沙棘复合饮料在贮藏中非酶褐变机理研究

张锐，郎春田，陈玉成，吴兴壮

（1．辽宁省农业科学院食品与加工研究所，辽宁沈阳110161；2.朝阳市农产品质量监督检验所，辽宁朝阳122000）

沙棘复合饮料在贮藏中非酶褐变机理研究

张锐1，郎春田2，陈玉成1，吴兴壮1

（1．辽宁省农业科学院食品与加工研究所，辽宁沈阳110161；2.朝阳市农产品质量监督检验所，辽宁朝阳122000）

通过测定沙棘、大枣、胡萝卜、花生复合汁饮料在贮藏过程中引起非酶褐变化合物含量的变化，得出结论：还原糖和游离氨基酸是引起复合饮料发生非酶褐变的主要因素，其次为总酚、VC，且复合饮料在低温贮藏过程中的褐变指数较小。

复合饮料；非酶褐变；Maillard

沙棘是植物和其果实的统称，鞥富的营养物质和生物活性物质，其果实还有是生产保健食品的基础原料[1]。沙棘可作饮料，但单一的沙棘汁味酸涩，口感不佳且营养单一。大枣自古就是“五果之一”，是常见干果具有健脾益胃，补气养血，安神养生之功效，VC含量名列前茅，素有维生素之王的美称。单一的大枣汁偏甜[2]。口感黏稠，达不到止渴的效果。胡萝卜营养丰富，素有“地下小人参”的美称。且在我省广为种植，成本低，以其为主要原料加工的食品有很大潜力，但胡萝卜饮料有膻味，口感不易被大众接受。花生营养丰富，蛋白质成分为25%～30%，花生蛋白含有人体必需的八种氨基酸，据资料表明，花生中所含的几种氨基酸均接近FAO/WHO推荐值[3]，且具有花生独特的风味。烘烤后风味口感更佳。近年来国内外果蔬汁饮料由单一果汁型向复合果汁型、澄清型向浑浊型、解渴型向营养保健型转变的消费潮流[4]。近年来，复合饮料成为市场的一个焦点，每种水果、蔬菜都有各自不同的营养价值，多种果蔬混合食用可以使营养更加均衡，又可丰富口味。果蔬汁在加工和生产过程中常发生的非酶褐变反应，影响非酶褐变的因素也较多，因而完全抑制非酶褐变是相当困难的。探寻饮料（特别是果蔬复合饮料）发生褐变的主要原因，一直是饮料工艺中难以破解的难点。

本试验从选取沙棘等4种果蔬原料，科学配伍，通过合理的工艺配比，制成一种营养丰富均衡的、口味独特的新型复合饮料，并通过试验方法和数理分析，找到果蔬复合饮料发生褐变的主要原因，为相关研究提供了一定的参考和借鉴。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料

沙棘、大枣、胡萝卜、花生复合汁：辽宁省农科院食品加工所果蔬加工实验室自制，原料采自农科院市场；苯丙戊三酮：合肥博美生物技术有限责任公司；白氨酸：武汉能仁医药化工有限公司；3，4，5-三羟基苯甲酸：湖北远程赛创科技有限公司，等。

1.1.2 仪器和设备

7200型可见分光光度计：尤尼柯（上海）仪器有限公司；SC-80全自动色差计：北京康光仪器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 还原糖的测定

直接滴定法GB5009.7-85。

1.2.2 复合饮料颜色的测定

用SC-80全自动测色色差计。其中a值代表红绿偏向，“+”值越大偏向红色的程度越大，“—”值越大偏向绿色的程度越大；b值代表有色物质的黄蓝偏导率，“+”值越大偏向黄色的程度越大，“—”值越大偏向蓝色的程度越大；L值表示亮度，L值越大表示亮度越大；△E为色差（△E=（△L2+△a2+△b2）1/2），数值越高则表明试验原料的颜色变化越大[6]。

1.2.3 测定褐变指数

量5mL样品加入5mL丙酮溶液，摇匀，经过高速离心机，4 000 r/min，离心15min，滤纸过滤后取上清液，在420 nm处测OD值[7]。

1.2.4 5-HFM含量的测定

分光光度计法[8]。

1.2.5 游离氨基酸的测定

苯丙戊三酮比色法[9]。

1）氨基酸标准液：200 ug/mL亮氨酸

2）苯丙戊三酮制取：在25mL热水（85度）中加入1g苯丙戊三酮，使之充分溶解后，量取氯化亚锡，40mL充分搅拌，之后再经过过滤。放在阴暗处存24 h后，定容。

3）建立标准曲线：分别准确吸取氨基酸标准液0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.0mL置于25mL的容量瓶中，定容至4.0mL，再分别添加苯丙戊三酮和缓冲液各1mL，之后充分摇匀。在100度沸水域中加热0.25 h，再冷却处理，然后定容。放置0.25 h，在570 nm处观察其吸光度的变化，最后画出相关的标准曲线，如图1所示。

