酸性電生功能水對鮮榨梨汁品質的影響

李克娟，郝建雄，劉海杰，辰巳英三，李里特，*

(1.中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京100083; 2.河北科技大學生物科學與工程學院，河北石家莊050018; 3.(獨)日本國際農林水產業研究中心，日本茨城縣つくば市大わし1－1，305－8686)

酸性電生功能水對鮮榨梨汁品質的影響

李克娟1，郝建雄2，劉海杰1，辰巳英三3，李里特1，*

(1.中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京100083; 2.河北科技大學生物科學與工程學院，河北石家莊050018; 3.(獨)日本國際農林水產業研究中心，日本茨城縣つくば市大わし1－1，305－8686)

以皇冠梨為試材，利用酸性電生功能水對梨塊浸泡，考察了酸性電生功能水對鮮榨梨汁品質的影響。結果表明，酸性電生功能水可將鮮榨梨汁中細菌總數降低1.5個對數值左右，并且可將梨汁中多酚氧化酶活性降低50%以上，其護色效果與添加0.1%VC的自來水相當，且梨汁風味接近對照。酸性電生功能水抑制多酚氧化酶的效果與酸性水中有效氯濃度、pH以及梨塊與酸性水的比例有關。研究發現當酸性電生功能水理化指標為有效氯濃度100mg/L，pH 5.0，料液比1∶4時鈍酶效果較為理想。

酸性電生功能水，多酚氧化酶，鮮榨梨汁

梨汁清爽可口、富含營養。鮮榨梨汁是餐飲業主要果汁之一，其一般工藝流程為經原料選擇和清洗后去皮、去核，然后切塊，再放入加工機中榨汁。在生產過程中多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)的存在會導致梨汁褐變，進而影響梨汁的外觀，另外由于鮮榨工藝，梨汁可能受到微生物污染，存在安全隱患。因此，采用措施來控制褐變和微生物污染是十分必要的。為了抑制梨汁的褐變，常在榨汁前使用添加防褐變劑［1］(0.1%VC或1%NaCl等)的自來水進行浸泡，但是控制鮮榨梨汁的微生物污染還沒有較好的方法。電生功能水(Electrolyzed Functional Water，EFW)是在特殊裝置中將電解質稀溶液經電場處理，使水的 pH、氧化還原電位(oxidationreduction potential，ORP)、有效氯濃度(available chlorine concentration，ACC)等指標發生改變而產生的具有特殊功能的酸性水和堿性水的總稱［2－4］。根據pH不同又可將酸性水分為強酸性水和微酸性水。酸性電生功能水作為一種新興的殺菌劑，具有殺菌高效瞬時、范圍廣、無污染、無殘留、安全、可靠等特點［5－6］。在食品加工領域［7］、醫療衛生領域［8］、農業生產領域［9］以及芽苗菜的生產［10］、鮮切花的保鮮［11］、畜禽養殖［12］、毒素［13］和農殘的降解［14］等新領域均發揮出良好的功效。武龍［15］還發現，強酸性電生功能水可以使馬鈴薯褐變反應活力降低50%以上，與常用抗褐變劑L－半胱氨酸+檸檬酸的抑制能力相當，可以有效地抑制鮮切果蔬的氧化褐變，有利于產品外觀品質的保持。但將酸性電生功能水用于鮮榨梨汁的生產工藝來保證其質量品質的研究還未見報道。本研究采用酸性電生功能水浸泡梨塊，以常用防褐變劑作對照，探討酸性電生功能水對鮮榨梨汁品質的影響，試圖為鮮榨梨汁的質量控制提供一種新的方法。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

皇冠梨 購于當地超市，選新鮮飽滿、無病蟲害和機械損傷、成熟度在七至八成左右置于0～4℃冰柜待用;NaCl、Na2S2O3、冰醋酸、HCl、K2Cr2O3等試劑均為分析純，北京北化精細化學品公司;KI、可溶性淀粉、KCl、鄰苯二酚、抗壞血酸、乙酸鈉等試劑 均為分析純，北京化學試劑公司;菌落計數瓊脂培養基(生化試劑) 北京奧博星生物技術有限責任公司。

