均細化處理方式對桃果漿色澤的影響

李瑞平 劉 璇 畢金峰,* 劉嘉寧 劉大志 李 軍 朱鳳妹

(1河北科技師范學院食品科技學院， 河北 秦皇島 066000；2中國農業科學院農產品加工研究所/農業農村部農產品加工綜合性重點實驗室，北京 100193)

水蜜桃(PrunuspersicaL. Batsch)屬于軟桃類，在我國歷史悠久、栽培面積大，2018年江蘇省無錫市陽山水蜜桃種植總面積(包括濱湖區、常州武進區)超過6萬畝，總產量達到21 216噸[1]。但水蜜桃產季相對集中、采收期短，極不耐貯運，常溫條件下貯藏3～4 d的腐爛率高達30%左右，對水蜜桃產業造成很大經濟損失[2]。隨著人們對少加工健康食品的追求，果漿作為水果加工的中間產品，越來越受到消費者的喜愛。保持色澤穩定是桃果漿在加工及貯藏過程中的主要技術難題之一。

顏色是影響消費者對食物接受度的重要參數。桃果實富含多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)，在桃加工的過程中，由于果肉組織受到破壞，加速了酚類物質與PPO和氧氣的接觸而發生酶促褐變，使果漿顏色變黑[3]。蒸汽熱燙是一種有效的鈍酶手段。Cheng等[4]對PPO熱穩定性的研究結果表明，PPO活性在55℃以下時較穩定，高于60℃時，其穩定性迅速下降。此外，桃汁(漿)含糖量較高，在加熱過程中還原糖會與蛋白質、游離氨基酸發生復雜的美拉德反應，使果漿顏色變深，從而影響產品品質。

粉碎是果蔬漿或粉加工中必不可少的環節，能夠降低顆粒粒徑，增加顆粒表面積。濕法超細粉碎是由一對高速旋轉的定轉子相配合，使物料處于強烈的剪切流場中，同時由于空穴、超聲波等作用的影響，使物料中的顆粒產生強烈的碰撞與摩擦，從而達到粉碎的效果[5]。同時，超細粉碎能夠對大分子物質改性修飾，提高食品品質[6]。Kim等[7]研究表明，在2.67 kPa真空度條件下研磨蘋果，可有效抑制褐變反應，蘋果的表觀色澤無顯著變化。Karacam等[8]研究表明，微流化處理增加了草莓汁的多酚含量和抗氧化活性，并改善了草莓汁的色澤。吳順紅等[9]研究表明，經過高壓微射流處理后的紅棗汁非酶褐變程度有明顯改善，亮度值呈上升趨勢。且與粗粉碎相比，經微粉碎處理的果漿還原糖、轉化糖、總糖以及果膠含量均顯著增加[10]。但目前關于熱燙協同均細化處理對桃果漿色澤穩定性的影響研究尚鮮見報道。

本研究以新鮮和經熱燙處理(90℃，1 min)的水蜜桃果漿為試驗對象，分別進行膠體磨和具有冷卻-抽真空系統的濕法超細精磨機研磨(不同頻率)處理，比較不同均細化處理對果漿表觀色澤和相關物質成分的影響，明確影響桃果漿色澤的主要因素，旨在為提高桃果漿產品品質提供一定的理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試劑

水蜜桃(湖景)于2019年8月初購自江蘇無錫市陽山鎮，經清洗、去核、切成3 cm×2 cm×1 cm的塊狀，液氮處理后于-40℃貯藏備用。

無水乙醇、氯化鈉、碳酸鈉、乙酸鋅、亞鐵氰化鉀，國藥集團化學試劑有限公司，以上試劑均為分析純級；果糖、葡萄糖、蔗糖標準品，梯希愛(上海)化成工業發展有限公司；考馬斯亮藍，北京沃凱生物科技有限公司；3, 5-二硝基水楊酸、鄰苯二酚、福林酚，美國Sigma-Aldrich公司；牛血清白蛋白，北京萃峰科技有限公司。

