黑果腺肋花楸榨汁工藝研究與果汁品質評價

唐曉姝，胡 博，陳雪梅，張白曦，*

(江南大學 a.國家功能食品工程技術研究中心；b.食品學院，江蘇 無錫 214000)

黑果腺肋花楸(Aroniamelanocarpa)又稱野櫻莓、不老莓，原產于北美洲東部和加拿大東部，為薔薇科腺肋花楸屬多年生落葉灌木[1-2]。黑果腺肋花楸在歐洲和北美洲國家有較長的食用歷史，但我國黑果腺肋花楸相關食品開發深加工利用仍處于起步階段[3]。黑果腺肋花楸較其他水果含有更高的多酚、花青素、黃酮含量[4-5]，這3種生物活性物質均具有抗炎、抗氧化、抗腫瘤活性與調節免疫等功效[6]。在生物活性物質的協同作用下，黑果腺肋花楸在保護心臟、抗菌、提高免疫力、調節糖尿病、抗癌等方面的作用也得到了證實[7-9]。因此，食用含有大量生物活性物質的黑果腺肋花楸有益于人體健康。2018年，國家衛生健康委員會發布了《關于黑果腺肋花楸果新食品原料公告》，說明黑果腺肋花楸及其產品具有促進健康的潛力，在保健品、食品天然添加劑、化妝品等行業具有潛在的市場前景。

隨著黑果腺肋花楸產量的逐年遞增和人們對功能性食品的新認識，黑果腺肋花楸果實的開發與利用逐漸受到重視；但黑果腺肋花楸中含有較高的單寧酸，使其口味非常酸澀，并且未經加工的苦杏仁味道很難被大眾接受，從而限制了黑果腺肋花楸產品的開發[10]。本研究優化了黑果腺肋花楸的榨汁工藝，并研究了優化后的黑果腺肋花楸汁的抗氧化性、穩定性、感官品質，為黑果腺肋花楸果汁的應用開發奠定了基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

黑果腺肋花楸購于吉林遼源市，藍莓購自無錫超市，于-20 ℃冰箱凍存；氯化鉀、鹽酸、三水合醋酸鈉、乙醇均為分析純，購自中國醫藥集團有限公司；果膠酶來源于黑曲霉(P116864)(酶活性30 000 U·g-1)，購自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；總抗氧化能力(T-AOC)測定試劑盒和羥自由基測定試劑盒購自南京建成生物工程研究所；1，1-二苯基-2-苦肼基自由基購自百靈威科技有限公司。

BSA3202S電子天平，賽多利斯科學儀器(北京)有限公司；5810R多功能臺式離心機，艾本德中國有限公司；WYA(2WAJ)手持式阿貝折光儀，上海儀電物理光學儀器有限公司；1510全波長酶標儀，賽默飛世爾科技中國；A560紫外可見分光光度計，翱藝儀器(上海)有限公司；S2220酸度計，梅特勒托利多儀器(上海)有限公司；JM-L50膠體磨，溫州強忠機械科技有限公司；UltraScan Pro1166高精度分光測色儀，美國Hunterlab公司。

1.2 黑果腺肋花楸汁的制備與條件優化

小型漿果的原料成本較高，其壓榨效率直接影響果汁的經濟效益，提高出汁率對黑果腺肋花楸的利用率和價值至關重要?？扇苄怨绦挝锖靠梢苑磻腥芙獾奶?、酸、維生素、礦物質含量，提高可溶性固形物含量可以增加果汁的營養成分[11]；沉淀率決定果汁的穩定性，降低沉淀率可提高果汁的穩定性[12]。實驗從料液比、果膠酶添加量2個方面，以黑果腺肋花楸出汁率為主要指標，以可溶性固形物和沉淀率為輔助指標進行研究。

1.2.1 制備工藝

冷凍黑果腺肋花楸在4 ℃解凍，棄去腐爛、破損的果實，用純水清洗、晾干。將黑果腺肋花楸與水按一定比例混合，用膠體磨破碎制成果漿，酶解1 h，將果漿包裹在紗布中，擠壓過200目篩得到黑果腺肋花楸濁汁，3 000×g離心5 min得到黑果腺肋花楸汁[13]。

