橙汁饮料中的总黄酮含量及其与浑浊稳定性关系研究

宋 昊,赵秀文,李 开，郑玉芝

(北京一轻研究院,北京 101111)



橙汁饮料中的总黄酮含量及其与浑浊稳定性关系研究

宋 昊,赵秀文,李 开，郑玉芝*

(北京一轻研究院,北京 101111)

为探讨橙汁和橙汁饮料的黄酮含量分布及其与浑浊稳定性的关系,测定了14种橙汁饮料的总黄酮含量、浑浊度及粘度。上清液经过0.45 μm膜过滤后黄酮含量与上清液相当。储存一定时间后橙汁浑浊度明显降低,橙汁上清稀释液吸光度A660 nm与混匀液的稀释液相比只占9%～56%;橙汁饮料经过膜过滤后浑浊度与上清液相比也明显降低。可见,总黄酮含量与饮料的浑浊度变化无关。Spearman秩相关性分析显示,只有100%橙汁混匀液的粘度与浑浊度正相关(p<0.01),总黄酮含量与浑浊度不相关(p>0.05)。对含橙汁饮料,浑浊稳定性降低不影响总黄酮含量水平。

橙汁饮料,总黄酮,浑浊稳定性,粘度

柑橘类水果富含各种抗氧化剂,如维生素C、类胡萝卜素、黄酮类化合物、柠檬苦素及其它酚类化合物,同时提供糖类、有机酸、氨基酸、果胶、纤维、矿物质及各种挥发性风味成分,这些营养物质成分及其含量也反映了柑橘果汁的质量。柑橘汁通常呈不透明浑浊态,使其浑浊的成分来源于汁胞的细胞器和细胞质,是柑橘汁的色泽、风味、浊度和香气来源。如果柑橘汁丧失浑浊度,呈清汁状态,则外观和口感消费者都难以接受[1]。

影响柑橘果汁浑浊态的因素很多,果胶在果汁浑浊稳定中发挥重要作用,约占浑浊物4.5%的果胶质可以被果胶酯酶(PME)水解,生成果胶酸钙复合物,60%的果胶与不溶性蛋白结合,从而引起浑浊物沉淀,导致浑浊态丧失,因此,针对PME活性研究较多[2]。橙汁浑浊成分中蛋白质含量丰富,约占52.4%,其中53%为不溶性蛋白,30%与小分子成分形成复合物,17%与半纤维素类共价键合。而且随着果肉含量增加,浑浊稳定性有下降趋势[1]。橙汁中的可溶性成分对橙汁浑浊态也具有不同的影响[3],也有人研究柑橘汁橙皮苷与蛋白质之间相互作用,发现高浓度橙皮苷(0.1～1.0 mg/mL)在蛋白质存在下,可以使浊度升高[4]。但是,重要抗氧化物黄酮类化合物在橙汁及含橙汁饮料中的分布状态尚未见详细报道,本文主要通过分析100%橙汁和橙汁饮料中总黄酮含量和浑浊度指标,研究黄酮成分在橙汁饮料中分布及其与浑浊稳定的关系。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

100%橙汁和橙汁饮料,具体见样品列表;橙皮苷标准品,含量95.3% 中国食品药品检定研究院;氢氧化钠、柠檬酸、二甘醇 分析纯试剂。

UV-2802紫外可见光分光光度计 优尼科(上海)仪器有限公司;PHS-3C酸度计 上海仪电科学仪器有限公司;水浴锅 北京中兴伟业仪器有限公司;BSA224S-CW分析天平 赛多利斯;LVDV-S(ULA-EY)粘度计(配置超低粘度适配器) Brookfield Engineering Laboratories,Inc.;PAL-3便携式折射仪 日本ATAGO(爱拓);SD-UPT-20UVF型纯水机 北京惠源三达水处理设备有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品处理 收集橙汁、橙汁饮料和含橙汁碳酸饮料共14种,样品1～7号为标示果汁含量100%橙汁,8～14号为含橙汁饮料,详见表1。

表1 橙汁和橙汁饮料列表
Table 1 Listing of orange juice and beverages

序号果汁含量(标注,%)产地包装形式备注1100广州利乐包含橙肉2100塞浦路斯利乐包-3100匈牙利利乐包-4100泰国利乐包含有橙果肉碎5100北京利乐包-6100天津塑料瓶-7100福建利乐包-820墨西哥利乐包-9≥10北京塑料瓶果肉5g/100mL,10≥10天津塑料瓶柑橘果粒,添加黄原胶11≥10北京塑料瓶添加阿拉伯胶12≥10北京塑料瓶-13≥8韩国金属罐装果粒≥10%,添加CMC14≥2.5北京金属罐装-

