沙棘復合飲料在貯藏中非酶褐變機理研究

張銳，郎春田，陳玉成，吳興壯

（1．遼寧省農業科學院食品與加工研究所，遼寧沈陽110161；2.朝陽市農產品質量監督檢驗所，遼寧朝陽122000）

沙棘復合飲料在貯藏中非酶褐變機理研究

張銳1，郎春田2，陳玉成1，吳興壯1

（1．遼寧省農業科學院食品與加工研究所，遼寧沈陽110161；2.朝陽市農產品質量監督檢驗所，遼寧朝陽122000）

通過測定沙棘、大棗、胡蘿卜、花生復合汁飲料在貯藏過程中引起非酶褐變化合物含量的變化，得出結論：還原糖和游離氨基酸是引起復合飲料發生非酶褐變的主要因素，其次為總酚、VC，且復合飲料在低溫貯藏過程中的褐變指數較小。

復合飲料；非酶褐變；Maillard

沙棘是植物和其果實的統稱，鞥富的營養物質和生物活性物質，其果實還有是生產保健食品的基礎原料[1]。沙棘可作飲料，但單一的沙棘汁味酸澀，口感不佳且營養單一。大棗自古就是“五果之一”，是常見干果具有健脾益胃，補氣養血，安神養生之功效，VC含量名列前茅，素有維生素之王的美稱。單一的大棗汁偏甜[2]。口感黏稠，達不到止渴的效果。胡蘿卜營養豐富，素有“地下小人參”的美稱。且在我省廣為種植，成本低，以其為主要原料加工的食品有很大潛力，但胡蘿卜飲料有膻味，口感不易被大眾接受。花生營養豐富，蛋白質成分為25%～30%，花生蛋白含有人體必需的八種氨基酸，據資料表明，花生中所含的幾種氨基酸均接近FAO/WHO推薦值[3]，且具有花生獨特的風味。烘烤后風味口感更佳。近年來國內外果蔬汁飲料由單一果汁型向復合果汁型、澄清型向渾濁型、解渴型向營養保健型轉變的消費潮流[4]。近年來，復合飲料成為市場的一個焦點，每種水果、蔬菜都有各自不同的營養價值，多種果蔬混合食用可以使營養更加均衡，又可豐富口味。果蔬汁在加工和生產過程中常發生的非酶褐變反應，影響非酶褐變的因素也較多，因而完全抑制非酶褐變是相當困難的。探尋飲料（特別是果蔬復合飲料）發生褐變的主要原因，一直是飲料工藝中難以破解的難點。

本試驗從選取沙棘等4種果蔬原料，科學配伍，通過合理的工藝配比，制成一種營養豐富均衡的、口味獨特的新型復合飲料，并通過試驗方法和數理分析，找到果蔬復合飲料發生褐變的主要原因，為相關研究提供了一定的參考和借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料

沙棘、大棗、胡蘿卜、花生復合汁：遼寧省農科院食品加工所果蔬加工實驗室自制，原料采自農科院市場；苯丙戊三酮：合肥博美生物技術有限責任公司；白氨酸：武漢能仁醫藥化工有限公司；3，4，5-三羥基苯甲酸：湖北遠程賽創科技有限公司，等。

1.1.2 儀器和設備

7200型可見分光光度計：尤尼柯（上海）儀器有限公司；SC-80全自動色差計：北京康光儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 還原糖的測定

直接滴定法GB5009.7-85。

1.2.2 復合飲料顏色的測定

用SC-80全自動測色色差計。其中a值代表紅綠偏向，“+”值越大偏向紅色的程度越大，“—”值越大偏向綠色的程度越大；b值代表有色物質的黃藍偏導率，“+”值越大偏向黃色的程度越大，“—”值越大偏向藍色的程度越大；L值表示亮度，L值越大表示亮度越大；△E為色差（△E=（△L2+△a2+△b2）1/2），數值越高則表明試驗原料的顏色變化越大[6]。

