枇杷果汁加工過程中產品品質的變化

陳賢爽，王錦濤，魯周民，張 涵，郭 旭

（西北農林科技大學林學院，陜西 楊凌 712100）

枇杷果汁加工過程中產品品質的變化

陳賢爽，王錦濤，魯周民*，張 涵，郭 旭

（西北農林科技大學林學院，陜西 楊凌 712100）

在枇杷果汁加工過程中，對鮮果以及護色、打漿、酶解、過濾和調配等工藝環節處理后，分別取樣測定其色差值、可滴定酸、可溶性固形物、總酚和黃酮的含量以及對2,2’-聯氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二銨鹽自由基（2,2’-azinobis-(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate) free radical，ABTS+·）清除率，并采用頂空固相微萃取結合氣相色譜-質譜分析技術，對揮發性物質進行富集、分離和鑒定，研究枇杷果汁加工過程中產品品質的變化。結果表明，枇杷果汁加工過程中的總色差值呈先升高后下降的趨勢，其中酶解后其色差值最大；可溶性固形物和可滴定酸含量總體上先呈下降趨勢，經調配處理后極顯著上升；總酚和總黃酮含量以及對ABTS+·清除率呈現下降趨勢。從枇杷加工不同環節產品中鑒定出的揮發性化合物以醇類、醛類和酯類為主。主成分分析結果表明，枇杷鮮果、護色及調配后的產品具有較好的營養、口味、香氣品質以及抗氧化性能，而打漿、酶解和過濾環節都在不同程度上嚴重降低了產品品質。

枇杷果汁；加工環節；品質；揮發性物質

枇杷（Eriobotrya japonica L.）為薔薇科枇杷屬植物，“具秋萌、冬花、春實、夏熟，備四時之氣”。其果實柔軟多汁，營養價值豐富，并具有潤肺、止渴、和胃、清熱等功效[1-2]。枇杷果的采收期較短且極不耐貯藏，在運輸中容易受機械損傷而出現褐變和腐爛[3]。因此，枇杷鮮果的加工技術逐漸成為研究熱點。目前，國內市場上的枇杷產品種類豐富，包括枇杷飲料、枇杷膏、枇杷果酒和枇杷罐頭等[4]。其中，枇杷果汁以其獨特的風味深受廣大消費者的喜愛。枇杷果汁的加工類型較為豐富，現已報道的枇杷果汁產品包括枇杷清汁[5]、枇杷果肉飲料[6-7]、以及番茄枇杷混合飲料[8]等。

在諸多關于枇杷果汁加工研究的報道中，多以枇杷原料及其成品的感官品質為評價指標，比如產品的滋味、氣味以及香氣[6]，以此提出枇杷產品的加工工藝參數，而對果汁的抗氧化性、揮發性成分等具體指標鮮少報道。也有不少學者對果汁加工過程中某一具體加工環節進行研究，比如護色[9]、酶解[10-11]等加工環節對果汁品質的影響，而未系統分析評價整個加工環節中枇杷產品品質的變化規律。

枇杷果汁加工過程中，一般都要經過護色、打漿、酶解、過濾以及調配等工藝環節，不同工藝環節的加工處理，都會對枇杷產品有不同程度的影響。本研究以“大五星”枇杷果為實驗材料，在對其進行護色、打漿、酶解、過濾和調配處理后分別測定主要成分和抗氧化性能的變化。同時采用頂空固相微萃取（solidphase microextraction，SPME）結合氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）技術，研究在枇杷果汁不同加工工藝環節中產品香氣品質的變化規律，從而探索枇杷加工過程中品質的變化，旨在為枇杷的加工生產以及利用提供技術指導和理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

枇杷果：2015年6月15日采摘于西北農林科技大學安康試驗站，品種為“大五星”，可溶性固形物含量14%，總酸含量11 mg/g。鮮果采摘后將其運回實驗室，5 ℃條件下保存備用。

對2,2’-聯氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二銨鹽自由基（2,2’-azinobis-(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate) free radical，ABTS+·） 美國Sigma公司；果膠酶 河南科邦生物科技股份有限公司；過硫酸鉀、氫氧化鈉、無水乙醇、沒食子酸、蘆丁 廣東光華科技股份有限公司。以上試劑均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

UV-1240型紫外-可見分光光度計 日本島津公司；CR-10型色差計 日本Konica Minolta公司；WYT-4型手持糖度量計 泉州化學儀器廠；DGG-9140A型電熱恒溫鼓風干燥箱 上海森信實驗儀器有限公司；R200D型電子分析天平（精度1/10 000） 德國Sartorious公司；UHH-S4型恒溫水浴鍋 北京科偉永興儀器有限公司；A1330011型離心機 美國貝克曼庫爾特有限公司；JYL-C022型料理機 九陽集團；手動SPME進樣器、DVB/ CAR /PDMS萃取頭（50/30 μm） 美國Supelco公司；TRACE ISQ GC-MS 聯用儀 美國Thermo公司。