样品在实验室放置三个月,上清液,测定时直接吸取;混匀液,样品摇匀后取样;膜滤液,采用0.45 μm微米膜过滤上清液后得到的清液。

1.2.2 分析方法 总酸的测定:参照GB/T 12456-2008食品中总酸的测定执行。

可溶性固形物的测定:参照GB/T 12143-2008,饮料通用分析方法执行。

总黄酮的测定:参照GB/T 12143-2008,饮料通用分析方法执行。

粘度测定:采用粘度计对粘度进行直接测定,S00号转子,转速100 r/min,加样品约15 mL,并采用循环水控温方式。由于转子与转筒之间间距较小,个别含果肉颗粒较大橙汁饮料采用两层纱布过滤除去颗粒测定。

浑浊度的测定:采用分光光度计[5],以纯净水作为空白,在波长660 nm处测定样品的吸光度A660 nm。1～7号100%橙汁样品的上清液和混匀液均取1 mL样品加2 mL水于比色杯中混匀后直接读取吸光度A660 nm,并采用稀释液的吸光度值定性进行浑浊度比较分析。同时,测定了橙汁饮料的上清液、上清液经过0.45 μm膜过滤的滤液的吸光度值A660 nm,含橙汁饮料取样直接测定。

1.2.3 数据统计分析 采用SPSS Statistic 20软件Spearman秩相关性分析对粘度、浑浊度和总黄酮指标的相关性进行分析。

2 结果与讨论

2.1 样品的可溶性固形物和总酸含量分布

由于样品是来自零售市场合格产品,生产过程中经过浓缩、灭活等热处理工序,不考虑果胶酯酶活性影响因素。可溶性成分如糖、酸等对橙汁的稳定性也存在一定的交互作用[3],为了明确实验样品的糖、酸水平,测定样品的可溶性固形物含量和总酸含量(以柠檬酸计)。100%橙汁的固酸比代表橙子果实的成熟指数。测定结果见表2。

根据中国农科院柑桔研究所研究的汁用甜橙品种进行加工适应性定量评价方法[6],固酸比15～18是比较理想值,可以获得固酸比的评价满分。100%橙汁的固酸比只有1号、4号和7号高于理想范围,其它均在合适值,可溶性固形物和总酸含量除个别样品外,均比较接近。

2.2 样品的粘度与浑浊度

2.2.1 粘度测定结果 为了探究粘度对饮料体系浑浊稳定及总黄酮含量的影响,实验中测定了样品上清液和混匀液的粘度,结果见表3。

表3 橙汁及橙汁饮料上清液和混匀液的粘度比较
Table 3 Viscosity of orange juice,beverages and its supernatant

橙汁序号粘度(η)，cP上清液(15℃)混匀液(20℃)橙汁饮料序号粘度(η)，cP上清液(15℃)混匀液(20℃)1a225047698152422262184220649a1584171631860335310ab204622324a4283266311b14461518524472867121419150662417299913ab261829397189632451414251476

注:9、10、13号纱布过滤除果粒,4含有橙果肉碎浮层。3、7号含有一定果茸。

表2 橙汁和橙汁饮料可溶性固形物和总酸含量
Table 2 Values of acid and soluble solid content of orange juice and beverages

100%橙汁序号可溶性固形物(°Brix)，%总酸(%)固酸比(°Brix/acid)橙汁饮料序号可溶性固形物(°Brix)，%总酸(%)1a117064183812605421210741639a108023311307415310ab1160204a11105022211b113022511306716912110028611807515713ab129029711505421314102016

注:a代表样品含有果肉或果粒,b代表含有增稠剂，表3同。

表4 橙汁及橙汁饮料的吸光度A660 nm
Table 4 Absorbance valuesA660 nmof orange juice,beverages and its supernatant

橙汁序号A660nm上清液A1混匀液A2A1/A2橙汁饮料序号A660nm膜滤液A3上清液A4A3/A41a053321580258047024630192072712940569a0308071104330519206202510ab004205750074a0886095409311b00550224025504591666028120138058202460639187203413ab001400840177018419970091400130162008

注:1～7号为橙汁稀释液的结果,8～14号上清液和利用0.45μm膜过滤上清后清液测定结果。

结果显示,4号因为果肉碎上浮导致上清液粘度值高于混匀液,其余果汁粘度值均为混匀液大于上清液。9、10、13号由于含有果粒颗粒较大,混匀液被采用两层纱布过滤后测定,结果与其上清液粘度差没有1号显著。该结果与刘畅[7]等研究一致,随着果肉加入量的增加,流体的非牛顿性越强,表观粘度越大。