1.2 主要儀器與設備

HR1848飛利浦料理機，飛利浦電器(中國)有限公司；JM-30A膠體磨，廊坊市廊通機械有限公司；QDSF9000-2BAC-00濕法粉碎機，無錫輕大食品裝備有限公司；MCKZ-JD6美廚精工電6層蒸箱，北京興百利商廚有限公司；DT-612高精密數字測溫儀，英國比克公司；Color Quest XT型色差計，美國Hunter-lab公司；UV-1800紫外-可見分光光度計，日本Shimadzu公司；ICS-3000離子色譜儀，美國戴安公司；Sigma 3K15離心機，德國Sigma公司；Scep電子天平(精度0.1 mg)，德國Sartorius公司；KQ-100VDE型超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 桃果漿的制備 水蜜桃平均分成2組，第1組經過流動水解凍至果肉微軟，直接進行打漿[去離子水以4∶1比例打漿，總打漿時間為50 s(打漿10 s，停歇5 s)，記為CB]和超細粉碎處理(50 Hz，記為CUG50)。

第2組桃果塊放于蒸箱中，熱電偶監測桃塊中心溫度達到90℃后，維持1 min。待熱燙水蜜桃冷卻至室溫后，進行打漿處理(條件同第1組，記為B)，然后分別用膠體磨(記為CM)和超細粉碎(不同頻率：18、26、34、42和50 Hz，記為UG18、UG26、UG34、UG42和UG50)處理。在本試驗中，打漿、膠體磨和超細粉碎3種處理統稱為均細化處理，超細粉碎處理過程中通過循環冷卻系統控制物料溫度，超細粉碎處理時間均為1 min。

(1)

(2)

(3)

1.3.3 PPO活性測定 參照Zhou等[11]的方法稍作修改。PPO催化鄰苯二酚形成的氧化產物在420 nm處有最大光吸收峰。加入0.2 mol·L-1磷酸鹽緩沖液(pH 值6.5)提取PPO，在14 000×g、4℃條件下離心30 min，取上清液，使用紫外分光光度計動力學模式，測定300 s內，420 nm波長下混合物的吸光度。

選取曲線上比較直的點，計算其斜率，即為ΔOD420。以每克果蔬樣品(鮮重)每分鐘吸光度變化1為1個活性單位(U)。根據公式計算PPO活性(單位U·g-1)：

(4)

式中，V為樣品提取液總體積，mL；VS為測定時所取樣品提取液體積，mL；m為樣品質量，g。

1.3.4 總酚含量的測定 參照Zhou等[12]的方法稍作修改。稱取2 g桃原漿，加入20 mL 80%甲醇溶液，在35℃下避光水浴，間歇超聲2 h(超聲20 min，靜置10 min)，離心取上清液。重復上述提取步驟1次，合并上清液，即為待測液。總酚含量通過福林-酚比色法測定765 nm 波長處的吸光度值。總酚含量以每克樣品的沒食子酸毫克當量(gallic acid equivalents, GAE)表示。

1.3.5 可溶性蛋白質含量的測定 根據鄧麗莉等[13]的方法，并稍作修改。以牛血清白蛋白溶液在595 nm波長處測定的吸光度值繪制標準曲線。稱取桃果漿1 g，加入25 mL 0.1 mol·L-1pH 值9.0的 Tris-HCl提取緩沖液，于4℃、12 000×g條件下離心15 min， 收集上清即為可溶性蛋白質提取液。吸取1 mL蛋白質提取液，放入試管中，加入5 mL考馬斯亮藍G-250溶液，充分混合，放置5 min后測定595 nm波長處的吸光度值。

1.3.6 還原糖含量的測定 采用3, 5-二硝基水楊酸(3,5-dinitrosalicylic acid，DNS)比色法，參考李志霞等[14]的方法并稍作修改。以葡萄糖母液在540 nm波長處測定吸光度值制作還原糖的標準曲線。準確稱取4 g桃果漿，加入亞鐵氰化鉀溶液和乙酸鋅溶液各1.2 mL，定容至100 mL，過濾，濾液即為待測液。取1 mL待測液，測定540 nm波長處的吸光度值，根據標準曲線計算樣品中還原糖的含量。

1.3.7 葡萄糖、果糖、蔗糖的測定 參考阮衛紅[15]的方法稍作修改。準確稱取2 g桃果漿，加入20 mL的超純水，室溫下的超純水超聲(功率為600 W)萃取30 min，抽濾，濾渣用10 mL蒸餾水洗滌過濾，合并濾液，定容到50 mL后，稀釋500倍，即為待測液。