1.2.3 測定褐變指數

量5mL樣品加入5mL丙酮溶液，搖勻，經過高速離心機，4 000 r/min，離心15min，濾紙過濾后取上清液，在420 nm處測OD值[7]。

1.2.4 5-HFM含量的測定

分光光度計法[8]。

1.2.5 游離氨基酸的測定

苯丙戊三酮比色法[9]。

1）氨基酸標準液：200 ug/mL亮氨酸

2）苯丙戊三酮制取：在25mL熱水（85度）中加入1g苯丙戊三酮，使之充分溶解后，量取氯化亞錫，40mL充分攪拌，之后再經過過濾。放在陰暗處存24 h后，定容。

3）建立標準曲線：分別準確吸取氨基酸標準液0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.0mL置于25mL的容量瓶中，定容至4.0mL，再分別添加苯丙戊三酮和緩沖液各1mL，之后充分搖勻。在100度沸水域中加熱0.25 h，再冷卻處理，然后定容。放置0.25 h，在570 nm處觀察其吸光度的變化，最后畫出相關的標準曲線，如圖1所示。

由圖1可以看出，亮氨酸濃度與570 nm處的吸光度呈線性關系，在一定濃度范圍內亮氨酸的回歸方程為y=0.001 8x-0.018 1，R2=0.985 9，因此可以通過測定吸光度確定復合飲料中氨基酸的濃度。

圖1 游離氨基酸標準曲線Fig.1 Standad cuvre of free aminoacid

4）測定樣品參數：取4mL待測樣品測吸光度，除去空白值，根據圖1，最后求得氨基酸數值。

1.2.6 總酚的測定

Folin-Ciocalteu法[10]。

1）標準液的配制：稱取0.5 g的3，4，5-三羥基苯甲酸（110℃下，處理200min），用水溶解，之后定容到100mL。

2）建立標準曲線：先分別吸取標準液0.00、1.00、2.00、5.00、10.00、20.00mL置于100mL容量瓶中，每瓶加60mL水，FC試劑1.00mL，混合充分。1min后加15.00mL 20%NaCO3溶液定容。然后在放置在室溫下靜置30min，分別用比色皿測定吸光值（在700 nm波長下），最后繪制出相應的總酚標準曲線，如圖2所示。

圖2 總酚標準曲線Fig.2 Standard curve of totalphenol

由圖2可以看出，總酚濃度與700 nm處的吸光度呈線性關系，在一定濃度范圍內總酚的回歸方程y= 0.000 09x+0.013 9，R2=0.999 2。可以通過測定吸光度確定復合汁中總酚的濃度。

3）樣品的測定：吸取1.00mL混合汁于加有60mL水的的容量瓶中，加FC試劑1.00mL，完全混勻，0.5min后加15.00mL濃度為20%碳酸鈉aq，加水定容至刻度。室溫下靜置0.5 h，測定其在700 nm波長下的吸光值，結合圖2，即可得到總酚含量。

2 結果與分析

作為非酶褐變的一種，盡管Maillard反應是比較繁瑣的生理變化過程，但最終產物是固定的，而且該反應是發生在還原糖與含游離氨基的化合物之間。通過檢測復合飲料中與非酶褐變有關的反應物濃度值，就可以探尋并找出果蔬復合發生非酶褐變的真正原因。

本試驗選擇日常生活中兩種最常用的貯藏溫度進行貯藏：冷藏溫度4℃；室溫貯藏溫度約25℃。測試了在不同溫度下飲料各個參數的變化。

2.1 復合飲料的色澤變化

復合飲料色澤的總體變化可用△E和褐變指數來衡量，列為縱坐標，橫坐標為貯藏時間，擬考察不同貯藏溫度復合飲料的色差曲線，如圖3所示。

圖3 不同貯藏溫度復合飲料的色差曲線Fig.3 Aberration of compound beverage at different storage temperature

復合飲料在5周，即35 d的存放周期中，復合飲料的色澤均產生了或多或少的改變。由圖3得出結論，飲料的色差參數在貯藏中都有遞增的趨勢，說明復合飲料的色澤變化在不斷加大。隨著貯藏時間的延長，室溫條件下的顏色變化（△E）明顯高于冷藏條件下的顏色變化（△E），且室溫的條件下色變的幅度比冷藏的色變幅度大，表明溫度升高加速了復合飲料的褐變。在此基礎上，以飲料褐變指數為縱坐標，以飲料貯藏時間為橫坐標，擬考察了不同貯藏溫度復合飲料的褐變曲線，如圖4所示。

