凍融次數對巨峰葡萄出汁率及果汁品質的影響

張方方，朱丹實，李雨露，劉麗萍，曹雪慧

(渤海大學 食品科學與工程學院，遼寧 錦州，121013)

凍融次數對巨峰葡萄出汁率及果汁品質的影響

張方方，朱丹實，李雨露，劉麗萍，曹雪慧*

(渤海大學 食品科學與工程學院，遼寧 錦州，121013)

為了解反復凍融對葡萄出汁率及品質變化的影響，以巨峰葡萄為研究對象，通過測定冷凍-解凍后的出汁率以及榨汁后的濁度、pH值、可滴定酸含量、可溶性固形物含量、色澤和風味等指標的變化，分析反復凍融對果汁品質的影響。結果表明：凍融1次的葡萄出汁率顯著高于其他處理組(p<0.05)，隨著凍融次數的增加，出汁率在逐漸降低；濁度、pH值、可滴定酸含量和可溶性固形物含量均顯著高于未經處理的葡萄(p<0.05)；經過1次冷凍葡萄的汁液色澤要好于其他處理組；葡萄在凍融處理后汁液中揮發性風味物質含量普遍呈現出下降的趨勢，只有無機硫化物在顯著增加(p<0.05)。1次凍融處理不僅能夠提高出汁率，且獲得的葡萄汁品質較好。

巨峰葡萄；凍融；出汁率；品質

近年來，隨著栽培技術的成熟以及新品種的不斷出現，葡萄種植面積得到進一步擴大，其產量在逐年上升。葡萄果汁、葡萄酒等加工產品也備受青睞。在榨汁工藝方面，主要采用破碎[1]、超聲波[2]、冷凍[3-4]、熱燙[5]、脈沖電場[6]等方式對原料進行預處理，提高其出汁率。

一般情況下，冷凍技術用于食品的長期保存，但目前關于冷凍技術對果蔬榨汁品質影響的研究也越來越多[7]。低溫條件抑制了果蔬的呼吸作用以及酶活力，使其營養物質的流失及褐變速度減緩[8]；另外在冷凍過程中，由于冰晶生長的機械作用，對果蔬細胞組織的破壞和裂解，加劇果蔬內細胞汁液的流出，進而提高果蔬出汁率[9]；王紫夢等證明冷凍預處理不僅能提高刺葡萄出汁率，而且不會影響其風味品質[10]；汪興平的研究發現，將葛仙米經反復冷凍處理能促進葛仙米中營養物質的溶出[11]。NADULSKI等證明凍融處理胡蘿卜果肉不僅能有效的降低果渣量，而且能較好地保持其營養品質[12]。但是在國內，巨峰葡萄由于其榨汁后出汁率低且風味不良，主要作為鮮食葡萄來食用，因此改進生產技術、提高出汁率、保持其色澤穩定，得到風味良好的葡萄果汁將是葡萄加工急需解決的問題。

本研究以巨峰葡萄為研究對象，研究反復凍融對葡萄出汁率、可滴定酸、可溶性固形物、色澤以及風味等品質的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗所用葡萄品種為巨峰，購于遼寧省錦州市萬家樂水果超市，運回實驗室后，挑選果形大小均一、新鮮飽滿，無機械損傷及病蟲害的果實，置于4℃冰箱中冷藏，實驗時隨機抽取進行試驗。

1.2 儀器與設備

WGZ-2000濁度計，上海儀電物理光學儀器有限公司；PEN3電子鼻，德國AirSense公司；TDL-5-A低速離心機，上海安亭科學儀器廠；電子天平JA503，上海舜宇恒平科學儀器有限公司；美的榨汁機，美的集團有限公司；FORMA7000 SERIES超低溫冰箱，美國賽默飛世爾科技公司(Thermo Fisher Scientific)；HH-6型數顯恒溫水浴鍋，國華電器有限公司；BCD-206ZMZB冰箱，合肥美菱股份有限公司；CHROMA METER CR-400色彩色差計，日本 Minolta 公司；PAL-3手持式糖度計，ATAGO(愛拓)中國分公司。

