速凍果丁防褐變時(shí)間研究

王建化，梅冬青，孫高飛

（1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院，山東萊陽(yáng) 265200；2.青島華紅食品有限公司，山東青島 266600；3.煙臺(tái)市富林礦山機(jī)械有限公司，山東招遠(yuǎn) 265400）

速凍果丁防褐變時(shí)間研究

王建化1，梅冬青2，孫高飛3

（1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院，山東萊陽(yáng) 265200；2.青島華紅食品有限公司，山東青島 266600；3.煙臺(tái)市富林礦山機(jī)械有限公司，山東招遠(yuǎn) 265400）

鮮切蘋(píng)果會(huì)造成組織機(jī)械損傷，氧氣大量與之接觸，造成醌形成和還原之間的平衡失調(diào)、醌類(lèi)物質(zhì)的積累，進(jìn)一步氧化聚合形成黑色物質(zhì)，該黑色物質(zhì)是褐變的主要原因。另外，切分造成組織受傷使合成醌類(lèi)化合物增多，同時(shí)對(duì)植物組織的褐變敏感度增加，加速褐變產(chǎn)生。采用WSC-S型色差計(jì)測(cè)定相同濃度的護(hù)色劑，在不同時(shí)間內(nèi)對(duì)蘋(píng)果的護(hù)色效果。經(jīng)過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)抗壞血酸（VC）的護(hù)色效果比較好，對(duì)褐變具有有效的抑制作用，但是濃度不宜太大，因?yàn)闈舛仍酱螅陨硌趸肿冊(cè)矫黠@。抗壞血酸的自身褐變一方面是因?yàn)樵诳箟难嵫趸傅淖饔孟卵趸肿儯硪环矫媸且驗(yàn)榭箟难岜旧沓０l(fā)生氧化褐變，反過(guò)來(lái)也會(huì)影響產(chǎn)品的色澤。

蘋(píng)果丁；護(hù)色劑；褐變程度

據(jù)統(tǒng)計(jì)，蘋(píng)果是一種非常適合于切割果蔬工業(yè)化生產(chǎn)的水果，鮮切蘋(píng)果是指新鮮蘋(píng)果經(jīng)分級(jí)、清洗、整修、去皮、切分、保鮮、包裝等處理，供消費(fèi)者立即食用或餐飲業(yè)使用的一種新式蘋(píng)果加工產(chǎn)品[1]。目前，國(guó)際市場(chǎng)上最受歡迎的果汁產(chǎn)品是高酸度蘋(píng)果汁。據(jù)了解，濃縮蘋(píng)果汁酸度每升高1°[2]，售價(jià)提高100美元/t。果汁的酸度越高，VC和Ca等營(yíng)養(yǎng)成分在加工中的損失就越少，果汁的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值就越高，然而在生產(chǎn)過(guò)程中，新鮮蘋(píng)果經(jīng)過(guò)破碎壓榨后，很容易發(fā)生酶促褐變[3]，不僅影響產(chǎn)品的感官品質(zhì)，而且其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)也隨之發(fā)生劣變，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的銷(xiāo)售和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，酶促褐變[4-5]已經(jīng)成為制約果汁產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“瓶頸”。

蘋(píng)果因其誘人的風(fēng)味和脆而多汁成為水果家族里備受寵愛(ài)的一員。對(duì)其進(jìn)行精深加工，制成蘋(píng)果果粒懸浮飲料[5]，保持蘋(píng)果的風(fēng)味和干脆的口感，無(wú)疑是具有吸引力的，但是蘋(píng)果被削后制成顆粒首先帶來(lái)的問(wèn)題是褐變，這也是產(chǎn)品能否被接受的前提。顏色和色澤是判斷鮮切蘋(píng)果品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，由于在加工過(guò)程（如去皮、切分等）破壞了多酚氧化酶（PPO） 和酚類(lèi)物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的區(qū)域化分布[6]，促使酶和底物的酚類(lèi)物質(zhì)在有氧氣條件下相互接觸導(dǎo)致酶促褐變的發(fā)生，從而影響蘋(píng)果的顏色、風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)和品質(zhì)，所以防止鮮切蘋(píng)果的氧化褐變尤為重要[7]。

