浓缩还原橙汁饮料中果汁含量快速检测方法探究

牛灿杰，张 慧，王 爽，黄 诚，裴 华，方郁野，陈小珍，*

（1.浙江工业大学化学工程学院，浙江杭州310014；2.浙江省质量检测科学研究院，浙江杭州310013；3.浙江天辰新材料科技有限公司，浙江嘉兴314500）

浓缩还原橙汁饮料中果汁含量快速检测方法探究

牛灿杰1，2，张 慧2，王 爽2，黄 诚2，裴 华2，方郁野3，陈小珍1，2，*

（1.浙江工业大学化学工程学院，浙江杭州310014；2.浙江省质量检测科学研究院，浙江杭州310013；3.浙江天辰新材料科技有限公司，浙江嘉兴314500）

果汁含量是浓缩还原橙汁的主要质量指标，也是判定其是否掺假的重要依据。本研究发现：不同产地、不同果汁含量的浓缩还原橙汁饮料中，可溶性物质在325nm紫外波长处有特征吸收，并且与22种常用添加剂溶液的紫外吸收有明显区分；采用自主研制的快速检测设备，将橙汁中可溶性物质按分子量大小分离，325nm下连续检测，得到橙汁可溶性物质按分子量大小分布的紫外特征吸收峰，其峰面积与橙汁含量呈现正相关；以100%巴西浓缩还原橙汁为标准参照，用外标法计算果汁含量。该方法样品前处理简单，只需过滤、超声，即可经凝胶色谱柱分离、检测；色谱柱分离和325nm的检测波长，有效避免了22种常用添加剂对果汁含量检测的干扰；该方法精密度高（RSD＜6.0%）、线性关系好（R2=0.9988）、抗干扰性强，可用于果汁含量大（等）于10%的橙汁饮料中原果汁含量的快速、大批量检测。

浓缩还原橙汁，可溶性物质，果汁含量，快速检测

随着人们生活水平的提高，果汁的需求量及消费量逐年增长。橙汁因其口感好、营养丰富等特点，成为国际市场上消费量最大的果汁，其销量约占世界果汁销量的三分之二。目前，市场上销售的橙汁主要有浓缩还原橙汁（FC）和鲜榨橙汁（NFC），因浓缩还原橙汁（FC）具有贮藏期长、运输方便、调配简单、成本低等优点，占世界橙汁销量的75%［1］。由于市场诱惑力巨大，一些不法生产商为牟取暴利而掺杂使假，为维护消费者的合法权益保证食品安全，已发展了诸多相关掺假鉴别检测技术（如表1）。但已有报道大多针对鲜榨橙汁中掺入低价物质的鉴别检测，关于果汁含量的快速检测方法及相关研究仍然匮乏。已有的橙汁中原果汁含量的检测方法为GB/T 12143-2008《饮料通用分析方法》，该方法需测定六项指标，耗时、耗力，且需经复杂的计算。针对这一现实情况，本研究以当前市场主导产品浓缩还原橙汁（FC）为研究对象，采用凝胶色谱柱将橙汁中可溶性物质按分子量大小分离，紫外光谱连续检测，外标法计算果汁含量，为大批量浓缩还原橙汁饮料的现场快速初筛提供了技术参考。

表1 常用橙汁掺假方式及鉴别方法归纳Table 1 The summaries of common ways of orange juice adulteration and detection technologies

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

浓缩橙汁 分别购自美国（66.0Brix）、巴西（64.9Brix）、江西（64.9Brix）、四川（64.9Brix）、以色列（63.6Brix），均储存于－18℃；商品橙汁 购自当地市场，分别编号为a、b、c（标签标注果汁含量≥100%），d（标签标注果汁含量≥40%），e（标签标注果汁含量≥20%），f、g、h（标签标注果汁含量≥10%），i、j（标签标注果汁含量≥5%）；柠檬黄、苯甲酸钠等22种常用添加剂 均为食品级，购自上海金锦乐实业有限公司。

TC-B型果汁含量快速检测仪 浙江省质量检测科学研究院和浙江天辰新材料科技有限公司联合研制；TU-1901型双光束紫外可见分光光度计 北京普析通用仪器有限公司；AL204型万分位分析天平 上海梅特勒-托利多仪器有限公司；APV-2000型高压均质机 德国APV设备公司；ABBE-3L型折光仪 美国赛默飞世尔科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 TC-B型果汁含量快速检测仪原理 样品注入凝胶柱之后，根据分子筛原理按分子量大小进行分离，分离的物质用微型泵自动进入到紫外光谱仪（固定其检测波长为325nm）。经工作站软件处理后，由电脑自动完成图形记录、全积分、数据换算等（见图1）。

