超滤对石榴汁抗氧化活性的影响

王毕妮，刘 静，曹 炜，高 慧，程 妮，邓建军

（1.西北大学化工学院食品工程系，陕西西安710069；2.中国检验认证集团陕西有限公司，陕西西安710068）

超滤对石榴汁抗氧化活性的影响

王毕妮1，刘 静2，曹 炜1，高 慧1，程 妮1，邓建军1

（1.西北大学化工学院食品工程系，陕西西安710069；2.中国检验认证集团陕西有限公司，陕西西安710068）

主要探讨不同截留分子量（100、30、10ku）的超滤膜对石榴汁的澄清效果及抗氧化活性的影响，以确定生产高抗氧化活性澄清石榴汁的最适超滤膜。结果表明，30ku超滤膜对石榴汁的澄清效果较好，可保存其酚类化合物、花色苷、VC等抗氧化活性成分80%左右，使DPPH自由基清除活性和FRAP损失在16%以下。因此，建议采用30ku超滤膜澄清石榴汁，以得到具有高抗氧化活性的石榴汁。

石榴汁，超滤，抗氧化活性

石榴为石榴科植物石榴（Punica granatum）的果实。石榴果实美观鲜艳、营养丰富。石榴汁含有丰富的糖、有机酸、VC、VB、果胶、多酚类化合物等营养成分[1]。近年研究表明，石榴汁能够有效清除多种氧自由基，对动脉粥样硬化、某些肿瘤、糖尿病、细菌感染等具有显著的防治作用[2-3]。此外，动物及人体实验结果均表明，石榴汁对衰老机体抗氧化功能具有较好的改善作用[4-5]。

鲜榨石榴汁的浊度较高，在加工过程中常常需要澄清处理。采用果胶酶法澄清石榴汁后，可显著提高其中的总酚含量，降低浊度，但浊度还有点高，需要进一步澄清处理[6]。除酶解工艺外，石榴汁加工过程中的硅藻土过滤澄清和杀菌工艺也会显著降低石榴汁的抗氧化能力，从而降低石榴汁对人体的保健作用[7]。可见，优选适宜的石榴汁加工工艺对石榴汁抗氧化能力的保存具有重要的意义。超滤是果汁生产中常用的澄清方法之一，可除去影响果汁稳定性的悬浮物质和沉淀物，从而提高果汁的感官品质。为达到一定的澄清效果，且能最大程度地保持果汁中的生物活性成分，需对不同截留分子量的超滤膜进行筛选。有关不同截留分子量的超滤膜对石榴汁抗氧化活性的影响鲜有报道。超滤前如对石榴预澄清处理，则可大大提高超滤过程的工作效率[8]。因此，本实验先采用果胶酶法澄清石榴汁，再用不同截留分子量的超滤膜处理，探讨超滤处理后石榴汁的主要理化指标、主要抗氧化活性成分及抗氧化活性的变化，为石榴汁澄清工艺的科学制定及石榴保健食品的开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

石榴 陕西临潼净皮甜石榴，采自陕西临潼，果实达到正常采收成熟度，将采摘的新鲜石榴置于密封袋中密封，保存于4℃的冰箱中待用；果胶酶 食品级，购自诺维信酶制剂公司，KT513011，酶活力5000U/mg；其他化学试剂 均为分析纯。

电子分析天平 北京赛多利斯天平有限公司；LXJ-II B型高速离心机 上海安亭科学仪器厂；浊度仪 上海精密科学仪器有限公司；751-GD紫外可见光分光光度计 上海分析仪器厂；HH-2数显恒温水浴锅 国华电器有限公司；WYT-4手持糖量计吴州中友光学仪器有限公司；LNG-TM-018超滤实验机 上海朗极化工科技有限公司，其提供膜材料为管式聚砜膜，其截留分子量分别为10000、30000、100000u，简称为：10、30、100ku。

1.2 实验方法

1.2.1 石榴汁的制备 石榴汁按如下工艺制备：

石榴→选料→清洗→去皮、取籽→破碎→离心分离→酶解→超滤→石榴汁

1.2.1.1 原料预处理 选择无虫害、无腐烂、完熟期的石榴。石榴经清洗后，手工去皮取籽粒，将石榴籽粒置于多功能食品加工机中破碎，4800r/min离心分离10min，得到原石榴汁。

1.2.1.2 酶解 按原石榴汁量的0.05%（v/v）添加果胶酶，恒温50℃水浴处理2h，然后冷却至常温，4800r/min离心分离10min，取上清液贮存于-18℃待用。

