橙汁飲料中的總黃酮含量及其與渾濁穩定性關系研究

宋 昊,趙秀文,李 開，鄭玉芝

(北京一輕研究院,北京 101111)

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橙汁飲料中的總黃酮含量及其與渾濁穩定性關系研究

宋 昊,趙秀文,李 開，鄭玉芝*

(北京一輕研究院,北京 101111)

為探討橙汁和橙汁飲料的黃酮含量分布及其與渾濁穩定性的關系,測定了14種橙汁飲料的總黃酮含量、渾濁度及粘度。上清液經過0.45 μm膜過濾后黃酮含量與上清液相當。儲存一定時間后橙汁渾濁度明顯降低,橙汁上清稀釋液吸光度A660 nm與混勻液的稀釋液相比只占9%～56%;橙汁飲料經過膜過濾后渾濁度與上清液相比也明顯降低。可見,總黃酮含量與飲料的渾濁度變化無關。Spearman秩相關性分析顯示,只有100%橙汁混勻液的粘度與渾濁度正相關(p<0.01),總黃酮含量與渾濁度不相關(p>0.05)。對含橙汁飲料,渾濁穩定性降低不影響總黃酮含量水平。

橙汁飲料,總黃酮,渾濁穩定性,粘度

柑橘類水果富含各種抗氧化劑,如維生素C、類胡蘿卜素、黃酮類化合物、檸檬苦素及其它酚類化合物,同時提供糖類、有機酸、氨基酸、果膠、纖維、礦物質及各種揮發性風味成分,這些營養物質成分及其含量也反映了柑橘果汁的質量。柑橘汁通常呈不透明渾濁態,使其渾濁的成分來源于汁胞的細胞器和細胞質,是柑橘汁的色澤、風味、濁度和香氣來源。如果柑橘汁喪失渾濁度,呈清汁狀態,則外觀和口感消費者都難以接受[1]。

影響柑橘果汁渾濁態的因素很多,果膠在果汁渾濁穩定中發揮重要作用,約占渾濁物4.5%的果膠質可以被果膠酯酶(PME)水解,生成果膠酸鈣復合物,60%的果膠與不溶性蛋白結合,從而引起渾濁物沉淀,導致渾濁態喪失,因此,針對PME活性研究較多[2]。橙汁渾濁成分中蛋白質含量豐富,約占52.4%,其中53%為不溶性蛋白,30%與小分子成分形成復合物,17%與半纖維素類共價鍵合。而且隨著果肉含量增加,渾濁穩定性有下降趨勢[1]。橙汁中的可溶性成分對橙汁渾濁態也具有不同的影響[3],也有人研究柑橘汁橙皮苷與蛋白質之間相互作用,發現高濃度橙皮苷(0.1～1.0 mg/mL)在蛋白質存在下,可以使濁度升高[4]。但是,重要抗氧化物黃酮類化合物在橙汁及含橙汁飲料中的分布狀態尚未見詳細報道,本文主要通過分析100%橙汁和橙汁飲料中總黃酮含量和渾濁度指標,研究黃酮成分在橙汁飲料中分布及其與渾濁穩定的關系。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

100%橙汁和橙汁飲料,具體見樣品列表;橙皮苷標準品,含量95.3% 中國食品藥品檢定研究院;氫氧化鈉、檸檬酸、二甘醇 分析純試劑。

UV-2802紫外可見光分光光度計 優尼科(上海)儀器有限公司;PHS-3C酸度計 上海儀電科學儀器有限公司;水浴鍋 北京中興偉業儀器有限公司;BSA224S-CW分析天平 賽多利斯;LVDV-S(ULA-EY)粘度計(配置超低粘度適配器) Brookfield Engineering Laboratories,Inc.;PAL-3便攜式折射儀 日本ATAGO(愛拓);SD-UPT-20UVF型純水機 北京惠源三達水處理設備有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品處理 收集橙汁、橙汁飲料和含橙汁碳酸飲料共14種,樣品1～7號為標示果汁含量100%橙汁,8～14號為含橙汁飲料,詳見表1。

表1 橙汁和橙汁飲料列表
Table 1 Listing of orange juice and beverages

序號果汁含量(標注,%)產地包裝形式備注1100廣州利樂包含橙肉2100塞浦路斯利樂包-3100匈牙利利樂包-4100泰國利樂包含有橙果肉碎5100北京利樂包-6100天津塑料瓶-7100福建利樂包-820墨西哥利樂包-9≥10北京塑料瓶果肉5g/100mL,10≥10天津塑料瓶柑橘果粒,添加黃原膠11≥10北京塑料瓶添加阿拉伯膠12≥10北京塑料瓶-13≥8韓國金屬罐裝果粒≥10%,添加CMC14≥2.5北京金屬罐裝-