富士蘋(píng)果去皮制成顆粒的褐變主要是酶促褐變引起的[8-9]，酶促褐變是酚酶催化酚類(lèi)物質(zhì)形成醌及其聚合物的反應(yīng)過(guò)程[10-11]。蘋(píng)果中含有豐富的酚類(lèi)物質(zhì)，在完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)中作為呼吸傳遞物質(zhì)，在酚-醌之間保持著動(dòng)態(tài)平衡，當(dāng)細(xì)胞組織被破壞后，氧氣就會(huì)大量進(jìn)入，造成醌的形成和其還原反應(yīng)之間的不平衡，于是就發(fā)生了醌的積累，醌再進(jìn)一步氧化聚合，形成黑色素[12-13]，完成酶促褐變。引起酶促褐變的酶主要是多酚氧化酶，這種酶以銅作為輔基，必須以氧為受體，是一種末端氧化酶。酚酶可以用一元酚或是二元酚作為底物，有些人認(rèn)為該酚酶是兼能作用于一元酚及二元酚的一種酶；也有人認(rèn)為該酶是2種酚酶的復(fù)合體，一種是酚羥化酶（Phenolhydroxylase），又叫甲酚酶 （Cresolase），另一種是多元酚氧化酶（Polypheoloxidase），又叫兒茶酚（Catecholase）。多酚氧化酶反應(yīng)需要4個(gè)因素，即氧氣、多酚氧化酶、底物、銅離子，阻止此反應(yīng)可以通過(guò)除去氧氣、降低活性銅離子、降低底物濃度、直接鈍化酶的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。多酚氧化酶并非非常耐熱，多數(shù)情況下，在70～90℃下熱處理，短時(shí)間內(nèi)就可以使部分或全部的多酚氧化酶不可逆地失活。有資料表明不同護(hù)色劑，如檸檬酸、抗壞血酸（VC）、氯化鈉、氯化鈣等可以作為蘋(píng)果的護(hù)色劑[14]，其護(hù)色機(jī)理不同：檸檬酸可以降低處理液的pH值，并絡(luò)合銅離子，從而降低多酚氧化酶的活性；抗壞血酸（VC）可以降低處理液的氧氣含量；氯化鈉是通過(guò)食鹽對(duì)酶的抑制和破壞作用，使氧氣在鹽水中的溶解度比空氣小，達(dá)到一定的護(hù)色效果；氯化鈣具有硬化護(hù)色的作用[15-17]。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器

WSC-S型色差計(jì)，上海精科有限公司產(chǎn)品；FB223型電子分析天平，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品。

1.1.2 試劑

植酸，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所提供；L-半胱氨酸鹽酸鹽，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供；氯化鈉，萊陽(yáng)市康德化工有限公司提供；檸檬酸，萊陽(yáng)市康德化工有限公司提供；抗壞血酸（VC），萊陽(yáng)市康德化工有限公司提供；氯化鈣，萊陽(yáng)市康德化工有限公司提供。除特別要求以外，所用試劑均為分析純。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品的加工及處理

選擇大小均勻、色澤一致，無(wú)蟲(chóng)害、損傷的蘋(píng)果，用清水清洗干凈，再用潔凈的不銹鋼刀將蘋(píng)果表皮去，切成片狀，浸泡在相同濃度的護(hù)色劑里面，根據(jù)時(shí)間的不同進(jìn)行測(cè)定。

1.2.2 護(hù)色劑的制備

共制備6組護(hù)色劑：①0.1%植酸[16]；②0.1%L-半胱氨酸鹽酸鹽[17]；③0.1%氯化鈉；④0.1%抗壞血酸（VC）；⑤0.1%檸檬酸；⑥0.1%氯化鈣。同時(shí)以蒸餾水做空白對(duì)照。

1.2.3 護(hù)色效果的測(cè)定

使用WSC-S型色差計(jì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 鮮切蘋(píng)果未護(hù)色褐變程度與時(shí)間

鮮切蘋(píng)果未護(hù)色褐變程度與時(shí)間見(jiàn)圖1。

圖1 鮮切蘋(píng)果未護(hù)色褐變程度與時(shí)間

由圖1可知，未經(jīng)過(guò)任何處理的鮮切蘋(píng)果，在削皮后的10 min左右褐變程度最快，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候削好的蘋(píng)果剛剛與氧氣大量接觸，加快酚類(lèi)物質(zhì)跟醌類(lèi)物質(zhì)的積累，有助于形成黑色素，進(jìn)而發(fā)生褐變。40 min后褐變程度基本保持穩(wěn)定，主要原因在于底物濃度的下降，蘋(píng)果中的多酚酶大多已經(jīng)發(fā)生褐變，從而褐變的程度不再像前10 min那樣劇烈，基本保持穩(wěn)定。

