金刺梨原汁脫澀及其與梨-南瓜復配果蔬汁的研制

金佳幸，張海娟，岳華嶺，宋 琰，張紅霞，廖紅梅,,

（1.安順學院，貴州省教育廳金刺梨研究與開發工程研究中心，貴州安順 561000；2.江南大學食品學院，江蘇無錫 214122）

金刺梨為無籽刺梨的果實，源產于貴州省安順市，目前在畢節市、黔南州和六盤水等地亦多有種植，為貴州省特色植物資源[1-2]。與刺梨相較，二者同屬于薔薇科薔薇屬，富含維生素C、多糖、超氧化物歧化酶、氨基酸、有機酸、酚類和黃酮，在健康食品、保健食品和醫藥方面具有較大的發展潛力[3-4]；但金刺梨果實表皮刺較少或無刺、果肉厚實、大多數果實內部無種子，其基本組成在糖、酸和單寧等多方面與刺梨果實差異較大[5]。金刺梨研究起步較晚，目前國內產品主要有金刺梨汁、金刺梨酒、金刺梨酥和金刺梨果醬等[6]，對其精深加工還有很大的發展空間。

金刺梨原汁在加工前若不進行預處理，口感較酸澀，主要是由于其中含有1.53%單寧[7]，飲用時單寧與唾液蛋白相互作用產生澀味[8]。張瑜等[9]通過電子舌技術確定了在刺梨汁中加入0.12%單寧酶，經45 ℃下加熱100 min 后添加0.015%三氯蔗糖可以有效脫除澀味。單寧脫除方法包括吸附法和包埋法。例如可利用明膠或殼聚糖與單寧分子中的活性基團進行絮凝反應產生沉淀進而脫除[1]。伍亞華等[10]利用明膠吸附脫除宣木瓜果汁中的單寧，結果表明35 ℃下添加質量分數為1.5%的明膠吸附30 min后所得果汁脫澀效果最好，單寧脫除率為62.3%。包埋法主要是利用包埋劑與單寧形成絡合物從而達到降低其含量的效果。例如，徐國勝等[11]發現在45 ℃下添加質量分數為0.5%的β-環糊精處理90 min 對柑橘類果汁脫苦效果最佳。此外，本實驗室前期研究以安順市金刺梨為原料制備原汁，經測定原汁中可滴定酸高達1.77%、pH為2.85，口感酸澀。為了提高其適口性，可考慮在脫澀的基礎上與其他果蔬汁進行復配。

果蔬復合汁是指以兩種及以上果蔬汁為原料、并按一定比例混合調配而成，其風味獨特、營養豐富[12]。目前已有少量研究報道刺梨復合果汁或飲料的加工。例如，鄧毅等[13]以刺梨汁15%、蜂膠提取液6%、檸檬酸0.1%、蔗糖9%、0.25%復合穩定劑制備飲料，產品風味較好、顏色呈淺黃色、酸甜適口、無分層及沉淀現象。但由于該研究僅進行感官評價，未測定理化指標等，難以有效量化地反映產品品質。劉翰飛等[14]將無籽刺梨和有籽刺梨原汁進行調配，當兩者體積比為3.5:6.5、并添加質量分數為5%的冰糖時制得復合型刺梨飲料呈現明亮的黃色、澄清、酸甜可口，且風味獨特。

本文以金刺梨為原料，針對原汁口感酸澀的問題，擬采取先脫澀處理，再輔以南瓜漿和酥梨汁進行復配優化，制備金刺梨復合果蔬汁。碭山梨味甜多汁，能夠改善金刺梨汁酸味大的問題[15]。南瓜富含南瓜多糖、纖維素、氨基酸、蛋白質及維生素等多種營養成分[16]，且其中果膠含量較高可改善濁汁穩定性[17]。將酥梨汁、南瓜漿與金刺梨汁進行復配有助于研制出口感更好的復合果蔬飲料，為金刺梨的深加工及發展提供理論和技術支持。