樣品在實驗室放置三個月,上清液,測定時直接吸取;混勻液,樣品搖勻后取樣;膜濾液,采用0.45 μm微米膜過濾上清液后得到的清液。

1.2.2 分析方法 總酸的測定:參照GB/T 12456-2008食品中總酸的測定執行。

可溶性固形物的測定:參照GB/T 12143-2008,飲料通用分析方法執行。

總黃酮的測定:參照GB/T 12143-2008,飲料通用分析方法執行。

粘度測定:采用粘度計對粘度進行直接測定,S00號轉子,轉速100 r/min,加樣品約15 mL,并采用循環水控溫方式。由于轉子與轉筒之間間距較小,個別含果肉顆粒較大橙汁飲料采用兩層紗布過濾除去顆粒測定。

渾濁度的測定:采用分光光度計[5],以純凈水作為空白,在波長660 nm處測定樣品的吸光度A660 nm。1～7號100%橙汁樣品的上清液和混勻液均取1 mL樣品加2 mL水于比色杯中混勻后直接讀取吸光度A660 nm,并采用稀釋液的吸光度值定性進行渾濁度比較分析。同時,測定了橙汁飲料的上清液、上清液經過0.45 μm膜過濾的濾液的吸光度值A660 nm,含橙汁飲料取樣直接測定。

1.2.3 數據統計分析 采用SPSS Statistic 20軟件Spearman秩相關性分析對粘度、渾濁度和總黃酮指標的相關性進行分析。

2 結果與討論

2.1 樣品的可溶性固形物和總酸含量分布

由于樣品是來自零售市場合格產品,生產過程中經過濃縮、滅活等熱處理工序,不考慮果膠酯酶活性影響因素。可溶性成分如糖、酸等對橙汁的穩定性也存在一定的交互作用[3],為了明確實驗樣品的糖、酸水平,測定樣品的可溶性固形物含量和總酸含量(以檸檬酸計)。100%橙汁的固酸比代表橙子果實的成熟指數。測定結果見表2。

根據中國農科院柑桔研究所研究的汁用甜橙品種進行加工適應性定量評價方法[6],固酸比15～18是比較理想值,可以獲得固酸比的評價滿分。100%橙汁的固酸比只有1號、4號和7號高于理想范圍,其它均在合適值,可溶性固形物和總酸含量除個別樣品外,均比較接近。

2.2 樣品的粘度與渾濁度

2.2.1 粘度測定結果 為了探究粘度對飲料體系渾濁穩定及總黃酮含量的影響,實驗中測定了樣品上清液和混勻液的粘度,結果見表3。

表3 橙汁及橙汁飲料上清液和混勻液的粘度比較
Table 3 Viscosity of orange juice,beverages and its supernatant

橙汁序號粘度(η)，cP上清液(15℃)混勻液(20℃)橙汁飲料序號粘度(η)，cP上清液(15℃)混勻液(20℃)1a225047698152422262184220649a1584171631860335310ab204622324a4283266311b14461518524472867121419150662417299913ab261829397189632451414251476

注:9、10、13號紗布過濾除果粒,4含有橙果肉碎浮層。3、7號含有一定果茸。

表2 橙汁和橙汁飲料可溶性固形物和總酸含量
Table 2 Values of acid and soluble solid content of orange juice and beverages

100%橙汁序號可溶性固形物(°Brix)，%總酸(%)固酸比(°Brix/acid)橙汁飲料序號可溶性固形物(°Brix)，%總酸(%)1a117064183812605421210741639a108023311307415310ab1160204a11105022211b113022511306716912110028611807515713ab129029711505421314102016

注:a代表樣品含有果肉或果粒,b代表含有增稠劑，表3同。

表4 橙汁及橙汁飲料的吸光度A660 nm
Table 4 Absorbance valuesA660 nmof orange juice,beverages and its supernatant

橙汁序號A660nm上清液A1混勻液A2A1/A2橙汁飲料序號A660nm膜濾液A3上清液A4A3/A41a053321580258047024630192072712940569a0308071104330519206202510ab004205750074a0886095409311b00550224025504591666028120138058202460639187203413ab001400840177018419970091400130162008

注:1～7號為橙汁稀釋液的結果,8～14號上清液和利用0.45μm膜過濾上清后清液測定結果。

結果顯示,4號因為果肉碎上浮導致上清液粘度值高于混勻液,其余果汁粘度值均為混勻液大于上清液。9、10、13號由于含有果粒顆粒較大,混勻液被采用兩層紗布過濾后測定,結果與其上清液粘度差沒有1號顯著。該結果與劉暢[7]等研究一致,隨著果肉加入量的增加,流體的非牛頓性越強,表觀粘度越大。

