果蔬內(nèi)源性析出物的研究進(jìn)展

郭文慧，池文文，周美齡,2,3，林少玲，劉清培,2,3，曾紹校

（1.福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，福建 福州 352202；2.福州大世界橄欖有限公司，福建 福州 350101；3.國(guó)家熱帶水果加工技術(shù)研發(fā)分中心，福建 福州 350101）

果蔬內(nèi)源性析出物的研究進(jìn)展

郭文慧1，池文文1，周美齡1,2,3，林少玲1，劉清培1,2,3，曾紹校1

（1.福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，福建 福州 352202；2.福州大世界橄欖有限公司，福建 福州 350101；3.國(guó)家熱帶水果加工技術(shù)研發(fā)分中心，福建 福州 350101）

果蔬內(nèi)源性析出物是食品加工或貯藏過程中存在的最常見且難處理的問題之一。文章闡述了果蔬內(nèi)源性析出物的主要成分、影響其析出的主要因素及控制析出物的主要方法，以期為控制果蔬類食品生產(chǎn)加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)源性析出物提供理論指導(dǎo)。

果蔬加工；內(nèi)源析出物；成分分析；控制技術(shù)

果蔬在加工或貯藏過程中極易發(fā)生內(nèi)源性物質(zhì)析出，其主要表現(xiàn)形式為產(chǎn)品的固體表面附著物和沉淀析出物2種。如：果類蜜餞在鹽漬的過程中容易析出一層灰白色物質(zhì)，并且會(huì)帶入蜜餞終產(chǎn)品中，嚴(yán)重影響蜜餞的外觀品質(zhì)和消費(fèi)者的購買欲望，對(duì)其妥善處理已成為蜜餞產(chǎn)品加工的技術(shù)難題。此外，蘋果、橙子、胡蘿卜、橄欖等常見果蔬產(chǎn)品在生產(chǎn)加工過程中也存在表面析出物問題，果酒類產(chǎn)品存在沉淀析出物等問題。因此，在生產(chǎn)加工過程中，需根據(jù)最終產(chǎn)品需求，采取適當(dāng)?shù)拇胧┛刂剖称穬?nèi)源性析出物。

1 果蔬內(nèi)源性析出物的主要成分

多數(shù)果蔬產(chǎn)品的內(nèi)源性析出物主要是由于多酚、蛋白質(zhì)、果膠、淀粉、阿拉伯糖和高價(jià)陽離子等相互作用引起的[1]。

研究表明多酚類聚合物質(zhì)是果蔬類產(chǎn)品內(nèi)源析出物的主要成分之一。如：姜發(fā)堂等發(fā)現(xiàn)多酚(31.9%)、蛋白質(zhì)(21.8%)、果膠(22.8%)、纖維素(0.6%)、糖(15.6%) 是橙子產(chǎn)品沉淀析出物的主要成分[2]；而Mogana R經(jīng)過進(jìn)一步的研究分析認(rèn)為，橙子產(chǎn)品沉淀析出物光學(xué)照片中長(zhǎng)約0.5～3μm的針狀結(jié)晶是橙皮苷[3]。王衛(wèi)東等研究發(fā)現(xiàn)黑莓清汁貯藏期間的二次沉淀析出物主要成分是多酚（50.39%）、蛋白質(zhì)（15.67%）、總糖（13.19%）、灰分（1.73%）[4]。果蔬產(chǎn)品中易產(chǎn)生多酚類析出物的其主要原因?yàn)椋憾喾訌V泛存在于果蔬當(dāng)中，多酚因其自身結(jié)構(gòu)的特殊性，本身極易聚合形成聚多酚，還常與蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)相互作用形成大分子復(fù)合物，產(chǎn)生沉淀析出[5-8]。

