溫度對濃縮加工蘋果汁過程中抗氧化成分的影響

李靖靖，李紅梅

（鄒平縣綜合檢驗檢測中心，山東鄒平256200）

蘋果是我國廣泛栽培的一種水果，深受廣大消費者喜愛。蘋果中的營養成分及功能性成分種類較多，有糖類、果膠、纖維素、有機酸、單寧及各種金屬離子，具有補中益氣、開胃制酸、潤肺悅心等功效。在我國，蘋果除了部分鮮食外，大部分是加工成濃縮蘋果汁，進而制成各種飲料[1]。然而，在傳統的蘋果汁濃縮工藝中，高溫引起的品質變化一直是果汁工業要努力解決的難題，主要包括酶促褐變[2]、營養物質損失[3]、芳香物質逸散和后渾濁等[4]。而其中蘋果汁中含有的抗氧化物質，如VC、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT） 等[5]，尤其對溫度敏感，所以現有蘋果濃縮汁產品幾乎不以抗氧化性作為品質的評價指標，足見高溫對抗氧化物質的破壞程度。以蘋果汁中的3種抗氧化成分為研究對象，分析比較了不同溫度下濃縮果汁過程中各物質含量或者酶活的變化，對于低溫濃縮果汁及膜分離的工藝具有重要指導意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

紅富士蘋果，當地超市購買。要求外形完整、無機械損傷、無蟲眼、無霉變，放于4℃冰箱中備用。

1.2 試驗方法

1.2.1 蘋果汁的壓榨

取完整的蘋果，用清水洗凈。用水果刀將蘋果去皮，再將果肉切塊、棄果核。將果肉浸泡在0.3%的亞硫酸鈉溶液中，靜置60 min，避免與空氣中的氧氣接觸。護色完成后用小型榨汁機將蘋果塊榨汁，得到新鮮的蘋果汁。蘋果汁先用8層紗布過濾除去大部分固形物，再用400目的濾布過濾，得到澄清的蘋果汁。

1.2.2 不同溫度濃縮蘋果汁

連接旋轉蒸發儀和抽真空裝置，真空泵的真空度設置為0.9。在容積為1 L的蒸餾燒瓶中裝入澄清的蘋果汁800 mL，其初始干物濃度（DS）為12.5%。分別在水浴溫度為40，50，60，80℃條件下進行加熱濃縮，直至蘋果汁的DS達到40%左右。

1.3 濃縮蘋果汁中抗氧化成分的含量測定

在不同溫度濃縮蘋果汁的過程中，取樣用阿貝折光儀測定果汁的DS，分別在DS為初始12.5%，15%，20%，25%，30%，35%，40%時測定果汁中VC含量、SOD酶活和CAT酶活。

1.3.1VC含量測定[6]

吸取10 mL的濃縮蘋果汁放入容積為250 mL的三角瓶中，用質量濃度為0.1 mg/mL的2,6-二氯靛酚溶液進行滴定，直至溶液顏色呈粉紅色且15 s內不褪色。VC含量統一定義為每100 g鮮果汁（DS為12.5%）中含有的VC毫克數，即單位為mg/100 g。

1.3.2SOD酶活測定[7]

采用粗酶液抑制鄰苯三酚的方法進行SOD酶活的測定，其在空氣中自氧化的速率可以間接反映SOD活力。可用移液槍吸取10 μL濃度為50 mmol/L的鄰苯三酚溶液，加入到5 mL濃度為50 mmol/L的KH2PO4-K2HPO4緩沖液中（pH值8.2），迅速搖勻后倒入光程為1 cm的石英比色皿中，水浴溫度為25℃。于波長325 nm處用紫外分光光度計測量吸光度，每隔30 s記錄1次讀數，測量周期不超過5 min。SOD酶活定義為在1 mL的反應體系中，60 s內抑制鄰苯三酚自氧化速率達到50%時所需的SOD酶量，即為1個酶活單位。

1.3.3CAT酶活測定[8]

CAT酶活測定方法如下：吸取0.6 mL質量分數為30%的H2O2，用濃度為0.2 mmol/L的Na2HPO4-NaH2PO4緩沖液（pH值7.0） 稀釋至100 mL，并將該溶液作為底物。吸取底物溶液1 mL與1.9 mL的蒸餾水混合，置于25℃水浴中。用移液槍吸取100 μL的濃縮果汁、加入到反應體系中，并且以100 μL的蒸餾水試驗組作為對照。于波長240 nm處用紫外分光光度計測量吸光度，每隔30 s記錄一次讀數，測量周期不超過5 min。CAT酶活定義為在溫度25℃，pH值7.0的條件下，60 s內分解1 μmol/L的H2O2所需的酶量，即為1個酶活單位。

