不同儲藏溫度對NFC 西梅汁品質變化的影響

夏 娜，周 茜，魏 健，王玉州

（1.喀什大學生命與地理科學學院，葉爾羌綠洲生態與生物資源研究高校重點實驗室，新疆 喀什 844000；2.華南理工大學食品科學與工程學院，廣東 廣州 510640）

西梅（Prunus domestica L.）是新疆喀什地區的特色支柱產業之一，由于其產量高、品質優，深受消費者歡迎。西梅富含多種維生素（VA、VC、VK 等），同時含大量膳食纖維和抗氧化營養成分，常用來預防和治療腸道、心臟、心血管等多種疾病[1-2]。由于其成熟季短，果實容易變軟，易受微生物侵害，不易保存而造成大量的浪費。NFC 型果汁即非濃縮還原（Not From Concentrate，縮寫為NFC）果汁，是將新鮮果蔬汁直接榨汁獲得100%純果汁，并采用非熱加工技術滅菌獲得的優質果汁，是目前市場上較受歡迎的一種新型果汁產品。將西梅制成NFC 果汁能最大程度地保持西梅汁原有的風味。但西梅汁在儲藏過程中受多因素影響，存在保藏期短、容易變質等問題。通過動力學模型可有效地預測西梅汁在儲運過程中品質的變化，從而監控西梅汁品質安全等問題。果汁在儲藏過程中面臨的主要問題在于風味上的變化，最直觀的表現是特征香氣變弱、產生異味等[3-4]。Li 等[5]將鮮榨橙汁于不同溫度儲藏后，研究異味物質成分的變化并進行比對，發現異味物質會隨溫度的上升和儲藏期延長而增多。

本研究以新疆特有的女神品種西梅為原料，將高壓均質后的西梅汁經脈沖電場殺菌后分別儲藏在4 ℃和25 ℃條件下，跟蹤測定西梅汁儲藏期間營養成分變化及抗氧化能力的情況，并建立動力學模型，同時采用頂空固相微萃取（SPME）氣相色譜-質譜（GC-MS）[5-9]分析了西梅汁在各儲藏溫度下主要風味物質的變化情況，以期為新疆西梅汁加工產品的儲藏風味變化機制和產品品質控制提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

西梅：品種為女神，采自新疆喀什伽師縣，于4 ℃條件儲藏備用。

蘆丁、沒食子酸、L-抗壞血酸、ABTS 均為標準品，購自Sigma 公司；福林酚試劑，購自國藥集團上海化學試劑有限公司，其他試劑均為分析純；試驗用水為實驗室自制超純水。

1.1.2 儀器與設備

SRH 型高壓均質機，上海申鹿均質機有限公司；SY-Z-500 型脈沖電場處理裝置,華南理工大學輕工與食品學院研制；UV-1800 型紫外分光光度計，上海美譜達儀器有限公司；ELx800 型酶標儀，美國寶特公司；CR-400 型色差儀，日本柯尼卡美能達公司；TSQ 8000 Evo 型三重四極桿串接氣質聯用儀，美國賽默科技公司；自動手柄及50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭，美國色譜科公司。

1.2 方法

1.2.1 NFC 西梅汁的制備

NFC 西梅汁樣品的制備及所涉及的各個工藝流程如圖1 所示。選擇大小一致、無損傷、成熟度高的女神品種西梅，清洗，去核，破碎，榨汁處理，經40 目過濾，得到西梅原汁；添加0.4%VC 溶液進行護色處理；再經高壓均質機處理（條件為壓力50 MPa，均質2次，物料入口溫度45 ℃，樣品容量500 mL) 得到NFC 西梅汁；將西梅汁進行脈沖電場殺菌（電場強度30 kV/cm，處理時間500 ms）后，罐裝于馬口鐵玻璃瓶，分別于4 ℃和25 ℃下儲藏。

圖1 NFC 西梅汁的制備流程圖Fig.1 Flow chart of preparation of NFC prune juice

1.2.2 測定項目與方法

將樣品分別置于4 ℃和25 ℃下儲藏，每5 d 取樣進行檢測，每份樣品3 組平行，持續25 d。

1.2.2.1 微生物指標

菌落總數：根據GB 4789.2—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數測定》[10]中的方法進行測定。