電生功能水發生裝置 實驗室自制［2］;Tu－1901雙光束紫外、可見分光光度計 北京普析通用儀器公司;GL－20B高速冷凍離心機 上海安亭科學儀器廠;SQ2119C西貝樂多功能食品加工機 上海佳帥電子科技有限公司;潔凈工作臺 北京冠鵬凈化設備有限責任公司;HPS－250培養箱 哈爾濱東明醫療儀器廠;86802型 pH/氧化還原電位計 美國Orion Inc.生產;CR300型色彩色差計、PR－101阿貝折光儀(0～45%) 日本MINOLTA公司生產。

1.2 實驗方法

1.2.1 處理液的制取 用本研究室自制的電生功能水發生裝置制備實驗用酸性電生功能水，電解質為HCl。pH和ORP值用pH/氧化還原電位計測得，有效氯濃度測定使用碘量法［16］。用表1所示的處理液浸泡梨塊，然后對梨汁進行細菌總數、感官評價、顏色以及多酚氧化酶活性的測定。為考察酸性電生功能水的理化指標對梨汁多酚氧化酶活性的影響，使用表2所示的酸性電生功能水浸泡梨塊，然后測定梨汁的多酚氧化酶活性。為研究料液比對梨汁品質的影響，分別用50、100、150、200mL的7號酸性水浸泡梨塊，然后測定梨汁的多酚氧化酶活性和可溶性固形物含量。

表1 不同處理液的理化指標Table 1 Physical and chemical parameters of different solutions

1.2.2 生產鮮榨梨汁實驗步驟 將梨從4℃冰柜中取出，在25℃恒溫箱中放置1h，立即去皮、去核并將果肉切成1cm×1cm×1cm的小塊，放入燒杯中，用封口膜密封備用。準確稱量(50±0.2)g的梨塊放入250mL容量的燒杯中，分別注入200mL表1和表2所示處理液，用錫箔紙封口，10min后，瀝干水分，使用西貝樂多功能加工機打漿40s，同時對照組為未經任何處理直接打漿。

表2 不同酸性電生功能水的理化指標Table 2 Physical and chemical parameters of different solutions of electrolyzed functional waters

1.2.3 細菌總數的測定 按 GB4789.2－2010的方法，采用平板計數法檢測梨汁中細菌總數。

1.2.4 感官評價方法 25℃下對梨汁風味及放置30min后對色澤進行感官評價，均以無處理作對照。評價因素如表3所示。

表3 鮮榨梨汁感官評價評分標準Table 3 Standardization scores of sensory evaluation of fresh pear juice

1.2.5 色澤的測定 采用色彩色差計每30min測定一次，25℃下連續測定2h。其中:L表亮度，L值越大亮度越大;a值表示有色物質的紅綠偏向，正值越大偏向紅色的程度越大，負值絕對值越大偏向綠色的程度越大;b值表示有色物質的黃藍偏向，正值越大偏向黃色的程度越大，負值絕對值越大偏向藍色的程度越大。重復3次，取平均值，以無處理作對照。1.2.6 多酚氧化酶活性的測定 吸取2mL處理后的果汁樣品，加入5mL 100mmol/L、pH5.5的醋酸緩沖液(含8%(w/v)PVPP，1mmol/L聚乙二醇6000，1mmol/L苯甲基磺酰氟(PMSF)和0.01%(v/v)Triton X－100)在冰浴條件下充分混勻，然后于4℃、12000 ×g離心30min，收集上清液用于PPO酶活性測定。

PPO活性參考Chen等［17］的方法，并稍加調整。在5.0mL反應體系中，加3.1mL 50mmol/L、pH 5.5的醋酸緩沖液、1.5mL 0.1mol/L鄰苯二酚、0.4mL酶提取液，從酶液加入后15s開始記錄每30s反應體系在420nm的吸光度值，連續測定3min。以每分鐘吸光度值變化0.01為一個酶活力單位(U)。酶活性表示為Ug－1FWmin－1。測定于室溫下(25℃)進行，每組測定均重復3次，以無處理作為對照。