色譜條件：色譜柱：Dionex CarboPac PA20離子色譜(3 mm×150 mm，6.5 μm)；柱溫 35℃；儀器溫度30℃；流動相A: 水，流動相B: 200 mmol·L-1NaOH溶液，C: 1 mol·L-1乙酸鈉溶液；等梯度洗脫；流速: 0.5 mL·min-1；進樣量: 10 μL。

1.4 數據分析

所有的測試都平行測量3次，結果均采用平均值±標準差表示。采用SPSS 21.0進行ANOVA、Ducan多重比較分析(P<0.05)。試驗分析圖采用Origin 9.0和Excel 2003繪制。

2 結果與分析

2.1 均細化處理對桃果漿色值、PPO活性的影響

由表1可知，與未熱燙處理相比，熱燙桃果漿L*、b*值顯著提高，a*值顯著降低(P<0.05)。對于熱燙桃果漿來說，與熱燙打漿相比，膠體磨處理桃果漿的L*、b*和ΔE值顯著降低(P<0.05)，a*值無顯著差異；超細粉碎處理后，桃果漿的L*、b*和ΔE值增加，不同頻率超細粉碎桃果漿的a*和b*值無顯著差異。未熱燙與熱燙打漿的a*值分別為11.56和4.37，經過熱燙處理的所有桃果漿a*降低。Krapfenbauer等[16]研究表明，當ΔE>2～3.5時肉眼可觀察到桃果漿的色澤變化。未熱燙打漿與熱燙超細粉碎18 Hz桃果漿ΔE值相差23.28，未熱燙打漿與超細粉碎50 Hz相差3.66，這表明熱燙和超細粉碎處理能夠抑制褐變反應，改善桃果漿的感官色澤。

由表1可知，未熱燙桃果漿經過超細粉碎50 Hz處理后，其PPO活性由28.6 U提高至32.5 U。熱燙作為果蔬加工的預處理方法，不僅可以鈍化PPO，還能軟化原料組織結構，提高生物活性物質的提取效率[17]。曹少謙等[18]研究表明水蜜桃汁在60℃下保溫2 min后，PPO活性僅剩32.51%，在80℃下保溫25 s后，僅有8.17%的酶活剩余。本試驗結果發現，在90℃、1 min熱燙條件下處理的樣品，其PPO活性幾乎為零，因此，熱燙果漿PPO活性未列出。

表1 均細化處理對桃果漿色澤和PPO活性的影響Table 1 Effects of refining treatments on the color and PPO activity of peach pulp

2.2 均細化處理對桃果漿總酚、可溶性蛋白質和還原糖含量的影響

由圖1-A可知，未熱燙打漿樣品的總酚含量為0.55 GAE·g-1，熱燙處理后，超細粉碎50 Hz的總酚含量最高(1.58 GAE·g-1)，與未熱燙打漿桃果漿相比，總酚含量升高了2.87倍。與未熱燙果漿相比，熱燙果漿的總酚含量顯著提高(P<0.05)。表明熱燙處理會鈍化酶促褐變相關酶的活性，降低酶促反應速率，從而提高酚類物質的保留率[19]。隨著超細粉碎頻率的增加，桃果漿總酚含量有顯著提高。這可能是由于超細粉碎后物料的細胞壁被破壞，從而減小了細胞內部物質的溶出阻力，增加了多酚等物質的提取率[20]。另外，濕法超細粉碎處理改變了纖維素的結構，破壞了纖維素等與結合態酚酸的結合，促進了這部分結合態多酚的釋放[21]。

由圖1-B可知，未熱燙新鮮桃經過打漿和超細粉碎50 Hz處理后，蛋白質含量分別為0.083%、0.098%。熱燙桃果漿在經過膠體磨處理后，蛋白質含量最低(0.071%)。隨著超細粉碎頻率的增加，可溶性蛋白質含量顯著增加。超細粉碎可能破壞了可溶性蛋白質與可溶性酚或其他物質結合，從而使蛋白質的含量增加，此結果與總酚研究結果一致。有研究表明，果膠分子在還原端僅具有一個羰基，該羰基可與蛋白質中的(游離)正氨基共價連接，發生美拉德反應[22-23]。但超細粉碎對果膠結構的改變仍需進一步研究。