霉菌和酵母：根據GB 4789.15—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 霉菌和酵母計數》[11]中的方法進行測定。

大腸桿菌：根據GB 4789.3—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 大腸菌群計數》[12]中的方法進行測定。

1.2.2.2 VC 含量

參照GB 5009.86—2016[13]，采用2,6-二氯靛酚滴定法測定。

1.2.2.3 總酚含量

采用Folin-ciocalteu 法[14]測定。

1.2.2.4 總黃酮含量

采用亞硝酸鈉與硝酸鋁顯色法[14]測定。

1.2.2.5 ABTS 自由基清除能力

參考張乃珣等[15]的試驗方法進行測定。

1.2.2.6 色澤采用CR-400 色差儀分析測定西梅汁的亮度值（L*）、紅綠值（a*）、黃藍值（b*）[16]。

1.2.2.7 香氣成分SPME

取5 mL NFC 西梅汁后密封于15 mL 螺口樣品瓶中并將其置于45 ℃保溫平衡20 min，將老化后的萃取頭（HS-SPME）插入樣品瓶中，萃取頭與香氣成分充分接觸進行萃取，時間為40 min，萃取結束后在GC 進樣口250 ℃下解析3 min。每次測樣后萃取頭需在250 ℃下老化10 min，防止樣品之間交叉污染。

1.2.2.8 GC/MS 分析條件

程序升溫：起始溫度40 ℃，保持5 min，以4 ℃/min升至120 ℃，保持2 min，再以7 ℃/min 升至220 ℃，保持5 min；進樣口及檢測器溫度250 ℃，載氣為高純氦氣（1.0 mL/min）；不分流進樣。MS 條件：EI 離子源；電子能量70 eV；傳輸線溫度240 ℃；離子源溫度230 ℃，質量掃描范圍m/z 33～350。

1.2.3 數據處理

定性分析：香氣成分鑒定由安捷倫質譜數據處理系統結合NIST11 標準質譜庫對各化合物進行檢索得出。文中數據均做3 次平行保證試驗合理性，測定結果用平均值±標準誤差來表示。文中圖表均使用Origin 9.1、Microsoft Excel 進行繪制。

2 結果與分析

2.1 儲藏溫度對NFC 西梅汁微生物指標的影響

目前常用脈沖電場技術對食品進行選擇性殺菌，當食品物料流入具有高強脈沖電場的處理器時，高強度的脈沖電場在極短的時間穿透微生物細胞膜，致使菌體死亡[17]。未經殺菌處理的NFC 西梅汁中菌落總數為（296±16）CFU/mL，霉菌和酵母為（68±4）CFU/mL，經脈沖電場處理后未有任何菌落檢出。將脈沖電場殺菌后的NFC 西梅汁分別置于4 ℃、25 ℃條件下儲藏，其微生物指標變化如表1 所示。儲藏10 d 內，NFC 西梅汁沒有菌落被檢出，處于無菌狀態；儲藏15 d內，4 ℃條件下仍未檢出任何菌落，25 ℃條件檢出菌落總數有所增加，但沒有超標，霉菌、酵母和大腸桿菌均未檢出；后期菌落總數的增加可能與細菌自我修復能力有關[18]。在儲藏20 d 內，4 ℃條件下仍然未檢出任何菌落，25 ℃條件檢出菌落總數有所增加并超標，霉菌、酵母和大腸桿菌均未檢出；在儲藏后期25 d時，4 ℃儲藏條件下開始檢出菌落總數，但在標準范圍內，仍未檢出大腸桿菌，在25 ℃條件下，NFC 果汁的菌落總數、霉菌和酵母均已超標，4 ℃條件更有利于NFC 果汁的儲藏。

表1 不同儲藏溫度對NFC 西梅汁微生物指標的影響Table 1 Changes of microbial indexes of NFC prune juice at different storage temperatures 單位：CFU/mL