1.3 方法

1.3.1 實驗處理

挑選成熟度一致、色澤鮮亮、無病蟲害及機械損傷的枇杷果，用自來水清洗干凈。摘除果蒂，用去核器去果核，手工去皮，稱取500 g果肉，為消除樣品間的個體差異，從每一塊果肉中切取一小塊混合，收集樣品50 g（鮮果）；其余果肉經1%食鹽和20%檸檬汁配制的護色液處理10 min后蒸汽滅酶40 s，從每一塊果肉中切取一小塊，收集樣品50 g（護色）；剩余果肉放入料理機中打漿20 s，混合果漿并從中取樣50 g（打漿）；對其余果漿進行酶解處理[12]，每克果漿中加入質量分數2%的果膠酶溶液4 μL，混勻后于45 ℃水浴鍋中水浴4 h，取樣50 g（酶解）。酶解后的果漿采用真空抽濾法[13]過濾，濾布200 目，得澄清枇杷原汁，取樣50 g（過濾）。以枇杷原汁、白砂糖、20%檸檬汁和水為原料，按質量分數分別為40%、15%、10%和35%的比例進行調配，80 ℃巴氏滅菌20 min后得枇杷果汁成品，并取樣50 g（調配）。測定所收集6 種樣品的總色差、可溶性固形物、可滴定酸、總酚、黃酮含量和ABTS+·清除率以及揮發性成分。實驗共3 次重復。

1.3.2 指標測定

色差：采用色差計測定色差[14-15]，得L*、a*、b*值，其中L*表示亮度值，a*表示紅度值，b*表示黃度值。以鮮果色值（L*0、a*0、b*0）為初始值，按公式ΔE＝（ΔL*2+?a*2+?b*2）1/2計算總色差。其中：?L*=L*0-L*；?a=a*0-a*；?b=b*0-b*。

可滴定酸含量：采用酸堿滴定法（0.1 mol/L NaOH）；可溶性固形物含量（soluble solids content，SSC）：采用手持糖度量計測定；總酚含量：采用福林-酚比色法[16]；總黃酮含量：采用硝酸鋁比色法[17]。

ABTS+·清除率：采用ABTS法[18-20]。配制14 mmol/L的ABTS溶液和4.9 mmol/L的過硫酸鉀溶液，二者等體積混合，黑暗放置12 h，得ABTS貯備液，用水稀釋至吸光度為0.7±0.02。取樣品溶液0.2 mL，加入0.2 mL ABTS儲備液，充分混合，靜置6 min后在734 nm波長處測定吸光度，以0.2 mL 70%乙醇為空白對照、0.1 mL蒸餾水為參比。

揮發性成分測定：采用頂空SPME結合GC-MS分析技術[21-23]。稱取10 g樣品，放入40 mL EPA樣品瓶中，40 ℃條件下平衡10 min，將SPME手持器插入頂空瓶中，富集萃取 30 min。GC-MS條件：將萃取頭在氣相色譜的進樣口250 ℃老化1 h。載氣：He（99.99%）；體積流量：1.0 mL/min；進樣口溫度：230 ℃，SPME進樣脫附3 min。程序升溫：40 ℃保持2.5 min，以5 ℃/min升至200 ℃，以10 ℃/min升至 230 ℃，保持 2 min。電離方式：電子轟擊式離子源，70 eV；離子源溫度：250 ℃。質量掃描范圍：35～400 D；發射電流100 μA；檢測電壓1.4 kV。

GC-MS圖譜分析：化合物經計算機檢索同時與NIST Library（107 k compounds，version 6.0）和Wiley Library（320 k compounds，version 6.0）相匹配，列出匹配度大于800的鑒定結果[24]。

1.4 數據統計分析

采用Microsoft Excel和IBM SPSS Statistics 20軟件進行數據處理和統計分析，最小顯著性（least-significant difference，LSD）法進行多重比較，判斷差異顯著性。并對所測指標進行主成分分析。

2 結果與分析

2.1 不同工藝環節枇杷產品的ΔE、SSC及可滴定酸含量

圖1 不同工藝環節枇杷產品的ΔE （A）、SSC（B）及可滴定酸含量（C）Fig. 1 Color difference (A) and soluble solid (B) and titratable acid contents (C) of loquat products at different processing steps

