速凍果丁防褐變時間研究

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 265200；2.青島華紅食品有限公司，山東青島 266600；3.煙臺市富林礦山機(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 265200；2.青島華紅食品有限公司，山東青島 266600；3.煙臺市富林礦山機(jī)械有限公司，山東招遠(yuǎn) 265400）

鮮切蘋果會造成組織機(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化合物增多，同時對植物組織的褐變敏感度增加，加速褐變產(chǎn)生。采用WSC-S型色差計測定相同濃度的護(hù)色劑，在不同時間內(nèi)對蘋果的護(hù)色效果。經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)抗壞血酸（VC）的護(hù)色效果比較好，對褐變具有有效的抑制作用，但是濃度不宜太大，因為濃度越大，自身氧化褐變越明顯。抗壞血酸的自身褐變一方面是因為在抗壞血酸氧化酶的作用下氧化褐變，另一方面是因為抗壞血酸本身常發(fā)生氧化褐變，反過來也會影響產(chǎn)品的色澤。

蘋果丁；護(hù)色劑；褐變程度

據(jù)統(tǒng)計，蘋果是一種非常適合于切割果蔬工業(yè)化生產(chǎn)的水果，鮮切蘋果是指新鮮蘋果經(jīng)分級、清洗、整修、去皮、切分、保鮮、包裝等處理，供消費者立即食用或餐飲業(yè)使用的一種新式蘋果加工產(chǎn)品[1]。目前，國際市場上最受歡迎的果汁產(chǎn)品是高酸度蘋果汁。據(jù)了解，濃縮蘋果汁酸度每升高1°[2]，售價提高100美元/t。果汁的酸度越高，VC和Ca等營養(yǎng)成分在加工中的損失就越少，果汁的營養(yǎng)價值就越高，然而在生產(chǎn)過程中，新鮮蘋果經(jīng)過破碎壓榨后，很容易發(fā)生酶促褐變[3]，不僅影響產(chǎn)品的感官品質(zhì)，而且其營養(yǎng)品質(zhì)也隨之發(fā)生劣變，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的銷售和企業(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的一員。對其進(jìn)行精深加工，制成蘋果果粒懸浮飲料[5]，保持蘋果的風(fēng)味和干脆的口感，無疑是具有吸引力的，但是蘋果被削后制成顆粒首先帶來的問題是褐變，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果品質(zhì)的一個重要指標(biāo)，由于在加工過程（如去皮、切分等）破壞了多酚氧化酶（PPO） 和酚類物質(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，從而影響蘋果的顏色、風(fēng)味、營養(yǎng)和品質(zhì)，所以防止鮮切蘋果的氧化褐變尤為重要[7]。

富士蘋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物質(zhì)形成醌及其聚合物的反應(yīng)過程[10-11]。蘋果中含有豐富的酚類物質(zhì)，在完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)中作為呼吸傳遞物質(zhì)，在酚-醌之間保持著動態(tài)平衡，當(dāng)細(xì)胞組織被破壞后，氧氣就會大量進(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實現(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；氯化鈉是通過食鹽對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，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，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供；氯化鈉，萊陽市康德化工有限公司提供；檸檬酸，萊陽市康德化工有限公司提供；抗壞血酸（VC），萊陽市康德化工有限公司提供；氯化鈣，萊陽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 試驗方法

1.2.1 樣品的加工及處理

選擇大小均勻、色澤一致，無蟲害、損傷的蘋果，用清水清洗干凈，再用潔凈的不銹鋼刀將蘋果表皮去，切成片狀，浸泡在相同濃度的護(hù)色劑里面，根據(jù)時間的不同進(jìn)行測定。

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。同時以蒸餾水做空白對照。

1.2.3 護(hù)色效果的測定

使用WSC-S型色差計。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1 鮮切蘋果未護(hù)色褐變程度與時間