2.1.2 氯化鈉護(hù)色時(shí)間對(duì)褐變程度的影響

氯化鈉護(hù)色時(shí)間對(duì)褐變程度的影響見(jiàn)圖2。

圖2 氯化鈉護(hù)色時(shí)間對(duì)褐變程度的影響

由圖2可知，隨著時(shí)間的推移，直線與橫軸交點(diǎn)的值隨著時(shí)間的增大而增大。說(shuō)明氯化鈉對(duì)酚類(lèi)化合物的抑制作用屬于不可逆過(guò)程，氯化鈉是通過(guò)抑制酶活力導(dǎo)致催化效率的降低。最佳的護(hù)色時(shí)間在15 min左右，此時(shí)的氯化鈉護(hù)色效果最好。

2.1.3 VC護(hù)色時(shí)間對(duì)褐變程度的影響

VC護(hù)色時(shí)間對(duì)褐變程度的影響見(jiàn)圖3。

圖3 VC護(hù)色時(shí)間對(duì)褐變程度的影響

由圖3可知，隨著時(shí)間的推移，直線與橫坐軸交點(diǎn)的值隨著時(shí)間的增大而增大，說(shuō)明VC還原性將氧-醌還原為無(wú)色的氧-二酚化合物，從而起到護(hù)色效果，0.1%的VC對(duì)鮮切蘋(píng)果的最佳護(hù)色時(shí)間是10 min，此時(shí)蘋(píng)果的褐變程度最不明顯。

2.1.4 檸檬酸護(hù)色時(shí)間對(duì)褐變程度的影響

檸檬酸護(hù)色時(shí)間對(duì)褐變程度的影響見(jiàn)圖4。

圖4 檸檬酸護(hù)色時(shí)間對(duì)褐變程度的影響

由圖4可知，隨著時(shí)間的推移，直線與橫坐軸交點(diǎn)的值隨著時(shí)間的增大而增大，說(shuō)明檸檬酸可降低pH值和從酚類(lèi)化合物位點(diǎn)螯合Cu2+，已達(dá)到護(hù)色的目的。檸檬酸的護(hù)色效果在20 min左右最佳。

2.1.5 L-半胱氨酸鹽酸鹽護(hù)色時(shí)間對(duì)褐變程度的影響

L-半胱氨酸鹽酸鹽護(hù)色時(shí)間對(duì)褐變程度的影響見(jiàn)圖5。

圖5 L-半胱氨酸鹽酸鹽護(hù)色時(shí)間對(duì)褐變程度的影響

由圖5可知，隨著時(shí)間的推移，直線與橫坐軸交點(diǎn)的值隨著時(shí)間的增大而增大，說(shuō)明L-半胱氨酸鹽酸對(duì)酚類(lèi)催化酶的抑制作用屬于不可逆過(guò)程，巰基化合物半胱氨酸與氧-醌反應(yīng)生成穩(wěn)定的無(wú)色化合物。L-半胱氨酸最佳的護(hù)色時(shí)間在10 min與VC相似，但是隨著時(shí)間的推移，L-半胱氨酸的護(hù)色效果逐漸下降，原因在于L-半胱氨酸與水中的金屬離子螯合反應(yīng)形成絡(luò)合物，進(jìn)而降低了護(hù)色效果。

2.1.6 植酸護(hù)色時(shí)間對(duì)褐變程度的影響

植酸護(hù)色時(shí)間對(duì)褐變程度的影響見(jiàn)圖6。

圖6 植酸護(hù)色時(shí)間對(duì)褐變程度的影響

由圖6可知，隨著時(shí)間的推移，直線與橫軸交點(diǎn)的值隨著時(shí)間的增大而增大，說(shuō)明植酸對(duì)酚類(lèi)催化酶的抑制作用屬于不可逆過(guò)程，植酸通過(guò)降低有效的酶量導(dǎo)致活力的下降。

2.1.7 氯化鈣護(hù)色時(shí)間對(duì)褐變程度的影響

氯化鈣護(hù)色時(shí)間對(duì)褐變程度的影響見(jiàn)圖7。

圖7 氯化鈣護(hù)色時(shí)間對(duì)褐變程度的影響

由圖7可知，隨著時(shí)間的推移，直線與橫軸交點(diǎn)的值隨著時(shí)間的增大而增大，說(shuō)明Ca2+能與細(xì)胞壁上的果膠酸作用形成果膠酸鈣，增加組織的硬度，阻止液泡中的組織液外泄到細(xì)胞質(zhì)中與酶類(lèi)接觸，降低褐變程度。