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

金刺梨果實 產自貴州省畢節市，2020 年9 月底～10 月初采摘，取黃色或金黃色無病蟲害鮮果，冷鏈運輸至實驗室后，經分級篩選去除碰傷果和果柄果葉等，置于-20 ℃冷凍保藏；密本老南瓜、碭山酥梨本地超市；果膠酶（Pectinex，酶活力100000 U/mL）上海嘉衡生物技術有限公司；食品級VC（≥99.9%）上海皓塵生物科技有限公司；β-環糊精河南千志食品有限公司；明膠（食品級）河南豐華生物科技有限公司；硫酸、氫氧化鈉、高錳酸鉀、硫脲、草酸、蒽酮、葡萄糖、2，4-二硝基苯肼、2，6-二氯靛酚、L（+）-抗壞血酸等 AR 級試劑，國藥集團化學試劑有限公司；活性炭 上海泰坦科技股份有限公司；超氧化物歧化酶（SOD）測定試劑盒 南京建成生物工程研究所。

SRQ-7316 型多功能破壁料理機 廣東中山市速熱奇電器有限公司；SQP 型電子天平 賽多利斯科學儀器有限公司；JHG-54-P100 型高壓均質機 上海普麗盛融合機械設備有限公司；DV-II+PRO 型旋轉粘度計 美國Brookfield 公司；UV mini-1240 紫外分光光度計 島津儀器蘇州有限公司；HH-2 型電熱恒溫水浴鍋 江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；5805DL 型高速離心機 德國Eppendorf 公司；DELTA 320 型pH 計 美國梅特勒-托利多集團；3840-E16 型糖度儀 日本Atago 公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 金刺梨復配果蔬汁的制備

1.2.1.1 制備工藝流程 金刺梨復配果蔬汁按照圖1所示工藝流程制備：

圖1 金刺梨復配果蔬汁制備工藝流程Fig.1 Preparation process of blended chestnut rose juice

1.2.1.2 操作要點 金刺梨汁：金刺梨果實（-20 ℃凍藏）經解凍（4 ℃、8 h）后，挑選黃色或金黃色成熟飽滿的果實，流動自來水沖洗；隨后將果實于95 ℃水浴中熱燙30 s，立即破碎打漿（1000 r/min）得到果漿；在果漿中添加0.1%（m/m）果膠酶，于40 ℃下酶解1 h，經過120 目篩后收集汁液，得到金刺梨原汁。

南瓜汁：新鮮密本老南瓜經自來水清洗后去皮蒸熟，冷卻后經高速（2000 r/min）打漿得到南瓜漿。

梨汁：選用碭山酥梨制備梨汁。經清洗去皮后打漿，過80 目篩后收集梨汁并加入1‰食品級Vc護色，得到梨汁。

復配果蔬汁：果蔬汁經調配后在20 MPa 下均質2 次，經高溫短時殺菌后立即裝瓶置于4 ℃冷藏，4 h 內完成后續相關實驗。

1.2.2 金刺梨原汁中單寧的脫除

1.2.2.1β-環糊精包埋法 分別添加0.4%、0.5%、0.6%和0.7%β-環糊精于金刺梨原汁中，于室溫下攪拌60 min 后80 目過濾。

1.2.2.2 明膠吸附法 分別添加0.3%、0.4%、0.5%、0.6%和0.7%明膠于金刺梨原汁中，以食用堿調整pH 為4.0，40 ℃下吸附30 min，間斷式攪拌使明膠溶解[11]，再于80 目過濾去除沉淀。

1.2.2.3 單寧含量測定 采用高錳酸鉀滴定法[18]測定單寧：將樣品稀釋至合適濃度，取待測樣品液5 mL，加入10 mL 去離子水和5 mL 的2.5 mo1/L H2SO4溶液，混勻后在50 ℃水浴反應5 min。用KMnO4溶液滴定至淡粉色并維持30 s 不褪色即為終點，記錄滴定體積。吸取樣品液5 mL，加入3 g 活性炭和10 mL 去離子水，加熱攪拌10 min，過濾后向濾液中加入5 mL 的2.5 mo1/L H2SO4溶液，用KMnO4溶液滴定至淡粉并維持30 s 不褪色，記錄滴定體積。根據公式（1）計算單寧含量：