2 結果與分析

2.1 溫度40℃濃縮蘋果汁中抗氧化成分的變化

首先考查了在40℃條件下利用真空濃縮設備處理蘋果汁過程中3種代表性抗氧化成分的變化，蘋果汁的處理過程為將初始干物濃度（DS）12.5%濃縮至DS 40%。期間在相應的DS點取樣分別測定果汁液中的VC含量、SOD酶活及CAT酶活。

蘋果汁在40℃濃縮時抗氧化成分含量的變化見圖1。

圖1 蘋果汁在40℃濃縮時抗氧化成分含量的變化

從圖1可以看出，VC在選用的紅富士蘋果中含量為12.6 mg/100 g，SOD在新鮮蘋果中的活力為45.7 U/mg，CAT酶的初始活力為92.4 U/mg。采用40℃進行真空濃縮，由于溫度較低，接近于夏天的氣溫，所以3種抗氧化物質不容易損失，其含量和酶活基本維持恒定狀態，隨著DS的增加僅有少量損失，在達到DS 40%的濃縮終點時，VC含量為11.6 mg/100 g，SOD酶活剩余42.9 U/mg，CAT酶活剩余92.4 U/mg，其損失率僅為8.4%，5.6%和7.7%。

2.2 溫度50℃濃縮蘋果汁中抗氧化成分的變化

蘋果汁在50℃濃縮時抗氧化成分含量的變化見圖2。

圖2 蘋果汁在50℃濃縮時抗氧化成分含量的變化

從圖2可以看出，相比于40℃濃縮，3種成分在50℃下有了明顯的損失。VC在DS終點40%時含量剩余4.5 mg/100 g，損失率達到62.3%；SOD的酶活也在持續下降，至濃縮終點時剩余22.1 U/mg，損失率為51.8%；CAT酶活最終剩余48.2 U/mg，損失率為47.9%。這說明，蘋果汁中的抗氧化成分耐熱性較差，在50℃條件下濃縮的損失率基本過半。

2.3 溫度60℃濃縮蘋果汁中抗氧化成分的變化

蘋果汁在60℃濃縮時抗氧化成分含量的變化見圖3。

圖3 蘋果汁在60℃濃縮時抗氧化成分含量的變化

從圖3可以看出，相比于50℃濃縮，3種成分在60℃下有了進一步的損失，但是損失率的下降程度相差較大。對于VC，在DS終點40%時含量僅僅剩余0.6 mg/100 g，損失率達到95.2%，說明VC的耐熱性極差。但是對于SOD，其酶活雖然也在持續下降，但下降幅度很慢，至濃縮終點時剩余19.8 U/mg，損失率為56.8%，與50℃濃縮的損失率51.8%相比，變化不是很顯著，說明SOD在50～60℃的范圍內相對穩定。CAT酶活最終剩余23.1 U/mg，損失率為75.1%，說明CAT的耐熱性比SOD稍差。

2.4 溫度80℃濃縮蘋果汁中抗氧化成分的變化

研究在80℃條件下濃縮蘋果汁中抗氧化成分的變化，而目前傳統的三效濃縮溫度最低也會高于80℃。

蘋果汁在80℃濃縮時抗氧化成分含量的變化見圖4。

圖4 蘋果汁在80℃濃縮時抗氧化成分含量的變化

從圖4可以看出，3種抗氧化成分的損失率加熱濃縮時間的延長而急劇增加。當DS達到30%時，果汁中的抗氧化能力幾乎消失殆盡，而此時離濃縮終點40%還有很大的差距，這說明現有蘋果汁飲品中，抗氧化成分是幾乎沒有的，所以現有蘋果濃縮汁產品幾乎不以抗氧化性作為品質的評價指標。

3 結論與討論

目前，蘋果汁的加工工藝中，研究較多的是酶促褐變和非酶褐變[9-10]。其中酶促褐變是指在空氣中氧氣的作用下，蘋果中多酚類物質、花色素、黃酮類化合物等被氧化生成醌類物質，從而顏色加深。而非酶褐變則是指在高溫濃縮蘋果汁時發生的焦糖化反應、美拉德反應、單寧與金屬反應等[11]。而對于果汁中抗氧化成分的變化則很少有研究，這主要是因為高溫對抗氧化成分的破壞是顯而易見的。然而，隨著近年來膜分離技術的發展，超濾膜甚至反滲透膜在果汁中用于脫膠、脫水越來越普及，尤其是反滲透濃縮果汁，其脫水成本僅約15元/t水，比蒸汽濃縮要經濟得多，所以考慮果汁中抗氧化成分的活性保存顯得日益重要[12]。研究結果對于低溫真空濃縮技術進行濃縮蘋果汁提供了理論參考，也為膜分離技術濃縮蘋果汁提供了技術依據。