图1 果汁含量快速检测仪器结构示意图Fig.1 The structure diagram of the detecting instrument

1.2.2 不同原果汁含量浓缩还原橙汁的制备 将五个主产区［10］的高倍浓缩橙汁加水稀释为11.5Brix的浓缩还原橙汁，均质后85℃巴氏杀菌0.5h，冷却保存于-4℃（15d内使用完毕）。取10g果汁并采用国标GB/T 12143-2008《饮料通用分析方法》检测其橙汁含量，并根据检测值进一步精确确定各主产区浓缩橙汁调制成100%浓缩还原橙汁时需加入的水的比例。

根据100%纯正浓缩还原橙汁的制备方法，依次制备原果汁含量分别为90%、80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%、5%、1%的浓缩还原橙汁。

表2 浓缩还原橙汁常用添加剂溶液配制Table 2 The commonly used additives and usage in refrigerated orange juice from concentrated（ROJFC）

1.2.3 常用添加剂溶液的制备 浓缩还原橙汁的常用添加剂按其最大使用量制备成溶液（见表2），其使用量参见GB 2760-2011《食品添加剂使用标准》，国标中标示“按生产需要适量使用”的均按3.0g/kg制备。

1.2.4 扫描波长的选择实验 取1.2.2制备的不同果汁含量的浓缩还原橙汁、1.2.3制备的常用添加剂溶液、100%商品橙汁，依次过滤、稀释100倍、脱气后，采用普析TU-1901型双光束紫外可见分光光度计在190～800nm进行图谱扫描。

1.2.5 TC-B型果汁含量快速检测仪检测 样品过滤、脱气后，经TC-B型果汁含量快速检测仪，325nm定波长检测，进样量1m L。

1.2.6 定量特征峰的选择及标准曲线的绘制 分别取1m L 1.2.2中制备的五个主产区的100%浓缩还原橙汁，及不同原果汁含量（100%、80%、60%、40%、20%、10%、5%、1%）的巴西浓缩还原橙汁（未添加任何添加剂），经TC-B型果汁含量快速检测仪测定其紫外图谱。

1.2.7 精密度和稳定性实验 取按1.2.2制备并保存于-4℃的100%巴西浓缩还原橙汁，按1.2.5的方法平行进样六次，对六次所得图谱的定量峰进行积分，计算其峰面积值的RSD值；取100%巴西浓缩还原橙汁分别在1、3、6、12、24h进样，并对定量特征峰积分，计算峰面积值的RSD值。

1.2.8 干扰实验 分别取表2所列的常用果汁添加剂的水溶液，按1.2.5的方法进行检测，测定其紫外图谱。

1.2.9 对比实验 取市场上随机购买的标签标注为100%、40%、20%、10%、5%的果汁，按GB/T 12143-2008《饮料通用分析方法》检测其果汁含量与本方法测定结果进行比较。

1.3 图谱及数据分析软件

采用自主研制的TCDB-1工作站软件，进行图谱分析及数据处理。

2 结果与分析

2.1 最佳波长的选择

五个自制100%浓缩还原橙汁及五个不同产地商品100%浓缩还原橙汁190～800nm的波长扫描图谱见图2，10个100%橙汁样品均呈现出共同的光谱吸收特征，在260～400nm波长范围内吸收值明显，并且随波长增加吸收值先增加后减少，约在0.2～0.9之间变化，290nm处紫外吸收达到最高，吸光值最大。

图2 不同地区自制及商品100%浓缩还原橙汁扫描图谱Fig.2 The spectra of homemade and commercial juices from concentrated（FC）with 100%raw juice content in differentorgins

22种常用添加剂及不同果汁含量浓缩还原橙汁在190～800nm的扫描图谱如图3所示，260～600nm间，大多数添加剂均有吸收，且在290nm左右吸收最强；290～325nm，大多数添加剂的吸光度值逐渐减小，在随后的325～600nm范围，部分添加剂（如β-胡萝卜素、柠檬黄、日落黄等）的吸光度值随波长的增加表现出先增加后减小的趋势。研究发现，橙汁样品和大多数添加剂在290nm均显示出较强的吸收特性，但在325nm左右，不同果汁含量的橙汁仍有较强的光谱吸收特征，而添加剂的紫外吸收则明显减弱，表明325nm的波长下，添加剂对橙汁紫外吸收的影响较小。综合考虑，选择325nm作为橙汁紫外吸收的检测波长。

