順式番茄紅素番茄果汁加工工藝的研究

李廣志，馬永強，黎晨晨，修偉業

（1. 哈爾濱商業大學 旅游烹飪學院，黑龍江 哈爾濱 150028；2. 哈爾濱商業大學 食品工程學院，黑龍江 哈爾濱 150028）

番茄（Solanum lycopersicum） 別名西紅柿，番茄亞屬[1]，內含13 種維生素和17 種礦物質對人體有益的生物活性成分，大量番茄紅素、維E 和β -胡蘿卜素等抗氧化物質[2-3]。天然植物中番茄紅素幾乎以全反式存在（80%～97%），但是人體組織中的番茄紅素超過半數為順式異構體，順式生物利用率更高[4-5]。試驗發現人體血清和組織中50%以上的番茄紅素以順式形式存在，順式異構體占前列腺組織中番茄紅素總量的90%以上[6-7]。番茄中水分含量高，由于果皮薄，在受到機械損傷后利用率低，因此發展番茄深加工勢在必行。近年來，隨著我國人民生活水平提高，番茄汁在我國迅速發展，市場潛力巨大。但番茄在壓榨過程中，由于果實中含有大量的果膠導致出汁率較低，嚴重影響工業化生產效率，其次番茄汁中果膠、蛋白質、單寧等組分間的相互作用引起果汁產品的不穩定，出現分層、沉淀現象，影響產品的外觀和品質。

以感官評分為指標，通過單因素試驗確定番茄果汁濃度、白砂糖添加量、檸檬酸添加量對番茄果汁風味的影響。以沉降率為指標，通過單因素試驗確定穩定劑添加量對果汁穩定性的影響，為新型番茄果汁工業化生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

白砂糖（食品級），上海楓未事業有限公司提供；檸檬酸（食品級），濰坊英軒實業有限公司提供；羧甲基纖維素鈉（食品級），重慶力宏精細化工有限公司提供；果膠（食品級），浙江多味化工食品有限公司提供；黃原膠（食品級），淄博中軒生化有限公司提供；番茄（八成熟），攀枝花米易粉羅蘭番茄提供。

1.2 試驗儀器

TGL-16G-B 型臺式高速離心機，上海浦東物理光學儀器廠產品；HWS-26 型恒溫水浴鍋，上海一恒科學儀器有限公司產品；FA1104B 型電子分析天平，上海越平科學儀器有限公司產品；JYL-Y912 型高速組織攪碎機，山東九陽股有限公司產品。

1.3 試驗方法

番茄果汁制備工藝流程：番茄→預處理→打漿（不加水） →酶處理[8]→助溶劑處理[9]→80 目濾布自然過濾→微波加熱異構化（250 W，90 ℃，6 h） →果汁風味調配→果汁穩定性工藝。

1.3.1 順式番茄汁飲料感官評價

感官評分由10 名經培訓的人員組成，對樣品色澤、狀態、香氣、滋味4 個方面進行感官評分。

感官評分標準見表1。

表1 感官評分標準

1.3.2 順式番茄果汁單因素試驗

考查番茄汁添加量（30%，40%，50%，60%，70%）、白砂糖添加量（3%，4%，5%，6%，7%）、檸檬酸添加量（0.08%，0.09%，0.10%，0.11%，0.12%） 對果汁品質的影響。

1.3.3 順式番茄果汁配方工藝優化

在單因素試驗基礎上，以飲料感官評分為指標，選取果汁添加量（A）、白砂糖添加量（B）、檸檬酸添加量（C） 3 個因素添加量的不同水平予以正交設計試驗。

正交試驗因素與水平設計見表2。

表2 正交試驗因素與水平設計/ %

1.3.4 穩定性指標檢測

通過感官評定、離心沉淀率來研究穩定劑對番茄果汁穩定性的影響。

（1） 感官評定。靜置1 周，觀察番茄果汁飲料是否出現分層現象。

（2） 離心沉淀率的測定。離心管的質量W1，加入40 g 果汁飲料樣品，以轉速3 000 r/min 離心15 min，離心管中上清液質量為W2。每個樣品進行3 次平行測定，計算離心沉淀率取其平均值。

離心沉淀率用下式計算：

1.3.5 順式番茄果汁穩定性單因素試驗

選用的穩定劑有果膠、CMC-Na、黃原膠3 不同的穩定劑[10]，考查果膠的添加量（0.14%，0.18%，0.22%，0.26%，0.30%），黃原膠（0.06%，0.08%，0.10%，0.12%，0.14%），CMC-Na 添加量（0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%） 對果汁離心沉淀率的影響。

