不同加工工藝對番石榴果粉品質的影響及對其褐變的抑制

周濃，莫日堅，閆協民，黃漫芳，李承勇,2*

1(廣東海洋大學 食品科技學院，廣東 湛江，524088)2(廣東海洋大學 化學與環境學院，廣東 湛江，524088)

番石榴(PsidiumguajavaL)是廣東盛產的熱帶水果，香甜爽口，風味奇特，營養價值高[1-2]。目前番石榴的開發主要集中于果酒、果醋、果脯和飲料等產品[3-9]。在眾多開發產品中，果粉具有綜合利用率高、營養豐富、貯藏穩定性好，運輸、包裝成本低等特點[10-11]，開發果粉食品是水果深加工的一種新路徑。但水果在加工過程中(尤其是干燥過程)易發生褐變，對產品的感官造成不利影響，同時會帶來營養成分的流失[12]。因此，在果粉的加工過程中，合理的加工方式及防褐變措施至關重要。目前，常用的果粉加工干燥方法主要有熱風干燥、真空干燥、噴霧干燥、真空冷凍干燥等[13-14]。熱風干燥和真空干燥方法，產品質量一般，成本較低；噴霧干燥方法，產品質量較好，成本較高；真空冷凍干燥方法，能較好地保持食品原本的風味形態和營養成分，在上述4種干燥方法中成本最高，但產品質量最好。果粉在加工干燥過程中，一般采用加入添加劑、控制pH等方法抑制褐變。然而上述方法主要用于籽瓜粉、甘薯全粉、菱角全粉的護色[15-17]，對于番石榴果粉加工過程中褐變抑制的研究鮮有報道。

本文以番石榴為原料，分別采用番石榴原漿直接真空冷凍干燥、原漿濃縮后真空冷凍干燥、原漿殺菌后真空冷凍干燥、原漿濃縮殺菌后真空冷凍干燥4種不同加工工藝制作果粉。研究不同加工工藝對番石榴果粉品質的影響，并采取措施對其褐變進行抑制，得到番石榴果粉較佳的加工工藝條件。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

材料：珍珠番石榴、麥芽糊精，湛江市昌大昌超市。

主要試劑：鄰苯二甲酸氫鉀、NaOH、標準沒食子酸、草酸、抗壞血酸、2,6-二氯靛酚鈉、葡萄糖等，均為分析純。

1.2 儀器與設備

日立U-3310紫外可見分光光度計，日本日立公司；RE-3000B旋轉蒸發器，鞏義市宏華儀器設備工貿有限公司；LGJ-12真空冷凍干燥機，廣州吉迪儀器有限公司；L-420低速離心機，長沙湘儀離心機儀器有限公司；WFJ2100手提式中藥粉碎機，廣州唐泰酒店用品有限公司；NS810-3nh分光測色儀，鞏義市宏華儀器設備工貿有限公司。

1.3 方法

1.3.1 果粉的制備

采用4種加工工藝制作番石榴果粉。首先選果清洗，破碎打漿，在已過濾的果漿中加入25%(質量分數)的麥芽糊精混合均勻，經不同預處理后，進行低溫預凍(-40 ℃，6 h)，然后在-55 ℃下真空冷凍干燥48 h，再經過粉碎，得到4種不同工藝的番石榴果粉，分別記為原漿干燥粉、原漿濃縮干燥粉、原漿殺菌干燥粉和原漿濃縮殺菌干燥粉。

1.3.2 原漿預處理

濃縮：旋轉蒸發儀旋轉蒸發20 min，溫度設為50 ℃。

殺菌：水浴鍋溫度設為90 ℃，殺菌15 min。

濃縮殺菌：按以上步驟進行濃縮、殺菌。

1.3.3 色度的測定

使用分光測色計測定，以國際通用的色度系統表達，其中L*表示亮度，a*表示紅綠度值(正值為紅色，負值為綠色)，b*表示黃藍度(正值為黃色，負值為藍色)，在透射模式下將番石榴果粉裝樣品皿中進行測定[10]。