由圖1-C可知，未熱燙與熱燙打漿處理的還原糖含量分別為3.252%、2.741%，熱燙處理后果漿的還原糖含量顯著降低(P<0.05)。隨著超細粉碎頻率的增加，熱燙桃果漿的還原糖含量呈現先下降后上升的趨勢，超細粉碎34 Hz時還原糖含量最低(2.285%)。這可能是由于在熱燙過程中，高溫使蔗糖水解為葡萄糖和果糖[24]，同時美拉德反應需要消耗還原糖，但還原糖參與美拉德反應的速度高于蔗糖的水解速度，隨著超細粉碎頻率的進一步增加，顆粒物質粒徑減小，促進了細胞組織中糖類物質的釋放，還原糖含量增加。

圖1 均細化處理對桃果漿總酚(A)、可溶性蛋白質(B)和還原糖含量(C)的影響Fig.1 Effects of refining treatments on the total phenol(A), soluble protein(B)and reducing sugar concentration(C)of peach pulp

2.3 均細化處理對桃果漿葡萄糖、果糖、蔗糖的影響

由表2可知，未熱燙打漿處理果漿的葡萄糖、蔗糖和果糖含量分別為 7.40、57.52 和7.76 mg·g-1，未熱燙超細粉碎50 Hz處理后的果漿中含量分別為6.53、53.16和6.37 mg·g-1。對于熱燙桃果漿，不同頻率超細粉碎處理對葡萄糖和果糖含量變化不明顯，與還原糖研究結果相一致。

2.4 果漿色值與物質成分指標間的相關性分析

經過熱燙處理后，桃果漿在均細化處理過程中的褐變反應以非酶褐變為主。Pearson相關系數顯示，色值與大多數物質成分指標呈負相關關系。L*值與總酚含量呈極顯著正相關關系(r=0.890,P<0.01)，與還原糖含量呈顯著負相關關系(r=-0.717,P<0.05)，與葡萄糖和蔗糖含量呈極顯著負相關關系(r=-0.900,r=-0.882,P<0.01)。類似的，ΔE值與總酚含量呈極顯著正相關關系(r=0.889,P<0.01)，與還原糖呈顯著負相關關系(r=-0.722,P<0.05)，與葡糖糖含量呈極顯著負相關關系(r=-0.925,P<0.01)。a*值與總酚呈極顯著負相關關系(r=-0.920,P<0.01)，h° 值與總酚、葡萄糖和蔗糖呈極顯著相關。桃果漿L*值與總酚含量呈極顯著正相關關系，這是由于熱燙抑制了酶促褐變反應，提高了酚類物質的保留率，并且細胞破碎促進了酚類物質的釋放，破壞了多

表2 均細化處理對桃果漿葡萄糖、果糖、蔗糖的影響Table 2 Effects of refining treatments on peach pulp glucose, fructose and sucrose /(mg·g-1)

表3 果漿色值與物質成分指標間的Pearson相關性分析Table 3 Pearson correlation coefficients of peach pulp color stability to material composition indicators

酚-蛋白絡合物的形成，使酚類物質增多。桃果漿還原糖和蔗糖的含量與色澤呈極顯著負相關，在熱燙過程中，高溫加劇了還原糖的釋放和蔗糖的降解，但美拉德反應的速率大于還原糖增加的速率，總體無明顯變化的趨勢，這與鮑若晗[25]的研究結果一致。

根據上述分析可知，色值與果漿褐變的相關物質包括總酚、果糖、葡萄糖和蔗糖之間有顯著相關性，果漿色值與上述物質之間是否存在量化關聯關系，采用逐步線性回歸模型進行分析，即果漿色值指標為因變量，相關物質組成指標為自變量，對所有候選變量分別進行統計學檢驗，剔除不顯著的變量。在此過程中，統計上不顯著的t值也被刪除。其中X1、X2、X3、X4、X5分別代表葡萄糖、蔗糖、總酚、蛋白質和果糖的含量。由表4可知，所有方程R2> 0.5，表明其均能夠解釋色澤與相關物質組分間的關聯關系。L*和ΔE與葡萄糖和蔗糖的含量有顯著的函數關系(R2=0.934，R2=0.947)。a*值與總酚、可溶性蛋白質和蔗糖含量存在顯著的數量關系(R2=0.974)。c*和h° 值受不同糖類物質的影響。線性回歸分析結果表明，桃果漿的表觀色澤主要與葡萄糖和蔗糖物質有關，在均細化處理過程中的非酶褐變可能以美拉德反應為主。

