熱殺菌條件對NFC冬棗汁成分及抗氧化活性的影響研究

李 根，路 遙，馬寅斐，趙 巖，丁 辰，初 樂

（中華全國供銷合作總社濟南果品研究院，山東濟南 250014）

冬棗（Ziziphus jujubaMill.cv.Dongzao）又名凍棗、雁來紅、蘋果棗、冰糖棗等，是鼠李科棗屬植物，是目前公認的優質鮮食品種[1]。冬棗主要分布于山東、河北等地，其中山東濱州的沾化冬棗較為出名[2]。冬棗營養價值極高，富含人體所需的天門冬氨酸、蘇氨酸、絲氨酸等19種氨基酸，多種維生素和鈣、鐵、鋅等礦物質。其中，VC含量極高，每100 g果肉中VC含量高達380～500 mg，是蘋果的70倍、柑橘的16倍，具有延緩衰老和治療貧血的功效[3]。除此之外，冬棗中的膳食纖維、黃酮、胡蘿卜素等生物活性成分也很豐富，能有效防治高血壓、冠心病、動脈粥樣硬化等疾病[4]。

目前大部分冬棗主要用于鮮食，每年在貯藏運輸過程中會產生30%的商品級外果，商品級外果直接出售，價格較低，影響果農的收入及種植積極性[5]。市面上冬棗加工制品較少，多以干燥和飲料加工為主，產品附加值不高[6-7]。隨著居民消費水平升級，冷鏈運輸、倉儲、電商渠道逐步完善，NFC果汁（not from concentrate）為“非濃縮還原汁”，經過過濾、濃縮還原等工藝，最大程度地保留了水果中的營養成分和風味，NFC果汁將在未來幾年實現快速增長[8]。目前市場上已有NFC蘋果汁、NFC橙汁等產品，但還未有NFC冬棗汁產品，因此發展NFC冬棗汁產品前景廣闊。果汁是熱敏性食品，尤其是NFC果汁，巴氏殺菌過程極易造成NFC冬棗汁的色澤、生物活性成分的損失[9]。但目前針對冬棗汁在巴氏殺菌過程中品質變化的研究較少。鑒于此，本研究旨在通過分析在巴氏殺菌過程中NFC冬棗汁理化特性、營養及生物活性成分的變化，確定最適的殺菌強度，以獲得高品質的NFC冬棗汁產品，提高冬棗的加工附加值，推動冬棗產業從一產向二產、三產方向延續發展。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮冬棗，購于山東沾化，1 ℃保存。

福林酚、DPPH、2,4,6-三吡啶基-S-三嗪（2,4,6-tri(2-pyridyl)-s-triazine，TPTZ）、L-抗壞血酸標準品、2,6-二氯靛酚，上海麥克林生化科技有限公司；無水乙醇、草酸、酒石酸鉀鈉、濃硫酸、氫氧化鈉、一水合沒食子酸，上海阿拉丁生化科技股份有限公司，均為分析純。

1.2 儀器與設備

手持糖度計，ATAGO（愛拓）；HH-4數顯恒溫水浴鍋，江蘇省金壇市正基儀器有限公司；STEPHAN UM5破碎機，德國斯蒂芬公司；pHS-3C雷磁pH計，上海儀電科學儀器股份有限公司；UV-1800型紫外可見分光光度計，上海美譜達儀器有限公司；色差計，北京光學儀器廠；UHT瞬時殺菌機，上海順儀實驗設備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

冬棗→挑選→清洗→破碎打漿→壓榨→均質→脫氣→巴氏殺菌→冷卻→冬棗汁（4 ℃貯藏）

1.3.2 操作要點

挑選成熟、無腐爛、新鮮的冬棗，用流動的水清洗干凈，放入破碎機中先用低速檔破碎30 s，后用高速檔破碎60 s，破碎完的果漿用兩層80目紗布過濾，得到冬棗汁；倒入均質機中20 MPa均質2次；然后旋轉蒸發脫氣，防止氧化，真空度為0.080～0.087 MPa。得到的冬棗汁進行巴氏殺菌后冷卻，置于4 ℃下貯藏備用。

將NFC冬棗汁的巴氏殺菌條件設置為兩組：一組為低溫長時殺菌，殺菌溫度75 ℃，殺菌時間5、10、15、20、25 min；另一組為高溫短時殺菌，殺菌溫度90 ℃，殺菌時間0.25、0.50、0.75、1.00、1.50 min。所有樣品一次性制備完成并放于4 ℃冰箱待測，同時用不經過殺菌處理的冬棗汁作為對照。