1.2.1.3 超滤 将酶解后的石榴汁再经不同截留分子量（100、30、10ku）的超滤膜进行超滤，超滤液置于-18℃冰箱中贮存待用。

1.2.2 可溶性固形物的测定 用阿贝折光仪检测，以20℃下折光计。

1.2.3 可滴定酸的测定 采用滴定法。

1.2.4 透光率的测定 分别取各石榴汁样品，用1cm比色皿，以蒸馏水作为空白，在625nm波长处测定其透光率。

1.2.5 浊度的测定 浊度仪在使用前先使用标准溶液标定仪器，然后再将石榴汁样品放入样品管至刻度线，测定其浊度。

1.2.6 总VC含量的测定 采用2，4-二硝基苯肼比色法[9]。分别取各石榴汁样品100mL，各加入2g活性炭，振摇1min后过滤，弃去最初数毫升滤液。各取1.0mL此氧化提取液，加入1.0mL 2%硫脲溶液混匀。再加入0.5mL 2%2，4-二硝基苯肼溶液，混匀，快速置于37℃恒温水浴中反应3h后，置于冰水中，并缓慢加入2.5mL 85%硫酸，滴加时间至少需要1min，需边加边摇动试管。在室温下放置30min。以不加2，4-二硝基苯肼溶液的样品作为空白，调零点，于500nm波长处测定其吸光值。

1.2.7 总酚含量的测定 采用Folin-Ciocalteu比色法[10]。精确移取各适当稀释后的石榴汁样品各1.0mL，加入Folin-Cioealteu显色剂1.0mL，混匀lmin后，加入lmol/L Na2CO3溶液5.0mL，用蒸馏水定容至10.0mL，混匀，在室温、避光条件下反应1h后，测定760nm波长下的吸光值。总酚含量以每毫升石榴汁的没食子酸当量（GAEmg）表示。

1.2.8 花色苷的测定 采用pH差示法，参考郭松年等[1]的方法测定。

1.2.9 还原糖含量的测定 采用斐林试剂分光光度比色法，参考文献[11]的方法。

1.2.10 总抗氧化能力测定 采用亚铁还原能力（Ferric Reducing Ability of Plasma，FRAP）法[12]。取适当稀释的各石榴汁样品1.0mL，加入4.0mL TPTZ工作液（由300mmol/L pH3.6的醋酸盐缓冲液，10mmol/L TPTZ溶液和20mmol/L FeCl3溶液以1∶1∶1（v∶v∶v）组成），混匀后37℃反应10min，593nm测定其吸光值，以不加样品的作为对照。每升石榴汁的总抗氧化能力以达到同样吸光值所需的Trolox的摩尔数表示（TE mmol/L）。

1.2.11 DPPH自由基清除能力的测定 按照Atoui等[13]的方法。适当稀释的各石榴汁样品1.0mL，加入2.0mL 0.1mmol/L DPPH乙醇溶液，用蒸馏水定容至5.0mL，避光反应30min后，于517nm处测定其吸光值，以不加样品的作为对照组。DPPH自由基的清除率采用以下公式进行计算：

DPPH自由基清除率（%）=（A0-A1）/A0×100

其中，A0为对照组的吸光值；A1为样品组的吸光值。

1.3 数据统计分析

所有测得的实验数据都以3次测定的平均值±标准差来表示。数据分析采用Origin 8.0完成。采用Tukey法分析0.05显著性水平上平均值的显著性差异。p＜0.05表示平均值在α=0.05显著性水平上差异显著。

表1 超滤对石榴汁理化指标的影响Table.1 Effect of UF（ultrafiltration）on the clarification of pomegranate juice

2 结果与分析

2.1 超滤对石榴汁主要理化指标的影响

果汁的理化指标是评价其品质的重要指标。在澄清型果汁的加工过程中，加工工序对其理化指标会有一定的影响，尤其是澄清工序。由表1可见，石榴汁酶解后再经超滤处理，其各主要理化指标存在显著差异（p＜0.05），表明超滤可显著提高石榴汁的澄清效果，且优于壳聚糖澄清处理[14]。此外，随着超滤膜截留分子量的减小，石榴汁的可溶性固形物、可滴定酸及浊度均下降，透光率增加。可见，超滤膜的截留分子量越小，对石榴汁中悬浮微粒的截留量越大，处理后石榴汁的品质越高。当采用10ku超滤膜处理时，石榴汁的可溶性固形物、可滴定酸及透光率与30ku超滤膜处理的无显著性差异（p＞0.05），而浊度显著下降（p＜0.05）。故采用10K超滤膜澄清石榴汁可获得较好的澄清效果。

