高氧預處理對鮮榨蘋果汁褐變及貯藏品質的研究

王曉東，馬笑巍，李 盧，朱新越，任建堂，李喜宏

（1.天津科技大學 食品科學與工程學院，天津 300457；2.山西國投中魯果汁有限公司，山西 運城 044699）

蘋果為薔薇科（Rosacea）蘋果屬（Malus Mill）多年生木本植物，我國是世界上最大的蘋果生產國和消費國[1]。蘋果營養豐富，不僅富含可溶性糖、有機酸、氨基酸、維生素和微量元素，還含有大量的膳食纖維、黃酮和多酚等生物活性成分[2]。國內的蘋果除了鮮食外，剩余大部分尤其是一些品質良好但是外觀損失的，用于蘋果汁的加工[3]。隨著生活水平提高，人們更加追求健康營養的果汁，因此鮮榨蘋果汁逐漸走向市場，并且消費者的需求持續增長。

鮮榨蘋果汁采用非熱加工，營養損失少、貯藏時間長，能更好地保持蘋果風味。但是，在加工貯藏過程中會發生褐變、酶活失控、糖酸轉化等問題[4]。目前，果汁處理方式主要有物理方式（熱加工、超聲處理、脈沖電場處理）、化學方式（植酸護色）和生物方式（綠茶提取物護色）[5-8]，對高氧預處理報道較少。高氧處理可以降低果蔬組織的采后生理作用，抑制微生物的生理活動，維持果蔬良好的感官品質[9]。徐夢君等人[10]發現，90% O2處理去核長棗可以維持感官品質，降低褐變程度，抑制乙醇積累，提高貯藏品質。Xia Liu等人[11]發現，80% O2預處理鮮切馬鈴薯片20 min，可以提高整體感官品質，抑制多酚氧化酶和過氧化物酶活性，提高抗氧化能力。李琪[12]研究發現，將鮮切蘋果置于100% O2條件下處理4 h，可以顯著抑制鮮切蘋果褐變，減少丙二醛的積累，延長貯藏期。研究采用高氧預處理，損傷酶活細胞，阻斷糖酸轉化通路，達到防褐變、維持品質的效果，為鮮榨蘋果汁提供一種新型抗褐變技術。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試蘋果采自新疆阿克蘇紅旗坡集團公司園藝五分場（80°20′E，41°28′N，海拔約1 105 m），霜降后約1周內（10月25日—30日）采收，八九分成熟度。果實產地預冷散去田間熱，次日運抵天津科技大學冷庫，0℃下貯藏備用。挑選外觀一致、大小均勻、無傷無病的果實為試驗用果。

鄰苯二酚，天津市福晨化學試劑廠提供；氫氧化鈉、Triton X-100，天津市化學試劑研究所提供；交聯聚乙烯基吡咯烷酮（PVPP），天津市科密歐化學試劑開發中心提供；聚乙二醇6000，上海源葉生物科技有限公司；濃鹽酸、乙酸，天津市大茂化學試劑廠提供；乙酸鈉，廊坊天科生物科技有限公司提供。以上試驗試劑純度級別均為分析純。

1.2 設備與儀器

WF-A2000型高效快速榨汁機，光陰旭眾食品機械有限公司產品；Check Point O2/CO2型氣體分析儀，丹萃（遠東）有限公司產品；HP-200型精密色度儀，上海漢普光電科技有限公司產品；Spectra Max型酶標儀，天津奧佳科技股份有限公司產品；PAL-3型數字手持折光儀，日本ATAGO株式會社產品。

1.3 試驗方法

蘋果預冷后置于4個氣調保鮮瓶中，溫度0℃，氧氣體積分數分別設置為21%（對照）、50%，70%和90%，3 h后取出切塊（3～5 cm），榨汁機制汁，破碎粒度為3～5 mm，用4層紗布過濾得到鮮榨蘋果汁，裝瓶，巴氏殺菌，加蓋密封，置于4℃冷藏，每隔5 d取樣，并做3組平行。

1.4 指標測定

1.4.1 褐變指數

采用色差儀測定50.0 mL鮮榨蘋果汁的L*，a*，b*值[13]。褐變指數（BI）根據以下公式計算：

1.4.2 可溶性固形物

采用手持折光儀測定[14]，測定前用蒸餾水進行零點校正。每個樣品做3次平行試驗，讀取數值，計算平均值作為最后結果。

1.4.3 可滴定酸含量

可滴定酸的測定采用李學進等人[15]的滴定法。

1.4.4 多酚氧化酶活性

多酚氧化酶活性的測定參考Xia Liu等人[11]的方法。取10.0 mL果汁，加入5.0 mL提取緩沖液（含1 mmol PEG，4% PVPP和1% Triton X-100），搖勻，于4℃下以轉速10 000 r/min離心20 min，收集上清液為酶提取液，低溫保存備用。取100 μL酶提取液加入3.0 mL濃度為0.20 mol/L的鄰苯二酚緩沖液，于波長420 nm處測吸光度。