1.4 測定指標與方法

1.4.1 可溶性固形物含量

參照《GB/T 12143—2008飲料通用分析方法》[10]，將果汁充分混勻，用手持糖度計測定。

1.4.2 pH值

用pH計測定冬棗汁的pH值。

1.4.3 總酸含量參照《GB/T 12456—2008食品中總酸的測定》[11]中的pH電位滴定法測定，折算系數以蘋果酸計。

1.4.4 色差采用全自動測色色差計測定果汁的顏色，獲得L*、a*、b*，平行測定3次。

1.4.5 VC含量

參照《GB/T 5009.86—2016食品安全國家標準食品中抗壞血酸的測定》[12]，采用2,6-二氯靛酚滴定法測定。

1.4.6 總酚含量

采用福林酚法測定。吸取1 mL稀釋50倍的樣品液，加入5 mL水，1 mL福林酚，3 mL、7.5%碳酸鈉溶液，于10 mL比色管中混勻，室溫避光顯色2 h，測定765 nm下的吸光度。以沒食子酸標準溶液為參比繪制標準曲線，計算總酚含量（以沒食子酸計）[13]。

1.4.7 多糖含量

參照《NY/T 1676—2008食用菌中粗多糖含量的測定》[14]中的方法測定多糖含量。

1.4.8 DPPH清除率

取待測樣品0.6 mL，加入0.1 mmol/L DPPH乙醇溶液3.9 mL，混勻后37 ℃避光水浴1 h，517 nm下測定吸光度值。以0.1 g/LVC、0.05 g/L沒食子酸作為陽性對照[15]。DPPH自由基清除率計算公式見式（1）。

式中，A0為用蒸餾水代替樣品溶液所測吸光度值；A1為被測樣品的吸光度值；A2為用無水乙醇代替DPPH溶液所測吸光度值。

1.4.9 Fe2+還原率

取0.1 mL樣品稀釋液，加入3.9 mL TPTZ工作液（0.3 mol/L醋酸鹽緩沖溶液∶10 mmol/L TPTZ溶液∶20 mmol/L FeCl3溶液=10∶1∶1），充分混勻，室溫下放置10 min，在波長593 nm下測吸光度。以不同濃度的FeSO4還原力做標準曲線，果汁抗氧化能力表示為FRAP值（mmol FeSO4/L）[16]。

2 結果與分析

2.1 不同殺菌條件對NFC冬棗汁理化性質的影響

表1 不同殺菌條件對NFC冬棗汁可溶性固形物、總酸及pH值的影響Table 1 Effect of different sterilization conditions on soluble solids,total acid,pH of NFC "Dongzao" jujube juice

由表1可以看出，與對照組相比，不同殺菌條件對NFC冬棗汁理化特性影響不顯著，各條件下NFC冬棗汁的可溶性固形物含量、總酸含量及pH值均無顯著性差異，這與周笑犁等[17]的研究一致，可能是由于果汁中的可溶性固形物及總酸等物質熱穩定性較強，在高溫條件下不會發生分解或變性，因此在不同殺菌條件下NFC冬棗汁的理化特性未呈現出顯著差異。

2.2 不同殺菌條件對NFC冬棗汁色澤的影響

不同殺菌條件對NFC冬棗汁的色差值L*、a*、b*的影響如表2（見下頁）所示。由表2可知，果汁在殺菌過程中，溫度對色值變化影響明顯，溫度越高，色值變化越快。不同的殺菌溫度下，L*值隨殺菌時間的延長而降低，a*與b*隨著殺菌時間的延長而升高，這是由于高溫破壞了冬棗汁中的花青素等物質，導致其顏色發生變化，同時果汁發生了Maillard反應，使果汁的非酶褐變增加，影響色澤。△E表明了被測樣品與標準品的差別，△E越大，色差越明顯，由表2可知，高溫短時殺菌的△E更小，說明與低溫長時間滅菌相比，高溫短時間殺菌由于加熱時間較短，花青素等成分受到的破壞相對較小，可以更好地保留冬棗汁原有的色澤，這與胡盼盼等[18]的研究結果一致，冬棗汁中多含花色苷、葉綠素等，這類成分在殺菌過程中極不穩定，加熱時間長導致色素物質含量發生變化，造成色澤損失。

表2 不同熱殺菌條件對NFC冬棗汁色澤的影響Table 2 Effect of different sterilization conditions on color of NFC "Dongzao" jujube juice