图3还可看出，在325nm波长处，橙汁吸光度值随果汁含量的增加而增加，但是与果汁含量不呈线性关系，可能由于果汁体系成分复杂，在325nm处有吸收的物质较多，彼此之间互有干扰造成的。

图3 22种常用添加剂及不同果汁含量浓缩还原橙汁的扫描图谱Fig.3 The scannedmaps of 22 kinds of common additives and refrigerated orange juices from concentrated（ROJFC）with different content

2.2 凝胶色谱柱分离、检测方法的建立与方法学验证

橙汁体系是多种物质共存的混合体系，为寻求与果汁含量有关的特征信息，并能准确反映果汁含量的指标，本研究利用凝胶色谱的分子筛原理，将橙汁中可溶性物质按分子量大小分离，325nm检测波长连续检测，观察其紫外吸收峰的光谱特征状态及变化规律。

2.2.1 定量特征峰和标准物质的选择 对不同产区100%浓缩还原橙汁检测所得图谱见图4，图4显示，经凝胶色谱柱分离后，不同产地浓缩还原橙汁均有两个峰。对五个产区100%浓缩还原橙汁的两个峰分别进行面积积分，其积分值如表3。

由表3发现，五个产区100%浓缩还原橙汁图谱中，峰1的峰面积值相差很大，即产区不同对其峰面积值影响很大；峰2的峰面积值也不同，但其峰面积值差别较小，即产地对峰2的峰面积值影响较小。同时，由于巴西是世界上最大的浓缩还原橙汁生产国和出口国，且其峰2的面积值与五个产区峰2面积的平均值相近，因此，研究采用经GB/T 12143-2008《饮料通用分析方法》检测验证的自制100%巴西浓缩还原橙汁，作为标准样品，采用峰2作为定量峰进行研究。

图4 五个主产区100%浓缩还原橙汁图谱Fig.4 The chromatograms of 100%refrigerated orange juice from concentrated（ROJFC）in fivemain production area

表3 不同产区100%浓缩还原橙汁峰面积值的检测（n=3）Table 3 The detection of peak area values of 100%refrigerated orange juice from concentrated（ROJFC）in differentorigns（n=3）

2.2.2 标准曲线的测定 对不同果汁含量的橙汁图谱进行检测，分别对图谱中峰1、峰2进行面积积分，所得积分值如表4所示。

由表4发现，峰1的峰面积值与果汁含量无明显关系，峰2的峰面积值则随果汁含量的减少呈现递减趋势，以峰2的峰面积值为纵坐标，橙汁含量为横坐标考察方法线性，线性回归方程为Y=1810.4X+16.611（R2=0.9988），表明在无添加剂的条件下，该方法在果汁含量为1%～100%范围内线性良好。

综上所述，不同产区峰1的峰面积值相差较大，同一产区不同浓度橙汁的果汁含量与峰1的峰面积值之间没有明显的关系；不同产区峰2的峰面积值较为相近，且同一产区不同浓度橙汁的果汁含量与峰2的峰面积值具有良好的线性关系（图5）。因此，本实验进一步确定以峰2作为定量峰，采用外标法进行橙汁含量的定量检测。

图5 浓缩还原橙汁含量-峰面积值线性关系Fig.5 The linear relationship between the contentof raw orange juice and peak area

2.2.3 精密度实验 100%巴西浓缩还原橙汁六针定量峰面积值的RSD值为5.87%，表明精密度好。

2.2.4 稳定性实验 100%巴西浓缩还原橙汁不同时间进样，其定量峰面积值的RSD为5.94%，表明稳定性好。

2.3 干扰实验

对常用添加剂溶液检测所得图谱分析发现，干扰物质的色谱图分两种情况：在325nm处无吸收，或相对于橙汁吸收值很小不影响测量，如甜蜜素、安赛蜜、山梨酸钾、三氯蔗糖、柠檬黄、果胶、阿拉伯胶、抗坏血酸、卡拉胶、苯甲酸钠、柠檬酸钠等；在325nm处有吸收但干扰物质的出峰位置与定量峰的出峰位置相差较远，即可以完全分离，不影响测量（如黄原胶、β-胡萝卜素等）。图6显示，黄原胶出峰时间（20～45m in）早于定量峰的出峰时间（60～120m in），而β-胡萝卜素的出峰时间（230～270m in）则晚于定量峰的出峰时间（60～120m in），因此，这两种物质均不影响橙汁果汁含量的定量测定。