1.4.5 總酚含量

總酚含量的測定參考Hui Gao等人[16]的測定方法。

1.4.6 可溶性醌

取1.4.5節離心后的上清液于波長437 nm處測其吸光度[17]。

1.4.7 感官評定

選取10名有感官評價經驗的專業人員，組成感官評價小組，根據表1的感官評價項目及評分表對不同處理組的鮮榨蘋果汁進行感官評分，對品嘗結果進行統計和對比分析。感官評分內容包括3個方面，分別為組織形態、色澤氣味、口感與滋味。

鮮榨蘋果汁感官評價項目及評分見表1。

表1 鮮榨蘋果汁感官評價項目及評分

1.5 數據處理

2 結果與分析

2.1 高氧預處理對鮮榨蘋果汁褐變指數的影響

鮮榨蘋果汁褐變指數越大，說明褐變程度越深；褐變指數曲線變化速率越大，說明褐變越迅速[18]。

高氧預處理對鮮榨蘋果汁褐變指數的影響見圖1。

圖1 高氧預處理對鮮榨蘋果汁褐變指數的影響

由圖1可知，在貯藏過程中，各處理組的鮮榨蘋果汁褐變指數均呈升高趨勢，可能是因為榨汁過程中細胞破碎接觸氧氣發生酶促褐變和非酶褐變。貯藏25 d時，經過高氧預處理的鮮榨蘋果汁褐變指數曲線變化較21% O2對照組平緩，且差異顯著（p＜0.05），其中90% O2試驗組變化趨勢最緩。這說明高氧預處理能夠有效降低鮮榨蘋果汁的褐變程度，防褐變程度：90% O2＞70% O2＞50% O2＞21% O2。另外，50% O2和70% O2處理組在貯藏第10天后褐變突然加劇，這表明高氧抗褐變的誘導效應可能需要一個濃度閾值來觸發，這與Xia Liu等人[11]研究結果一致。

2.2 高氧預處理對鮮榨蘋果汁可溶性固形物的影響

鮮榨蘋果汁的可溶性固形物是衡量其營養品質的一個重要指標[19]。

高氧預處理對鮮榨蘋果汁可溶性固形物含量的影響見圖2。

圖2 高氧預處理對鮮榨蘋果汁可溶性固形物含量的影響

由圖2可知，隨貯藏時間的延長，鮮榨蘋果汁中可溶性固形物的含量呈下降趨勢，可能是因為細胞組織將其作為底物參與生化反應產生消耗。貯藏25 d內，70% O2和90% O2處理組的可溶性固形物含量較21% O2對照組有提高。貯藏25 d時，90%O2處理組的鮮榨蘋果汁可溶性固形物含量為11.6 °Brix，較21% O2對照組（9.6 °Brix），保留率達20.83%。這說明高氧預處理能夠抑制細胞組織生理活動，延緩營養流失，貯藏后期營養更豐富。

2.3 高氧預處理對鮮榨蘋果汁可滴定酸的影響

可滴定酸是體現酸度的重要指標，與可溶性固形物一樣，是影響鮮榨蘋果汁風味品質的重要因素[20]。

高氧預處理對鮮榨蘋果汁可滴定酸含量的影響見圖3。

圖3 高氧預處理對鮮榨蘋果汁可滴定酸含量的影響

由圖3可知，在貯藏過程中，鮮榨蘋果汁中的可滴定酸含量呈升高趨勢，因為果汁中糖發生酵解，導致可滴定酸含量增加。貯藏25 d內，70% O2和90%O2處理組的可滴定酸含量均低于21% O2對照組。50% O2，70% O2，90% O2處理組的可滴定酸在貯藏25 d時，含量分別為0.401%，0.385%，0.362%，較21% O2對照組分別降低3.14%,7.01%，12.56%，說明高氧預處理能夠有效抑制糖酵解過程，抑制糖酸轉化，延緩鮮榨蘋果汁中可滴定酸的升高，提高其在貯藏過程中的品質穩定性，使鮮榨蘋果汁保留更佳的口感與風味。