1.2.2 料液比

黑果腺肋花楸破碎過程中需要水作為流動相介質，選擇果實與水質量比分別為2∶1、1∶1、1∶2共3個梯度，研究不同料液比對膠體磨處理黑果腺肋花楸出汁率、沉淀率和可溶性固形物含量的影響。

1.2.3 酶解優化試驗

酶處理有助于促進細胞壁中纖維素水解和果膠解聚，提高出汁率[14-15]。以出汁率為主要指標，以可溶性固形物含量和沉淀率為輔助指標，研究不同果膠酶添加量(0～0.8%)對黑果腺肋花楸汁制備的影響。酶解時間為1 h，酶解溫度為50 ℃。

出汁率計算公式如下：

(1)

式(1)中：X為出汁率，%；mA為黑果腺肋花楸濁汁質量，g；mB為加入水的質量，g；mC為原果質量，g。

將黑果腺肋花楸汁于5 000×g離心30 min，將沉淀烘干后計算沉淀率[16]：

(2)

式(2)中：Y為沉淀率，%；mF為沉淀質量，g；mA為黑果腺肋花楸濁汁質量，g。

用手持式阿貝折光儀測定黑果腺肋花楸汁中可溶性固形物含量。

1.3 抗氧化能力

為更直觀地了解黑果腺肋花楸汁抗氧化能力，選取抗氧化能力較強的小型漿果——藍莓作為對比，采用1.2節的方法制備藍莓汁。分別測定2種漿果的總抗氧化能力、抑制羥基自由基能力和清除DPPH自由基能力；其中，總抗氧化能力和抑制羥基自由基能力分別采用總抗氧化能力(T-AOC)測定試劑盒和羥自由基測定試劑盒進行測定，具體方法參考說明書。DPPH自由基測定方法：將藍莓汁與黑果腺肋花楸汁分別按照一定比例稀釋后，吸取溶液2 mL，與2.0 mL 0.2 mmol·L-1DPPH乙醇溶液充分反應30 min，在517 nm處測定吸光度D1；取2 mL無水乙醇做空白，按照同樣方法，測定吸光度D0。采用相對應濃度的維生素C(VC)作為對照，重復測定3次。DPPH自由基清除率(R，%)按下式計算：

(3)

DPPH自由基清除能力與VC質量濃度在一定范圍內呈正相關性，以VC濃度為橫坐標，DPPH清除率為縱坐標，繪制標準曲線，擬合回歸方程：y=0.003 89x+0.110 1(R2=0.989 4)，線性關系良好。

1.4 穩定性

1.4.1 色度

將黑果腺肋花楸汁滅菌后裝在無色透明玻璃瓶中，分別于4 ℃冰箱避光、室內(約20 ℃)能夠接收到陽光照射的地方保存。于0、15、30、60、120 d用測色儀觀察飲料顏色，對比顏色變化。

取20 mL樣品于比色皿中，去除背景色干擾，保持室內光線亮度一致，用測色儀測定樣品色度，記錄L、a、b值。其中，L表示亮暗值，其范圍為0(黑)～100(白)；a表示紅綠值，+方向表示紅色增加；b表示黃藍值，+方向表示黃色增加。

1.4.2 總酚含量

按照T/AHFIA 005—2018《植物提取物及其制品中總多酚含量的測定》中的分光光度法，測定保存0、15、30、60、120 d的黑果腺肋花楸汁的總酚含量。以沒食子酸標準溶液濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制標準曲線，得到線性回歸方程y=0.013x-0.001(R2=0.998 4)。

1.4.3 花色苷含量

參照AOAC分析方法中的pH示差法[17]和郭浩然等[18]的方法，并進行優化，測定保存0、15、30、60、120 d的黑果腺肋花楸汁的花色苷含量。具體方法為：配制不同pH值的緩沖液[19]，將黑果腺肋花楸汁以10 000×g離心15 min，吸取上清液。取1 mL上清液于2個25 mL棕色容量瓶中，分別用pH值1.0和pH值4.5緩沖溶液定容至25 mL；搖勻后置于30 ℃水浴30 min，取出冷卻至室溫。分別于540 nm和700 nm測定吸光度D540和D700，以矢車菊素-3-葡萄糖苷計，計算2種果汁的花色苷含量。計算公式為