1.2.7 可溶性固形物含量的測定 使用阿貝折光儀測定，重復3次，取平均值，以無處理作為對照。

2 結果與討論

2.1 酸性電生功能水處理對鮮榨梨汁細菌總數的影響

關于鮮榨果汁中微生物指標尚未有相關國標，根據浙江省地標DB33/533－2005規定，鮮榨果汁中菌落總數不得超過10000cfu/mL。由圖1可知，未經任何處理所得梨汁中細菌總數達4.8Lgcfu/mL，經酸性水和添加1%NaCl的酸性水浸泡后所得的梨汁細菌總數明顯減少，分別將梨汁中細菌總數降低了1.5和1.7個對數值，使細菌總數在標準以內，其余處理組梨汁中細菌總數均在4.1Lgcfu/mL以上。其中，由表1可知，添加0.1%VC后，酸性水的pH、ORP和ACC都發生了明顯變化，使酸性水失去殺菌能力。

圖1 不同處理對鮮榨梨汁中細菌總數的影響Fig.1 Effect on survival microbes population of fresh pear juice treated with different solutions

2.2 感官評價

對25℃下梨汁風味及30min后梨汁色澤的感官品質進行了考察，實驗結果如圖2所示。從圖2可以看出，添加了1%NaCl的處理組在色澤上護色效果最明顯，30min后仍接近于對照組，但是在風味上由于咸味稍重對口感具有一定影響，與對照組相比差異性顯著(P＜0.05)。酸性水處理組在色澤與風味上均與自來水加0.1%VC處理組相當，且均接近對照。因此，從感官方面綜合評價，酸性水處理與自來水加0.1%VC處理效果較理想。

圖2 不同處理液處理后梨汁25℃下感官評價Fig.2 Sensory scores of fresh pear juice treated with different solutions under 25℃

2.3 不同處理方式對鮮榨梨汁色澤的影響

對不同處理的鮮榨梨汁在25℃靜置2h的亮度(L值)和a值進行了考察，實驗結果如圖3和圖4所示。對照組梨汁亮度值從32.8降低了4.3個單位，a值從－0.22升高了0.24個單位。在表色系統中，L值用來表征暗度的變化，a值用來表示紅綠色的變化，這也說明梨汁在靜置期間色澤的變化主要體現在亮度的降低［18］和紅色的加深上。

自來水加1%NaCl和酸性水處理組可分別將梨汁L值初始值提高4.5和2.5個單位，但同時L值下降速度加快，ΔL分別為7.7和6.5。自來水加1% NaCl、自來水加0.1%VC和酸性水處理可分別將初始a值降低0.94、0.62、0.19個單位，25℃下靜置2h后a值相應升高0.43、0.27和0.05個單位。實驗結果顯示，酸性電生功能水護色效果稍弱于添加1%NaCl的自來水，在亮度值的提高上強于添加0.1%VC的自來水，在紅色的加深上與添加0.1%VC自來水效果相當。同時由圖4知，自來水對抑制梨汁褐變也具有一定的效果，其原因有待進一步研究。

圖3 不同處理液處理后鮮榨梨汁在25℃靜置期間L值的變化Fig.3 Changes of L－values of fresh pear juice treated with different solutions during the standing under 25℃

圖4 不同處理液處理后鮮榨梨汁25℃靜置期間a值的變化Fig.4 Changes of a－values of fresh pear juice treated with different solutions during the standing under 25℃

2.4 酸性電生功能水與VC和NaCl抑制多酚氧化酶的效果比較

從圖5可以看出，向鄰苯二酚底物反應體系中加入對照組梨汁后反應活力為13.9個活力單位，當向反應體系中加入酸性水處理所得梨汁后，可將梨汁中PPO活性降低50%，反應進程明顯受到抑制。VC防褐變主要通過它的還原能力，將鄰醌還原為相應的酚，從而延遲有色化合物的產生，因此VC的存在對PPO本身并沒有抑制作用。

實驗發現，添加1%NaCl的自來水的防褐變效果優于其他處理組，但從圖5可以看出，添加1% NaCl的自來水相對自來水抑制PPO活性的效果并沒有增強，可見NaCl抑制褐變的作用并不是通過鈍化多酚氧化酶實現的，氯離子在抑制褐變體系中的作用需要進一步的研究。而添加了1%NaCl的酸性水鈍酶效果相對酸性水沒有增強，與圖2的感官評價結果相一致。

圖5 不同處理對梨汁中多酚氧化酶活性的影響Fig.5 Effect on PPO activity of fresh pear juice treated with different solutions