由图1可以看出，亮氨酸浓度与570 nm处的吸光度呈线性关系，在一定浓度范围内亮氨酸的回归方程为y=0.001 8x-0.018 1，R2=0.985 9，因此可以通过测定吸光度确定复合饮料中氨基酸的浓度。

图1 游离氨基酸标准曲线Fig.1 Standad cuvre of free aminoacid

4）测定样品参数：取4mL待测样品测吸光度，除去空白值，根据图1，最后求得氨基酸数值。

1.2.6 总酚的测定

Folin-Ciocalteu法[10]。

1）标准液的配制：称取0.5 g的3，4，5-三羟基苯甲酸（110℃下，处理200min），用水溶解，之后定容到100mL。

2）建立标准曲线：先分别吸取标准液0.00、1.00、2.00、5.00、10.00、20.00mL置于100mL容量瓶中，每瓶加60mL水，FC试剂1.00mL，混合充分。1min后加15.00mL 20%NaCO3溶液定容。然后在放置在室温下静置30min，分别用比色皿测定吸光值（在700 nm波长下），最后绘制出相应的总酚标准曲线，如图2所示。

图2 总酚标准曲线Fig.2 Standard curve of totalphenol

由图2可以看出，总酚浓度与700 nm处的吸光度呈线性关系，在一定浓度范围内总酚的回归方程y= 0.000 09x+0.013 9，R2=0.999 2。可以通过测定吸光度确定复合汁中总酚的浓度。

3）样品的测定：吸取1.00mL混合汁于加有60mL水的的容量瓶中，加FC试剂1.00mL，完全混匀，0.5min后加15.00mL浓度为20%碳酸钠aq，加水定容至刻度。室温下静置0.5 h，测定其在700 nm波长下的吸光值，结合图2，即可得到总酚含量。

2 结果与分析

作为非酶褐变的一种，尽管Maillard反应是比较繁琐的生理变化过程，但最终产物是固定的，而且该反应是发生在还原糖与含游离氨基的化合物之间。通过检测复合饮料中与非酶褐变有关的反应物浓度值，就可以探寻并找出果蔬复合发生非酶褐变的真正原因。

本试验选择日常生活中两种最常用的贮藏温度进行贮藏：冷藏温度4℃；室温贮藏温度约25℃。测试了在不同温度下饮料各个参数的变化。

2.1 复合饮料的色泽变化

复合饮料色泽的总体变化可用△E和褐变指数来衡量，列为纵坐标，横坐标为贮藏时间，拟考察不同贮藏温度复合饮料的色差曲线，如图3所示。

图3 不同贮藏温度复合饮料的色差曲线Fig.3 Aberration of compound beverage at different storage temperature

复合饮料在5周，即35 d的存放周期中，复合饮料的色泽均产生了或多或少的改变。由图3得出结论，饮料的色差参数在贮藏中都有递增的趋势，说明复合饮料的色泽变化在不断加大。随着贮藏时间的延长，室温条件下的颜色变化（△E）明显高于冷藏条件下的颜色变化（△E），且室温的条件下色变的幅度比冷藏的色变幅度大，表明温度升高加速了复合饮料的褐变。在此基础上，以饮料褐变指数为纵坐标，以饮料贮藏时间为横坐标，拟考察了不同贮藏温度复合饮料的褐变曲线，如图4所示。

图4 不同贮藏温度复合饮料的褐变曲线Fig.4 Browning curve of com pound beverage at different storage temperature

由图4可以看出，褐变指数随着温度的升高而加剧，低温情况下褐变指数变化的绝对值不大，说明在低温的贮藏过程中复合饮料的色泽相对稳定。

2.2 复合饮料贮藏时间化学成分的变化

2.2.1 总糖和还原糖含量的变化

总糖和还原糖含量的变化也是饮料在贮藏期间需要考察的重要参数指标。复合饮料还原糖含量的变化和总糖含量的变化如图5、图6所示。

图5 贮藏过程中复合饮料还原糖含量的变化Fig.5 Changes in reducing sugar content in compound beverage during storage

图6 贮藏中复合饮料总糖含量的变化Fig.6 Changes in sugar content in com pound beverage during storage

由图5可知，饮料在4、25℃条件下复合饮料中还原糖含量的变化均不大，表明复合饮料的非酶褐变与Maillard反应关系不大。其实，果蔬汁，尤其是复合汁在贮藏期间的还原糖变化非常复杂，首先是因为还原糖与游离氨基发生Maillard反应从而导致含量降低，其次是饮料在pH小于7.0的酸性环境中，预热后会导致蔗糖水解，从而产生葡萄糖和果糖，从而导致还原糖含量升高[11]。上述两种反应同时进行，从而导致饮料中还原糖的数值几乎保持不变或变化不明显。综上所述，还原糖含量的变化是不能准确客观地表示出复合饮料在贮藏过程中Maillard反应的程度。

