超高壓鮮榨梨汁褐變因素與控制研究

尚海濤，宣曉婷，崔 燕，林旭東，俞靜芬，凌建剛

（1. 寧波市農業科學研究院農產品加工研究所，浙江寧波 315040；2. 寧波市農產品保鮮工程重點實驗室，浙江寧波 315040）

翠冠梨（Pyrus pyrifolia Nakai cv. Cuiguan） 石細胞極少，出汁率高，鮮榨汁呈白色，幾乎不褐變、風味甜[1]，具有良好的感官品質。梨汁是良好的保健飲料，也是盛夏解渴消暑的時令佳品。中醫認為生熟梨汁功效各有不同。熟梨汁滋陰潤肺、止咳祛痰，對患肺熱久咳的病人有明顯的療效，而生鮮梨汁能明顯解除上呼吸道感染患者所出現的咽喉干、癢、痛、沙啞等癥狀，臨床試驗表明，生鮮梨汁還可以防治便秘[2-3]。

傳統梨汁以熱加工為主，用以殺菌和鈍化酶活性。但梨汁對熱極為敏感，熱殺菌或熱鈍酶過程中生鮮風味易喪失，并產生蒸煮味。超高壓加工技術（High Pressure Processing，HHP） 是指在室溫或溫和加熱條件下利用100～1 000 MPa 的壓力處理食品，以達到殺菌鈍酶的目的，能夠有效解決果汁熱加工無法突破的技術“瓶頸”，而對于口感、風味和營養的影響較小，可以很好地保留生鮮風味和功效，為鮮榨梨汁的加工提供了可能，為飲料市場增加了一個新品類?，F有研究表明，超高壓處理可有效殺死果汁微生物，但卻不能完全滅酶[4]，如引起褐變的多酚氧化酶（Polyphenol Oxidase，PPO），甚至存在激活效應[5]，加速梨汁貨架期褐變，色澤由白色轉變為紅褐色，嚴重影響外觀品質和商品價值。如何控制超高壓鮮榨梨汁貨架期褐變成為了亟待解決的問題。

試驗研究成熟度、澄清、去心、檸檬酸、抗壞血酸等處理對超高壓鮮榨梨汁褐變的影響，分析鮮榨梨汁加工過程中影響褐變的因素，探索褐變控制技術，為超高壓鮮榨梨汁加工提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

翠冠梨，2019 年7.15（七成熟）、7.25（八成熟）、8.4（九成熟），寧波市鄞州綠洲果業專業合作社果園提供。

食品級無水檸檬酸、L -抗壞血酸，河南千志商貿有限公司提供；食品級維果靈（Dimethyl dicarbonate，DMDC），廣東鑫億康生物科技有限公司提供；福林酚試劑，合肥博美生物科技有限公司提供；鄰苯二酚，上海展云化工有限公司提供。

1.2 儀器及設備

CC-600 (R) plus 型原汁機，韓國圖們惠人電子有限公司產品；CQC2L-600 型全液相超高壓設備，北京速原中天科技股份公司產品；CR-5 型色差計，日本柯尼卡美能達（KONICA MINOLTA） 株式會社產品；UV1600 型紫外可見光分光光度計，上海赫爾普國際貿易有限公司產品；H1850R 型臺式高速冷凍離心機，湖南湘儀離心機儀器有限公司產品；FiveEasy Plus pH 計， 瑞士梅特勒- 托利多（METLER TOLEDO） 集團產品；PAL-BX/ACID F5型糖酸度測定儀，日本愛拓（ATAGO） 公司產品。

1.3 處理方法

1.3.1 成熟度

將不同成熟度的梨果實去皮、去柄、去籽后，原汁機榨汁，再經200 目尼龍紗布過濾，制得果汁。然后測定各項指標，其中感官評定中的褐變情況在榨汁后敞口放置1 h 測定。