金屬離子類聚合物是果蔬內(nèi)源性析出物的又一主要成分。如：Rodríguez V M J研究發(fā)現(xiàn)蘋果的沉淀析出物的成分除了有多酚、多酚-蛋白質(zhì)復(fù)合物等有機(jī)大分子外，還有灰分（無機(jī)物）和Fe、Cu、Ca、K等存在[9]，且離子含量最高時(shí)可達(dá)11.8%。梁楚霖發(fā)現(xiàn)草酸鈣是胡蘿卜汁沉淀析出物的主要成分。金屬離子作為食品內(nèi)源性析出物的主要成分的原因可能為：許多高價(jià)陽離子易與一些有機(jī)大分子絡(luò)合形成更大的復(fù)合物[10]，如：金屬離子可與多酚絡(luò)合，不同的金屬離子與多酚的絡(luò)合強(qiáng)度依次為：Al3+＞Zn2+＞Fe3+＞Mg2+＞Ca2+。同時(shí)，金屬離子還會(huì)與果蔬中一些有機(jī)酸形成不溶或難溶性鹽。

此外，糊精等大分子物質(zhì)也可造成果蔬內(nèi)源性析出物。如：在王素雅[11]等分析香蕉汁的二次沉淀析出物主要成分是糊精，僅含有少量的蛋白質(zhì)與多酚。

2 影響果蔬內(nèi)源性析出物的主要因素

由于果蔬內(nèi)源性析出物的復(fù)雜性，所以影響食品中內(nèi)源性析出物形成的因素也很多，主要包括溫度、pH值、蛋白質(zhì)的種類和濃度、多酚類型和結(jié)構(gòu)、多糖等。

2.1 溫度

溫度是影響果蔬內(nèi)源性析出物形成的重要因素之一。其改變析出物含量、聚集方式及種類，且不同的食品體系產(chǎn)生內(nèi)源性析出物受溫度的影響效果不同。王素雅等研究發(fā)現(xiàn)香蕉中的多酚和蛋白在40～60℃時(shí)快速減少，而濁度卻快速上升，表明在該溫度期間，蛋白與多酚相互作用增強(qiáng)，從而形成更多沉淀析出物[11]。這可能是由于較高溫度使得蛋白質(zhì)分子充分伸展，暴露出更多與多酚結(jié)合的位點(diǎn)（疏水性基團(tuán)），從而促進(jìn)了多酚-蛋白質(zhì)聚合物的形成。而在Prigent等研究的研究中，發(fā)現(xiàn)5-O-咖啡堿奎寧酸與牛血清白蛋白結(jié)合親和力（氫鍵）隨著溫度的升高而減弱，原因可能為在60℃的高溫時(shí)，多酚因易發(fā)生氧化生成醌類而開始出現(xiàn)共價(jià)鍵[12]。馬夢(mèng)君等發(fā)現(xiàn)，溫度會(huì)影響花香綠茶沉淀析出物的量及狀態(tài)，貯藏在4℃時(shí)，沉淀析出物是許多小分子顆粒聚集生成且量少，而37℃時(shí)是大分子團(tuán)聚而成的析出物[13]。

2.2 pH值

pH值能直接影響鹽類的溶解度及許多生物大分子的化學(xué)性質(zhì)，因此，也間接影響著食品內(nèi)源性析出物的形成。其中pH值對(duì)多酚-蛋白質(zhì)聚合物的影響較大，通過H+改變蛋白質(zhì)的帶電狀態(tài)或帶靜電荷數(shù)來改變蛋白質(zhì)的疏水性，進(jìn)而影響其與多酚的結(jié)合。據(jù)Naczk等報(bào)道，多酚-蛋白質(zhì)溶解性最低的pH值范圍是在0.3～3.1之間[14]。但綦菁華等的研究結(jié)果表明pH值在2.5～4.2之間時(shí)，pH值越低，多酚-蛋白質(zhì)聚合越少，沉淀析出物越少[15]。王素雅等發(fā)現(xiàn)在pH≈4.0時(shí)，香蕉汁的沉淀析出物最多，而蘋果汁卻是pH值在3.0左右最不穩(wěn)定，產(chǎn)生最多沉淀析出物[16]。因此，不同果蔬產(chǎn)品加工或貯藏的最適的pH值應(yīng)視情況而定。

2.3 蛋白質(zhì)種類和濃度

由于蛋白質(zhì)是許多新鮮果蔬的重要活性物質(zhì)，因此參與了許多果蔬產(chǎn)品內(nèi)源性析出物的形成。食品內(nèi)源性析出物中的多酚-蛋白質(zhì)聚合物與蛋白質(zhì)的種類、多酚/蛋白質(zhì)的摩爾比及溶劑組成有關(guān)[17-19]。