(4)

式(4)中：c表示花色苷含量，mg·mL-1；DA為分別在pH值1.0和pH值4.5條件下得到的(D540-D700)之差；d表示稀釋倍數；Mw表示摩爾質量，取值449.2 g·mol-1；L表示光程，cm；ε表示摩爾吸光系數，以矢車菊素-3-葡萄糖苷計，ε=26 900 L·mol-1·cm-1。

1.4.4 抗氧化能力

按照1.3節的測定方法，測定保存0、15、30、60、120 d的黑果腺肋花楸汁的總抗氧化能力、抑制羥基自由基能力和清除DPPH自由基能力。

1.5 感官評價

1.5.1 感官評價方法

根據GB/T 31121—2014《果蔬汁類及其飲料》的感官要求，選取10名專業人員組成感官評價小組，對黑果腺肋花楸汁進行色澤、滋味和氣味、組織狀態評價。把感官質量評價分為4個等級，評價標準見表1。

表1 黑果腺肋花楸汁的感官評價標準

1.5.2 模糊數學模型的建立[20-21]

以色澤、滋味與氣味、組織狀態為因素集，表示為U。則U={u1，u2，u3}，其中，u1為色澤，u2為滋味與氣味，u3為組織狀態。

以優、良、一般、差為評價等級集，表示為V，則V={v1，v2，v3，v4}，其中，v1為優(4分)，v2為良(3分)，v3為一般(2分)，v4為差(1分)。

1.5.3 權重的確定

權重集W={0.3，0.5，0.2}，即色澤占比30%，滋味與氣味占比50%，組織狀態占比20%。

1.5.4 模糊數學法分析感官評價

樣品感官因素綜合評價的結果用Z表示，Z=WR，其中，W為權重集，R為對感官評定結果進行歸一化處理后得到的模糊關系矩陣。

2 結果與分析

2.1 榨汁工藝的優化

2.1.1 料液比對黑果腺肋花楸汁的影響

由表2可知，黑果腺肋花楸果實添加量越高，出汁率越低，原因是添加的水增加了流動性并增大了擴散系數，有助于黑果腺肋花楸果實組織中物質的溶出。料液比為1∶2時，未離心的濁汁靜置后出現的沉淀較多(圖1)，而且沉淀率顯著高于其他2個料液比處理；可能是因為添加的水減少了物料與膠體磨內部的摩擦力。3種處理方式的可溶性固形物含量無顯著差異，綜合考慮出汁率和沉淀率，料液比1∶1是較佳方案。如果為了獲得較高濃度的果汁，減少后續加工處理與運輸成本，可以考慮將原果先破碎制得粗果漿，釋放一部分果汁后，再經膠體磨進一步處理制得勻漿。

圖1 不同料液比處理的濁汁靜置5 h的沉淀情況

表2 料液比對黑果腺肋花楸汁出汁率、可溶性固形物含量與沉淀率的影響

2.1.2 果膠酶對黑果腺肋花楸汁的影響

由表3可以看出，隨果膠酶添加量的增加，黑果腺肋花楸的出汁率快速增大，當果膠酶添加量超過0.4%后，出汁率維持在75%左右。因為當底物濃度一定時，果膠酶添加量越大，底物和酶的反應越完全，黑果腺肋花楸的出汁率越高；當果膠酶添加量增加到一定量時，反應達到飽和，出汁率增加不明顯。

表3 果膠酶添加量對黑果腺肋花楸汁出汁率、可溶性固形物含量、沉淀率的影響

隨著果膠酶添加量的增加，果汁中的可溶性固形物含量和沉淀率也升高，主要是果膠酶的加入，使黑果腺肋花楸細胞壁中的果膠解聚，在物理破碎的基礎上進一步裂解成更細碎的果渣，經過200目篩后細小果渣存留在濁汁中，增加了果汁沉淀率。當果膠酶添加量在0.4%時，出汁率得到明顯提高，可溶性固形物含量較高，考慮到使用大量的果膠酶會造成浪費和影響黑果腺肋花楸汁的口感等，果膠酶添加量為0.4%(即酶活性為120 U·g-1)較適宜。