温度对体系粘度的影响相对其组成中颗粒物或增稠剂的影响不明显。增稠剂可以提高溶液体系的粘度,添加黄原胶的10号和添加CMC的13号的粘度明显高于其它含果汁10%左右的饮料的粘度。

2.2.2 浑浊度测定结果 由于100%橙汁的浑浊度较高,利用其稀释液的测定结果进行比较分析,具体数据见表4。

100%橙汁的上清稀释液在660 nm下的吸光度值一定程度上可以反应该样品的浑浊度,A660 nm值越大表示其浑浊稳定性越好(4号除外)。橙汁饮料的浑浊度与其组分关系更大一些,果汁含量越大,浑浊度越高。分别添加了增稠剂黄原胶、阿拉伯胶和CMC的样品10、11、13号的膜滤液的A660 nm显著低于其它样品,说明胶体分子与饮料中的其它分子或微粒结合,难以通过滤膜而被除去,使得膜滤液的A660 nm值更小,滤液更加澄清。

2.3 总黄酮含量及其与浑浊稳定性关系

2.3.1 橙皮苷标准曲线 按照标准规定采用橙皮苷作为总黄酮测定标准物质,以标准溶液浓度C为横坐标,吸光度A为纵坐标,绘制标准曲线如图1所示,计算回归方程为A=0.0072C+0.0016,相关系数R2=0.9997。

2.3.2 总黄酮含量结果 橙汁及橙汁饮料中的主要抗氧化成分总黄酮含量分布,与饮料的感官指标和营养价值有关。为了弄清楚总黄酮在上清液中是否随着浑浊度的降低而变化,分别测定了上清液和混匀液的总黄酮含量。具体数据见表5，结果显示,6种100%橙汁的黄酮含量在768～1763 mg/kg之间,其上清液占比在63%～83%之间。橙汁含量20%以下饮料的总黄酮含量在64～231 mg/kg之间,其上清液占比在81%～115%之间。

表5 橙汁及橙汁饮料的总黄酮含量
Table 5 Flavonoids content of orange juice and beverages

橙汁序号总黄酮含量(mg/kg)上清液混匀液橙汁饮料序号总黄酮含量(mg/kg)膜滤液上清液混匀液1a1198160088910811226357689a18419122031138176310ab2072211944a20721411b14215913859051335121641671746822130313ab2242472317867132014505264

图1 橙皮苷标准曲线Fig.1 The standard curve of hesperidin

注:4号总黄酮指标提示该样品非100%橙汁。

数据显示100%橙汁的上清液中黄酮含量与混匀液相比有所下降,而且,随着饮料中橙汁含量的降低,上清液中总黄酮含量占混匀液的比例增加;在橙汁含量较低的饮料中,总黄酮在上清液中含量与混匀液中含量接近。据姜发堂等[10]研究结果,橙汁沉淀物主要由蛋白质、多酚、果胶、粗纤维、糖这五种成分构成,其含量占干基重量的92.7%。上述结果显示在100%橙汁中,总黄酮含量较高时,易与体系中的果胶、蛋白质等分子络合沉淀,导致上清液中总黄酮含量降低(4号除外,根据其总黄酮含量可以推断果汁含量不符合100%标准)。橙汁含量低时,饮料中的黄酮类化合物分子能够充分溶解,其中果胶、蛋白质等含量也低,沉淀机理与含量高时有所不同,黄酮分子基本不再参与络合沉淀。而且,添加增稠剂样品的上清液中总黄酮含量更高。

2.3.3 总黄酮含量与浑浊度关系 由表4和表5中的数据可以看出,橙汁上清液的吸光度A660 nm值与其中总黄酮含量没有明显比例关系,说明其浑浊度与黄酮含量不存在线性对应关系。上清液中残存总黄酮化合物量与该样品含黄酮总量有关,对100%橙汁而言,总黄酮含量高时与橙汁的浑浊稳定有一定关系,黄酮化合物分子参与沉淀的构成;但对橙汁含量较低的橙汁饮料黄酮含量与其浑浊稳定没有直接关系,黄酮分子可以被膜过滤,说明黄酮分子在低浓度时以游离状态存在,不影响浑浊稳定性。

2.4 相关性分析

由于样本数量有限,所以选择适用于小样本的非参数检验法中秩相关检验[11]对样本进行指标间相关性分析。采用SPSS Statistic 20软件Spearman秩相关性分析对粘度、浑浊度和总黄酮指标的相关性进行分析。