1.3.4 成分的測定

水分的測定：直接干燥法；總酸的測定：酸堿滴定法；抗壞血酸的測定(還原型Vc)：2,6-二氯靛酚滴定法；還原糖的測定：直接滴定法。

1.3.5 總酚的測定

福林酚法：福林-酚試劑在堿性條件下可被酚類化合物還原呈藍色(鉬藍和鎢藍混合物)，藍色深淺與濾液中酚類物質含量成正比。

標準溶液配制與測定：準確稱量0.005 g標準沒食子酸，加入一定量蒸餾水至溶解，定容至50 mL，此時溶液質量濃度為0.1 mg/mL。分別吸取此溶液0、1、2、3、4、5 mL至100 mL容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度,所得沒食子酸標準溶液的質量濃度分別為0、1、2、3、4、5 μg/mL。取5支試管，編號為0，1，2，3，4，5。1～5號管按順序加入沒食子酸標準溶液1 mL，福林試劑3 mL，搖勻，3 min后加入75 g/L(質量濃度)Na2CO3溶液3 mL， 再添加蒸餾水補至10 mL；0號管除不加沒食子酸標準溶液外，其余按上述順序添加，再以蒸餾水補至10 mL。所有試管樣液均混勻，靜置15 min。以零號管調節零點，于波長760 nm處測定吸光值，并繪制標準曲線。

樣品的測定：吸取1 mL濾液于10 mL離心管，加入3 mL福林-酚試劑，搖勻，3 min后加入3 mL 7.5% NaCl溶液，加入3 mL蒸餾水，混勻，顯色30 min，在3 000 r/min條件下離心15 min,取上層清液于波長760 nm處測定吸光值。平行3次，取平均值。再根據標準曲線，求出樣品總酚含量。計算公式如式(1)：

(1)

式中：Y，總酚得率，mg/g；C，樣品總酚含量，mg/mL；V，提取液體積，mL；N，稀釋倍數；M，樣品質量，g。

1.3.6 褐變度的測定

褐變度：參考WU[18]的檢測方法，以A420表示。原理是：果粉褐變以后產生的褐色物質在波長為420 nm 處有最大吸收峰，所以420 nm處檢測得到的吸光度視為褐變度。

稱量5 g果粉于燒杯中，加入25 mL 95%(體積分數)乙醇溶液，溶解后在3 000 r/min條件下離心15 min。設置紫外分光光度計波長為420 nm，測得上清液吸光值。重復3次操作，取平均值。

1.3.7 抑制果粉褐變的措施

將番石榴切片經過不同的預處理，再進行濃縮干燥制作果粉，探究抑制果粉褐變的措施。首先把番石榴切片5～8 mm，浸泡于質量濃度為6、7、8、9、10 g/L的抗壞血酸溶液中15 min。 打漿后，測定pH值，果漿的pH值偏低，pH值為3～4，酸性較強，在酸性條件下，美拉德反應被抑制。

2 結果與分析

2.1 不同加工工藝對番石榴果粉水分含量的影響

由圖1可知，在不同干燥工藝條件下，原漿干燥粉的水分含量較高，其次是殺菌干燥粉，濃縮殺菌干燥粉的水分含量最低。原漿干燥粉與殺菌干燥粉和濃縮干燥粉、濃縮干燥粉、濃縮殺菌干燥粉的水分含量存在顯著性差異(P<0.05)。原漿干燥粉的水分含量較高是因為其原漿沒有進行預處理實驗；濃縮干燥粉在制作過程中，原漿經過旋轉蒸發儀濃縮預處理，使其水分部分蒸發；殺菌干燥粉的原漿經過高達90 ℃的水浴殺菌預處理，其原漿水分部分蒸發；濃縮殺菌干燥粉的水分含量最低是由于其在制作過程中經過濃縮和殺菌兩步處理。

圖1 不同加工工藝對番石榴果粉水分含量的影響Fig.1 The effect of different processing technologies on moisture content of Psidium guajava L fruit powder注:不同小寫字母表示處理組間差異顯著。下同。