在枇杷果汁加工各環節中，產品的ΔE、SSC和可滴定酸的含量變化如圖1所示，在不同加工環節中，枇杷產品的ΔE呈現先升高后下降的趨勢，表明枇杷產品的顏色先變深變暗，經過濾和調配后枇杷產品的顏色逐漸變淡變亮。枇杷果肉經護色和打漿后其ΔE差異不顯著（P＞0.05），而酶解后其ΔE極顯著大于其他環節枇杷產品的ΔE（P＜0.01），為21.38±0.72，說明酶解對枇杷果汁的顏色影響最顯著。這主要因為酶解過程中果漿在空氣中暴露時間較長，導致其被氧化而產生褐變。

在枇杷果汁加工的各個工藝環節中，枇杷產品的SSC和可滴定酸含量變化趨勢較為一致。枇杷果肉經浸泡和蒸汽加熱護色后，SSC和可滴定酸含量均下降，分別為（12.65±0.78）%和（9.69±0.35） mg/g 。經打漿和酶解之后，SSC略有上升，之后過濾去除果肉后又有所降低；而可滴定酸含量在這一過程中變化不大。經調配后由于產品中加入白砂糖和檸檬汁，導致枇杷果汁的SSC和可滴定酸含量均極顯著升高（P＜0.01）。

2.2 不同工藝環節枇杷產品的總酚、總黃酮含量及ABTS+·清除率

圖2 不同工藝環節枇杷產品的總酚（A）、總黃酮（B）含量及ABTS+·清除率（C）Fig. 2 Total phenolics (A) and total flavonoids contents (B) and ABTS+· radical scavenging capacity (C) of loquat products at different processing steps

總酚、總黃酮含量及ABTS+·清除率在枇杷果汁加工各環節中的變化，由圖2可知，三者在加工過程中均呈現下降趨勢。枇杷鮮果的總酚、總黃酮含量以及ABTS+·清除率分別為（1.62±0.10）、（2.52±0.06） mg/g、（84.40±2.26）%。經護色和打漿后，枇杷產品的總酚和總黃酮含量顯著下降（P＜0.05），而ABTS+·清除率下降不顯著（P＞0.05）。在經過酶解和過濾過程的不斷氧化，特別是調配中加入了大量的水，產品的總酚和總黃酮含量以及ABTS+·清除率極顯著下降（P＜0.01）。

2.3 不同工藝環節下枇杷產品揮發性成分分析

圖3 不同工藝環節枇杷產品的揮發性成分總離子流圖Fig. 3 Total ion current chromatograms GC-MS analysis for volatile components of loquat products at different processing steps

枇杷果汁加工工藝不同環節的GC-MS總離子流譜圖見圖3，經過各個組分圖譜分析和資料核實，分別從枇杷鮮果及經護色、打漿、酶解、過濾和調配后的產品中鑒定出揮發性化合物90、89、101、95、102、91 種，分別占各自環節總揮發成分的97.95%、97.59%、87.14%、94.74%、96.03%、99.4%，包含烴類、酸類、酯類、醇類、醚類、酮類、醛類和少量其他成分，見表1。

表1 不同工藝環節枇杷產品的揮發性成分種類及其相對含量Table 1 Species and relative quantities of volatile components of loquat products at different processing steps %

枇杷鮮果的揮發性成分以醇類為主，占總揮發性成分的31.44%，其次為醛類和酯類。經護色、打漿和酶解后的產品的揮發性成分中以酯類、醇類和醛類為主，且酯類化合物含量最高，分別占各自總揮發性化合物的26.69%、22.49%、30.93%。過濾后枇杷果汁的揮發性化合物中烴類和醇類的含量顯著增加（P＜0.05），分別占總揮發性化合物的25.26%、22.38%。經調配后的枇杷果汁的揮發性成分中，以醇類和醛類為主，兩者占總揮發性化合物的72.82%。醇類物質在自然界中主要來源于發酵、氨基酸的轉化以及亞麻酸降解物的氧化，在枇杷產品揮發性成分中占有較大比例。醛類以及酯類物質具有濃郁的芳香氣味，是主要賦香物質[23,25]。

2.4 不同加工環節產品品質的主成分分析評價

[26]對上述測定指標進行主成分分析。根據營養成分、抗氧化性及揮發性成分指標數據列出相關矩陣，對矩陣進行標準化后，求出主成分的特征值和方差貢獻率（表2）及其相應的特征向量（表3）。

表2 主成分特征值和貢獻率Table 2 Eigenvalues of the principal components and their contributions

表3 主成分的載荷與特征向量矩陣Table 3 Principal component loading and eigenvector matrix

由表2可以看出，所提取的主成分個數為3，由于其初始特征根大于1，且累計貢獻率達到85%以上，這3個主成分可以基本反映全部指標的信息。根據3 個主成分的載荷和特征向量可以看出，第1主成分主要反映SSC、可滴定酸、ABTS+·清除率、醛類、醇類和酯類的變異信息，其貢獻率占總變異信息的43.701%；第2主成分主要反映總酚、黃酮和醚類的變異信息，其貢獻率占總變異信息的28.087%；第3主成分主要反映酸類、酮類和烴類的變異信息，其貢獻率占總變異信息的15.339%。