对果汁含量100%橙汁样品,选择6个样品数据(剔除4号)对其混匀液的各指标进行相关性分析,结果见表6。查相关系数检验表[11],对N=6的样本,r0.05=0.886,r0.01=1.000,只有粘度与浑浊度(吸光度)之间相关系数为1.000,拒绝H0,达差异极显著,100%橙汁混匀液的粘度与浑浊度正相关。总黄酮含量与浑浊度之间相关系数未达0.05显著水平下的r值,在0.05显著水平下不相关。

表6 橙汁混匀液的粘度、浑浊度和总黄酮相关性分析结果(N=6)
Table 6 Correlations between viscosity,absorbance values and flavonoids content(N=6)

项目粘度总黄酮吸光度秩相关检验粘度总黄酮吸光度相关系数100007711000∗∗p值(双侧)-0072<001相关系数077110000771p值(双侧)0072-0072相关系数100007711000p值(双侧)<0010072-

将橙汁上清液粘度、浑浊度和总黄酮数据进行分析,结果见表7,相关系数均小于r0.05=0.886,同样在0.05显著水平下各指标间不相关。

表7 橙汁上清液的粘度、浑浊度和总黄酮相关性分析结果(N=6)
Table 7 Correlations between viscosity,absorbance values and flavonoids content(N=6)

项目粘度总黄酮吸光度秩相关检验粘度总黄酮吸光度相关系数10000257-0314p值(双侧)-06230544相关系数02571000-0429p值(双侧)0623-0397相关系数-0314-04291000p值(双侧)05440397-

同样,对7个橙汁饮料上清液的粘度、浑浊度和总黄酮数据进行相关性分析,结果相关系数均小于r0.05=0.786(N=7),分别为粘度与总黄酮的相关系数r=0.75,粘度与吸光度的相关系数r=-0.179,总黄酮与吸光度的相关系数r=-0.214。橙汁饮料混匀液粘度与总黄酮相关系数r=0.679。均未达显著差异水平。

可见,无论是100%橙汁,还是橙汁饮料,其总黄酮含量与浑浊度之间在0.05显著水平下不相关。

3 结论

橙汁体系的粘度与其含果肉或果粒的量关系密切,含量越高影响越大;饮料体系的粘度对体系浑浊稳定性影响不同,只有100%橙汁混匀液的粘度与浑浊度正相关。橙汁中总黄酮含量高时,上清液中含量有所下降,黄酮类化合物分子被果胶、蛋白质及果肉等颗粒形成的络合物带入沉淀物;橙汁饮料中总黄酮含量低时,其清液与混匀液含量相当,证明黄酮类化合物的量可以保持不变,橙汁饮料中沉淀与黄酮分子作用无关,黄酮类化合物分子均匀分布在饮料体系中,对浑浊稳定态丧失没有直接影响。Spearman秩相关性分析显示,在0.05显著水平下,总黄酮含量与浑浊度不相关。对含橙汁饮料,浑浊稳定性降低不影响总黄酮含量水平。

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Flavonoids content of orange juice beverage and the relationship between the content and cloud stabilization

SONG Hao,ZHAO Xiu-wen,LI Kai,ZHENG Yu-zhi*

(Beijing Industrial Technology Research Institute,Beijing 101111,China)

In order to study the flavonoids distribution in orange juice and orange juice beverage and its relation with the cloud stability,the flavonoids content,turbidity and viscosity of 14 kinds of orange juice beverages were determined. Results showed that the flavonoid contents were between 768～1763 mg/kg in 6 kinds of orange juice,and the proportions in the supernatant were 63%～83%. In the beverages containing orange juice less than 20%,the flavonoid contents were between 64～231 mg/kg,with a ratio about 81%～115% in the supernatant,which were much the same as that filtrated by 0.45 μm filter. The cloud stabilization of orange juice stored for certain time was decreased significantly,the absorbance value of the orange juice supernatant diluent at 660 nm was decreased to 9%～56% of the mixing liquid. The turbidity of filtered supernatant of orange juice beverage was decreased obviously than its supernatant. Therefore the flavonoids content had no effect on the cloud stabilization of the drinks. Spearman rank correlation analysis showed that for the 100% orange juice,the correlation between viscosity and turbidity was significant(p<0.01),the flavonoids content was not related with turbidity(p>0.05). And the flavonoids content of orange juice beverage does not change with the turbidity reducing.

orange juice;flavonoids content;cloud stabilization;viscosity

2016-06-02

宋昊(1979-),女，博士，助理研究员，研究方向：食品与微生物发酵，E-mail:lyfd2002@163.com。

*通讯作者:郑玉芝(1965-)，女，博士，教授级高工，研究方向：食品科学与工程，E-mail:zhengyuzhi2012@sohu.com。

北京市东城区科技计划支持项目。

TS201.2

A

1002-0306(2016)23-0115-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.23.013