有報(bào)道稱，與其他蛋白質(zhì)相比，相對(duì)分子量大、三維結(jié)構(gòu)開放、脯氨酸或其他疏水氨基酸含量高的蛋白質(zhì)，更易與多酚結(jié)合形成大分子聚合物[20]。綦菁華等向同一多酚體系中添加等量等濃度不同種類的蛋白質(zhì)（麥醇溶蛋白、果膠酶、牛血清蛋白、明膠），結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加了明膠（富含脯氨酸）的多酚-蛋白質(zhì)體系中產(chǎn)生的沉淀析出物最多[21]。也有研究證明在固定濃度的蛋白質(zhì)或多酚溶液中，多酚-蛋白質(zhì)聚合物隨著多酚或蛋白質(zhì)濃度的增加呈現(xiàn)出先增后降的趨勢(shì)[22]。在果蔬產(chǎn)品中，可溶性蛋白含量達(dá)到3～4mg/L時(shí)即可產(chǎn)生沉淀析出物[23]，而一般果蔬產(chǎn)品的可溶性蛋白含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于這個(gè)值。

2.4 多酚的類型和結(jié)構(gòu)

多酚與蛋白質(zhì)一樣，是果蔬的一種重要活性化合物，且其性質(zhì)極其不穩(wěn)定，因此是多數(shù)果蔬的內(nèi)源性析出物形成的決定性因素。多酚和其他物質(zhì)聚合能力的強(qiáng)弱與多酚類型及結(jié)構(gòu)密不可分，尤與其聚合物、羥基化、甲基化、甲氧基化、酯化及酰基化等相關(guān)性強(qiáng)[24,25]。其中，多酚與蛋白質(zhì)的聚合強(qiáng)度隨著多酚分子量成正相關(guān)，如紅茶中的大分子多酚茶黃素和茶紅素就更易與蛋白質(zhì)結(jié)合生成沉淀析出物[26]，與兒茶素相比，相對(duì)分子量更大、含羥基更多的單寧酸更易與其他物質(zhì)聚合[27]。而對(duì)于低分子多酚，包括親和力很強(qiáng)的3，4-二羥基苯甲酸、肉桂酸和P-香豆酸在內(nèi)，與牛血清白蛋白（BSA）的聚合能力也不顯著[28]。雖然槲皮素和槲皮素3-O-β-D-吡喃葡萄糖苷同屬于類黃酮化合物，但槲皮素與BSA的結(jié)合能力卻明顯更強(qiáng)[29]。

2.5 其他因素

一定濃度的鹽溶液和一些阻斷劑會(huì)抑制食品內(nèi)源性析出物的形成。Silva J. C等曾報(bào)道，隨著NaCl濃度的增加會(huì)減弱多酚和蛋白之間的結(jié)合力，并分析了引起該現(xiàn)象的原因，不是由于鹽濃度過高抑制蛋白親和結(jié)合力，而是由于結(jié)合位點(diǎn)減少[30]。該學(xué)者還指出了Na2SO3（一種還原劑）會(huì)影響多酚-蛋白質(zhì)的結(jié)合，即使很低濃度就可能導(dǎo)致多酚-蛋白質(zhì)之間的結(jié)合力完全消失。

另外，原料質(zhì)量及成熟度、加工條件、氧氣含量也會(huì)對(duì)食品內(nèi)源性析出物的形成有一定的影響。

3 果蔬內(nèi)源性析出物主要控制方法

果蔬內(nèi)源性析出物不僅會(huì)影響產(chǎn)品的感官，還會(huì)影響人們對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，從而降低消費(fèi)者的購買欲。因此，控制和緩解內(nèi)源性析出物的形成一直是國(guó)內(nèi)外食品研究人員的研究重點(diǎn)，雖然很多析出物無法完全消除，但合適的控制方法可以有效緩解內(nèi)源性析出物的形成。目前，除了嚴(yán)格把控原料的品種和成熟度外，常見的控制方法主要有：物理法、化學(xué)法和生物法。