2.2 結(jié)果分析

由圖2～圖7可知，分別采用相同濃度的不同護(hù)色劑護(hù)色，在相同時(shí)間下，護(hù)色的效果還是有一定的差距，而在一定的時(shí)間范圍內(nèi)，不同護(hù)色劑的護(hù)色效果也是有差距的，前10 min L-半胱氨酸鹽酸鹽和VC的護(hù)色效果是最好的，其次是氯化鈉、檸檬酸、植酸，最后是氯化鈣；20 min左右護(hù)色效果最好的還是L-半胱氨酸鹽酸鹽和VC，其次是氯化鈉、檸檬酸、植酸，最后是氯化鈣；與圖1相比在削皮蘋(píng)果褐變最厲害的前10 min內(nèi)，護(hù)色劑的護(hù)色效果還是比較不錯(cuò)的，至少減緩了褐變的程度，但是隨著時(shí)間的延長(zhǎng)有一些護(hù)色劑的護(hù)色效果不如剛剛開(kāi)始的明顯了，原因在于由于植酸能與水中的金屬離子結(jié)合形成絡(luò)合物，使其濃度下降，導(dǎo)致護(hù)色效果不明顯。

不同護(hù)色劑護(hù)色與時(shí)間的比較見(jiàn)圖8。

圖8 不同護(hù)色劑護(hù)色與時(shí)間的比較

對(duì)蘋(píng)果切塊褐變強(qiáng)度的測(cè)定能更準(zhǔn)確地描述其褐變趨勢(shì)，由圖8可知經(jīng)過(guò)幾種護(hù)色劑處理過(guò)的鮮切蘋(píng)果褐變程度均有所下降，總的褐變程度為空白對(duì)照組＞0.1%氯化鈣＞0.1%植酸＞0.1%半胱氨酸鹽酸鹽＞0.1%檸檬酸＞0.1%氯化鈉＞0.1%抗壞血酸（VC）。

經(jīng)過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)抗壞血酸（VC） 的護(hù)色效果比較好，抗壞血酸（VC）可作為食品抗褐變劑，具有以下優(yōu)良性能：①清除氧，抑制對(duì)氧敏感的食物成分氧化；②將系統(tǒng)的氧化還原電勢(shì)移向還原范圍；③產(chǎn)生酚類(lèi)或脂溶性抗褐變；④維持巰基以-SH形式存在，對(duì)螯合劑起增效作用；⑤還原不受歡迎的氧化產(chǎn)物等作用。抗壞血酸（VC）常常作為果汁中的添加劑，對(duì)褐變具有有效的抑制作用。抗壞血酸（VC）的護(hù)色效果在這幾種護(hù)色劑中是最好的，在褐變的過(guò)程中抗壞血酸（VC）的護(hù)色程度主要取決于抗壞血酸的種類(lèi)、濃度及pH值等因素。生產(chǎn)中，常用的抗壞血酸有L-抗壞血酸，L-抗壞血酸鈉等，其護(hù)色效果基本相近。至于抗壞血酸（VC）及其類(lèi)似物的使用濃度，須注意在滿足有效抑制酶促褐變所需用量的同時(shí)，不宜太大，因?yàn)闈舛仍酱螅陨硌趸肿冊(cè)矫黠@。抗壞血酸（VC）的自身褐變一方面是因?yàn)槠淇梢栽诳箟难嵫趸傅淖饔孟卵趸肿儯硪环矫媸且驗(yàn)槠浔旧沓０l(fā)生氧化褐變，反過(guò)來(lái)也會(huì)影響產(chǎn)品的色澤。

3 結(jié)論

分別采用相同濃度的不同護(hù)色劑護(hù)色比較，發(fā)現(xiàn)在相同的時(shí)間內(nèi)護(hù)色效果存在一定的差距，而在一定的時(shí)間范圍內(nèi)，不同護(hù)色劑的護(hù)色效果也存在差距，前10 min L-半胱氨酸鹽酸鹽和VC的護(hù)色效果是最好的，其次是氯化鈉、檸檬酸、植酸，最后是氯化鈣；20 min左右護(hù)色效果最好的是L-半胱氨酸鹽酸鹽和VC，其次是氯化鈉、檸檬酸、植酸，最后是氯化鈣，但是隨著時(shí)間的不斷推移有一些護(hù)色劑的護(hù)色效果不如剛開(kāi)始明顯，原因在于由于植酸能與水中的金屬離子結(jié)合形成絡(luò)合物，使其護(hù)色能力下降，導(dǎo)致護(hù)色效果不明顯，L-半胱氨酸鹽酸鹽與水中的金屬、礦物質(zhì)螯合，從而降低了護(hù)色的效果。

[1]中國(guó)統(tǒng)計(jì)局.中國(guó)農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒 [M].北京：中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，1999（3）：134-138.