2.2 黑果腺肋花楸汁的抗氧化能力

如表4所示，黑果腺肋花楸汁的總抗氧化能力與抑制羥基自由基能力均遠高于藍莓汁，總抗氧化能力、抑制羥基自由基能力分別為藍莓汁的12倍和7倍。

DPPH是一種穩定的自由基，清除DPPH自由基的方法常用于抗氧化能力的研究。該方法以DPPH的脫色為基礎，其溶液與H原子供體混合后，形成還原態，其苦味醇肼基(紫紅色)還原為苦味醇肼(淡黃色)[22]。因不同果汁的稀釋倍數不同，以100 mL果汁中相當于含有維生素C的含量為指標鑒定清除DPPH自由基能力。如表4所示，黑果腺肋花楸汁的稀釋倍數是藍莓汁的10倍；100 mL黑果腺肋花楸汁中相當于含有100.0 mg VC，約為藍莓的16倍。

表4 黑果腺肋花楸汁、藍莓汁的總抗氧化能力、抑制羥基自由基能力與清除DPPH自由基能力

2.2.1 色度、總酚和花色苷含量

由表5可知，儲藏120 d，在4 ℃避光條件下，黑果腺肋花楸汁的色度幾乎都沒有變化，并且仍保持一定的澄清度，說明黑果腺肋花楸汁在4 ℃避光條件下能存放120 d，甚至更久。室溫保存且能被陽光照射到的黑果腺肋花楸汁發生了褐變反應，呈暗橘紅色。表明冷藏避光貯存方式可以抑制褐變[23-24]，從而保證黑果腺肋花楸汁在長時間的貯藏后仍能保持原有的色澤。

表5 不同貯藏時間黑果腺肋花楸汁的色度指標

由圖2看出，冷藏、避光儲藏時，黑果腺肋花楸汁中的總酚和花色苷含量略微下降；采用室溫、不避光的方式儲藏時，黑果腺肋花楸汁貯藏30 d時總酚含量和花色苷含量損失超過50%，60 d時花色苷含量幾乎為0。黑果腺肋花楸汁顏色與口味的穩定主要由抗氧化物質決定[25]，在室溫未避光情況下，總酚和花色苷含量的損失導致黑果腺肋花楸汁色調下降、營養物質損失，從而影響了黑果腺肋花楸汁的品質。因此，低溫避光可以有效延長果汁的保質期。

同一時間不同處理間沒有相同字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

2.2.2 不同時期黑果腺肋花楸汁的抗氧化能力

在黑果腺肋花楸汁貯藏過程中，由于溫度、光照等外界條件的影響，抗氧化性發生變化。由圖3可知，新鮮的黑果腺肋花楸汁具有較高的總抗氧化力和抑制羥基自由基能力；在120 d內抗氧化能力的變化情況與總酚、花色苷含量的變化相似，在常溫未避光條件下貯藏，隨著時間的延長，黑果腺肋花楸汁的總抗氧化能力、抑制羥基自由基能力和DPPH自由基清除率均顯著降低；在4 ℃避光條件下，貯藏120 d時黑果腺肋花楸汁仍有較高的抗氧化能力。

圖3 貯藏時間對黑果腺肋花楸汁抗氧化力的影響

2.3 感官評價

2.3.1 感官評定結果

10名感官評價人員按照指定的評價方法分別對黑果腺肋花楸汁進行感官評價，填寫評分表，結果如表6。

將表6中的票數均除以10，得到歸一化模糊關系矩陣R。

2.3.2 模糊綜合評價模型

根據評價等級集V=(4，3，2，1)，即黑果腺肋花楸汁模糊綜合評價得分T=Z×V=0.45×4+0.25×3+0.2×2+0.1×1=3.05，介于優、良之間。從表6可以看出，感官評價員對黑果腺肋花楸汁的色澤和組織狀態均有優良的評價，有4名評價員不能接受黑果腺肋花楸汁的澀感，2名評價員不能接受黑果腺肋花楸汁的苦杏仁味和澀感。建議在后期制備黑果腺肋花楸飲料果汁中，注重改善黑果腺肋花楸汁的澀感和苦杏仁味，同時保留其色澤和組織狀態。