2.4 高氧預處理對鮮榨蘋果汁多酚氧化酶活性的影響

多酚氧化酶是參與鮮榨蘋果汁酶促褐變的一種含銅酶，其活力越高，酶促褐變反應越劇烈，鮮榨蘋果汁褐變越迅速[21]。

高氧預處理對鮮榨蘋果汁多酚氧化酶活性的影響見圖4。

圖4 高氧預處理對鮮榨蘋果汁多酚氧化酶活性的影響

由圖4可知，貯藏期內各處理組的PPO活性均呈先升高后降低的趨勢。貯藏第10天，21% O2，50% O2，70% O2處理組的PPO活性達到峰值，并且50% O2和70% O2處理組的PPO活性峰值較21% O2對照組低，且差異性顯著（p＜0.05）。另外，90% O2處理組的PPO活性峰值在貯藏第15天時出現，且對比15 d時21% O2對照組PPO活性顯著降低（p＜0.05）。綜上所述，高氧預處理能夠抑制PPO活性，90% O2預處理蘋果可以降低PPO酶活高峰，抗褐變效果最為顯著，與圖1所示結果一致。

2.5 高氧預處理對鮮榨蘋果汁總酚質量濃度的影響

酚類化合物是鮮榨蘋果汁中主要的抗氧化活性成分，常以酚酸和黃酮類化合物存在。

高氧預處理對鮮榨蘋果汁總酚質量濃度的影響見圖5。

圖5 高氧預處理對鮮榨蘋果汁總酚質量濃度的影響

由圖5可知，各處理組總酚質量濃度均呈現下降趨勢，而且21% O2對照組總酚質量濃度曲線變化最快，可能是因為酶促褐變反應的進行消耗作為底物的酚類物質。貯藏25 d內，50% O2，70% O2和90% O2處理組總酚質量濃度始終高于21% O2對照組，且90% O2處理組總酚質量濃度處于最高水平。在貯藏25 d時，90% O2處理組總酚質量濃度仍有3.156 mg/mL，較21%O2對照組的2.613 mg/mL，提高了20.18%。綜上可知，高氧預處理能夠有效保留酚類物質的質量濃度，抑制酚類物質作為底物發生酶促褐變反應，減少酚類物質的分解轉化，從而降低鮮榨蘋果汁的褐變現象，其中90% O2處理組效果最佳。

2.6 高氧預處理對鮮榨蘋果汁可溶性醌質量濃度的影響

醌類化合物是酶促褐變的反應產物之一，可溶性醌含量越多，意味著鮮榨蘋果汁中黑色素的積累的越多，其色澤也就越暗、可食性越差[22]。

高氧預處理對鮮榨蘋果汁可溶性醌質量濃度的影響見圖6。

圖6 高氧預處理對鮮榨蘋果汁可溶性醌質量濃度的影響

由圖6可知，貯藏25 d內，所有處理組的可溶性醌質量濃度呈逐漸上升趨勢，可能是因為醌類化合物作為酶促褐變產物之一，在多酚氧化酶的催化下不斷生成。90%O2處理組的可溶性醌質量濃度曲線變化速率最為平緩，在貯藏25 d時，可溶性醌質量濃度為0.904 mg/mL，比21% O2對照組降低了43.29%，具有顯著性差異（p＜0.05）。50% O2和70% O2處理組在貯藏25 d內的可溶性醌質量濃度也均低于21% O2對照組。綜上所述，高氧預處理能夠抑制酶促褐變的進行，減少醌類化合物的積累，降低類黑色素的聚集，從而減輕鮮榨蘋果汁的褐變現象。

2.7 高氧預處理對鮮榨蘋果汁感官評分的影響

感官評價是通過視覺、嗅覺和味覺對蘋果鮮榨汁最直觀的評價手段。

高氧預處理對鮮榨蘋果汁感官評分的影響見圖7。

圖7 高氧預處理對鮮榨蘋果汁感官評分的影響

由圖7可知，各處理組在第0天時的感官評分無顯著性差異（p＞0.05）。在貯藏25 d內，21% O2對照組的樣品感官評分始終低于高氧處理組，貯藏至25 d時感官評分為5.51分，樣品色澤變暗，滋味變差。貯藏25 d時，50% O2，70% O2，90% O2處理組的樣品感官評分分別為6.43，7.42，8.19分，對比21% O2對照組分別提高16.70%，34.66%，48.64%。綜上可知，高氧預處理能夠更好地保持鮮榨蘋果汁品質，保留蘋果的天然香氣，更不易變質。

3 結論

對鮮榨蘋果汁進行高氧預處理，探究不同高氧預處理對其品質的影響，最終明確高氧預處理最佳條件為90% O2處理3 h，并得出以下結論：①抗褐變方面。與21% O2對照組相比，90% O2處理組能夠抑制多酚氧化酶的活性，延緩褐變，降低可溶性醌的質量濃度，提高鮮榨蘋果汁的抗褐變能力。②營養品質方面。90% O2處理能夠抑制總酚分解，固化糖酸比，強化鮮榨蘋果汁營養。以期為氣調保鮮技術在果汁防褐變及貯藏品質方面提供借鑒。