1.3.2 超高壓處理

將八成熟的梨果實，按1.3.1 方法加工制得果汁，灌裝密封于塑料瓶中。采用0，100，200，300，400，500，600 MPa 超高壓處理5 min。由于0～300 MPa超高壓處理5 min 后仍會發酵變質，影響色澤觀察，為了保持樣品一致性，所有處理添加質量濃度為200 mg/L 的DMDC 防止發酵對色澤的影響。超高壓處理后分裝于50 mL 樣品瓶中，密封后于25 ℃下放置24 h，每6 h 取樣測定一次色澤。

1.3.3 澄清、去心處理

將八成熟的梨果實去皮、去柄、去籽后，分成3 組。一組直接榨汁；一組榨汁后再采用硅藻土過濾得澄清梨汁；一組完全去心（石細胞組織），然后再榨汁過濾得去心梨汁。分別灌裝密封后，于500 MPa超高壓處理5 min，同1.3.2 樣品處理測定指標。

1.3.4 檸檬酸、抗壞血酸處理

將八成熟的梨果實，去皮、去柄、去籽后，添加0.1%，0.2%，0.3% 檸檬酸或抗壞血酸。于500 MPa超高壓處理5 min，同1.3.2 樣品處理測定指標。

1.4 測定方法

1.4.1 感官評定

參照李麗梅等人[6]的梨汁感官評定標準，略有修改。5 人評分小組分別對甜度、酸度、香氣和褐變情況進行評定。

梨汁的感官評定標準見表1。

表1 梨汁的感官評定標準

1.4.2 色澤的測定

參照Gao G 等人[7]的方法，取15 mL 樣品于樣品皿內，采用色差計測定，測定模式為反射測量，測定口徑為30 mm，測定L*值，a*值，b*值。按公式（1） 計算色差值（ΔE）。

式中：L0*，a0*，b0*——初始值；

Lt*，at*，bt*——貨架期t 時的測量值。

1.4.3 PPO 活性的測定

參照曹建康等人[8]方法測定，略作修改。取梨汁5 mL，12 000 g，于4 ℃條件下離心15 min，上清液即為酶液。采用蒸餾水配制濃度50 mmol/L 鄰苯二酚溶液。3 mL 反應體系中含1.9 mL 蒸餾水、1 mL 濃度50 mmol/L 鄰苯二酚溶液和0.1 mL 酶液。測定4 min 內A420nm變化，以每分鐘吸光度上升0.1 作為一個酶活力單位（U）。PPO 活力按公式（2） 計算。

1.4.4 總酚含量的測定

采用福林酚法測定[9]。取1 mL 梨汁，加入4 mL蒸餾水，振蕩混勻；取梨汁12 000 g，于4 ℃條件下離心15 min，取1 mL 上清液，加1 mL 福林酚試劑，3 mL 質量濃度20%無水碳酸鈉；于50 ℃下保溫30 min，于波長765 nm 處測定吸光度；以鄰苯二酚為底物繪制標準曲線。結果以mmol/L 表示。

1.4.5 pH 值的測定

采用pH 計測定。

1.4.6 糖度的測定

使用糖酸度測定儀測定，滴入1～2 滴梨汁，讀取糖度值。

根據圖1，發射機和信號源各自發射的信號經測試鏈路的幅度衰減和相位延遲后，到達對方射頻端口的信號分別為vtj(t)和vjt(t)，如圖2所示.

1.4.7 酸度的測定

稱取1 g 梨汁，稀釋50 倍。使用糖酸度測定儀測定，滴入1～2 滴樣品，讀取酸度值。

1.5 數據分析

各指標平行測定3 次，結果以平均值±標準差表示。數據統計分析采用SPSS 18.0 統計軟件，差異顯著性檢驗采用鄧肯多重比較法，差異顯著性水平為0.05。

2 結果與分析

2.1 成熟度對鮮榨梨汁感官、品質及褐變相關指標的影響

成熟度對鮮榨梨汁感官評分的影響見表2。

表2 成熟度對鮮榨梨汁感官評分的影響

由表2 可知，成熟度顯著影響梨汁綜合感官評分（p＜0.05)，八成熟的梨汁綜合得分最高，九成熟次之，七成熟最差。七成熟梨汁不甜卻較酸，風味輕淡；八成熟梨汁酸甜適宜，風味適中；九成熟很甜卻不酸，風味濃郁。其中，七成熟的梨汁易發生褐變，而八九成熟的梨汁未褐變或輕微褐變。