2.5 酸性水理化指標對其抑制多酚氧化酶效果的影響

2.5.1 酸性水ACC及pH對抑制PPO活性的影響由圖6可以看出，當酸性水的ACC低于60mg/L時，處理組與對照組PPO活性沒有顯著性差異，當ACC為100mg/L，pH 5時，酸性水可將多酚氧化酶活性降低64.4%，同時護色效果較明顯。

PPO反應最適 pH為4.0～8.0，但由圖6所示，ACC為100mg/L、pH3.0的酸性水僅將梨汁中PPO活性降低了21.1%，遠不如ACC為100mg/L、pH5.0的酸性水鈍酶效果理想。電生功能水的pH不同可以導致Cl2、HClO、ClO－的存在比率在電生功能水中發生變化［19］，pH在3以下，有效氯主要以Cl2的形式存在，當pH介于4～6之間時，有效氯主要以HClO分子的形式存在［20］。HClO的氧化能力遠遠超過Cl2，因此對多酚氧化酶的抑制作用也就越強，由此看出，有效氯的存在形式對PPO的影響比pH對PPO的影響大。

圖6 不同理化指標的酸性水對梨汁中多酚氧化酶活性的影響Fig.6 Effect on PPO activity of fresh pear juice treated with different solutions of electrolyzed functional water

2.5.2 料液比對酸性水抑制PPO活性及對梨汁中可溶性固形物含量的影響 從圖7可以看出，酸性水抑制PPO活性的效果和梨塊與酸性水的比例相關。料液比為1∶1時，處理組與對照組沒有顯著差異(P＜0.05)，當料液比達到1∶4時，酸性電生功能水可將梨汁中多酚氧化酶活性降低49.6%，同時護色效果也較明顯。

梨塊浸泡在酸性水中會損失梨中的水溶性成分。從圖8可以看出，對照組梨汁的可溶性固形物含量為10.6%，浸泡處理后可溶性固形物含量均降低，分別為7.0%、6.0%、5.7%、5.6%。在酸性水抑制PPO活性范圍內，可溶性固形物含量沒有顯著性差異(P＜0.05)，因此料液比可選取1∶4。

圖7 料液比對梨汁中多酚氧化酶活性的影響Fig.7 Effect on PPO activity of fresh pear juice treated with different ratios of material to liquid

圖8 料液比對梨汁中可溶性固形物含量的影響Fig.8 Effect on soluble solids content of fresh pear juice treated with different ratios of material to liquid

3 結論

3.1 酸性電生功能水(pH5.2±0.2、ORP(858±7.5) mv、ACC(98±0.6)mg/L)可以將鮮榨梨汁中的細菌總數降低1.5個對數值左右，使梨汁中細菌總數＜10000cfu/mL。

3.2 通過感官評價，酸性水處理組梨汁的風味和色澤都接近對照。同時，利用色差計法驗證了酸性電生功能水的防褐變效果，酸性電生功能水可將對照組梨汁亮度值提高2.5個單位，a值降低0.19個單位，其護色效果與添加0.1%VC的自來水沒有顯著性差異(P＜0.05)。

3.3 研究發現，酸性水抑制多酚氧化酶的作用與ACC、pH及梨塊與酸性水的比例有關。當酸性水理化指標為ACC100mg/L，pH5.0，料液比1∶4時可將反應活性降低50%以上，鈍酶效果較理想。酸性水的防褐變機理和在生產實踐中的應用方法有待進一步研究。

［1］吳衛華.蘋果加工技術［M］.北京:輕工業出版社，2001:79.

［2］李里特，關東勝.水的功能和利用［J］.食品工業科技，1998 (1):71－73.

［3］關東勝，李里特.強酸化水的制備及其滅菌效果［J］.北京:中國農業大學學報，1997，2(2):109－113.

［4］Soo－Voon L，Hung Y，Chung D，et al.Effect of storage condition and pH on Chlorine loss in electrolyzed oxidizing(EO) water［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2002，50: 209－212.

［5］小宮山寬機.電解水の安全性［J］.食品と開發，1998(10): 8－10.

［6］Yoshinori K，Abdulsudi IZ，Hiromi HJ，et al.Influence of the resource water’s quality on the bacterricidal effect of strong acid electrolyzed water［J］.Journal of the Society of Agricultural Structures，2008，39(2):141－146.