溫度對體系粘度的影響相對其組成中顆粒物或增稠劑的影響不明顯。增稠劑可以提高溶液體系的粘度,添加黃原膠的10號和添加CMC的13號的粘度明顯高于其它含果汁10%左右的飲料的粘度。

2.2.2 渾濁度測定結果 由于100%橙汁的渾濁度較高,利用其稀釋液的測定結果進行比較分析,具體數據見表4。

100%橙汁的上清稀釋液在660 nm下的吸光度值一定程度上可以反應該樣品的渾濁度,A660 nm值越大表示其渾濁穩定性越好(4號除外)。橙汁飲料的渾濁度與其組分關系更大一些,果汁含量越大,渾濁度越高。分別添加了增稠劑黃原膠、阿拉伯膠和CMC的樣品10、11、13號的膜濾液的A660 nm顯著低于其它樣品,說明膠體分子與飲料中的其它分子或微粒結合,難以通過濾膜而被除去,使得膜濾液的A660 nm值更小,濾液更加澄清。

2.3 總黃酮含量及其與渾濁穩定性關系

2.3.1 橙皮苷標準曲線 按照標準規定采用橙皮苷作為總黃酮測定標準物質,以標準溶液濃度C為橫坐標,吸光度A為縱坐標,繪制標準曲線如圖1所示,計算回歸方程為A=0.0072C+0.0016,相關系數R2=0.9997。

2.3.2 總黃酮含量結果 橙汁及橙汁飲料中的主要抗氧化成分總黃酮含量分布,與飲料的感官指標和營養價值有關。為了弄清楚總黃酮在上清液中是否隨著渾濁度的降低而變化,分別測定了上清液和混勻液的總黃酮含量。具體數據見表5，結果顯示,6種100%橙汁的黃酮含量在768～1763 mg/kg之間,其上清液占比在63%～83%之間。橙汁含量20%以下飲料的總黃酮含量在64～231 mg/kg之間,其上清液占比在81%～115%之間。

表5 橙汁及橙汁飲料的總黃酮含量
Table 5 Flavonoids content of orange juice and beverages

橙汁序號總黃酮含量(mg/kg)上清液混勻液橙汁飲料序號總黃酮含量(mg/kg)膜濾液上清液混勻液1a1198160088910811226357689a18419122031138176310ab2072211944a20721411b14215913859051335121641671746822130313ab2242472317867132014505264

圖1 橙皮苷標準曲線Fig.1 The standard curve of hesperidin

注:4號總黃酮指標提示該樣品非100%橙汁。

數據顯示100%橙汁的上清液中黃酮含量與混勻液相比有所下降,而且,隨著飲料中橙汁含量的降低,上清液中總黃酮含量占混勻液的比例增加;在橙汁含量較低的飲料中,總黃酮在上清液中含量與混勻液中含量接近。據姜發堂等[10]研究結果,橙汁沉淀物主要由蛋白質、多酚、果膠、粗纖維、糖這五種成分構成,其含量占干基重量的92.7%。上述結果顯示在100%橙汁中,總黃酮含量較高時,易與體系中的果膠、蛋白質等分子絡合沉淀,導致上清液中總黃酮含量降低(4號除外,根據其總黃酮含量可以推斷果汁含量不符合100%標準)。橙汁含量低時,飲料中的黃酮類化合物分子能夠充分溶解,其中果膠、蛋白質等含量也低,沉淀機理與含量高時有所不同,黃酮分子基本不再參與絡合沉淀。而且,添加增稠劑樣品的上清液中總黃酮含量更高。

2.3.3 總黃酮含量與渾濁度關系 由表4和表5中的數據可以看出,橙汁上清液的吸光度A660 nm值與其中總黃酮含量沒有明顯比例關系,說明其渾濁度與黃酮含量不存在線性對應關系。上清液中殘存總黃酮化合物量與該樣品含黃酮總量有關,對100%橙汁而言,總黃酮含量高時與橙汁的渾濁穩定有一定關系,黃酮化合物分子參與沉淀的構成;但對橙汁含量較低的橙汁飲料黃酮含量與其渾濁穩定沒有直接關系,黃酮分子可以被膜過濾,說明黃酮分子在低濃度時以游離狀態存在,不影響渾濁穩定性。

2.4 相關性分析

由于樣本數量有限,所以選擇適用于小樣本的非參數檢驗法中秩相關檢驗[11]對樣本進行指標間相關性分析。采用SPSS Statistic 20軟件Spearman秩相關性分析對粘度、渾濁度和總黃酮指標的相關性進行分析。