3.1 物理法

3.1.1 控制工藝參數(shù)及加工方式

許多果蔬加工過程中都涉及熱力加工，加工的溫度與時(shí)間會(huì)直接或間接影響終產(chǎn)品的蛋白質(zhì)、多酚、果膠等含量及活性，從而影響產(chǎn)品內(nèi)源性析出物的形成。YemeniciogIu等將破碎后的蘋果漿置于30℃熱處理60min后再榨汁，顯著降低了終產(chǎn)品沉淀析出物的量，提高了產(chǎn)品穩(wěn)定性，延長(zhǎng)了產(chǎn)品貨架期[31]。這是由于適當(dāng)?shù)臒崽幚硎构z溶解度增加，而果膠能抑制多酚-蛋白質(zhì)復(fù)合物的形成與長(zhǎng)大，同時(shí)，被部分脫甲基的果膠顆粒所帶負(fù)電荷增多，增加了斥力。D.De Paepea等的研究發(fā)現(xiàn)原花青素類多酚是蘋果混濁汁中最耐熱的多酚[32]。因此，蘋果混濁汁加工過程中多酚的降解程度可用原花青素類多酚的含量為指標(biāo)。除此之外，加工方式也可對(duì)內(nèi)源性析出物的生成產(chǎn)生作用，例如向晨茜[33]等發(fā)現(xiàn)機(jī)械與膠體磨聯(lián)合使用更有利于控制橙子汁的穩(wěn)定性，能有效防止沉淀析出物生成。

3.1.2 吸附法

果蔬產(chǎn)品中常常應(yīng)用一些澄清吸附劑去除一部分活性成分進(jìn)而控制產(chǎn)品析出物的量。常用的傳統(tǒng)澄清吸附劑主要有膨潤(rùn)土、明膠、活性炭、硅膠等。其中，膨潤(rùn)土主要通過吸附蛋白質(zhì)來達(dá)到澄清目的，用量范圍為0.3～0.75g/L[34,35]；而明膠則通過與帶負(fù)電荷多酚相互作用，使用量為1～2g/L[36]。但這些傳統(tǒng)吸附劑會(huì)對(duì)終產(chǎn)品的色澤與風(fēng)味造成一定的負(fù)面影響。隨著生產(chǎn)發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)吸附樹脂、交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮（PVPP）、殼聚糖等可作為理想的吸附劑。

3.1.2.1 吸附樹脂吸附

樹脂因其化學(xué)惰性、呈球形、多孔和比表面積大等特點(diǎn)而具有良好的吸附性，而且吸附樹脂不會(huì)向產(chǎn)品中帶入新的化學(xué)物質(zhì)，也有利于保持蔬果產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)及風(fēng)味[37]。果蔬中的多酚及色素等通過范德華力被吸附并保留、累積在樹脂骨架上[38]，從而使果蔬終產(chǎn)品中的多酚不斷下降，進(jìn)而有效降低果蔬內(nèi)源性析出物形成的風(fēng)險(xiǎn)。

3.1.2.2 交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮吸附

（PVPP） PVPP具有無毒、不刺激、安全穩(wěn)定、水不溶性、對(duì)多酚具有高度選擇性等特點(diǎn)，所以PVPP成為酒類及果蔬飲料常用的吸附劑之一[39]。它通過聚酰胺羰基與酚醛氫形成氫鍵而將多酚結(jié)合沉降下來，從而降低果蔬產(chǎn)品的多酚，從而延緩內(nèi)源性析出物的形成。

3.1.2.3 殼聚糖吸附

殼聚糖具有生物粘附性能、可生物降解和生物相容等特點(diǎn)，可作為一種有效吸附劑[40]。其對(duì)果蔬析出物的吸附作用已被大量研究證實(shí)，其主要作用機(jī)理為殼聚糖的直鏈多聚糖是氨基葡萄糖，既可與蛋白質(zhì)形成復(fù)合物，又可以通過交聯(lián)反應(yīng)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的不溶物。

3.1.3 膜過濾

超濾（UL）和微濾膜能夠截留住果膠、多酚、蛋白質(zhì)等大分子化合物，從而達(dá)到提高果蔬產(chǎn)品穩(wěn)定性的目的。Zandrie發(fā)現(xiàn)PES/PVP復(fù)合超濾膜相比一般PES膜提高了對(duì)多酚的去除率，從而使果蔬產(chǎn)品的穩(wěn)定性大大增強(qiáng)[41]。需要特別注意的是膜過濾中膜的分子截留量和操作的溫度，其參數(shù)會(huì)影響果蔬產(chǎn)品質(zhì)量。