[2]Asemota H N，Wellinggton M A，Odutuga A A.Effectofshort-termstorageonphenoliccontent，o-diphenolaseandperoxidaseactiviiesofcutyamtubers（Dioscoreasp）.[J].Sci.Food Agric，1992，60 （3）：128-132

[3]王章.食品酶學(xué) [M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1990：75-79.

[4]石啟龍，張培正.脫水蘋(píng)果的非硫護(hù)色工藝研究 [J].食品工業(yè)技術(shù)，2001（22）：50-51.

[5]邵長(zhǎng)富.軟飲料工藝學(xué) [M].北京：輕工業(yè)出版社，1987：97-102.

[6]Gerald M，Sapers.Measurement of enzymatic browning at cull suefaces and in juice of raw apple and pear fruils[J].Journal of Food Science，1987，52 （5）：1 258-1 262.

[7]五十嵐修.食品化學(xué)——食品成分的特性和變化[M].劉繼生，奚印慈，譯.北京：科學(xué)出版社，1994：174-181.

[8]孫希生，田勇，馮曉元，等.提高富士蘋(píng)果貯藏效果的有關(guān)問(wèn)題 [J].中國(guó)果樹(shù)，1996（4）：44-45.

[9]田勇.富士系蘋(píng)果的貯藏保鮮實(shí)用技術(shù) [J].中國(guó)果樹(shù)，1995（3）：39-40.

[10]易建華，李美麗，朱振寶．蘋(píng)果多酚對(duì)多酚氧化酶氧化特性的影響 [J]．現(xiàn)代食品科技，2013，29（11）：2 601-2 606．

[11]趙堅(jiān)華，鄭玉淑，李官浩，等．蘋(píng)果梨中多酚氧化酶抑制劑的抑制效果研究 [J]．食品科學(xué)，2010，31（2）：277-279．

[12]Podsedek A，Wilska-Jeszka J，Anders B，et al．Compositional characterization of some apple varieties[J] ．European Food Research Technology，2000 （4）：268-272．

[13]LADe Rosa，Alvarez-Parrilla E，E Moyers-Montoya．Mechanism for the inhibition of apple juice enzymatic browning by Palo Fierro（desert ironweed） honey extract and other natural compounds[J] ．LWT-Food Science and Technology，2011 （4）：269-276．

[14]宋蓮軍，耿瑞玲，唐貴芳．不同抑制劑對(duì)蘋(píng)果的防褐變效果 [J]．林業(yè)科技開(kāi)發(fā)，2011，25（1）：77-81．

[15]關(guān)軍鋒.鈣對(duì)蘋(píng)果果實(shí)膜透性及膜脂過(guò)氧化作用的影響 [J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1990（2）：47-53.

[16]趙玉生．植酸對(duì)蘋(píng)果汁的護(hù)色實(shí)驗(yàn)研究 [J]．食品研究與開(kāi)發(fā)，2000，21（3）：19-20.

[17]李寶江，林桂榮，劉鳳君.礦質(zhì)元素含量與蘋(píng)果風(fēng)味品質(zhì)及耐貯性的關(guān)系 [J].果樹(shù)科學(xué)，1995，12（3）：141-145.◇

Study on the Anti Browning Time of Frozen Pudding

WANG Jianhua1，MEI Dongqing2，SUN Gaofei3
（1.Haidu College，Qingdao Agricultural University，Laiyang，Shandong 265200，China；2.Qingdao Huahong Food Co.，Ltd.，Qingdao，Shandong 266600，China；3.Yantai Fulin Mine Machinery Co.，Ltd.，Zhaoyuan，Shandong 265400，China）

Resulting from the mechanical injury caused by the cutting，the fresh diced apple is exposed to the abundant oxygen from the outside， which unbalances the redox process of the quinonoids， and the further oxidation progress of the quinonoids colors them black，and these make up the entire process of the browning stain.Moreover，the cutting also stimulates and accelerates the production of the quinonoids.Based on this，this study aims to compare the color-protecting capacity of different kinds of color fixatives under the same condition and to find an efficient color fixative.With the help of WSC-S colorimeter，the author found ascorbic acid （VC） relatively capable and efficient as an inhibitor of browning，which protected the apple's color.Further study on the results also stressed the importance of maintaining an optimal dosage of the ascorbic acid（VC），to cut the effect of the browning of the ascorbic acid（VC） itself to the least.

apple；color fixative；browning

TS255.3

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.10.030

1671-9646（2017） 10b-0001-04

2017-08-24

青島市成果轉(zhuǎn)化計(jì)劃科技惠民專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目“真空防褐變高品質(zhì)速凍果丁生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究及配套裝備”（16-6-2-46-NSH）。

王建化（1980— ），男，碩士，講師，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工方面的教學(xué)與科研。