對果汁含量100%橙汁樣品,選擇6個樣品數據(剔除4號)對其混勻液的各指標進行相關性分析,結果見表6。查相關系數檢驗表[11],對N=6的樣本,r0.05=0.886,r0.01=1.000,只有粘度與渾濁度(吸光度)之間相關系數為1.000,拒絕H0,達差異極顯著,100%橙汁混勻液的粘度與渾濁度正相關。總黃酮含量與渾濁度之間相關系數未達0.05顯著水平下的r值,在0.05顯著水平下不相關。

表6 橙汁混勻液的粘度、渾濁度和總黃酮相關性分析結果(N=6)
Table 6 Correlations between viscosity,absorbance values and flavonoids content(N=6)

項目粘度總黃酮吸光度秩相關檢驗粘度總黃酮吸光度相關系數100007711000??p值(雙側)-0072<001相關系數077110000771p值(雙側)0072-0072相關系數100007711000p值(雙側)<0010072-

將橙汁上清液粘度、渾濁度和總黃酮數據進行分析,結果見表7,相關系數均小于r0.05=0.886,同樣在0.05顯著水平下各指標間不相關。

表7 橙汁上清液的粘度、渾濁度和總黃酮相關性分析結果(N=6)
Table 7 Correlations between viscosity,absorbance values and flavonoids content(N=6)

項目粘度總黃酮吸光度秩相關檢驗粘度總黃酮吸光度相關系數10000257-0314p值(雙側)-06230544相關系數02571000-0429p值(雙側)0623-0397相關系數-0314-04291000p值(雙側)05440397-

同樣,對7個橙汁飲料上清液的粘度、渾濁度和總黃酮數據進行相關性分析,結果相關系數均小于r0.05=0.786(N=7),分別為粘度與總黃酮的相關系數r=0.75,粘度與吸光度的相關系數r=-0.179,總黃酮與吸光度的相關系數r=-0.214。橙汁飲料混勻液粘度與總黃酮相關系數r=0.679。均未達顯著差異水平。

可見,無論是100%橙汁,還是橙汁飲料,其總黃酮含量與渾濁度之間在0.05顯著水平下不相關。

3 結論

橙汁體系的粘度與其含果肉或果粒的量關系密切,含量越高影響越大;飲料體系的粘度對體系渾濁穩定性影響不同,只有100%橙汁混勻液的粘度與渾濁度正相關。橙汁中總黃酮含量高時,上清液中含量有所下降,黃酮類化合物分子被果膠、蛋白質及果肉等顆粒形成的絡合物帶入沉淀物;橙汁飲料中總黃酮含量低時,其清液與混勻液含量相當,證明黃酮類化合物的量可以保持不變,橙汁飲料中沉淀與黃酮分子作用無關,黃酮類化合物分子均勻分布在飲料體系中,對渾濁穩定態喪失沒有直接影響。Spearman秩相關性分析顯示,在0.05顯著水平下,總黃酮含量與渾濁度不相關。對含橙汁飲料,渾濁穩定性降低不影響總黃酮含量水平。

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Flavonoids content of orange juice beverage and the relationship between the content and cloud stabilization

SONG Hao,ZHAO Xiu-wen,LI Kai,ZHENG Yu-zhi*

(Beijing Industrial Technology Research Institute,Beijing 101111,China)

In order to study the flavonoids distribution in orange juice and orange juice beverage and its relation with the cloud stability,the flavonoids content,turbidity and viscosity of 14 kinds of orange juice beverages were determined. Results showed that the flavonoid contents were between 768～1763 mg/kg in 6 kinds of orange juice,and the proportions in the supernatant were 63%～83%. In the beverages containing orange juice less than 20%,the flavonoid contents were between 64～231 mg/kg,with a ratio about 81%～115% in the supernatant,which were much the same as that filtrated by 0.45 μm filter. The cloud stabilization of orange juice stored for certain time was decreased significantly,the absorbance value of the orange juice supernatant diluent at 660 nm was decreased to 9%～56% of the mixing liquid. The turbidity of filtered supernatant of orange juice beverage was decreased obviously than its supernatant. Therefore the flavonoids content had no effect on the cloud stabilization of the drinks. Spearman rank correlation analysis showed that for the 100% orange juice,the correlation between viscosity and turbidity was significant(p<0.01),the flavonoids content was not related with turbidity(p>0.05). And the flavonoids content of orange juice beverage does not change with the turbidity reducing.

orange juice;flavonoids content;cloud stabilization;viscosity

2016-06-02

宋昊(1979-),女，博士，助理研究員，研究方向：食品與微生物發酵，E-mail:lyfd2002@163.com。

*通訊作者:鄭玉芝(1965-)，女，博士，教授級高工，研究方向：食品科學與工程，E-mail:zhengyuzhi2012@sohu.com。

北京市東城區科技計劃支持項目。

TS201.2

A

1002-0306(2016)23-0115-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.23.013