西番蓮果汁褐變抑制劑的選取及優化*

郭夢霖，楊陽，胡嘉淼，林少玲

（福建農林大學 食品科學學院，福建 福州 350002）

西番蓮，學名Passiflora edulia Sims，因香味又名“百香果”，因外觀又名“雞蛋果”，在世界上享有“果汁之王”的稱號，是西番蓮科西番蓮屬的草質藤本植物，廣泛分布于熱帶和亞熱帶地區[1,2]。在我國主要產于南方地區，如海南、福建、廣西、廣東等地區，主要種植種類分為紫果、黃果以及雜交果三大類[3]，其外皮呈現皮革質感，有一定的硬度，有韌性，內部果肉為黃色，果汁充盈，形態如同生蛋黃。西番蓮富含多種氨基酸、維生素、類胡蘿卜素以及各種微量元素，具有防治高血壓、促進代謝、提高免疫力、延緩衰老等多種功效作用，對人體健康的維護與提升有利，營養價值高[4]。

近些年來，西番蓮飲品產業得到迅猛發展。西番蓮果汁具有很高的營養及保健價值，含有各種營養物質，可以直接鮮食，也可以制成果汁或與其他果汁復配。西番蓮含有非常豐富的功能成分及營養物質，如天然維生素C，其維生素C的含量高達269.3 mg/kg[5]；還富含多種酚類物質，如黃酮類和花青素及其苷類[6]；同時，在西番蓮果皮及種子中可溶性膳食纖維含量也非常豐富[7]；此外，被證實有多種有效生物活性的番茄紅素也在西番蓮果實及其果汁制品中大量存在[8]；而西番蓮果汁中Fe、Ca、Se等微量元素[9]和多種氨基酸等物質的含量也非常豐富[10]。

然而西番蓮果汁易于發生褐變，因此，有效抑制西番蓮果汁褐變也成了該系列產品亟待解決的問題。西番蓮果汁的褐變會影響其商品果汁的顏色性狀，降低顧客購買欲望，同時也會較大程度影響其營養成分，導致其特有的成分物質含量下降，大幅降低了商品的經濟價值。因此，在西番蓮果汁的加工過程中，對西番蓮果汁的褐變抑制的研究與處理，即護色處理顯得非常重要。

研究表明，西番蓮果汁的褐變主要是由于番蓮中的酚類物質極易被氧化。當西番蓮受機械損傷，如破壁機破碎時，完整的細胞組織被破壞，空氣進入與底物發生反應，而內部還原反應和酶促反應中間產物醌的生成速率不平衡，從而醌發生積累，經過進一步的氧化聚合，會形成黑褐色素，因此使得西番蓮果汁受褐變問題的困擾。果汁的褐變不僅破壞商品的外觀和性狀，更會使其風味和營養水平大打折扣，降低商品貨架期。對果汁制品褐變反應原理進行研究，尋找解決或減緩果汁的褐變的方案，不僅能保持產品原有的新鮮良好的感官特性和營養成分，延長商品保質期，減少損耗，對企業提高經濟效益有著非常重要的意義。

本研究采用色差儀對西番蓮果汁的初始顏色做測定，與經過一周時間的冷藏保鮮添加不同類別及不同劑量的護色劑后的果汁顏色進行比對，從而根據變色程度篩選出護色效果最好的褐變抑制劑，并確定其最佳添加劑量，以期為西番蓮果汁的工業生產及產品性狀維持提供可行的理論與實踐技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料

西番蓮原漿；維生素C；D-異抗壞血酸；亞硫酸鈉；蒸餾水

1.2 儀器設備

JP719破壁榨汁機：浙江蘇泊爾家電制造有限公司；試驗篩（30目、60目、100目、200目）：安平縣沃東絲網制品有限公司；

PET鮮榨果汁瓶：泉州市坤鴻順塑膠制品有限公司；

BSA6202S電子天平：賽多利斯科學儀器（北京）有限公司；CM-3600A色差儀：柯尼卡美能達控股株式會社。

1.3 實驗方法

將西番蓮果汁初始顏色與添加不同種類及劑量的護色劑的果汁4 ℃冷藏保鮮7 d后，用色差儀測定其L（明暗度）、A（紅綠色）、B（黃藍色）值，顏色相較初始顏色值越接近則證明其護色效果越好，從而篩選出護色效果最好的添加劑及其添加量。

1.3.1 西番蓮果汁制備

取新鮮西番蓮原漿，倒入榨汁機進行破碎，分離果肉和西番蓮籽。將破碎后的西番蓮原漿按1∶1比例的加入蒸餾水進行稀釋，并倒入30目、60目、100目、200目從上到下依次排列的試驗篩進行過濾，最終得到西番蓮果汁樣品。

1.3.2 護色實驗

將西番蓮果汁裝入PET保鮮瓶，每瓶裝入100 mL，并按表2的水平設置添加不同種類、不同用量的護色劑，另外配置3個空白試樣：⑴ 空白初始；⑵ 空白冷藏保存；⑶ 空白常溫保存。試樣添加護色劑后加蓋密封后充分搖勻，除空白初始組樣品外，其余樣品均放置于4 ℃恒溫保鮮柜中，靜置7 d，空白初始組樣品裝瓶后則立即通過色差儀進行初始顏色數值的測定。

