加工條件對刺梨果汁及其飲料中維生素C保留率的影響研究

莫念丹，劉玉秋，費建軍,2*，邱樹毅

（1.貴州恒力源天然生物科技有限公司，貴州黔南 558000；2.貴陽學院食品與制藥工程學院，貴州貴陽 550000；3.貴州大學釀酒與食品工程學院，貴州貴陽 550000）

刺梨是貴州省特色植物資源，具有藥食同源屬性。刺梨的營養價值很高，含有豐富的維生素C、多酚、多糖、有機酸、黃酮、β-谷甾醇等物質[1-2]，其中維生素C 含量高達2 704 mg/100 g[3]，是蘋果、梨的500 倍，柑橘的100 倍，獼猴桃的30 倍，在水果界中被稱為“維生素C 之王”[4]。維生素C 參與體內細胞氨基酸代謝、神經遞質的合成、膠原蛋白細胞間質的合成，同時阻止亞硝胺的合成、刺激白細胞吞噬活性、促進抗體的形成，具有降低毛細血管通透性、刺激凝血功能、增加對感染的抵抗作用以及預防癌癥、提高機體免疫功能等作用[5]。維生素C 又稱為抗壞血酸，是一種水溶性維生素，化學式為C6H8O6，其分子結構中具有烯二醇結構，具有內酯環，且有2 個手性碳原子，因此，抗壞血酸不僅性質活潑且具有旋光性[6]，其L(+)-抗壞血酸對人體具有生物活性，而D(-)-抗壞血酸，對人體基本無生理活性[7]。維生素C（L(+)-抗壞血酸）是刺梨營養成分中的重要組成部分，刺梨及其產品在生產過程中伴隨著食品的pH 值調整、高溫殺菌等過程，造成了維生素C 的損耗。

2016 年李亞等[8]對L(+)-抗壞血酸的消耗進行了動力學研究，探討了其非酶褐變的化學行為；2017 年林揚棟等[9]進行了堿性條件下L(+)-抗壞血酸自降解的非酶褐變的研究；2019 年余科等[10]進行了中、堿性條件下L(+)-抗壞血酸自降解非酶褐變過程動力學研究。他們對于L(+)-抗壞血酸自降解的研究條件和生產環境差距較大，這些研究體現了L(+)-抗壞血酸的不穩定性，說明其易受到外界條件的影響，發生氧化降解反應。本試驗以工業化生產條件為前提，對刺梨果汁及其飲料中維生素C在不同溫度、不同pH 值條件處理后的含量和損失率變化進行了探究，為生產應用中更好地保留刺梨產品中的維生素C 提供試驗依據，擴大刺梨果汁及其飲料在生產實踐過程中的應用范圍。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

刺梨果汁，原榨果汁，可溶性固形物8.0%，pH 值3.50，貴州恒力源天然生物科技有限公司；刺梨飲料，屬果蔬汁飲料類，可溶性固形物5.6%，pH 值3.31，貴州恒力源天然生物科技有限公司；白砂糖（一級），孟連昌裕糖業有限公司；果葡糖漿，純度為92%，廣州雙橋股份有限公司；低聚果糖，純度為95.0%，山東百龍創園生物科技股份有限公司；氫氧化鈉、草酸、碳酸氫鈉，分析純，重慶萬盛川東化工有限公司；2,6-二氯靛酚（ACS 級），如吉生物科技有限公司；抗壞血酸標準品，湖南省婁底市南化化學品有限公司。

1.2 儀器與設備

立式壓力蒸汽滅菌器，YW50，上海三申醫療器械有限公司；恒溫水浴鍋，PST-10DI，天津市泰斯特儀器有限公司；蒸餾水器，DZ-5LⅢ，天津市泰斯特儀器有限公司；電子分析天平，FA1004N，上海箐海儀器有限公司；密封實驗儀，SKMFY-01，安徽雙科測控技術有限責任公司；pH 計，PHS-3C，上海儀電科學儀器股份有限公司；棕色玻璃瓶（50 mL），山東省藥用玻璃股份有限公司；金色鋁蓋（50 mL），臺山市新建業藥用五金包裝有限公司；滴定管（50 mL），博美玻璃有限公司。