圖4 不同貯藏溫度復合飲料的褐變曲線Fig.4 Browning curve of com pound beverage at different storage temperature

由圖4可以看出，褐變指數隨著溫度的升高而加劇，低溫情況下褐變指數變化的絕對值不大，說明在低溫的貯藏過程中復合飲料的色澤相對穩定。

2.2 復合飲料貯藏時間化學成分的變化

2.2.1 總糖和還原糖含量的變化

總糖和還原糖含量的變化也是飲料在貯藏期間需要考察的重要參數指標。復合飲料還原糖含量的變化和總糖含量的變化如圖5、圖6所示。

圖5 貯藏過程中復合飲料還原糖含量的變化Fig.5 Changes in reducing sugar content in compound beverage during storage

圖6 貯藏中復合飲料總糖含量的變化Fig.6 Changes in sugar content in com pound beverage during storage

由圖5可知，飲料在4、25℃條件下復合飲料中還原糖含量的變化均不大，表明復合飲料的非酶褐變與Maillard反應關系不大。其實，果蔬汁，尤其是復合汁在貯藏期間的還原糖變化非常復雜，首先是因為還原糖與游離氨基發生Maillard反應從而導致含量降低，其次是飲料在pH小于7.0的酸性環境中，預熱后會導致蔗糖水解，從而產生葡萄糖和果糖，從而導致還原糖含量升高[11]。上述兩種反應同時進行，從而導致飲料中還原糖的數值幾乎保持不變或變化不明顯。綜上所述，還原糖含量的變化是不能準確客觀地表示出復合飲料在貯藏過程中Maillard反應的程度。

由圖6可知，貯藏期間復合飲料總糖含量隨著貯藏時間的延長而降低。可能存在兩種推理。第一是飲料自身發生了焦糖化反應，因為焦糖化反應通常是在高溫和低水分活度的環境下，而本試驗的復合飲料濃度和貯藏溫度都不是很符合這種環境，所以復合飲料通常不會發生該反應。還有一種可能是低聚糖酸水解后參與Maillard反應，而上述實驗數據卻顯示還原糖含量變化不大。因此，復合飲料可溶性總糖含量的變化間接的反映了復合飲料在貯藏過程中發生了Maillard反應。

2.2.2 氨基酸含量的變化

為了考察貯藏過程中復合飲料游離氨基酸和5-HMF含量的變化，我們設計了以下實驗，如圖7、圖8所示。

圖7 貯藏過程中復合飲料游離氨基酸含量的變化Fig.7 Changes in free amino acids content in compound beverage during storage

圖8 貯藏過程中復合飲料5-HMF含量的變化Fig.8 Changes in 5-HMF content in compound beverage during storage

在35d的貯藏實驗過程中，復合飲料中的游離氨基酸含量有下降趨勢。在室溫貯藏中，第1周，氨基酸含量增多，第2周時達到峰值，這有可能是因為一部分可溶性蛋白質水解為游離氨基酸。而后游離氨基酸含量又呈下降趨勢，這是因為游離氨基酸參與了美拉德反應而被消耗掉。氨基酸與還原糖結合，進行Maillard反應，生成糠醛和5-HMF，最終形成黑色物質（或黑色素），進而降低了產品的色澤和營養價值。在冷藏的條件下變化不明顯，表明此時Maillard反應得到了很好的抑制，表明復合飲料的Maillard反應速率隨溫度升高而增大。

2.2.3 VC含量的變化

VC含量是飲料在貯藏期間需要考察的重要參數指標。我們設計了貯藏過程中復合飲料VC含量的變化實驗，如圖9所示。

圖9 貯藏過程中復合飲料VC含量的變化Fig.9 Changes in VCcontent in com pound beverage during storage

由圖9所顯示的2種樣品在貯藏過程中VC的含量都隨著貯藏時間的延長而減少，造成VC損失的原因可能有如下幾點：貯藏中由于光和熱導致其氧化損失；貯藏中VC進行無氧分解損失。