1.3.6 穩定性正交試驗優化

在單因素試驗基礎上，以飲料離心沉淀率為指標，選取果膠（A'）、CMC-Na（B '）、黃原膠（C '）3 個因素添加量的不同水平進行正交設計試驗。

正交試驗因素與水平設計見表3。

表3 正交試驗因素與水平設計/ %

1.3.7 番茄果汁營養成分測定

將穩定后的番茄果汁按照國標法測定水分、總酸、總糖、還原糖測定含量。利用高效液相法測定番茄紅素、順式番茄紅素含量。

1.3.8 番茄紅素儲備液的配置

精確稱取純度為95%以上的番茄紅素標準品10 mg，用乙酸乙酯溶解于100 mL 棕色容量瓶中定容，配制成質量濃度100 μg/mL 的儲備液-18 ℃下保存。20 h內使用乙酸乙酯配成質量濃度適當的工作液，HPLC 分析測定。

1.3.9 番茄紅素標準曲線的繪制

采用YMC Carotenoid C30 色譜柱對異構體進行分離，DAD 光譜收集波長設置為200～650 nm，流動相選取A（甲基叔丁基醚），B（甲醇）；梯度洗脫條件：流動相A 在35 min 內由0 升高到55%，在10 min內由55%升高到60 %，保持11 min，在4 min 內將至10%；2 min 內降至0，檢測器波長472 nm。量取一定體積番茄紅素儲備液，稀釋配制成不同質量濃度分別為10.0，20.0，30.0，40.0，50.0，60.0 μg/mL標準溶液，利用高效液相色譜儀進行測定。

1.3.10順式番茄紅素異構體含量計算

果汁進行冷凍干燥、磨粉，加入30 mL乙酸乙酯，水浴振蕩20 min，過0.22 μm油膜，進行液相試驗。順式番茄紅素異構體分子于波長472 nm處出現番茄紅素的特征主吸收峰“山字峰”外，在360～362 nm處還會出現一個電子吸收峰。

順式番茄紅素含量根據番茄紅素異構化前后反式番茄紅素含量變化進行計算：

1.3.11數據處理

采用SPSS17.0軟件對數據進行處理，以平均數±標準差表示。

2結果與分析

2.1番茄果汁配方單因素試驗結果

2.1.1番茄果汁添加量對感官評分的影響

番茄果汁添加量對番茄果汁感官評分的影響見圖1。

圖1 番茄果汁添加量對番茄果汁感官評分的影響

由圖1可知，隨著番茄果汁添加量的增加，感官評分呈現先上升后下降趨勢，添加量在60%時感官評分最大為82分，繼續增加果汁濃度感官評分反而下降，可能是因為當果汁添加量超過60%時，果汁番茄味道過重，并且經過異構化過程略帶蒸煮味，所以感官評分反而降低。

2.1.2白砂糖添加量對感官評分的影響

白砂糖添加量對番茄果汁感官評分的影響見圖2。由圖2可知，隨著白砂糖添加量的增加，感官評分呈現先上升后下降趨勢，白砂糖添加量達到5%時，感官評分最大為80分。繼續增加白砂糖的添加量，感官評分隨之降低，這是由于白砂糖含量過大，甜味掩蓋了番茄果汁原有的香氣，使得果汁厚重感增加，使品質下降。

圖2 白砂糖添加量對番茄果汁感官評分的影響

2.1.3檸檬酸添加量對感官評分的影響

檸檬酸添加量對番茄果汁感官評分的影響見圖3。

由圖3可知，隨著檸檬酸添加量的增加，感官得分呈現先上升后下降趨勢，檸檬酸添加量達到0.09%時，感官評分最大為87分。繼續增加檸檬酸的添加量，感官評分隨之降低，這是由于檸檬酸含量過大，強烈的酸味掩蓋了番茄果汁原有的香氣，后酸強烈，使品質下降。

圖3 檸檬酸添加量對番茄果汁感官評分的影響

2.1.4番茄果汁配方工藝優化及工藝驗證

番茄果汁配方正交試驗結果見表4，番茄果汁配方正交試驗方差分析見表5。

表4 番茄果汁配方正交試驗結果

表5 番茄果汁配方正交試驗方差分析

由表可見，各因素對番茄果汁感官評分影響大小順序為A＞C＞B最優條件為A3B2C3。通過上述方差分析結果顯示，果汁添加量和檸檬酸添加量對番茄果汁感官評分有顯著影響（p＜0.05）。最佳番茄果汁工藝配方為番茄汁添加量70%，白砂糖添加量5%，檸檬酸添加量0.10%。為了驗證上述工藝的可靠性，以感官評分為指標，按照上述工藝方案對異構化后的果汁冷卻后進行試驗，平行3 次取平均值，感官評分為95 分明顯提高。