1.3 樣品處理方法

用氫氧化鈉調整刺梨果汁/刺梨飲料的pH 值分別為3.70、4.50、7.00、9.00、11.50 的樣液，采用2,6-二氯靛酚滴定法分別測定各pH 值下的維生素C 含量，將樣液分裝于棕色玻璃瓶中，裝載量為50 mL，擰緊鋁蓋，做好標簽，進行密封性測試，在-60 kPa 條件下保壓≥5 min 無滲漏現象，將樣品分為3 組，每組每個梯度分別做3 個平行實驗，以未調pH 值和未進行加熱處理的樣液作為對照組；處理1 為在94 ℃水浴條件下保溫30 min；處理2：放在高壓滅菌鍋121 ℃條件下保溫20 min。處理1、2 的樣品保溫結束后取出迅速放入50 ℃溫水中過渡冷卻至20℃后測定維生素C含量，對照組直接測量維生素C含量。

1.4 測定指標與方法

1.4.1 維生素C 含量的測定

（1）試劑的配制

草酸溶液（20 g/L）：稱取20 g 草酸，用蒸餾水溶解并定容至1 L。

2,6-二氯靛酚溶液：稱取碳酸氫鈉52 mg 溶解于200 mL 熱蒸餾水中，稱取2,6-二氯靛酚50 mg 溶解于碳酸氫鈉溶液中，冷卻用蒸餾水定容至250 mL，用標準抗壞血酸溶液標定滴定度[11]。

（2）L(+)-抗壞血酸標準溶液制備

稱取100 mg（精確至0.1 mg）L(+)-抗壞血酸標準品溶于草酸溶液（20 g/L）并定容至100 mL，備用。

（3）維生素C 含量測定

采用2,6-二氯靛酚滴定法測定樣品維生素C 含量，試驗原理是用藍色的堿性染料2,6-二氯靛酚標準溶液對含L(+)-抗壞血酸的試樣酸性浸出液進行氧化還原滴定，2,6-二氯靛酚被還原為無色，當到達滴定終點時，多余的2,6-二氯靛酚在酸性介質中顯淺紅色，由2,6-二氯靛酚的消耗量計算樣品中L(+)-抗壞血酸的含量[11]。根據試樣中維生素C 含量確定樣液的稀釋倍數，準確吸取稀釋后的樣液于50 mL 錐形瓶中，用標定過的2,6-二氯靛酚溶液滴定，直至溶液呈粉紅色且15 s 不褪色為止，記錄2,6-二氯靛酚溶液的消耗量，同時做空白試驗。L(+)-抗壞血酸含量按照式（1）進行計算。

式中，X為試樣中L(+)-抗壞血酸含量，mg/100 mL；V為滴定試樣所消耗的2,6-二氯靛酚溶液的體積，mL；V0為滴定空白所消耗的2,6-二氯靛酚溶液的體積，mL；T為2,6-二氯靛酚溶液的滴定度，即每毫升2,6-二氯靛酚溶液相當于抗壞血酸的毫克數，mg/mL；A 為樣液稀釋倍數；V1為準確吸取稀釋后樣液的體積，mL。

1.4.2 維生素C 最大損耗量

1.4.3 維生素C 最大損耗率

1.5 數據處理

所有數據采用Excel 2010 進行處理。

2 結果與分析

2.1 刺梨果汁在不同溫度和pH 值處理后的維生素C 含量變化

從表1～2 變化趨勢分析得出，刺梨果汁在pH 值3.70～9.00 的同一pH 條件下，經94 ℃保溫30 min 和121 ℃保溫20 min 處理后維生素C 含量變化梯度不顯著，而在pH 值9.00～11.50，經94 ℃保溫30 min 和121℃保溫20 min 處理后維生素C 含量變化梯度較大，且在pH 11.50 維生素C 含量顯著降低，說明當pH 值為11.50時，維生素C 更容易發生降解。刺梨果汁在pH 值3.70～9.00、未做加熱處理的空白對照和保溫溫度94 ℃（保溫30 min）、121 ℃（保溫20 min）處理中，刺梨果汁維生素C含量損耗率波動幅度不大，經計算維生素C 損耗率最大為6.00%（維生素C 損失93 mg/100 mL）；當pH 值在11.50 時，空白對照、94 ℃保溫30 min、121 ℃保溫20 min條件下的維生素C 含量損耗率都明顯增大，特別是pH值11.50、121 ℃保溫20 min 時損耗率最大為15.29%（維生素C 損失237 mg/100 mL）。

表1 刺梨果汁在不同溫度、不同pH 值處理后的維生素C 含量變化Table 1 Vitamin C content of chestnut rose juice treated with different temperature and pH單位：mg/100 mL

表2 刺梨果汁不同pH 值、不同溫度處理后維生素C 最大損耗量和最大損耗率Table 2 Maximum loss and loss rate of vitamin C in chestnut rose juice treated at different pH and temperatures

表4 刺梨飲料不同pH 值、不同溫度處理后維生素C 最大損耗量和最大損耗率Table 4 The maximum vitamin C loss and the maximum vitamin C loss rate of chestnut rose beverage treated at different pH and temperatures