1.3.3 色差測定

色差儀預熱后進行儀器調校，首先在測量支架內將測量所用的探頭安裝好，在測量探頭的正上方放置透明石英板，然后對儀器進行調黑操作、調白操作。設備調校完成之后開始樣品的測定，將100 mL樣品及燒杯置于測量探頭上方，按下測量鍵進行測量，移動燒杯連續測量3次，記錄實驗數據。每次測量后將樣品倒出，并用蒸餾水清水洗干凈，裝入下一組樣品并將燒杯外壁及底部擦拭干凈。每次測量移動燒杯使測量探頭測量不同部位，每組樣品測量3次，測試數據見表2。

表1 不同護色劑添加量設置

1.3.4 數據處理與分析

采用Excel 2016軟件和Origin 2018軟件進行數據處理及繪圖，數據以平均數±標準差表示。

2 結果與分析

從表2可以看出，添加維生素C和D-異抗壞血酸的果汁樣品，相比于空白組的色差△E變化更大。

添加維生素C的樣品組，在添加劑量在0.12%以下時，隨著添加劑量的增加，色差的變化△E逐漸增大，這說明維生素C并未起到護色作用，且進一步加深了西番蓮果汁的變色。根據周晶晶的研究表明，維生素C和D-異抗壞血酸在果汁中會被氧化分解，最終生成還原酮和呋喃醛，這2種物質會參與美拉德反應，生成褐色物質，造成果汁褐變的深化。因此排除使用維生素C和D-異抗壞血酸作為西番蓮果汁的護色劑。

從表2還可以看到，在各組樣品的顏色變化中，其中L值明度都明顯地降低，A值紅色有了一定幅度的提升，B值黃色有了小幅度的下降，所以各樣品組都發生了一定程度的褐變。其中添加了亞硫酸鈉的實驗組的明度L值與空白組和其他實驗組相比變化程度較小，說明對明度起到一定保護的作用；紅色A值的變化與其他實驗組接近，黃色B值的變化也較小，說明對于褐變起到了一定的保護作用。

表2 護色劑添加對西番蓮果汁色差的影響

進一步將不同護色劑添加量變化對護色效果的影響通過繪制折線圖（圖1）可以看出，亞硫酸鈉的護色效果要優于維生素C和D-異抗壞血酸。其中，添加劑量為0.03%的亞硫酸鈉實驗組的色差值△E變化趨于平穩，并且在添加劑量為0.03%時色差值△E最小，即護色效果最好。

圖1 不同護色劑添加后的色差變化

3 結論

本實驗采用了維生素C、D-異抗壞血酸和亞硫酸鈉作為護色劑進行實驗，結果表明本實驗中亞硫酸鈉作為西番蓮護色劑所表現出的護色效果最好，在一定程度上抑制了褐變的發生，而添加維生素C和D-異抗壞血酸的實驗組不僅沒有褐變的抑制現象，反而加深了褐變現象。

通過參考廣西科技大學周晶晶的研究[11]，亞硫酸鹽化合物可以直接作用使多酚氧化酶的活性降低，在一定層面上使西番蓮果汁的褐變有一定程度地降低。除此之外，亞硫酸根有一定的還原性，不僅可以減緩抗壞血酸的氧化速度，對于抑制果汁中的微生物生長也有較為明顯的作用[13]。目前，亞硫酸鹽也是目前市面上許多果蔬產品的護色劑，用來保持鮮艷的顏色[14]，值得注意的是，盡管亞硫酸鈉對于褐變的抑制效果有較好的表現，但食用過量會對人體造成傷害，因此我國食藥監局已制定了亞硫酸鹽作為添加劑的使用規范。因此，在西番蓮果汁生產過程中，亞硫酸鈉是否選用及用量必須經過嚴格地優化才能做出綜合判斷。

維生素C和D-異抗壞血酸雖為當代應用最為廣泛的天然來源食品褐變抑制劑，具有對人體安全、抗氧化效果好的優點[15,16]，但本實驗結果提示其可能不適合作為護色劑添加入西番蓮果汁中。特別是考慮到西番蓮果汁本身含有大量的維生素C，而添加過量的抗壞血酸反而會產生氧化的促進作用，可能會加速果汁的褐變與變質[17]。

4 展望

本實驗只通過添加不同種類和不同劑量的護色劑來研究西番蓮果汁的護色方法，但是，除了添加護色劑外還有其他護色方法值得研究，如降低pH值、熱處理、微波技術以及超聲技術等對多酚氧化酶活性的抑制來抑制褐變發生[18]。這些方法的引入可能對西番蓮果汁的褐變現象同樣具有良好的抑制效果，值得進一步探索研究。

此外，本實驗目前只進行了單因素護色實驗，后續可進一步通過多因素正交實驗，從而篩選出更優的不同護色劑的復合配比。