2.2 番茄果汁穩定性單因素試驗結果

2.2.1 果膠對番茄果汁穩定性影響

選取果膠作為穩定劑，加入到制備好的番茄果汁中，靜置1 周后觀察其穩定情況，測定離心沉淀率。

果膠對番茄果汁飲料穩定性的作用見表6，不同果膠添加量對番茄果汁飲料穩定性的影響見圖4。

表6 果膠對番茄果汁飲料穩定性的作用

圖4 不同果膠添加量對番茄果汁飲料穩定性的影響

由圖4 可知，隨著果膠添加量的增加，離心沉淀率隨之降低，當添加量達到0.18%時，繼續增加果膠，果汁沉淀率變化緩慢，且當添加量達到0.26%時，果汁口感變稠。綜合考慮果膠添加量達到0.18%時果汁口感適中，靜置1 周未出現分層現象，穩定性好。

2.2.2 CMC-Na 添加量對番茄果汁穩定性影響

選取CMC-Na 作為穩定劑，加入到制備好的番茄果汁中，靜置1 周后觀察其穩定情況，測定離心沉淀率。

CMC-Na 添加量對番茄果汁飲料穩定性的作用見表7，不同CMC-Na 添加量對番茄果汁飲料穩定性的影響見圖5。

表7 CMC-Na 添加量對番茄果汁飲料穩定性的作用

由圖5 可知，隨著CMC-Na 添加量的增加，離心沉淀率隨之降低，當添加量達到0.4%時，繼續增加CMC-Na，靜置1 周果汁未出現分層現象，且當添加量達到0.5%時，果汁口感變稠。綜合考慮果膠添加量達到0.4%時果汁口感適中，靜置1 周未出現分層現象，穩定性好。

圖5 不同CMC-Na 添加量對番茄果汁飲料穩定性的影響

2.2.3 黃原膠對番茄果汁穩定性影響

黃原膠對番茄果汁飲料穩定性的作用見表8，不同黃原膠添加量對番茄果汁飲料穩定性的影響見圖6。

表8 黃原膠對番茄果汁飲料穩定性的作用

圖6 不同黃原膠添加量對番茄果汁飲料穩定性的影響

選取黃原膠作為穩定劑，加入到制備好的番茄果汁中，靜置1 周后觀察其穩定情況，測定離心沉淀率。

由圖6 可知，隨著黃原膠添加量的增加，離心沉淀率隨之降低，當添加量達到0.08%時，繼續增加果膠，果汁沉淀率變化緩慢，且當添加量小于0.08%時，果汁靜置1 周發生分層現象，添加量達到0.12%時，果汁口感變稠。綜合考慮黃原膠添加量達到0.1%時果汁口感適中，靜置1 周未出現分層現象，穩定性好。

2.2.4 番茄果汁穩定性工藝優化及工藝驗證

穩定劑配方正交試驗結果見表9，穩定劑配方正交試驗方差分析見表10。

表9 穩定劑配方正交試驗結果

表10 穩定劑配方正交試驗方差分析

由表9 可知，各因素對番茄果汁穩定性影響大小順序為A＞C＞B 最優條件為A1B2C2。通過上述方差分析結果顯示，果膠添加量對番茄果汁穩定性影響非常顯著（p＜0.01），黃原膠添加量對番茄果汁穩定性有顯著影響（p＜0.05）。獲得最佳穩定劑配方為果膠添加量0.14%，CMC-Na 添加量0.4%，黃原膠添加量0.10%。為了驗證上述工藝的可靠性，以離心沉淀率為指標，按照上述工藝方案對果汁進行試驗，平行3 次去平均值為8.2%，靜置1 周未發生分層，且果汁口感適中。

2.3 番茄果汁營養成分

2.3.1 番茄紅素標準曲線

番茄紅素標準品質量濃度見圖7。

圖7 番茄紅素標準品質量濃度

2.3.2 番茄果汁中常規營養物質含量

番茄果汁中常規營養物質含量見表11。

表11 番茄果汁中常規營養物質含量

3 結論

以感官評分為指標，通過單因素試驗確定果汁、白砂糖、檸檬酸的添加量。當番茄汁添加量70%，白砂糖添加量5%，檸檬酸添加量0.10%時，感官評分95 分。以離心沉淀率為指標，當果膠添加量0.14%，CMC-Na 添加量0.4%，黃原膠添加量0.10%，離心沉淀率為8.2%，靜置1 周未發生分層，測定番茄紅素含量為62.36±0.07 μg/mL，順式番茄紅素含量31.81±0.05 μg/mL，對順式番茄果汁的研發提供創新思路。