2.2 不同加工工藝對番石榴果粉褐變度及色澤的影響

由圖2-A可以得到，與原漿干燥粉的褐變度相比，濃縮干燥粉上升了4.90%，殺菌干燥粉上升了6.88%， 濃縮殺菌干燥粉上升了19.33%。原漿干燥粉褐變程度最低，其次是濃縮干燥粉，可能的原因是原漿干燥粉的原漿沒做預處理實驗，溫度沒有發生變化，濃縮干燥粉的原漿預處理實驗的溫度較低，而殺菌和濃縮殺菌干燥粉的原漿預處理的溫度較高。由圖2-B，圖2-C和圖2-D可知，番石榴果粉在不同工藝中色澤變化較為嚴重，各工藝的L*、a*和b*值差異顯著(P<0.05)。圖2-B是番石榴果粉在不同工藝中的L*值。與原漿干燥粉的L*值相比，濃縮干燥粉、殺菌干燥粉、濃縮殺菌干燥粉分別下降了0.20%、1.12%、1.56%。這表明采用濃縮干燥粉、殺菌干燥粉、濃縮殺菌干燥粉工藝處理所得果粉的亮度下降。由圖2-C可知，不同工藝處理果粉的a*值均為負值，這表明果粉的顏色偏綠色。與原漿干燥粉相比，濃縮干燥粉、殺菌干燥粉、濃縮殺菌干燥粉的a*值分別下降了32.84%、41.61%、59.83%。這表明采用濃縮干燥粉、殺菌干燥粉、濃縮殺菌干燥粉工藝處理所得果粉的綠色變淺。圖2-D是番石榴果粉在不同工藝的b*值的變化。不同工藝處理果粉的b*值均為正值，這說明的果粉的顏色偏黃色。與原漿干燥粉相比，濃縮干燥粉、殺菌干燥粉、濃縮殺菌干燥粉的b*值分別上升了16.83%、28.79%、55.82%。這表明采用濃縮干燥粉、殺菌干燥粉、濃縮殺菌干燥粉工藝處理所得果粉的黃色變深。綜上所述，與原漿干燥粉相比，濃縮干燥粉、殺菌干燥粉和濃縮殺菌干燥粉的亮度下降，且顏色偏黃。

A-褐變值;B-L*值;C-a*值;D-b*值圖2 不同加工工藝對番石榴果粉褐變度及色澤(L*、a*、b*)的影響Fig.2 The effect of different processing technologies on Psidium guajava L fruit powder browning index and color (L*, a*，b*)

2.3 不同加工工藝對番石榴果粉總酸、抗壞血酸、還原糖和總酚的影響

不同加工工藝對番石榴果粉總酸含量的影響如圖3-A所示，原漿干燥粉的總酸含量較低，與濃縮干燥粉、殺菌干燥粉、濃縮殺菌干燥粉三者之間存在顯著性差異(P<0.05)。由圖3-B可知，不同加工工藝處理后，原漿干燥粉與后三者之間抗壞血酸的變化存在顯著性差異(P<0.05)。與原漿干燥粉相比，濃縮干燥粉、殺菌干燥粉、濃縮殺菌干燥粉抗壞血酸的含量有所降低，這是因為抗壞血酸的熱穩定性較差[19]，但后三者之間的抗壞血酸損失率差異不顯著。由圖3-C可知，濃縮干燥粉的還原糖含量最高，濃縮干燥粉、殺菌干燥粉、濃縮殺菌干燥粉三者之間差異不顯著(P>0.05)。不同加工工藝對番石榴果粉總酚含量的影響如圖3-D所示，不同加工工藝處理的果粉，總酚含量存在顯著性差異(P<0.05)。與原漿干燥粉相比，濃縮干燥粉、殺菌干燥粉、濃縮殺菌干燥粉的總酚損失率分別為3.28%、13.50%、20.05%。

由于番石榴中富含抗壞血酸，在制粉時，果漿與空氣接觸時間短，抗壞血酸在無氧條件下失氫，在水的參與下易脫水而生成還原酮或呋喃醛[20]，其產物參與美拉德反應，導致番石榴果粉褐變[21]。此外，番石榴中含有沒食子酸、兒茶素、槲皮素、原兒茶酸、山奈素和綠原酸等酚類物質，酚類物質有活潑的化學性質，易與番石榴中蛋白質結合[22]，生成其他物質致使多酚含量下降，同時也會與番石榴中其他物質結合形成混濁體系[23]。因此，抗壞血酸和酚類物質的變化是果粉褐變的原因。采用4種加工工藝制作的番石榴果粉，除了原漿干燥粉外，濃縮干燥粉的抗壞血酸和總酚損失較少，褐變程度較低。還原糖和總酸的變化對褐變影響很小，但對果粉的品質有影響。番石榴果實還原糖含量為38 g/kg，總酸含量為5.6 g/kg，而番石榴果粉的還原糖與總酸含量較高。

綜合以上的分析，為了更好地保留營養成分，減少褐變的影響，選擇原漿干燥粉和濃縮干燥粉的加工工藝較好。此外，濃縮干燥粉在制作過程中預處理原漿，縮短了干燥時間，降低了產品成本，從經濟的角度考慮，濃縮干燥粉的加工工藝更佳。

A-總酸含量；B-抗壞血酸含量；C-還原糖含量；D-總酚含量圖3 不同加工工藝對番石榴果粉總酸、抗壞血酸、還原糖和總酚含量的影響Fig.3 The effect of different processing technologies on contents of total acids, VC, reducing sugar and total phenols of Psidium guajava L fruit powder