式中：c—KMnO4的摩爾濃度，mol/L；V1—滴定樣品消耗KMnO4的體積，mL；V2—經活性碳吸附后滴定所消耗KMnO4的體積，mL；m—樣品質量，g；0.04157 為1 mL 0.01 mol/L KMnO4溶液相當于單寧的毫克數，mg。

1.2.2.4 單寧脫除率的計算 取10 mL 待測果汁，室溫下于8000 r/min 離心10 min，測定上清液中單寧含量X1，按公式（2）計算單寧的脫除率η[18]。

式中：X—脫除處理前樣品中單寧含量，mg/L；X1—脫除處理后樣品中的單寧含量，mg/L。

1.2.3 金刺梨復配果蔬汁的研制

1.2.3.1 復配方案設計 為研制口感良好、酸甜適口和穩定性高的金刺梨復配果蔬汁，利用梨汁中的糖賦予甜度、南瓜漿中的果膠等物質以提高復配果蔬汁穩定性，根據預實驗結果設計復配方案如表1，擬通過感官評價和基本理化指標以確定優化的復配配方。

1.2.3.2 可溶性固形物含量（SSC）采用糖度儀測定SSC，用滴管吸取1～2 滴果汁于測糖儀的棱鏡表面，于常溫下進行讀數。

1.2.3.3 pH 測定 采用pH 計在室溫下測定果汁pH。

1.2.3.4 感官分析 邀請實驗室內由20～40 歲年齡段10 人進行復配果蔬汁感官評價。參照GB/T 31121-2014《果蔬汁類及其飲料》[19]擬定感官評價指標（滿分100 分計），運用綜合評分法品評，具體指標見表2。

1.2.3.5 巴氏殺菌及指標測試 將優化后的樣品組進行巴氏殺菌，采取高溫短時工藝（85 ℃、3 min；90 ℃、1 min；90 ℃、3 min；90 ℃、5 min）進行殺菌及條件優化。依照國標GB/T 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》[20]測定細菌總數，以及國標GB/T 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》[21]測定霉菌和酵母總數。

1.2.3.6 色澤指標 采用高精度分光測色儀進行果汁色澤測定。將果汁樣品倒入1 cm 光路徑比色皿中測定L*、a*和b*。ΔE根據公式（3）[22]計算：

1.2.3.7 可滴定酸 采用GB 12456-2021《食品安全國家標準食品中總酸的測定》[23]中的pH 計電位滴定法測定總酸。用NaOH 溶液進行滴定，中和試樣pH 至8.2 即為滴定終點。重復三次測定，取平均值。可滴定酸度按公式（4）計算：

式中：X—試樣中總酸的含量，%；c—NaOH 溶液的濃度，mol/L；V1—試液消耗NaOH 溶液的體積，mL；V2—空白消耗NaOH 溶液的體積，mL；k—檸檬酸的換算系數，0.070；F—試液的稀釋倍數；m—試樣的體積，mL。

1.2.3.8 總糖含量 用蒽酮-硫酸比色法[24]測定總糖含量。稀釋果汁至合適測定范圍，吸取1 mL 果汁稀釋液，立即加入4 mL 蒽酮試劑，混勻后置于沸水浴中加熱10 min，冷卻后在610 nm 波長處測定吸收度。以葡萄糖標準溶液繪制標準曲線，計算復配汁中總糖的含量。

1.2.3.9 SOD 酶活的測定 采用水溶性四唑鹽（Water soluble tetrazolium-1，WST-1）法，使用試劑盒法檢測。根據表3，將樣品和反應試劑加入到微量96 孔平底板中。將96 孔平底板放入酶標儀中充分混合，在37 ℃下孵育20 min，并在450 nm 處檢測。