［7］Park YB，Guo JY，Rahman SME，et al.Synergistic effect of electrolyzed water and citric acid against bacillus cereus cells and spores on cereal grains［J］.Journal of Food Science，2009，74: M185－M189.

［8］吳兆紅，陳崗東，王戈菲，等.氧化還原電位水在小面積淺Ⅱo燒燙傷創面的應用［J］.長江大學學報，2009，6(2): 25－27.

［9］鄭磊.電生功能水對植物葉莖果病害防治效果研究［D］.北京:中國農業大學，2009.

［10］Liu R，Hao JX，Li LT.Application of electrolyzed functional water on producing mung bean sprouts［J］.Food Control，2011，22 (8):1311－1315.

［11］夏丹萍，劉海杰，李里特.電生功能水對鮮切月季的保鮮效果研究［J］.北京:中國農業大學學報，2009(1).

［12］南松劍，王朝元，曹薇，等.微酸性電生功能水在奶牛場的消毒效果研究［J］.中國奶牛，2009(10):34－36.

［13］Xiong K，Liu HJ，Li LT，et al.Differences in fungicidal efficiency against Aspergillus flavus for neutralized and acidic electrolyzed oxidizing waters［J］.International Journal of Food Microbiology，2010，137:67－75.

［14］郝建雄.電生功能水消除蔬菜農藥殘留以及其在植物保護上的應用研究［D］.北京:中國農業大學，2006.

［15］武龍.電生功能水的殺菌機理及其在鮮切果蔬加工中的應用研究［D］.北京:中國農業大學，2004.

［16］張鐵垣.化驗員手冊［M］.第2版.北京:中國電力出版社，1996:133－350.

［17］Chen C，Bélanger RR，Benhamou N，et al.Defense enzymes induced in cucumber roots by treatment with plant growthpromoting rhizobacteria(PGPR)and pythium aphanidermatum［J］.Physiological and Molecular Plant Pathology，2000，56: 13－21.

［18］趙光遠，王璋，許時嬰.渾濁蘋果汁加工過程中的酶促褐變及其防止的研究［J］.食品工業科技，2003，40(10):57－61.

［19］Abadias M，Usall J，Oliveira M，et al.Efficacy of neutral electrolyzed water(NEW)for reducing microbial contamination on minimally－processed vegetables［J］.International Journal of Food Microbiology，2008，123:151－158.

［20］Rahman S，Ding T，Oh D.Effectiveness of low concentration electrolyzed waterto inactivate foodborne pathogens under different environmental conditions［J］.International Journal of Food Microbiology，2010，139:147－153.

Influence of acidic electrolyzed functional water on the quality of fresh pear juice

LI Ke－juan1，HAO Jian－xiong2，LIU Hai－jie1，TATSUMI Eizo3，LI Li－te1，*
(1.College of Food Science and Nutritional Engineering，China Agricultural University，Beijing 100083，China; 2.College of bioscience and bioengineering，Hebei University of Science and Technology，Shijiazhuang 050018，China; 3.Biological Resources and Post－harvest Division，Japan International Research Center for Agricultural Sciences 1－1 Ohwashi，Tsukuba，Ibaraki 305－8686，Japan)

The influence on the quality of fresh pear juice after soaking pear blocks in the acidic electrolyzed functional water(AEW)was studied.The Crown pear was used as test materials.The results showed that AEW can not only reduce 1.5log10CFU/mL of the total bacteria number，but also reduce the polyphenol oxidase(PPO) activity more than 50%.Its effect on protecting color was equal to the tap water added 0.1%VC，and the flavor of the juice was close to the control.The inhibiting PPO ability of AEW depended on the existing form of available chlorine concentration(ACC)，pH and the ratio of pear blocks to AEW.It was found that the AEW with the ACC of 100mg/L，the pH 5.0 and the ratio of material to liquid(w∶v)of 1∶4 could achieve satisfactory results.

acidic electrolyzed functional water;polyphenol oxidase;fresh pear juice

TS255.44

A

1002－0306(2012)08－0132－05

2011－07－11 *通訊聯系人

李克娟(1987－)，女，碩士研究生，主要從事食品加工新技術的研究。