图6 黄原胶、β-胡萝卜素的色谱图Fig.6 The chromatogram of xanthan gum andβ-carotene

图7 100%自制浓缩还原橙汁（A）与不同果汁含量商品浓缩还原橙汁色谱图比较Fig.7 The comparison of chromatographies between 100% homemade ROJFC（A）and commercial ROJFC in different raw juice content

2.4 本方法与国标法比较实验

采用本方法及国标法测定商品橙汁的果汁含量，所测果汁含量分别列于表5，不同果汁含量的色谱图各取一张，见图7。

表5显示，两种方法检测结果相近，随机选取的样品中，有一个标签标注果汁含量≥10%的商品，采用国标法并未检出其橙汁含量，采用本方法检测其果汁含量＜1%；在果汁含量较大时，两种方法检测结果的相对误差较小；随果汁含量减小，两种方法的相对误差逐渐增大，当果汁含量为5%时，相对误差值较大。这可能是由于橙汁体系本身就是非常复杂的体系，非100%的果汁体系中往往又加了很多添加剂，以保持饮料的风味和稳定性，而这些物质可能会和橙汁的成分发生相互作用，增加了橙汁体系的复杂程度，影响了测定结果。在实际样品的检测中，该方法无法满足5%果汁含量样品的准确测定，而适用于果汁含量大（等）于10%的浓缩还原橙汁饮料的初筛。

与国标方法的比较得出，国标法测定橙汁果汁含量时需要2～3d，二十余种检测试剂，结果计算过程复杂，适用范围广；本方法测定时前处理简单，样品只需经过滤、超声即可检测，整个检测过程仅需2h，但只适用于果汁含量大（等）于10%的浓缩还原橙汁饮料中果汁含量的初筛。

表4 不同果汁含量浓缩还原橙汁峰面积值的检测Table 4 The detection of peak area values of refrigerated orange juice from concentrated（ROJFC）with different content

表5 国标法与本方法检测果汁含量比较表（n=3）Table 5 The comparison table of raw juice content detected bynational standardmethod and thismethod（n=3）

3 结论

本研究首次以浓缩还原橙汁为研究对象，根据橙汁可溶性物质中多种成分在325nm具有紫外吸收的特点，采用凝胶色谱柱将可溶性物质按分子量大小分离，发现其紫外特征吸收峰峰面积与橙汁含量呈正相关。利用这一特征，建立了橙汁饮料中原果汁含量快速、准确的检测方法。该方法可有效避免常用22种添加剂的干扰，样品前处理简单，线性关系好，精密度高，可用于果汁含量大（等）于10%的橙汁饮料中原果汁含量的现场快速筛选。

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Study on the rapid detection method of determining raw juice content in refrigerated orange juice from concentrated

NIU Can-jie1，2，ZHANG Hui2，WANG Shuang2，HUANG Cheng2，PEIHua2，FANG Yu-ye3，CHEN Xiao-zhen1，2，*
（1.College of Chemical Engineering，Zhejiang University of Technology，Hangzhou 310014，China；2.Zhejiang Institute of Quality Inspection Science，Hangzhou 310013，China；3.Zhejiang Tianchen New Materials Science and Technology Limited Company，Jiaxing 314500，China）

Juice content was one of the main quality indicators of refrigerated orange juice from concentrated（ROJFC）and also the important basis for authenticity assessment.The result showed that the soluble substances in orange juices from different origins and orange juices with different raw juice content had characteristic absorption in the wavelength of 325nm，which had clear distinction with the ultraviolet absorption of 22 kinds of common additives.The soluble substances were separated by self-developed rap id detection equipment and continuously detected in the wavelength of 325nm.By this method，the absorption peaks of soluble substances which were separated according to the molecular weight size were obtained.The peak area was positively related with orange juice content.With 100%Brazil orange juice as standard reference，the raw juice content of orange juices were calculated by the external standard method.The sample pretreatment was simple，samples were detected just after filtration and ultrasonic degassing.Column separation and the 325nm detection wavelength could effectively avoid the interference of 22 kinds of common additives.This method had high precision（RSD＜6.0），good linear relationship（R2=0.9988），strong anti-interference ability and could be used to detect the raw juice content of orange juice（raw juice content≥10%）fast and in large scale.

refrigerated orange juice from concentrated；soluble substances；juice content；rapid detection

TS252.7

A

1002-0306（2015）08-0072-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.08.006

2014－06－23

牛灿杰（1988-），女，硕士研究生，研究方向：食品安全与检测。

*通讯作者：陈小珍（1960-），女，教授级高级工程师，主要从事食品安全与检测方面的研究。

国家科技部质检公益性行业科研专项（201310150）。