表3 SOD 反應體系Table 3 SOD reaction system

SOD 的抑制率根據式（5）計算：

式中：A1—對照孔在450 nm 的吸光度；A2—對照空白孔450 nm 的吸光度：A3—樣品孔在450 nm的吸光度；A4—測定空白孔450 nm 的吸光度。

SOD 的酶活性根據式（6）計算：

式中：I—SOD 抑制率；D1—系統稀釋因子；D2—樣品稀釋因子。

1.2.3.10 還原型VC含量 使用GB 5009.86-2016《食品安全國家標準食品中抗壞血酸的測定》[25]中的2,6-二氯靛酚滴定法進行測定，首先對2,6-二氯靛酚溶液進行標定：準確吸取1 mL 抗壞血酸標準溶液，加入10 mL 草酸溶液，搖勻，用2,6-二氯靛酚溶液滴定至粉紅色，保持15 s 不褪色為止，同時做空白試驗。2,6-二氯靛酚溶液的滴定度按公式（7）計算：

式中：T—2,6-二氯靛酚溶液的滴定度，mg/mL；c—抗壞血酸溶液的濃度，mg/mL；V—抗壞血酸溶液的體積，mL；V1—滴定抗壞血酸溶液所消耗2,6-二氯靛酚溶液的體積，mL；V0—滴定空白所消耗2,6-二氯靛酚溶液的體積，mL。

將樣品用2%的草酸稀釋20 倍，搖勻后過濾。準確吸取10 mL 濾液，用標定過的2,6-二氯靛酚溶液滴定，直至溶液呈粉紅色15 s 不褪色為止，同時做空白試驗。還原型VC含量按公式（8）計算：

式中：X—試樣中VC含量，mg/100mL；V—滴定試樣所消耗2，6-二氯靛酚溶液的體積，mL；V0—滴定空白所消耗2，6-二氯靛酚溶液的體積，mL；T—2,6-二氯靛酚溶液的滴定度，mg/mL；A —稀釋倍數；m —試樣體積；mL。

1.2.3.11 總VC含量 利用2,4-二硝基苯肼法[24]測定樣品中的總抗壞血酸含量：將樣品稀釋至合適范圍并過濾。取25 mL 濾液加入0.5 g 活性炭，振搖1 min，過濾后加入10 mL 2%硫脲溶液并搖勻。取上述溶液4 mL 加入1.0 mL 2% 2,4-二硝基苯肼溶液，將試管放入（37±0.5）℃恒溫箱中保溫3 h。將樣品放入冰水中，滴加5 mL 85%硫酸后將樣品從冰水中取出，室溫下放置30 min 后于500 nm 波長下測吸光值。加2 g 活性炭于50 mL 標準抗壞血酸溶液中，按樣品測定步驟進行顯色反應并繪制標準曲線。樣品中的總VC含量結果按式（9）計算：

式中：X—樣品中抗壞血酸含量，mg/100mL；ρ—由標準曲線得“樣品氧化液”中總抗壞血酸的濃度，μg/mL；V—試樣總體積，mL；f—樣品氧化處理過程中的稀釋倍數；m—樣品的體積，mL。

1.3 數據處理

2 結果與分析

2.1 金刺梨原汁中單寧的脫除

刺梨果實芳香濃郁，多酚物質含量為0.6%～2.2%，但其中存在的單寧導致果汁口感苦澀[26]。在榨汁過程中單寧易被氧化，導致果汁褐變，它易與蛋白質絮凝產生沉淀[27]，故脫除部分單寧不僅可提升果汁的感官接受度，也有利于維持其混濁穩定性。