由图6可知，贮藏期间复合饮料总糖含量随着贮藏时间的延长而降低。可能存在两种推理。第一是饮料自身发生了焦糖化反应，因为焦糖化反应通常是在高温和低水分活度的环境下，而本试验的复合饮料浓度和贮藏温度都不是很符合这种环境，所以复合饮料通常不会发生该反应。还有一种可能是低聚糖酸水解后参与Maillard反应，而上述实验数据却显示还原糖含量变化不大。因此，复合饮料可溶性总糖含量的变化间接的反映了复合饮料在贮藏过程中发生了Maillard反应。

2.2.2 氨基酸含量的变化

为了考察贮藏过程中复合饮料游离氨基酸和5-HMF含量的变化，我们设计了以下实验，如图7、图8所示。

图7 贮藏过程中复合饮料游离氨基酸含量的变化Fig.7 Changes in free amino acids content in compound beverage during storage

图8 贮藏过程中复合饮料5-HMF含量的变化Fig.8 Changes in 5-HMF content in compound beverage during storage

在35d的贮藏实验过程中，复合饮料中的游离氨基酸含量有下降趋势。在室温贮藏中，第1周，氨基酸含量增多，第2周时达到峰值，这有可能是因为一部分可溶性蛋白质水解为游离氨基酸。而后游离氨基酸含量又呈下降趋势，这是因为游离氨基酸参与了美拉德反应而被消耗掉。氨基酸与还原糖结合，进行Maillard反应，生成糠醛和5-HMF，最终形成黑色物质（或黑色素），进而降低了产品的色泽和营养价值。在冷藏的条件下变化不明显，表明此时Maillard反应得到了很好的抑制，表明复合饮料的Maillard反应速率随温度升高而增大。

2.2.3 VC含量的变化

VC含量是饮料在贮藏期间需要考察的重要参数指标。我们设计了贮藏过程中复合饮料VC含量的变化实验，如图9所示。

图9 贮藏过程中复合饮料VC含量的变化Fig.9 Changes in VCcontent in com pound beverage during storage

由图9所显示的2种样品在贮藏过程中VC的含量都随着贮藏时间的延长而减少，造成VC损失的原因可能有如下几点：贮藏中由于光和热导致其氧化损失；贮藏中VC进行无氧分解损失。

2.2.4 总酚含量的变化

复合饮料总酚含量的变化实验。如图10所示。

图10 贮藏过程中复合饮料总酚含量的变化Fig.10 Changes in total phenol content in compound beverage during storege

由图10知，在贮藏期间，复合饮料总酚含量下降，但变化幅度缓慢。首先是因为复合饮料在生产中经历了热烫与高温处理以及灭菌处理，在这种条件下不会发生多酚氧化酶催化的酶促褐变。其次，饮料经过杀菌前的均质和脱气处理后，氧溶量有所下降，使得酚类化合物的非酶褐变很难发生。综上所述，饮料在贮藏周期内，酚类化合物含量变化不明显。同样，本结果也说明酚类物质不是引起饮料色泽变化的主要因素，最多只能算是次要因素。

2.3 贮藏过程中非酶褐变的主要影响因素

复合饮料在贮藏期间发生非酶褐变反应的主要类型是Maillard反应，其次是VC的氧化分解反应。复合饮料富含参与非酶褐变的主要反应物，随着贮藏温度的升高和时间的延长，复合饮料褐变程度和5-HMF含量逐渐增大，同时总糖、VC、总酚等物质的含量逐渐减少，且温度越高，贮藏时间越长，减少量就越多，所以低温（4℃）有利于复合饮料的贮藏。

3 讨论

1）在低温贮藏过程中，复合饮料的褐变指数较小。

2）复合汁饮料非酶褐变的主要原因是还原糖与氨基化合物间发生的Maillard反应。

3）复合饮料中的总酚、VC等参数均随着温度升高，贮藏时间的延长而降低，但敏感程度次于总糖含量与游离氨基酸含量。

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Research on Nonenzymatic Browning of Compound Beverage Seabuckthorn，Red Jujube，Carrot and Peanut during Storage

ZHANGRui1，LANG Chun-tian2，CHEN Yu-cheng1，WU Xing-zhuang1
（1.Food and Processing Research Institute，Liaoning Academy of Agricultural Sciences，Shenyang110161，Liaoning，China；2.Chaoyang Product Quality Supervision and Inspection Institute，Chaoyang122000，Liaoning，China）

Through the experimenting testing on the change of non enzymatic browning in storage，in different kinds of seabuckthorn，red jujube，carrots，peanuts，compound juice beverage，this article concludeed that reducing sugar and free amino acid were the main factors to cause Non enzymatic Browning，followed by total phenol and VC；while in the process of low temperature storage，the composite beverage of browning index is really small.

compound beverage；nonenzymatic browning；Maillard

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.06.030

2014-11-06

张锐（1981—），男（汉），助理研究员，硕士研究生，从事农产品贮藏加工的研究工作。