成熟度對鮮榨梨汁品質和褐變相關指標的影響見表3。

表3 成熟度對鮮榨梨汁品質和褐變相關指標的影響

由表3 可知，成熟度對糖度、酸度、糖酸比也存在著顯著性影響（p＜0.05）。隨著成熟度的上升，糖度上升，酸度和pH 值下降，糖酸比從17.4 上升到85.0。九成熟梨汁風味更濃郁，但榨汁后甜度和酸度需要適當調節。PPO 活性隨成熟度升高逐漸下降。前期研究表明翠冠梨PPO 活性存在2 個最適pH 值，分別為5.0 和7.0。邱禮根等人[10]研究也發現翠冠梨存在2 個最適pH 值，分別為4.5 和7.0。九成熟梨汁自然pH 值0.57，遠離2 個最適pH 值，在此pH 值下PPO 會表現出較低的催化活性。

大多數的果汁褐變發生在榨汁過程，為防止褐變發生，需要在榨汁前進行護色鈍酶預處理。如劉樹興等人[11]打漿前首先使用功率720 W 的微波處理20 s，再用濃度為3 mmol/L 抗壞血酸浸泡15 min。董瑞雪等人[12]研究表明復合抑制劑比單一抑制劑效果好，質量分數0.22%抗壞血酸、質量分數0.008%氯化鈉和質量分數0.50%檸檬酸混合形成的復合抑制劑防褐變效果最好。八九成熟翠冠梨榨汁后1 h 仍未發生明顯褐變現象。因此，八九成熟梨果實適宜于榨汁，榨汁前無需切塊護色處理，可以減化加工步驟。

2.2 超高壓處理對鮮榨梨汁褐變的影響

超高壓處理對鮮榨梨汁色差值的影響見圖1。

由圖1 可知，超高壓處理前后梨汁隨著貨架時間的延長，色差值會逐漸增大。0～200 MPa 處理，貨架期24 h 未見明顯褐變，色差值遠低于1.5（肉眼可見差別）。而300～600 MPa 處理，隨著貨架時間的延長，色差值快速上升，且處理壓力越高，上升的越快，越早達到1.5，表現出褐變現象。結果表明，超高壓加速鮮榨梨汁褐變，其原因主要是由于超高壓提高PPO 與底物的親和力，激活潛在PPO，提高酶促反應速度，加速鮮榨梨汁褐變[5]。超高壓酶激活效應早有報道。曾慶梅等人[13]研究表明，處理溫度50 ℃，保壓時間為10 min，pH 值為5 的條件下，200～300 MPa 處理梨汁時多酚氧化酶被激活，活性表現最高，相對活性分別為115.3%和111.4%。Asaka M 等人[14]的研究結果更是表明600 MPa，10 min 超高壓處理拉法蘭西梨后PPO 活性上升了13.8 倍。Terefe N S等人[15]研究也發現在500 MPa，30 ℃下超高壓處理藍莓激活PPO 活性最大可達6.1 倍。因此，超高壓加工鮮榨梨汁還需要協同技術控制激活的酶活性，防止褐變的發生。

2.3 澄清、去心處理對超高壓鮮榨梨汁褐變的影響

澄清、去心處理對超高壓鮮榨梨汁色差值的影響見圖2。

由圖2 可知，超高壓處理后澄清梨汁色差值會快速上升，發生褐變的時間與對照組相近。但是澄清梨汁色差值很快出現平臺效應，24 h 時其色差值遠低于對照。表明澄清處理不影響褐變發生時間，但是會降低褐變的程度。超高壓處理后去心梨汁色差值雖然也會上升，但也遠低于對照。同時還發現，澄清處理、去心處理只能減輕或延緩并不能完全抑制褐變的發生。