2.2 儲藏溫度對西梅汁品質的影響

VC 是一種對人體健康至關重要的營養物質，補充VC 主要從果汁中攝取[19]。VC 具有清除自由基抗氧化作用，有減輕色斑沉積、緩解衰老的功效。由于其較差的穩定性，果汁在儲藏過程中容易受到溫度和氧氣的影響而進一步降解。在4 ℃、25 ℃儲藏條件下VC的變化如圖2 所示，VC 的初始濃度為0.87 mg/mL，儲藏時間越長，VC 含量下降越多，25 d 儲藏結束時，4 ℃和25 ℃條件儲藏西梅汁中VC 含量分別下降了21%和34%。儲藏溫度越高，VC 含量下降速率越快，這可能是由于VC 易受溫度影響，特別在較高溫度下易氧化分解[20]。

圖2 不同儲藏溫度對NFC 西梅汁VC 含量的影響Fig.2 Effect of different storage temperatures on VC content of NFC prune juic

多酚與黃酮是西梅汁中的主要抗氧化成分，由于果汁在加工和儲藏過程中多酚不穩定，常造成果汁品質的下降。由圖3 和圖4 可以看出黃酮和總酚含量在4 ℃、25 ℃儲藏條件下的變化。其中黃酮類物質含量較穩定，25 d 時，4 ℃和25 ℃儲藏條件下分別下降了2%和3%。總酚的最初測定含量為6.98 mg/mL，在第5 天時總酚含量略有上升，與均質后多酚類物質的溶出有關，在隨后的儲藏期內總酚含量呈下降趨勢，第25 天時總酚含量在4 ℃、25 ℃條件下分別下降了19%和25%，多酚物質含量的下降與初始灌裝殘留的氧氣有關[21]。在整個下降過程中，總酚含量下降幅度小于VC，說明總酚比VC 穩定。

圖3 不同儲藏溫度對NFC 西梅汁黃酮含量的影響Fig.3 Effect of different storage temperatures on flavonoids content of NFC prune juice

圖4 不同儲藏溫度對NFC 西梅汁總酚含量的影響Fig.4 Effect of different storage temperatures on total phenol content of NFC prune juice

總抗氧化能力主要與西梅汁中的多酚、黃酮和多糖物質含量多少有關。在4 ℃、25 ℃儲藏條件下NFC西梅汁對ABTS 自由基清除能力的變化如圖5 所示，儲藏初期ABTS 自由基清除率為84%，隨著儲藏時間的延長，清除ABTS 自由基的能力不斷下降，儲藏結束時NFC 西梅汁中ABTS 自由基的清除率分別下降了25%（4 ℃）和44%（25 ℃），這同VC、總黃酮、總酚含量的下降有關，呈相同趨勢。

圖5 不同儲藏溫度對NFC 西梅汁ABTS 自由基清除率的影響Fig.5 Effect of different storage temperatures on ABTS free radical scavenging rate of NFC prune juice

色澤是反映儲藏過程中果汁品質變化較為直觀的一種表現方式[22]。可通過測定西梅汁在儲藏過程中Lab 值的變化，來監測西梅汁品質變化。L*值為亮度（0 黑色～100 白色），a*值為紅綠色域，b*值為黃藍色域。在4 ℃、25 ℃儲藏條件下L*、a*、b*值的變化如圖6所示，L*值和a*值變化一致，表現為隨時間延長而呈下降趨勢，b*值則相反，呈上升趨勢。儲藏結束后，L*值由原來的45.64 分別下降到44.74（4 ℃）和41.71（25 ℃），下降了1.9%和8.6%；a*值由原來的2.3 分別降到1.69（4 ℃）和1.27（25 ℃），下降了26%和44%；b*值分別增加了86%（4 ℃）和118%（25 ℃）。L*值在低溫4 ℃條件下降不顯著，在25 ℃條件下隨時間的延長而下降主要與VC 的降解及酚類物質氧化有關。b*值在25 ℃條件下隨儲藏時間延長而增加，這與VC 的降解和美拉德反應以及酚類物質氧化的共同作用有關[23]，4 ℃時，b*值增加較少主要與VC 的降解有關。

圖6 不同儲藏溫度對NFC 西梅汁色澤的影響Fig.6 Effect of different storage temperatures on color of NFC prune juice