表4 果漿色澤與物質成分間的逐步線性回歸方程Table 4 Stepwise linear regression analyses between color of peach pulp and material composition indicators

3 討論

本研究結果表明熱燙協同超細粉碎處理改善果漿的色澤品質，Goyeneche等[26]研究表明，高溫會引起酶變性，從而導致不可逆的構象變化，影響其功能活性。本研究發現桃果漿在90℃條件下熱燙1 min，PPO已基本失活，說明熱燙可有效抑制酶促褐變反應。同時，超細粉碎能夠降低顆粒粒徑，使光線發生散射，從而提高桃果漿的亮度。膠體磨處理后，果漿的色澤變暗，該技術參數仍需進一步優化。另外，未熱燙的桃果漿經超細粉碎后PPO活性提高，這可能是因為超細化處理過程改變了PPO的分子結構，激活其酶活性，這與劉偉[27]的研究結果一致。此外，PPO活性取決于酚類物質的結構，在高速剪切過程中，酚類物質結構的改變仍需進一步探究。通過進一步對桃果漿色澤相關物質組分的研究表明，超細粉碎可有效促進總酚、蛋白質和還原糖等營養物質的釋放，最大程度保留原果的品質，此結果與劉子放等[28]和潘浪[29]的結果一致。由于超細粉碎破壞了物料的細胞壁，顆粒粒徑減小，促進細胞內的營養物質的釋放。Koley等[30]比較了新鮮和巴式殺菌果汁的總酚含量，結果表明熱處理會導致酚類物質氧化降解，但在本研究中，熱處理后總酚保留率明顯高于新鮮果漿，且超細研磨能極大保留原料中的總酚物質，這可能是由于粉碎對顆粒物質結構的改變，導致物質之間的相互作用發生變化。

由于超細粉碎設備具有冷卻系統，物料在粉碎過程中的溫度保持在25℃以下，因此，熱燙果漿色澤變暗的原因可能是高溫熱燙過程中發生非酶褐變反應。Pearson相關系數和逐步線性回歸方程分析結果表明，L*值與總酚含量呈極顯著正相關性，高琨[31]表明酚類物質(如兒茶素、表兒茶素等)具有較強的抗氧化活性和自由基清除能力，能夠抑制酚酶催化的酶促褐變并延緩非酶褐變物質的釋放和氧化。本研究發現，超細研磨提高了桃果漿酚類物質的保留率，對非酶褐變反應的發生具有抑制或消減作用，從而提高了果漿的亮度。然而，關于均細化處理過程中的非酶褐變物質基礎仍需做進一步研究。線性回歸方程結果表明，桃果漿色澤主要與葡萄糖和蔗糖物質有關，可以初步明確果漿在破碎中的非酶褐變反應以美拉德反應為主。超細粉碎作為冷破碎技術，一方面可以通過“最少加工處理”實現產品品質提升，另一方面，與單純熱處理相比，“最少加工處理”也可以實現節能、環保等效果。

4 結論

本研究結果表明熱燙協同超細粉碎后，桃果漿色澤有肉眼可觀察到的變化(ΔE值均大于3.5)。經過熱燙處理的桃果漿，L*、b*和ΔE值升高，a*值降低。與打漿和膠體磨相比，超細粉碎能夠提高桃果漿的感官色澤，L*、b*值提高，a*值無顯著變化，ΔE值增加，不同超細粉碎頻率對桃果漿a*和b*值無顯著影響。超細粉碎能夠破壞顆粒物質，促進桃果漿中總酚、蛋白質和還原糖等營養物質的釋放。熱燙處理能夠鈍化桃果漿PPO活性，抑制酶促褐變反應，桃果漿在不同均細化處理過程中的褐變反應以非酶褐變為主。Pearson相關系數和逐步線性回歸方程分析結果表明，熱燙果漿在研磨過程中的非酶褐變以美拉德反應為主，酚類物質對非酶褐變有一定的抑制或消減作用。