1.3 處理方法

將葡萄從4 ℃冰箱中取出，隨機平均分為A、B、C、D四組進行處理，其中，A組為新鮮對照組；B組為將葡萄在-20 ℃冰箱中冷凍24 h后4 ℃冰箱解凍；C組為按照B方法將葡萄凍融2次；D組為按照B方法將葡萄凍融3次，4 ℃解凍之后進行榨汁工藝處理(即將解凍之后的葡萄進行榨汁、酶解、離心、過濾)，然后測定葡萄汁的各項指標。

1.4 測定指標

1.4.1 出汁率的測定

將新鮮葡萄稱重之后冷凍，然后解凍并榨汁，稱量果汁質量，果汁出汁率計算見公式(1)：

(1)

式中：m1，葡萄果實質量，g；m2，葡萄汁質量，g。

1.4.2 濁度的測定

采用WGZ-2000濁度計進行測定。

1.4.3 pH值、可滴定酸含量和可溶性固形物含量的測定

pH值：采用pH計測定；可滴定酸含量：參照曹建康方法測定[13]；可溶性固形物含量：采用PAL-3手持式糖度計進行測定。

1.4.4 顏色的測定

1.4.5 氣味分析

采用PEN3電子鼻進行測定：準確量取20 mL葡萄汁置于100 mL燒杯中，用兩層保鮮膜密封后在室溫條件下避光靜置2 h，進行測定，重復3次。

條件：電子鼻清洗時間80 s，測定時間100 s。利用WinMuster軟件對果汁風味成分的指標信息進行分析。各傳感器所對應的響應特性如表1所示[17]。

表1 PEN3電子鼻標準傳感器陣列及響應特性Table1 Standard sensor arrays and performance in PEN3 portable

1.5 數據處理及分析方法

試驗數據為多次重復的平均值，使用SPSS 20.0 統計軟件分析凍融處理組間差異，差異水平p<0.05為顯著水平，使用Origin8.5作圖描繪各試驗指標的變化情況。

2 結果與分析

2.1 凍融次數對葡萄出汁率的影響

葡萄經過凍融處理后的出汁率如圖1所示。

圖1 凍融次數對葡萄出汁率的影響Fig.1 Effects of different frozen-thawed cycles on grape juice yield

從圖1可以看出，凍融1次的葡萄出汁率顯著高于其他處理組(p<0.05)。黃能鳳[16]研究發現，經過冷凍預處理的刺葡萄的出汁率從37.4%提高到59%，出汁率相對上升36.6%，而本研究的巨峰葡萄從81.3%提高到83.5%，相對上升2.6%，這可能是因為葡萄品種之間的差異，凍融2次的與未經處理組無顯著性差異(p>0.05)，這可能是葡萄是在-20 ℃條件下進行冷凍24 h，應當屬于緩凍范圍，緩慢冷凍的過程形成較大的冰晶[17]，而冰晶的生長對細胞結構造成一定程度的不可逆的傷害，導致細胞汁液的流出，從而提高其出汁率[18]；然而隨著凍融次數的增加，出汁率卻出現了逐漸降低的現象，原因可能是雖然復溫解凍后會有冰晶重結晶，結晶逐漸擴大，更大程度地破壞組織結構，但細胞組織在前次解凍過程中流出的水分，導致一定程度的汁液損失，在下一次的冷凍過程中出現不同程度的升華，因而造成其出汁率的下降。

2.2 凍融次數對葡萄汁濁度的影響

濁度是衡量果汁澄清度和穩定性的一項重要指標，而濁度的改變主要是由于果汁中的果膠類物質、多酚類物質以及蛋白質相互作用引起的[19]。葡萄經凍融處理榨汁后的濁度如圖2所示，經凍融處理之后的葡萄榨汁后的濁度在逐漸增大，其中凍融1次的濁度與鮮樣無明顯差別(p>0.05)，但凍融2次和3次的極顯著高于另外2組(p<0.05)。導致這種變化的原因一方面可能是由于冷凍對細胞壁和細胞膜的機械損傷，導致果膠類物質，酚類物質大量流出，更易發生酶促褐變，產生不溶性色素[20]，使果汁濁度增加；另一方面可能是因為反復解凍后，果汁中的活性蛋白暴露了更多與多酚類物質結合的位點，導致濁度的增加[21]。