2.3 建立品質指標的動力學模型

根據VC、總酚、黃酮、ABTS 自由基清除率、L*值、a*值、b*值隨儲藏時間變化數據建立動力學模型，擬合曲線得到零級和一級動力學方程，速率常數K和決定系數R2如表2 所示。由表2 可知，黃酮、L*值、a*值、b*值零級動力學模型的決定系數R2大于一級動力學模型，VC、總酚零級動力學模型的決定系數R2小于一級動力學模型，所以黃酮、ABTS 自由基清除率、L*值、a*值、b*值變化趨勢選用零級動力學方程，VC、總酚變化趨勢選用一級動力學方程。不同儲藏溫度下，所有品質指標在25 ℃下的速率常數皆大于4 ℃時的速率常數，說明儲藏溫度對西梅汁品質有顯著影響。

表2 NFC 西梅汁理化品質在不同儲藏溫度下的動力學模型參數Table 2 Parameters of kinetic models of NFC prune juice quality at different storage temperatures

2.4 西梅汁室溫儲藏前后風味物質的變化

考察西梅汁在25 ℃儲藏前后所含物質成分的變化，運用頂空固相微萃取裝置對其中的揮發性物質成分進行萃取，然后運用GC/MS 對其進行分離鑒定，揮發性物質及相對含量如表3 所示。

由表3 可以看出，NFC 西梅汁中共檢出75 種揮發性成分，在儲藏初期共檢出45 種成分，儲藏5 周后檢出56 種成分。NFC 西梅汁中揮發性成分主要由酯類、醇類、酸類、烷烴類、酮類、醛類，還有少量的酚類、醚類和芳香雜環類化合物組成。在NFC 西梅汁整個儲藏過程中貢獻較大的是酯類物質和醇類物質，儲藏初期酯類17 種、醇類10 種、酸類4 種、烷烴類4 種、酮類3 種、醛類2 種、酚類1 種、烯烴類1 種、醚類1種、呋喃類1 種、芳香雜環類1 種，含量較高的揮發性物質為乙酸乙酯、正己醇、反3-己烯基乙酸酯、環己醇、(E)-3-己烯-1-醇、(Z)-2-己烯-1-醇乙酸酯、乙酸丁基酯等。到儲藏第5 周檢出酯類25 種，醇類11 種，酸類6 種、酮類4 種、烷烴類3 種、醛類2 種、醚類2種、烯烴類1 種、呋喃類1 種、芳香雜環類1 種，含量較高的揮發性物質為乙酸乙酯、1-正丁醇-3-甲基-乙酸、乙酸、正己醇、2-甲基-正丁醇、(Z)-2-己烯-1-醇乙酸酯、羥基丁酮、乙酸-2-苯乙基酯、(E)-3-己烯-1-醇、壬酸乙基酯、乙酸丁基酯等。NFC 西梅汁儲藏后期風味物質成分的變化主要與烯烴類物質降解生成相應的醇類[24-26]、糖類物質降解生成呋喃類化合物[27]和酸類物質降解生成酚類物質有關[28-29]。

續表3 NFC 西梅汁中主要風味物質及相對含量Continue table 3 The main flavor substances and relative contents in NFC prune juice

3 結論

通過對NFC 西梅汁在4 ℃和25 ℃儲藏過程中品質進行研究得出：4 ℃儲藏條件下NFC 西梅汁有效成分和色澤保持較好，優于25 ℃儲藏條件。25 ℃儲藏過程中，VC 由于對溫度較敏感易氧化而損失，多酚以及色澤變化較大可能是由溫度變化、VC 氧化分解或者發生美拉德反應和酚類物質氧化這些因素的共同作用產生的結果。對VC、總酚、總黃酮、ABTS 自由基清除率、L*值、a*值、b*值隨儲藏時間變化數據建立動力學模型，擬合曲線得到零級和一級動力學方程，通過比較R2得出黃酮、ABTS 自由基清除率、L*值、a*值、b*值適合零級動力學方程，VC、總酚適合一級動力學方程。NFC 西梅汁在儲藏前后風味物質成分的變化較大，可以有效反映其品質變化，說明儲藏溫度對NFC 西梅汁品質有顯著影響。