2.2 刺梨飲料在不同溫度、不同pH 值處理后的維生素C 含量變化

從表3～4 變化趨勢分析得出，在不同溫度、不同pH值條件處理后，刺梨飲料在pH 值3.70～9.00，未做加熱處理的空白對照和溫度94 ℃（保溫30 min）時，刺梨飲料的維生素C 含量損耗率的變化趨勢和刺梨果汁相似，波動范圍不大。維生素C 損耗率最大為16.07%（維生素C損失45 mg/100 mL），當pH 值達到11.50 時，空白對照、94 ℃保溫30 min、121 ℃保溫20 min 條件下的維生素C含量損耗率都明顯增大，特別是pH 值11.50、121 ℃保溫20 min 時損耗率最大為47.86%（維生素C 損失134 mg/100 mL）。

表3 刺梨飲料在不同溫度、不同pH 值處理后的維生素C 含量Table 3 Vitamin C content of chestnut rose beverage treated with different temperature and pH單位：mg/100 mL

3 討論

從表1～4 綜合分析對比可以得出，刺梨果汁初始時的維生素C 含量最高達到1 550 mg/100 mL，刺梨飲料初始時的維生素C 含量最高達到280 mg/100 mL，在王樂樂等[12]對刺梨果汁殺菌方式的研究中，超聲波殺菌方式效果最佳，維生素C 僅損耗1 g/kg。由于超聲波殺菌方式在飲料大批量生產中不適用，本試驗采用巴氏殺菌法對刺梨果汁及其飲料采取高溫殺菌，試驗得出在pH 11.50、121 ℃的強堿高溫條件下，刺梨果汁最大損失量237 mg/100 mL，刺梨飲料最大損耗量134 mg/100 mL，說明強堿高溫條件使刺梨果汁及其飲料中維生素C 的保留率極大降低，刺梨果汁的維生素C 初始含量遠高于刺梨飲料，經過不同溫度、不同pH 值條件處理后，刺梨果汁的維生素C 損耗率明顯低于刺梨飲料的維生素C 損耗率，顯示出刺梨果汁及其飲料中的維生素C 損耗率與其初始維生素C 含量成反比例關系。

常規飲料以pH 值作為分界線，采用超高溫殺菌保證一年的貨架期，當飲料pH 值低于4.6，通常采用超高溫殺菌（105～115 ℃、15～30 s）后充填，當飲料pH 值大于4.6，通常采用超高溫殺菌（137～140 ℃、15～30 s）后充填；對于50 mL 玻璃瓶裝常規酸性飲料，在保證12 個月貨架期的情況下，滅菌條件一般選用88～90 ℃、10～15 min，對于50 mL 玻璃瓶裝常規中性飲料，為了達到12個月貨架期，滅菌條件一般選用121 ℃、15～18 min。本試驗設置條件和實際生產過程相比，滅菌溫度更高，保溫時間更長，美拉德反應會很嚴重，對產品感官影響很大，在實際生產過程中一般不會采用本試驗的條件進行生產，因此刺梨產品的維生素C 的損耗率與本實驗結果相比還會更低。

4 結論

由于刺梨果汁的維生素C 起始含量遠高于刺梨飲料，對于在不同溫度、不同pH 值處理后，刺梨飲料的維生素C 損耗率明顯比含維生素C 量更高的刺梨果汁大，這兩組樣品對于在不同溫度及不同pH 值條件下維生素C 損失率都有相似的變化趨勢，都表明pH 值3.70～9.00、溫度94 ℃條件下，刺梨果汁及其飲料維生素C 含量較穩定，當pH 值或（和）溫度都高于這個范圍，刺梨果汁及其飲料維生素C 含量損失明顯，結果還顯示刺梨果汁及其飲料中的維生素C 損耗率與其初始維生素C 含量成反比例關系。

在實際生產過程中，本試驗樣品處理條件與刺梨果汁及其飲料實際生產過程相比，滅菌溫度更高，滅菌時間更長，因此實際生產的刺梨產品的維生素C 的損耗率和本試驗結果相比還會更低。本試驗結果可以對以刺梨作為主料或者輔料，以刺梨天然維生素C 為主要營養成分研究對象的研究提供參考，但此結論僅限于目前的研究，后續將會繼續做跟蹤試驗進一步探究刺梨果汁及其飲料在實際生產過程中維生素C 含量在更窄的溫度、pH值范圍內的損耗率變化，探究灌裝量、滅菌時間、不同包材、不同貨架期及不同保存條件下的刺梨產品維生素C含量的變化，為實際生產提供詳實的理論依據。