圖2 凍融次數對葡萄汁濁度的影響Fig.2 Effects of different frozen-thawed cycles on turbidity of grape juice

2.3 凍融次數對葡萄汁pH、可滴定酸含量和可溶性固形物含量的影響

食品的pH值被認為是加工程序和品質的控制指標，特別是滅菌溫度和食品顏色[7]。從表2可以看出，經過凍融處理的葡萄榨汁后其pH值均顯著高于未經處理的葡萄(p<0.05)，且隨著凍融次數的增加，葡萄汁的pH值在不斷增大，但從數值上看其值變化不大，NADULSKI[3]等人證明在壓榨前對大黃葉柄(Malinowy)進行冷凍和解凍預處理，能夠得到稍高的酸度，而其數值也僅在2.4～2.5之間波動。凍融2次和3次之間無顯著性差異(p>0.05)。從表2中還可以看出，經過凍融處理的葡萄榨汁后其可滴定酸含量均顯著高于未經處理的葡萄(p<0.05)，且凍融2次的葡萄汁的可滴定酸含量顯著高于其他處理組(p<0.05)，而凍融1次和3次之間無顯著性差異(p>0.05)；凍融2次的葡萄榨汁后的可溶性固形物含量顯著高于其他組(p<0.05)，但凍融1次和3次與未經處理組之間無顯著性差異(p>0.05)，可見，可溶性固形物變化規律和可滴定酸含量變化基本一致，原因可能是隨著凍融次數的增加，冷凍過程產生的冰晶的重結晶作用，增大了細胞組織的損傷，加劇了細胞內汁液的溶出，果汁的可溶性固形物和可滴定酸含量也隨之提高[12]，凍融次數過多時有部分汁液損失，從而使可溶性固形物和可滴定酸含量值又下降。

表2 凍融次數對葡萄汁pH值、可滴定酸和可溶性固形物的影響Table 2 Effect of different frozen-thawed cycles on the pH, titratable acidity and soluble solids

注：同列中不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05)。表3、表4同。

2.4 凍融次數對葡萄汁色澤的影響

色澤是評價果蔬汁品質的一個重要指標，經過凍融處理果蔬汁的顏色變化有較大差異。由表3可知，隨著凍融次數的增加，L*值在不斷降低且顯著低于未經冷凍組(p<0.05)，說明葡萄汁亮度在不斷下降；這與NADULSKI[3]等研究結果相一致。經過凍融處理的a*、b*、C值在不斷下降且顯著低于未經冷凍組(p<0.05)，而各處理組之間差異不顯著(p>0.05)，表明經過凍融之后葡萄汁的顏色有變綠、變藍的趨勢，而隨著凍融次數的增加，果汁顏色開始變得稀疏暗淡；從表3中還可以看出，葡萄汁的ΔE值和H值隨著凍融次數的增加在逐漸上升，ΔE值在凍融第二次的時候達到最大，凍融1次的H值顯著低于凍融2次和3次(p<0.05)，這可能是因為冷凍對細胞結構造成一定程度的損害，導致細胞內色素類物質的流出，使果汁顏色變化顯著[22]；雖然冷凍在一定程度上能夠抑制多酚氧化酶活性，但是隨著凍融次數的增加，在冷凍和解凍或環境溫度波動過程中,由于冰晶重結晶的損傷作用，葡萄細胞結構發生破裂，致使葡萄細胞內的酚類物質與多酚氧化酶的接觸機率增大[23]，使果汁更易發生酶促褐變。

表3 凍融次數對葡萄汁色澤的影響Table 3 Effects of different frozen-thawed cycles on color of grape juice