因此，可用Y1、Y2、Y3三個新的綜合指標代替原來13 個指標，得出3 個主成分的表達式如下：

以第1、2、3主成分的方差貢獻率α1、α2、α3作為權數，建立綜合評價模型F=α1Y1+α2Y2+α3Y3，計算綜合評價指標的分值F（表4）。

表4 標準化后主成分得分Table 4 Principal component scores after standardization

由表4可知，鮮果的綜合得分最高，其次為調配后的枇杷果汁飲料產品，這主要是由于人為添加了檸檬汁和白砂糖，SSC和可滴定酸含量顯著增加，同時香氣成分也有所改善；護色后的產品得分次之，這是由于該環節沒有破壞鮮果的結構，且枇杷經過了檸檬汁浸泡處理，對果肉中各種營養成分具有一定保護作用；而經打漿、酶解和過濾后的產品由于營養成分被大量氧化，因此其品質都有不同程度降低。

3 結 論

在枇杷果汁加工過程的不同工藝環節中，產品的色澤由亮變暗，經過濾后又變淺，SSC和可滴定酸含量在不同加工環節后比鮮果中的含量都有所降低，在調配后顯著升高。在枇杷果汁加工過程中產品中總酚、總黃酮含量及ABTS+·清除率均呈現下降趨勢。

枇杷果汁加工過程不同環節產品的揮發性香氣成分中都包含烴類、酸類、酯類、醇類、醚類、酮類、醛類和少量其他成分，以醇類、醛類和酯類為主要成分。

主成分綜合評價結果表明，對于枇杷鮮果以及在加工不同環節的產品，以枇杷鮮果具有最好的營養、口味、香氣品質以及抗氧化性能，每個加工處理都在不同程度上降低了產品品質，因此，相比加工產品而言，鮮果為消費者在購買枇杷產品時的最佳選擇。但考慮到長期貯藏和錯季需求，果汁則是更好的選擇。在果汁加工過程中，護色與調配后的枇杷產品能夠較好地維持鮮果原有的品質，而打漿、酶解以及過濾環節對枇杷產品的損壞較為嚴重，故這3 個環節的工藝參數有待進一步研究。

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Quality Changes of Loquat Juice during Processing

CHEN Xianshuang, WANG Jintao, LU Zhoumin*, ZHANG Han, GUO Xu
(College of Forestry, Northwest A&F University, Yangling 712100, China)

To explore the quality changes of loquat juice during processing, samples were collected at different processing steps of fresh harvested fruits, color fixation, pulping, enzymatic hydrolysis, filtration and blending for the measurements of color parameters and soluble solid, titratable acid and total phenolics and total flavonoids contents as well as ABTS+· scavenging capacity. Meanwhile, volatile compounds were extracted by headspace solid phase microextraction (SPME), separated and analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). Results showed that total color difference exhibited an initial increase, reaching the maximum value after enzymatic hydrolysis, followed by a decrease during loquat juice processing. Similarly, the contents of soluble solid and titratable acid also decreased first and then increased, with a significant increase being noted after blending, while the contents of total phenolics and flavonoids and ABTS+· scavenging capacity tended to decline. The main volatile compounds identified during loquat juice processing were alcohols, aldehydes and ethers. Principal component analysis (PCA) showed the fresh fruits, the intermediate product after color fixation and the final product had better nutritional, flavor and aroma quality as well as stronger antioxidant performance, while the steps of pulping, enzymatic hydrolysis and filtration severely reduced the quality of products to different degrees.

loquat juice; processing steps; quality; volatile components

10.7506/spkx1002-6630-201621014

S667.3

A

1002-6630（2016）21-0079-06

陳賢爽, 王錦濤, 魯周民, 等. 枇杷果汁加工過程中產品品質的變化[J]. 食品科學, 2016, 37(21): 79-84. DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201621014. http://www.spkx.net.cn

CHEN Xianshuang, WANG Jintao, LU Zhoumin, et al. Quality changes of loquat juice during processing[J]. Food Science, 2016, 37(21): 79-84. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201621014. http://www.spkx.net.cn

2015-11-09

財政部“以大學為依托的農業科技推廣模式”建設項目（XTG2015-14）

陳賢爽（1990—），女，碩士研究生，研究方向為枇杷加工利用。E-mail：331325254@qq.com

*通信作者：魯周民（1966—），男，研究員，碩士，研究方向為經濟林果品加工利用。E-mail：lzm@nwsuaf.edu.cn