2.2 超滤对石榴汁中主要抗氧化成分的影响

石榴汁营养丰富，因含有多酚类化合物、花色苷、还原糖、VC等，具有较强的抗氧化作用。而在石榴汁的加工过程中，这些抗氧化活性成分易受加工条件的影响而易氧化损失。超滤澄清是石榴汁的主要加工工序之一，其在对石榴汁澄清的同时，对其中的主要抗氧化成分是否存在影响也是科研工作者所关注的焦点之一。超滤对石榴汁中总酚、花色苷、VC及还原糖含量的影响如图1所示。

图1 超滤对石榴汁中主要抗氧化成分的影响Fig.1 Effect of UF on the major antioxidant substances in pomegranate juice

由图1可知，超滤澄清处理会显著降低石榴汁中这四部分抗氧化成分的含量，且随着超滤膜截留分子量的减小，各抗氧化成分的损失率显著增加（p＜0.05）。其中以还原糖含量的损失率最小，采用10ku超滤膜处理仅损失7.63%；而VC的损失最为严重，100ku超滤膜处理时损失率达12.11%，当采用10ku超滤膜处理后仅保存原VC含量的57.72%，这可能是由于膜截留分子量越小，澄清处理等量石榴汁所需的时间越长，VC等抗氧化活性成分在较长的澄清过程中，因氧气和光线可能导致其氧化损失。因此，在超滤过程中，应尽可能减少与光线和空气接触，以降低抗氧化活性成分的损失。

石榴汁中大量的酚类化合物可赋予其较高的保健价值，但在贮藏过程中，这些酚类化合物的氧化聚合也是导致其发生褐变和混浊沉淀的主要原因。超滤处理可使石榴汁中的总酚和花色苷损失约20%，略高于Alfredo Cassano等[15]的报道（超滤后多酚损失16.5%，花色苷损失11.7%），但较硅藻土过滤澄清（使石榴汁中总酚含量降低了26.45%）[7]，则能较多地保存酚类化合物。部分酚类化合物被截留，也可在一定程度上防止石榴汁在贮藏期产生褐变、混浊沉淀等现象。为了尽可能多地保留石榴汁中的酚类化合物，又要防止因酚类化合物氧化聚合产生的褐变和混浊现象，需要分析导致褐变和混浊的主要酚类组分，从而有针对性地筛选条件加以去除，这还有待于进一步研究。

2.3 超滤对石榴汁抗氧化活性的影响

抗氧化活性是石榴汁主要的保健功能之一。超滤对石榴汁抗氧化活性的影响见图2。由图2可知，超滤前后石榴汁均表现出较高的抗氧化活性，超滤后石榴汁的FRAP值和DPPH自由基清除率均显著下降（p＜0.05），且超滤膜的截留分子量越小，下降越明显。当采用30ku超滤膜处理时，石榴汁的DPPH自由基清除活性损失12.32%，FRAP下降15.98%，低于硅藻土过滤导致的抗氧化活性下降[7]，而采用10ku超滤膜处理时，其DPPH自由基清除活性和FRAP只分别保留84.68%和80.31%，这不仅与超滤过程中石榴汁中主要抗氧化活性成分含量的降低有关，也可能是一些具高抗氧化活性的高分子量化合物被截留所致。

图2 超滤对石榴汁抗氧化活性的影响Fig.2 Effect of UF on the antioxidant activity of pomegranate juice

3 结论

石榴汁酶解后再经超滤澄清，可截留其中部分酚类化合物及其他悬浮微粒，从而大大提高其澄清效果。但超滤过程又会引起酚类化合物、花色苷、VC、还原糖等抗氧化活性成分氧化损失，或截留一些具有抗氧化活性的大分子化合物，导致石榴汁的抗氧化活性下降。不同截留分子量的超滤膜对石榴汁的澄清效果和抗氧化活性有很大的影响。10ku和30ku超滤膜对石榴汁的澄清效果优于100ku超滤膜，除浊度外，二者澄清处理后石榴汁的其他各理化指标无显著差异。且采用30ku超滤膜其澄清处理石榴汁后，较10ku超滤膜可较多地保存石榴汁的抗氧化活性，可保留石榴汁中约80%的酚类化合物、花色苷、VC等抗氧化活性成分，使DPPH自由基清除活性损失12.32%，FRAP值下降15.98%。选用30ku超滤膜处理石榴汁，不仅能达到良好的澄清效果，还可最大限度地保留其中主要的抗氧化活性成分，以得到品质优良、营养保健价值高的石榴汁。因此，30ku超滤膜适用于具高抗氧化活性石榴汁的澄清。

[1]郭松年，董周永，孙海燕，等.石榴汁花色苷热稳定性及其降解动力学研究[J].农业工程学报，2008，24（3）：256-259.