2.5 凍融次數對葡萄汁風味物質的影響

電子鼻主要是模擬人的嗅覺系統，其中包含10 個金屬氧化物傳感器，由于每個傳感器對氣味敏感程度不同，可通過相應的雷達圖來識別揮發性氣味[24]，葡萄凍融榨汁后風味物質變化如表4所示。從表4中可以看出，電子鼻對葡萄汁的揮發性成分有明顯的響應，不同凍融處理后電子鼻各傳感器的響應值與鮮樣的響應值變化各不相同，其中經過凍融處理后，傳感器R(7)的響應值顯著高于未經冷凍組(p<0.05)，但不同次數凍融處理之間差異性不顯著(p>0.05)，說明葡萄凍融榨汁后無機硫化物[R(7)]顯著增加，但凍融次數對其影響較小，這可能是因為經過冷凍-解凍之后,葡萄中的含硫化合物分解為硫化氫氣體[25]；傳感器R(4)和R(10)的響應值凍融處理后無顯著性差異(p>0.05)，其他傳感器的響應值都顯著低于未經冷凍組(p<0.05)，這可能是由于葡萄經冷凍、解凍處理后細胞組織的損傷致使揮發性物質與細胞間的結合能力下降，造成部分香氣成分的損失[26]。

表4 葡萄凍融榨汁后風味物質變化Table 4 Changes of flavor substances after grape frozen-thawed juice

3 結論

本試驗初步探討了冷凍處理對葡萄出汁率的影響，葡萄經不同次數的凍融處理后，凍融1次的葡萄出汁率顯著高于其他處理組(p<0.05)，而隨著凍融次數的增加，出汁率在逐漸降低，葡萄汁產生了一定的品質劣變，不同次數的凍融對葡萄汁品質產生不同程度的劣變影響。

經過不同次數的凍融處理后，濁度、 pH值、可滴定酸含量和可溶性固形物含量均顯著高于未經處理的葡萄(p<0.05)，說明隨著凍融次數的增加，冷凍過程產生的冰晶的重結晶作用增大了細胞組織的損傷，加劇了細胞內汁液的溶出，果汁的pH值、可滴定酸含量和可溶性固形物含量也隨之提高；經過1次冷凍葡萄的汁液色澤要好于其他處理組；葡萄在凍融處理后汁液中揮發性成分普遍呈現出下降的趨勢，只有無機硫化物在顯著增加。

綜上所述，1次凍融不僅能夠提高出汁率，并且能夠較好的保持葡萄汁原有品質。本研究只是簡單的將凍融處理運用到榨汁前的預處理過程，凍融處理方式和傳統的果汁酶解工藝或其他非熱加工處理相結合，可能會大大提高果蔬汁的品質和出汁率，這需要我們進一步研究和探索。

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Effectsofdifferentfrozen-thawedcyclesonKyohograpejuiceyieldandquality

ZHANG Fang-fang, ZHU Dan-shi, LI Yu-lu, LIU Li-ping, CAO Xue-hui*

(College of Food Science and Technology, Bohai University, Jinzhou 121013,China)

Kyoho grape was used in order to explore the effects of repeated frozen-thawed cycles on grape qualities and juice yield. The influence of freezing and thawing technique on the qualities of grape juice was analyzed by the measurements of indexes, such as, turbidity, pH value, titratable acid content, soluble solids, color parameters and flavor components before and after grape frozen-thawed treatment. The results show that, one time frozen-thawed treatment grape has a significant high juice yield (p<0.05). However, the more times of frozen-thawed treatment, the less of juice yield. Moreover, the indexes of turbidity, pH value, titratable acid content, soluble solids of juice by frozen-thawed treatment were significantly higher than untreated group (p<0.05). The color of one time frozen-thawed treatment juice was also better than other groups. In addition, the contents of volatile components in grape juice were generally decreased after frozen-thawed treatment, except the content of inorganic sulphide, which showed a significant increase (p<0.05). In general, one time frozen-thawed treatment was better not only for the increasing of juice yield, but also for the qualities of juice.

Kyoho grape; frozen-thawed; juice yield; quality

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.014304

碩士研究生(曹雪慧副教授為通訊作者,E-mail：caoxuehuisnow@126.com)。

國家自然科學基金青年科學基金項目(31401509)

2017-03-14，改回日期：2017-04-25