鮮切蘋果未護(hù)色褐變程度與時間見圖1。

圖1 鮮切蘋果未護(hù)色褐變程度與時間

由圖1可知，未經(jīng)過任何處理的鮮切蘋果，在削皮后的10 min左右褐變程度最快，因為這個時候削好的蘋果剛剛與氧氣大量接觸，加快酚類物質(zhì)跟醌類物質(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)色時間對褐變程度的影響

氯化鈉護(hù)色時間對褐變程度的影響見圖2。

圖2 氯化鈉護(hù)色時間對褐變程度的影響

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

2.1.3 VC護(hù)色時間對褐變程度的影響

VC護(hù)色時間對褐變程度的影響見圖3。

圖3 VC護(hù)色時間對褐變程度的影響

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

2.1.4 檸檬酸護(hù)色時間對褐變程度的影響

檸檬酸護(hù)色時間對褐變程度的影響見圖4。

圖4 檸檬酸護(hù)色時間對褐變程度的影響

由圖4可知，隨著時間的推移，直線與橫坐軸交點的值隨著時間的增大而增大，說明檸檬酸可降低pH值和從酚類化合物位點螯合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)色時間對褐變程度的影響

L-半胱氨酸鹽酸鹽護(hù)色時間對褐變程度的影響見圖5。

圖5 L-半胱氨酸鹽酸鹽護(hù)色時間對褐變程度的影響

由圖5可知，隨著時間的推移，直線與橫坐軸交點的值隨著時間的增大而增大，說明L-半胱氨酸鹽酸對酚類催化酶的抑制作用屬于不可逆過程，巰基化合物半胱氨酸與氧-醌反應(yīng)生成穩(wěn)定的無色化合物。L-半胱氨酸最佳的護(hù)色時間在10 min與VC相似，但是隨著時間的推移，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)色時間對褐變程度的影響

植酸護(hù)色時間對褐變程度的影響見圖6。

圖6 植酸護(hù)色時間對褐變程度的影響

由圖6可知，隨著時間的推移，直線與橫軸交點的值隨著時間的增大而增大，說明植酸對酚類催化酶的抑制作用屬于不可逆過程，植酸通過降低有效的酶量導(dǎo)致活力的下降。

2.1.7 氯化鈣護(hù)色時間對褐變程度的影響

氯化鈣護(hù)色時間對褐變程度的影響見圖7。

圖7 氯化鈣護(hù)色時間對褐變程度的影響

由圖7可知，隨著時間的推移，直線與橫軸交點的值隨著時間的增大而增大，說明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，在相同時間下，護(hù)色的效果還是有一定的差距，而在一定的時間范圍內(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的，至少減緩了褐變的程度，但是隨著時間的延長有一些護(hù)色劑的護(hù)色效果不如剛剛開始的明顯了，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)色與時間的比較見圖8。

圖8 不同護(hù)色劑護(hù)色與時間的比較

對蘋果切塊褐變強(qiáng)度的測定能更準(zhǔn)確地描述其褐變趨勢，由圖8可知經(jīng)過幾種護(hù)色劑處理過的鮮切蘋果褐變程度均有所下降，總的褐變程度為空白對照組＞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)過對比發(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，抑制對氧敏感的食物成分氧化；②將系統(tǒng)的氧化還原電勢移向還原范圍；③產(chǎn)生酚類或脂溶性抗褐變；④維持巰基以-SH形式存在，對螯合劑起增效作用；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、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，不宜太大，因為濃度越大，自身氧化褐變越明顯。抗壞血酸（VC）的自身褐變一方面是因為其可以在抗壞血酸氧化酶的作用下氧化褐變，另一方面是因為其本身常發(fā)生氧化褐變，反過來也會影響產(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)在相同的時間內(nèi)護(hù)色效果存在一定的差距，而在一定的時間范圍內(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，但是隨著時間的不斷推移有一些護(hù)色劑的護(hù)色效果不如剛開始明顯，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。

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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)化計劃科技惠民專項項目“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，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品加工方面的教學(xué)與科研。