由圖2 可見，單寧脫除率隨β-環糊精和明膠的添加量增加呈現先上升后下降的趨勢。這是由于單寧是一種兩性電解質，能夠將果汁中的顆粒吸附凝結[10]。在β-環糊精的添加量低于0.6%時，它與單寧分子間以范德華力及氫鍵締合，從而掩蓋苦澀味。但當單寧吸附聚集時，β-環糊精包埋能力下降，導致包埋物破裂，部分苦味物質流出。故當β-環糊精的添加量高于0.6%時，果汁中單寧含量隨著β-環糊精的添加量增加而上升[10,26]。

圖2 明膠和β-環糊精對金刺梨原汁中單寧的脫除效果Fig.2 Effect of gelatin and β-cyclodextrin on the removal of tannins from raw chestnut rose juice

當體系中明膠添加量低于0.5%時，單寧上的酚羥基與明膠的酰胺基通過氫鍵連接，生成不溶水的復合物，在原汁表面形成較薄的疏水層，因而原汁中單寧含量隨明膠添加量的增加而下降。當明膠添加量超過0.5%之后，單寧分子在明膠表面聚集到一定程度形成單寧-明膠聚集體，使得單位明膠分子吸附單寧的能力降低[10-11]。

金刺梨原汁中含1.691%單寧。由圖2 可得，β-環糊精和明膠均能脫除對金刺梨原汁中的部分單寧，相同濃度下明膠的脫除效果更好。其中，當β-環糊精添加量為0.6%時其脫除效果較好，單寧脫除率為53.22%；當明膠添加量為0.5%時其對單寧的脫除效果較好，脫除率達63.00%，殘留單寧0.63%。類似的，李小紅等[28]報道β-環糊精修飾的功能化殼聚糖使刺梨汁中的單寧脫除率達到69.3%；顧曉雨等[29]使用0.7%酪蛋白對藍靛果汁進行脫澀，其脫除率為62.13%。故后續實驗所用金刺梨汁先經0.5%明膠脫澀處理，再進行復配處理。

2.2 金刺梨復配果蔬汁

2.2.1 復配原輔料的可溶性固形物及pH 以金刺梨汁、梨汁、南瓜漿為原料研制復配果蔬汁。金刺梨汁、南瓜漿和梨汁的SSC 分別為（15.67±0.06）°Brix、（9.80±0.05）°Brix 和（10.17±0.06）°Brix，其pH 分別為3.13±0.02、5.99±0.01 和6.17±0.01。

2.2.2 復配果汁的可溶性固形物及pH 由圖3 可知，復配汁的SSC 值與刺梨汁所占比例成正比，與南瓜漿、梨汁的比例成反比；而復配汁的pH 則正好相反，這與之前測定的三種材料的SSC 值與pH 結果相符合。7 組樣品中SSC 最高、pH 最低為5 號復配果蔬汁。

圖3 復配比例對復配果蔬汁可溶性固形物含量（A）和pH（B）的影響Fig.3 Soluble solid content（A）and pH value（B）of blended chestnut rose-pear-pumpkin juices with varied proportion

2.2.3 復配果汁的感官評分 由圖4 中可知，5 號組樣品的感官評分相對較低；7 號組樣品的感官得分最高，綜合考慮該組復配果蔬汁的pH、SSC 含量和感官評價結果3 個指標，后續選擇7 號組樣品即金刺梨汁:梨汁:南瓜漿體積比為34:40:26 的復配果蔬汁進行實驗。

圖4 金刺梨復配果蔬汁的感官評價結果Fig.4 Sensory evaluation of blended chestnut rose-pearpumpkin juices

2.2.4 巴氏殺菌結果 未經殺菌處理的復配汁中細菌和霉菌酵母總數分別為3.56 和3.82 lg CFU/mL（表4）。經85 ℃下3 min 和90 ℃下1 min 處理后，細菌總數分別降至1.38 和1.11 lg CFU/mL，均符合國家標準（≤2 lg CFU/mL）；在90 ℃下處理3～5 min 后，細菌未檢出；經熱殺菌處理后，霉菌和酵母均未檢出。表明在85～90 ℃下熱處理可有效降低復配汁中的微生物數量。相似的，王雪雅等[30]研究報道在85 ℃下處理10 min 可使刺梨汁中的菌落總數從2.69 lg CFU/mL 降到＜1 CFU/mL。寧孔卵等[31]研究發現95 ℃下殺菌17.5 min 可使藍莓汁達到商業無菌。可見，高溫短時巴氏殺菌可對高酸果汁起到有效殺菌作用。