表6 黑果腺肋花楸汁評定結果

3 結論與討論

黑果腺肋花楸具有豐富的活性物質，食用黑果腺肋花楸有益于人體健康，基于其酸澀的口感，開發一款營養價值高、穩定性強、口感細膩、風味適宜的黑果腺肋花楸果汁具有一定的意義。

黑果腺肋花楸果實含有豐富的纖維素和果膠，使其具有較低的出汁率，其果皮中的營養成分不能完全析出。因此，提高出汁率和保留較多的生物活性成分是提高果實價值的關鍵技術。為了提高黑果腺肋花楸出汁率與營養物質含量，榨汁工藝采用料液比1∶1、果膠酶添加量0.4%，黑果腺肋花楸出汁率達到73.7%，且可溶性固形物含量較高。王鵬等[26]研究表明，黑果腺肋花楸的出汁率一般為70%左右，含有一定量的蛋白質或氨基酸等營養物質，其汁液中含有15%以上的糖類物質，適合開發黑果腺肋花楸果酒。王亞男等[27]采用酶解和熱浸相結合的方式，將黑果腺肋花楸汁的提取率優化至77%，本文優化榨汁后的出汁率與此相近。

黑果腺肋花楸汁的總抗氧化能力為11.5 μmol·mL-1，抑制羥基自由基能力為17 610.3 U·mL-1，分別是藍莓汁的12倍、7倍，100 mL的黑果腺肋花楸汁中相當于含有100.0 mg VC，約為藍莓的16倍，說明黑果腺肋花楸汁有較高的抗氧化能力。王純等[28]研究表明，黑果腺肋花楸汁清除自由基能力高于藍莓。

黑果腺肋花楸汁的品質不僅與色澤相關，其中的多酚化合物也影響果汁的口感。黑果腺肋花楸屬于小型漿果，漿果中富含多酚、花色苷等生物活性物質，食用含有大量生物活性物質的漿果有益于人體健康[8，29]。果汁在貯藏期間，酚類物質之間可以相互發生環加成、氧化、聚合等多種化學反應，游離花色苷是果汁中的一大類多酚化合物，其含量、種類、結構和聚合度與果汁的品質密切相關[30]。

黑果腺肋花楸汁含有較高的總酚和花色苷含量，且在4 ℃避光條件下貯存120 d，顏色和活性成分含量、抗氧化性能力均無明顯變化；而室溫非避光條件貯存120 d，黑果腺肋花楸汁色調下降，活性成分損失，抗氧化性能力降低，影響了果汁品質。因此，在果汁的加工和貯藏期間，總酚、花色苷等抗氧化類物質的有效控制是提高果汁品質的重要途徑之一。

在食品加工過程中，感官評價占據主導地位，但易受到主觀因素的影響，且僅用一個平均數很難準確表示某個指標的分數，存在較大誤差。模糊數學評價方法通過精確的數學手段將復雜多因素問題轉化為有數據依據的定量評價模型，降低了傳統感官評價中主觀因素的干擾，提高了評價的準確度，使評價結果更加客觀科學，模糊數學評定法已廣泛用于飲料研究[31]。為了滿足消費者的需求，實驗從色澤、滋味與氣味、組織狀態3個因素對黑果腺肋花楸汁進行模糊數學法感官評價。結果顯示，黑果腺肋花楸汁的色澤和組織狀態得到較高的評價，其較強的抗氧化能力符合人們的天然養生理念。在后續研究中若能改善黑果腺肋花楸汁口感，對黑果腺肋花楸果渣中功效成分的有效溶出進行深入研究，將更有利于黑果腺肋花楸的開發與利用。