3.2 化學(xué)法

化學(xué)方法主要是利用食品添加劑對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行相關(guān)處理進(jìn)而提高產(chǎn)品穩(wěn)定性。常用的有增稠劑和穩(wěn)定劑，它們能增大產(chǎn)品的粘稠度，從而防止出現(xiàn)分層或沉淀析出物。

β-環(huán)狀糊精因具有獨(dú)特的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，且很穩(wěn)定，環(huán)狀內(nèi)部為疏水性，外部為親水性，常作為液態(tài)產(chǎn)品穩(wěn)定劑使用。當(dāng)液態(tài)產(chǎn)品中存在疏水性物質(zhì)時(shí)，就會(huì)被β-CD的環(huán)內(nèi)疏水基團(tuán)所吸附而形成包埋化合物。Genovese等發(fā)現(xiàn)將黃原膠和CMC作為穩(wěn)定劑添加到蘋果汁中，當(dāng)量在0.4%～0.5%時(shí)能顯著提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性[42]。張麗華等也曾報(bào)道復(fù)合穩(wěn)定劑（0.15%黃原膠、0.05%CMC和0.05%果膠）可有效防止渾濁型果蔬汁沉淀析出物的形成[43]。

亞硫酸鈉也常常作為抗氧化劑被用于提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性，據(jù)研究，僅僅低濃度的焦亞硫酸鈉就可以有效減輕多酚-蛋白質(zhì)的結(jié)合，從而大大提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性。當(dāng)果蔬沉淀析出物中蛋白質(zhì)含量比較高時(shí)，也常常在加工時(shí)加入一定的單寧酸，提前加速其沉降析出，而提高終產(chǎn)品穩(wěn)定性。

3.3 生物法

目前，關(guān)于控制果蔬內(nèi)源性析出物的生物手段主要是酶法[45]。在食品的生產(chǎn)加工中，由于引起果蔬內(nèi)源性析出物的具體組分存在差異，所以選擇使用的酶也會(huì)隨之改變。

常用于控制果蔬內(nèi)源性析出物的酶主要有果膠酶、蛋白酶、多酚氧化酶、淀粉酶等，同時(shí)，為了達(dá)到更好的效果，這些酶經(jīng)常被復(fù)配使用。張穎[44]等發(fā)現(xiàn)0.64%果膠酶（酶解pH值：4.5；溫度：45.5℃；時(shí)間：3.1h）能顯著提高獼猴桃汁的澄清度，防止出現(xiàn)沉淀析出物。Pinelo[46]等研究發(fā)現(xiàn)就降低櫻桃汁的沉淀析出物而言，蛋白酶有顯著效果。Diaz等從葡萄皮渣和橙子皮中提取到羧甲基纖維素酶、木聚糖酶和外切聚半乳糖醛酸酶，并將三種酶混合用于橙子汁，發(fā)現(xiàn)能有效降低沉淀析出物的生成量[47]。

4 展望

果干、蜜餞、飲料、酒類及果醬類產(chǎn)品在生產(chǎn)加工過程中極易產(chǎn)生的內(nèi)源性析出物，如不采取適當(dāng)?shù)拇胧┛刂?，往往?huì)帶入終產(chǎn)品中，嚴(yán)重影響其外觀品質(zhì)及口感。隨著對(duì)食品內(nèi)源性物質(zhì)的研究的深入，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的可行性，針對(duì)不同的產(chǎn)品形成一套生產(chǎn)控制技術(shù)，以改善和穩(wěn)定最終產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量及提高食品的加工技術(shù)水平和行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

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10.3969/j.issn.1007-550X.2017.02.001

TS255.36

A

1007-550X（2017）02-0037-06

2016-11-28

郭文慧（1993-），女（回族），福建福安人，碩士，主要從事食品營(yíng)養(yǎng)與化學(xué)的研究。

曾紹校，E-mail：zsxfst@163.com