2.4 抑制番石榴果粉褐變結果分析

2.4.1 抑制劑濃度對番石榴果粉色澤的影響

由圖4可以看出，采用質量濃度8 g/L抗壞血酸溶液浸泡預處理后研制的果粉L*值最高，其次是7 g/L 抗壞血酸溶液，L*值越高，產品色澤越好；采用7 g/L抗壞血酸溶液浸泡預處理后研制的果粉a*值最高，其次是8 g/L抗壞血酸溶液，a*值越高，產品色澤越好；采用7 g/L抗壞血酸溶液預處理后研制的果粉b*最低，其次是8 g/L抗壞血酸溶液，b*值越低，產品色澤越好。由實驗結果可知，采用7～8 g/L抗壞血酸溶液抑制果粉褐變效果較好。

2.4.2 抑制劑濃度對番石榴果粉還原糖和總酚的影響

由圖5-A可知，由于加入25%(質量分數)的麥芽糊精作為助干劑，還原糖的含量都比較高，采用9 g/L 抗壞血酸溶液預處理后研制的果粉還原糖含量最高，其次是7 g/L的抗壞血酸溶液；由圖5-B可以看出,采用7 g/L和8 g/L抗壞血酸溶液預處理后研制的果粉總酚含量較高，兩者之間存在顯著性差異。在加工過程中采用了抗壞血酸溶液做抑制果粉褐變預處理，使果粉的pH值處于3～4，研究顯示，番石榴多酚在pH 4～5處理后抑菌活性最強，其抑菌活性對溫度具有穩定性[15]。采用7 g/L和8 g/L抗壞血酸溶液預處理后研制的果粉總酚含量較高，選擇抗壞血酸溶液質量濃度過高會提高產品酸度，從而影響產品質量。因此，選用7 g/L和8 g/L抗壞血酸溶液抑制果粉褐變較適宜。

2.4.3 抑制劑濃度對番石榴果粉褐變度的影響

抗壞血酸具有抗氧化性，可以在一定程度上抑制產品褐變，抑制的程度取決于適宜的抗壞血酸質量濃度。由圖6可知，采用10 g/L抗壞血酸溶液浸泡預處理后研制的果粉褐變度最低，其次為7 g/L抗壞血酸溶液。綜合考濾，選擇7 g/L抗壞血酸溶液浸泡預處理較好，因為10 g/L抗壞血酸溶液濃度較高，會嚴重提高產品的酸度，從而影響產品質量。

A-L*值；B-a*值；C-b*值圖4 抑制劑質量濃度對番石榴果粉色澤的影響Fig.4 The effect of inhibitor concentration on the color of Psidium guajava L fruit powder

A-還原糖總量；B-總酚總量圖5 抑制劑質量濃度對番石榴果粉還原糖和總酚含量的影響Fig.5 The effect of inhibitor concentration on contents of reducing sugar and total phenols of Psidium guajava L fruit powder

圖6 抑制劑質量濃度對番石榴果粉褐變度的影響Fig.6 The effect of inhibitor concentration on browning index of Psidium guajava L fruit powder.

2.4.4 兩種濃縮干燥粉的品質對比分析

由表1可以看出，經過抗壞血酸溶液預處理的濃縮干燥粉與濃縮干燥粉相比，總酸含量變化不大，Vc和總酚含量都有增加，褐變度降低，說明褐變情況有所改善，工業化生產可以考慮用這種措施抑制褐變。

表1 兩種濃縮干燥粉的品質對比分析Table 1 The comparison and analysis of material in two concentrated dry powders

3 結論

通過研究不同加工工藝對番石榴果粉品質的影響，以及探索抑制果粉褐變的措施得出：番石榴果粉L*值、a*值、b*值、抗壞血酸、總酚、褐變度在各工藝條件下呈顯著性變化，還原糖、總酸在濃縮干燥粉和殺菌干燥粉2種工藝條件下差異不明顯，在其他工藝條件下差異明顯。此外，原漿冷凍干燥工藝和原漿濃縮冷凍干燥工藝對果粉品質影響較小。但從經濟的角度考慮，濃縮干燥粉的加工工藝更佳。在濃縮干燥粉的加工工藝條件下，經過7～8 g/L抗壞血酸溶液預處理的濃縮干燥粉，Vc和果多酚含量都有增加，褐變度降低，可用這種措施抑制粉褐變。經防褐變處理后，番石榴果粉的Vc含量高達4 370 mg/kg，遠高于其他水果的Vc含量，番石榴果粉可以作為補充Vc的良好來源。