2.3 不同殺菌條件對NFC冬棗汁生物活性成分的影響

酚類化合物是植物生長過程中產生的次級代謝產物，常以酚酸和黃酮類化合物形式存在[19]。VC、多酚、多糖類物質可以通過阻斷自由基侵襲或激活體內抗氧化酶，從而有效減少與衰老相關的疾病（癌癥、冠心病及其他老年疾病）發生，并延緩皮膚的氧化損傷[20]。NFC冬棗汁中活性成分主要有多酚、VC及多糖等，殺菌條件對冬棗汁活性成分的影響如表3所示。

由表3可以看出，殺菌溫度及時間對NFC冬棗汁中VC含量影響較大，隨著殺菌時間的延長，冬棗汁中VC含量顯著降低（P＜0.05），與低溫長時殺菌相比，高溫短時殺菌可以更好地保留冬棗汁中的VC；冬棗汁中多酚含量隨著殺菌時間的延長呈現降低趨勢，與對照組相比，高溫短時殺菌1.5 min后多酚損失率為2.89%，而低溫長時殺菌20 min后多酚損失率為6.57%。這與趙光遠等[21]對渾濁蘋果汁殺菌前后酚類物質變化情況測定的結果一致，萬鵬等[22]對荔枝汁總酚含量受熱處理的變化情況測定時也得到了相似的結果。在本試驗中，與低溫長時殺菌相比，高溫短時滅菌多酚含量降低較少，冬棗汁中更多的多酚物質被保留了下來；多糖由于其結構較為穩定，受高溫影響較小，因此在不同殺菌條件下含量未呈顯著差異。

表3 不同殺菌條件對NFC冬棗汁生物活性成分的影響Table 3 Effect of different sterilization conditions on bioactive components of NFC "Dongzao" jujube juice

2.4 不同殺菌條件對NFC冬棗汁抗氧化活性的影響

不同殺菌條件下NFC冬棗汁的DPPH清除能力如表4所示。

表4 不同殺菌條件對NFC冬棗汁抗氧化能力的影響Table 4 Effect of different sterilization conditions on antioxidant capacity of NFC"Dongzao"jujube juice

由表4可以看出，隨著殺菌時間的延長，冬棗汁DPPH清除率呈現下降趨勢，這是由于冬棗汁中各種抗氧化活性成分在高溫下受到了破壞，導致其抗氧化活性降低，這個結果與表3中不同殺菌條件下冬棗汁中活性成分含量的變化相對應，且與Maisuthisakul等[23]的研究結果一致。相較于低溫長時殺菌，高溫短時殺菌對冬棗汁DPPH清除率的影響相對較小，在90 ℃的溫度下DPPH清除率均在70%以上，清除自由基能力更強。

FRAP法測定總抗氧化能力的原理是酸性條件下抗氧化物可以還原Fe3+-TPTZ產生藍紫色的Fe2+-TPTZ，隨后在593 nm下測定吸光度，即可作為樣品中的總抗氧化能力的指標。不同殺菌條件下NFC冬棗汁的FRAP還原力值如表4所示。由表4可以看出，NFC冬棗汁的FRAP值隨著殺菌時間的延長而降低，低溫長時殺菌均低于高溫短時殺菌，與DPPH自由基清除率變化趨勢相同，高溫短時殺菌較低溫長時殺菌FRAP值更高，受溫度影響更小。這進一步說明總抗氧化能力也是和果汁中的生物活性成分存在顯著相關性。

3 結論

通過對比兩種殺菌處理后NFC冬棗汁的理化成分、色澤、活性成分及抗氧化能力，發現兩種殺菌方式對NFC冬棗汁的可溶性固形物、總酸、pH等基本理化指標的影響不顯著，兩種殺菌方式處理均造成了NFC冬棗汁色澤的損失，但高溫短時殺菌的△E值更小，色澤變化更少。同時，對兩種處理后的VC、多酚、多糖等生物活性成分進行了測定，發現高溫短時殺菌VC和多酚保留率更高，多糖類物質熱穩定性較好，變化不顯著。通過對兩種處理方式抗氧化活性的評價，發現高溫短時殺菌的DPPH清除率和Fe2+還原力均好于低溫長時殺菌，果汁的抗氧化能力能高。因此，通過對其品質指標的分析評價得出，NFC冬棗汁更適合高溫短時殺菌，而殺菌時間越低，果汁的品質保持越好。后期可針對NFC冬棗汁展開具體的功效分析，以及評價其在貯藏期內的穩定性，進一步促進冬棗產業發展。