澄清處理、去心處理對超高壓鮮榨梨汁品質及褐變相關指標的影響見表4。

由表4 可知，澄清處理和去心處理都使梨汁總酚含量和PPO 活性顯著下降。而且去心處理同時使酸度下降，糖度、糖酸比和pH 值上升。這可能與梨果心（石細胞組織） 相對果肉糖度較低、酸度較高有關。去心處理可以減緩梨汁褐變與果實貯藏過程易發生果心褐變相一致。如劉佰霖等人[16]研究發現“玉露香梨”貯藏過程中易發生果心褐變。

表4 澄清處理、去心處理對超高壓鮮榨梨汁品質及褐變相關指標的影響

2.4 檸檬酸、抗壞血酸處理對超高壓鮮榨梨汁褐變的影響

檸檬酸、抗壞血酸處理對超高壓鮮榨梨汁色差值的影響見圖3，檸檬酸、維C 處理對超高壓鮮榨梨汁品質及褐變相關指標的影響見表5。

由圖3 可知，檸檬酸不僅不能抑制超高壓鮮榨梨汁褐變，反而出現了加重的現象。同時，由表5可知，檸檬酸的添加明顯增加了酸度，降低了pH 值和糖酸比，會對感官品質產生較大影響?？箟难崾浅Ｓ玫姆篮肿儎?。由圖3 可知，抗壞血酸的添加可以顯著抑制褐變的發生。添加0.2%～0.3%的梨汁24 h 色差值僅為0.8 和0.6。繼續貯藏，色差值升高速度趨于穩定，形成平臺效應。另外試驗表明添加0.2%～0.3%的梨汁于4 ℃下貯藏60 d 也未發生褐變現象（數據未列出）。由表5 可知，抗壞血酸的添加雖然一定程定上也影響著梨汁的酸度和pH 值，但遠小于檸檬酸的影響。

表5 檸檬酸、維C 處理對超高壓鮮榨梨汁品質及褐變相關指標的影響

大多數研究認為檸檬酸可以有效控制梨汁褐變，如周會玲等人[17]研究認為壓榨過程中添加檸檬汁、pH 值為4 時抑制褐變效果最佳。連文綺等人[18]研究表明4 mg/mL 檸檬酸處理后，鮮切蘋果褐變程度得到了明顯改善。而司紅起等人[19]研究表明在0.1～0.4 mmo/L 內，檸檬酸對小麥PPO 活性起激活作用，在0.6～0.8 mmol/L 濃度范圍內，檸檬酸對小麥PPO活性起抑制作用。如同成熟度對PPO 活性的影響，檸檬酸的添加使得梨汁的pH 值更接近最適pH 值，致使PPO 活性更高。不同來源的PPO 最適pH 值不同，當自然酸度小于最適pH 值，添加檸檬酸會抑制PPO 活性，但翠冠梨果汁自然酸度大于最適pH 值，添加檸檬酸反而會增加PPO 活性。研究表明，當添加0.50%檸檬酸時，pH 值會降至2.5，雖可有效抑制酶促褐變，但會使得梨濁汁因過酸而不宜食用[20]。由此可見，檸檬酸主要可作為翠冠梨汁的酸度調節劑，而不適合作為防褐變劑?？箟难峥梢砸种瞥邏杭せ畹腜PO 活性，防止梨汁的褐變，具有較好的褐變抑制作用[21]。

2.5 相關性分析

超高壓鮮榨梨汁品質及褐變相關指標相關性分析見表6。

表6 超高壓鮮榨梨汁品質及褐變相關指標相關性分析

超高壓鮮榨梨汁的色差值與總酚含量和PPO 活性存在極顯著相關性。pH 值雖然與色差值相關性不顯著，但與PPO 活性顯著相關，可以通過影響PPO活性間接影響褐變。趙光遠等人[22]認為pH 值是影響蘋果酶促褐變最重要的因素。由些可見，PPO 活性和總酚含量是影響鮮榨梨汁褐變的主要因素，而pH值是影響PPO 活性的另一個重要因素，可間接影響褐變的發生。選用八九成熟的果實，提高pH 值可以避免榨汁時褐變發生；澄清處理、去心處理可以降低PPO 活性和總酚含量，減輕或延緩褐變發生；抗壞血酸處理可有效抑制PPO 活性，抑制超高壓鮮榨梨汁褐變。