2.2.4 總酚含量的變化

復合飲料總酚含量的變化實驗。如圖10所示。

圖10 貯藏過程中復合飲料總酚含量的變化Fig.10 Changes in total phenol content in compound beverage during storege

由圖10知，在貯藏期間，復合飲料總酚含量下降，但變化幅度緩慢。首先是因為復合飲料在生產中經歷了熱燙與高溫處理以及滅菌處理，在這種條件下不會發生多酚氧化酶催化的酶促褐變。其次，飲料經過殺菌前的均質和脫氣處理后，氧溶量有所下降，使得酚類化合物的非酶褐變很難發生。綜上所述，飲料在貯藏周期內，酚類化合物含量變化不明顯。同樣，本結果也說明酚類物質不是引起飲料色澤變化的主要因素，最多只能算是次要因素。

2.3 貯藏過程中非酶褐變的主要影響因素

復合飲料在貯藏期間發生非酶褐變反應的主要類型是Maillard反應，其次是VC的氧化分解反應。復合飲料富含參與非酶褐變的主要反應物，隨著貯藏溫度的升高和時間的延長，復合飲料褐變程度和5-HMF含量逐漸增大，同時總糖、VC、總酚等物質的含量逐漸減少，且溫度越高，貯藏時間越長，減少量就越多，所以低溫（4℃）有利于復合飲料的貯藏。

3 討論

1）在低溫貯藏過程中，復合飲料的褐變指數較小。

2）復合汁飲料非酶褐變的主要原因是還原糖與氨基化合物間發生的Maillard反應。

3）復合飲料中的總酚、VC等參數均隨著溫度升高，貯藏時間的延長而降低，但敏感程度次于總糖含量與游離氨基酸含量。

[1]李勇,劉冠卉,蘇世彥.現代軟飲料生產技術[M].北京：化學工業出版社,2006(4)：21-27

[2]郭健.沙棘果汁加工與鮮貯的研究[J].農產品加工,2008(6)：67-68

[3]孫麗敏,苗明三.大棗的現代研究[J].河南中醫,2003,23(3)：59-60

[4]陳中,芮漢明.軟飲料生產工藝學[M].廣州：華南理工大學出版社, 2005：102-105

[5]熊慶娥.實驗指導[M].四川農業大學出版社,1998：15-16

[6]楊智源,顏國欽.以反應曲面法探討殺青條件對胡蘿卜品質之影響[J].食品科學(臺),1988,25(6)：679-689

[7]MeydvaS,et al.Borwning Detemrination in Citurs Produets[J].JA－grie.Food Chem,1997,25(3)：602-604

[8]李良,孟淑潔,陳曉云.水果蔬菜及其制品中羥甲基糠醛測定的研究[J].遼寧農業科學,2002(4)：12-14

[9]吳榮獻.農產品化學分析[M].浙江農業大學食品科技系,1986：57-58

[10]Babsky NE,Toribio JL.Lozano JE.Influence of storage on composition of clarified apple juice concentrate[J].Food Sci,1986,51(2)：564-567

Research on Nonenzymatic Browning of Compound Beverage Seabuckthorn，Red Jujube，Carrot and Peanut during Storage

ZHANGRui1，LANG Chun-tian2，CHEN Yu-cheng1，WU Xing-zhuang1
（1.Food and Processing Research Institute，Liaoning Academy of Agricultural Sciences，Shenyang110161，Liaoning，China；2.Chaoyang Product Quality Supervision and Inspection Institute，Chaoyang122000，Liaoning，China）

Through the experimenting testing on the change of non enzymatic browning in storage，in different kinds of seabuckthorn，red jujube，carrots，peanuts，compound juice beverage，this article concludeed that reducing sugar and free amino acid were the main factors to cause Non enzymatic Browning，followed by total phenol and VC；while in the process of low temperature storage，the composite beverage of browning index is really small.

compound beverage；nonenzymatic browning；Maillard

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.06.030

2014-11-06

張銳（1981—），男（漢），助理研究員，碩士研究生，從事農產品貯藏加工的研究工作。