表4 巴氏殺菌對金刺梨復配果蔬汁中微生物的影響Table 4 Effect of pasteurization on microorganisms in blended chestnut rose-pear-pumpkin juice

2.2.5 巴氏殺菌對復配果蔬汁理化指標的影響 由表5 可知，殺菌處理后復配汁的pH 上升，這與總酸含量下降相吻合；可溶性固形物含量隨溫度的升高或時間的延長顯著（P＜0.05）降低；熱處理使復配汁的顏色發生變化（ΔE＞2）。其中，85 ℃下處理3 min 對果汁的顏色影響最小，其ΔE為6.64，但已達到肉眼可視差異（ΔE＞5）。復配汁的L*值和b*值顯著（P＜0.05）下降，反映其亮度和黃值降低，這可能是經熱處理后加快了果汁中美拉德反應[32]，從而導致果汁褐變。類似的，Arias 等[33]報道熱處理（80 ℃、7 min）使胡蘿卜汁顏色改變（ΔE=3.49）。

表5 巴氏殺菌對金刺梨復配果蔬汁理化指標的影響Table 5 Effect of pasteurization on physicochemical indexes of blended chestnut rose-pear-pumpkin juice

如表6 所示，隨著殺菌溫度升高或時間延長，復配果汁總酸與總糖含量顯著（P＜0.05）降低，這與Lamo等[34]的結果相似。夏必幫等[35]研究發現紅肉火龍果汁在95 ℃下處理10 min 后，總糖的保留率為73.04%。這可能是由于熱處理中果汁發生美拉德反應消耗了部分還原糖[32]。

表6 巴氏殺菌對金刺梨復配果蔬汁營養成分的影響Table 6 Effect of pasteurization on nutritional components of blended chestnut rose-pear-pumpkin juice

SOD 是生物體內存在的一種重要的抗氧化金屬酶[36]。熱處理對SOD 酶活有破壞作用，經熱殺菌后SOD 酶活分別降低了32.23%、34.91%、38.34%和42.51%。王雪雅等[30]發現95 ℃處理10 min 使刺梨汁中SOD 酶活降低53.70%。這是由于高溫使得SOD 酶活性被破壞且無法逆轉。

復配汁中的VC含量隨著加熱強度增大而不斷降低。在85 ℃下處理3 min 后，還原型VC和總VC的保留率分別為78.72%和80.30%。黃曉玲等[37]研究發現高溫短時殺菌（115 ℃、8.6 s）使NFC 橙汁中VC含量下降39.30%。這是由于VC對熱敏感，高溫導致 VC發生氧化降解[38]。故從保留VC的角度考慮應盡量選擇較低的殺菌溫度。

3 結論

綜上所述，加入0.5%明膠可使金刺梨原汁中單寧脫除率達到63.00%；將金刺梨汁:梨汁:南瓜漿按照體積比為34:40:26 的比例進行復配可得到綜合感官評價較好的復配果蔬汁。采用85 ℃下處理3 min能夠有效控制復配果蔬汁的微生物，其中細菌總數為1.38 lg CFU/mL，酵母和霉菌未檢出；經殺菌處理后復配果蔬汁的可溶性固形物和總酸含量分別下降2.33%和5.98%，總糖保留率為91.6%，SOD 酶活保留率為67.8%，還原型VC和總VC保留率分別達到78.72%和80.30%，但復配果蔬汁的顏色發生肉眼可視的改變。通過對金刺梨原汁進行脫澀和復配處理有助于開發新型金刺梨汁產品，未來可以通過非熱加工方式來更好地保持其復配果蔬汁的品質。