā)現(xiàn)L-半胱氨酸可有效抑制香菇子實體中的糖類消耗。郭鴻陽等[24]研究表明L-半胱氨酸處理可以降低薯片中的HMF含量，本實驗結果與其結果一致。

2.5 WPI質量濃度對復合果泥品質的影響

由圖5可知，WPI濃度在2.0～5.0 g/L時，抑制褐變的效果顯著（Plt;0.05）。添加3.0 g/L WPI的復合果泥的褐變率最低，為0.38%，褐變度為0.265。經(jīng)WPI處理后的復合果泥的褐變度高于對照組，但是褐變率低，效果更好，石啟龍等[25]研究發(fā)現(xiàn)隨著WPI質量濃度的增加，桑葚粉的色差有所增加。

由表7可知，WPI對復合果泥中總酚、維生素C、還原糖和HMF的含量影響顯著（Plt;0.05）。添加4.0 g/L WPI的復合果泥的總酚和還原糖含量最高，分別為1.327，0.510 mg/mL；添加1.0 g/L WPI的復合果泥的維生素C含量最高，為4.23 mg/100 g，HMF含量最低，為0.215 mg/L。經(jīng)WPI處理后的復合果泥含量總酚、維生素C和還原糖含量均有不同程度的損失，WPI會與體系中的總酚結合，導致總酚含量下降。同時，當WPI濃度在2.0～5.0 g/L時，HMF含量較高，可能是由于WPI與還原糖發(fā)生了美拉德反應，從而導致HMF含量上升[26]。

2.6 GOD質量濃度對復合果泥品質的影響

由圖6可知，GOD對復合果泥的褐變度影響顯著（Plt;0.05），GOD濃度在0.5～1.5 g/L時褐變抑制效果較好，尤其是添加0.5 g/L GOD的復合果泥的褐變率最低，為2.92%，褐變度為0.235。當GOD濃度大于2.0 g/L時褐變率顯著增高，可能是添加的GOD過多，并且在有氧的環(huán)境下產生了過氧化氫，與抗壞血酸發(fā)生反應，導致抗壞血酸降解，從而使褐變率增大。

由表8可知，GOD對復合果泥中維生素C、還原糖和HMF的含量影響顯著（Plt;0.05），對總酚含量的影響不顯著（Pgt;0.05）。添加1.0 g/L GOD的復合果泥的維生素C含量最高，為2.42 mg/100 g，添加2.5 g/L GOD的復合果泥的還原糖含量最高，為0.786 mg/mL，添加0.5 g/L GOD的復合果泥的HMF含量最低，為0.414 mg/L。與對照組相比，GOD處理后的復合果泥的總酚含量高，維生素C含量下降緩慢。許培振等[27]研究發(fā)現(xiàn)GOD可以延緩刺梨果汁中的維生素C氧化。當GOD濃度較?。?.5～1.5 g/L）時，HMF含量積累較慢，周晶晶等[28]研究發(fā)現(xiàn)GOD可以降低并且推遲HMF的生成。

2.7 不同抑制劑的褐變率

由表9可知，對比不同褐變抑制劑的平均褐變率，平均褐變率從小到大為曲酸lt;L-半胱氨酸lt;WPIlt;GODlt;抗壞血酸lt;植酸，其中植酸對南酸棗復合果泥不具備抑制效果。雖然L-半胱氨酸的平均褐變率較低，但是會給南酸棗復合果泥帶來不愉悅的氣味，嚴重影響了果泥的風味。因此，選擇曲酸、WPI和GOD進行正交試驗，曲酸質量濃度選擇3.0～5.0 g/L，WPI質量濃度選擇2.0～4.0 g/L，GOD質量濃度選擇0.5～1.5 g/L。

2.8 褐變抑制劑正交優(yōu)化

2.8.1 正交試驗組復合果泥的理化指標

由表10可知，正交組中總酚含量最高為4.353 mg/mL（A3B2C1），維生素C含量最高為30.38 mg/100 g（A3B1C3），HMF含量最低為0.541 mg/L（A1B3C3），還原糖含量最高為0.668 mg/mL（A1B1C1、A1B2C2）。與單因素試驗相比，總酚和維生素C的含量明顯提高。

2.8.2 正交試驗結果

由表11中極差R值可知，影響復合果泥褐變度的因素主次順序為A（曲酸質量濃度）=C（GOD質量濃度）gt;B（WPI質量濃度），優(yōu)化后的抑制劑配方為A1B2C1，即曲酸質量濃度為3.0 g/L，WPI質量濃度為3.0 g/L，GOD質量濃度為0.5 g/L。由于該抑制劑組合不在正交組中，需進一步進行驗證試驗。

2.8.3 驗證試驗

將正交優(yōu)化所得配方（A1B2C1）與正交組中褐變度最低的配方（A1B1C1）進行驗證試驗。

由表12可知，優(yōu)化組A1B2C1的褐變度（0.171）高于樣品A1B1C1的褐變度（0.162），因此，確定最終的南酸棗復合果泥抑制劑組合為A1B1C1，即曲酸質量濃度為3.0 g/L，WPI質量濃度為2.0 g/L，GOD質量濃度為0.5 g/L。

3 結論

南酸棗復合果泥貯藏期間的褐變以非酶褐變?yōu)橹?，因此本試驗研究不同護色劑對果泥褐變度的影響，同時測定非酶褐變底物和中間產物的含量變化，發(fā)現(xiàn)1.0 g/L抗壞血酸、4.0 g/L曲酸、0.2 g/L植酸、4.0 g/L L-半胱氨酸、3.0 g/L WPI和0.5 g/L GOD為各自抑制果泥褐變的最佳質量濃度，且貯藏期間平均褐變率從小到大為曲酸lt;L-半胱氨酸lt;WPIlt;GODlt;抗壞血酸lt;植酸，其中曲酸的平均褐變率低至6.53%，有效減緩了果泥的褐變程度。經(jīng)復配后得到最佳抑制劑配方為曲酸質量濃度3.0 g/L、WPI質量濃度2.0 g/L、GOD質量濃度0.5 g/L，該配方能明顯提高樣品中總酚和維生素C的含量，改善果泥的褐變程度，為南酸棗相關產品的護色工藝提供了方案。

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