[2]Li Y F，Guo C J，Yang J J，et al.Evaluation of antioxidant properties of pomegranate peel extract in comparison with pomegranate pulp extract[J].Food Chemistry，2006，96：254-260.

[3]Jurenka J S.Therapeutic application of pomegranate（Punica granatum L.）：a review[J].Alternative Medicine Review，2008，13：128-144.

[4]徐静，郭长江，韦京豫，等.一次性灌胃不同水果汁对大鼠外周血抗氧化力影响的研究[J].中国食品学报，2007，7（1）：18-21. [5]徐静，郭长江，杨继军，等.不同抗氧化活性水果汁对老龄大鼠抗氧化功能的防御作用[J].中华预防医学杂志，2005，39：80-83.

[6]Rinaldi M，Caligiani A，Borgese R，et al.The effect of fruit processing and enzymatic treatments on pomegranate juice composition，antioxidant activity and polyphenols content[J]. LWT-Food Science and Technology，2013，53（1）：355-359.

[7]黄明亚，陈祥贵，何宇新，等.加工工艺对石榴浓缩汁抗氧化能力的影响[J].食品与机械，2011，27（6）：92-94，134.

[8]Onsekizoglu P.Production of high quality clarified pomegranate juice concentrate by membrane processes[J].Journal of Membrane Science，2013，442：264-271.

[9]黄伟坤.食品检验与分析[M].北京：中国轻工业出版社，1989：96-105.

[10]Hinneburg I，Dorman H J D，Hiltunen R.Antioxidant activities of extracts from selected culinary herbs andspices[J]. Food Chemistry，2006，97：122-129．

[11]宁正祥.食品成分分析手册[M].北京：中国轻工业出版社，1997：72-81.

[12]Benzie I F，Strain J J.The ferric reducing ability of plasma as a measure of“antioxidant power”：the FRAP assay[J]. Analytic Biochemistry，1996，239：70-76.

[13]Atoui A K，Mansouri A，Boskou G，et al.Tea and herbal infusions：Their antioxidant activity and phenolic profile[J].Food Chemistry，2005，89：27-36.

[14]戴桂芝，沈秀丽，王建.壳聚糖对石榴果汁澄清效果的影响[J].保鲜与加工，2009，9（3）：9-11.

[15]Cassano A，Conidi C，Drioli E.Clarification and concentration of pomegranate juice（Punica granatum L.）using membrane processes[J].Journal of Food Engineering，2011，107（3-4）：366-373.

Effects of UF（ultrafiltration）on the antioxidant activity of pomegranate juice

WANG Bi-ni1，LIU Jing2，CAO Wei1，GAO Hui1，CHENG Ni1，DENG Jian-jun1
（1.Department of Food Engineering，School of Chemical Engineering，Northwest University，Xi’an 710069，China；2.China Certification&Inspection Group Shaanxi Co.，Ltd.，Xi’an 710068，China）

In this research，the effects of UF membranes with different MWCO（100，30 and 10ku）on the clarification and the antioxidant activity of pomegranate juices were investigated，in order to select the optimal ultrafiltration membrane used to producing the clarified pomegranate juice with high antioxidant activity.The results showed that ultrafiltration membranes with MWCO of 30ku presented a better clarification effects than other membranes，and could retain 80%of the phenolic compounds，anthocyanins and VCin pomegranate juices and 84%of its radical DPPH scavenging activity and the FRAP.So it was suggested that ultrafiltration membranes with MWCO of 30ku was applied in the clarification of pomegranate juices with high antioxidant activity.

pomegranate juice；ultrafiltration；antioxidant activity

TS201.1

B

1002-0306（2014）04-0267-04

2013－07－16 *通讯联系人

王毕妮（1980-），女，博士研究生，副教授，主要从事功能活性成分分析及功能性食品方面的研究。

西安市科技计划项目（NC10019（19））。