枸杞酒酿造预处理中不同灭菌方式对枸杞汁色泽的影响

刘　亚，张惠玲，付丽霞，王晓昌（宁夏大学农学院食品系，宁夏银川750021）



枸杞酒酿造预处理中不同灭菌方式对枸杞汁色泽的影响

刘亚，张惠玲，付丽霞，王晓昌
（宁夏大学农学院食品系，宁夏银川750021）

摘要：以枸杞干果为原料制备枸杞汁用以发酵枸杞酒，研究了在不同灭菌方式处理下，类胡萝卜素、酚类物质的含量变化对枸杞汁色泽及褐变度的影响。实验采用高效液相色谱（HPLC）等方法测定了枸杞汁中类胡萝卜素及酚类物质的含量，并对灭菌前后枸杞汁主要色素物质变化与褐变度的影响程度进行了分析。结果表明，多元酚氧化缩合与类胡萝卜素降解是影响枸杞汁色泽加深、褐变指数增大的主要原因。

关键词：灭菌方式；枸杞汁；色泽；果酒

枸杞是药食两用性茄科植物，含有大量的枸杞多糖、蛋白质、氨基酸等营养物质，同时枸杞具有提高机体免疫力、抗衰老、防肿瘤等功效[1-2]。因此，枸杞的深加工产品也不断涌现。枸杞酒是用枸杞发酵而成的一种果酒，不但具有枸杞滋补肝肾、益精明目、止渴等功效，又有提升外周血细胞、增强网状内膜吞噬能力、促进造血功能等优点[3-5]。但是由于枸杞中富含多酚、枸杞多糖、类胡萝卜素等物质，致使枸杞酒在酿造过程中色泽容易发生褐变，并随着发酵、陈酿不断加深[6]。在枸杞酒发酵前的枸杞汁加工过程中，需要经过灭菌处理，其目的在于杀死有害微生物、适当稳定枸杞汁的色泽。但是，在灭菌的同时，也会对枸杞汁的品质造成一定影响。

本实验在此基础上研究了不同灭菌方式下，枸杞汁中酚类物质、类胡萝卜素、褐变指数和枸杞汁色泽参数的变化，并对其做了相关性分析，以指导、改进和优化枸杞汁的灭菌工艺。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

枸杞（干果），宁夏百瑞源枸杞馆提供；白砂糖，食品级；SO2，化学纯；果胶酶，10万U/g，江苏省锐阳生物。乙酸乙酯、氢氧化钠均为分析纯，北京化学试剂厂提供；甲醇、绿原酸、对羟基苯甲酸、咖啡酸、阿魏酸、原儿茶酸均为色谱纯，宁夏盛泰尔生物有限公司。

1.2仪器与设备

SCL-10AVP高效液相色谱，岛津仪器公司；RE52-99型旋转蒸发仪，上海亚荣生化仪器厂；YLE-1000型恒温水浴锅，精科华瑞有限公司；紫外可见光检测器，安捷伦1100系列检测器；LDZX-40C型自动立式电热压力蒸汽灭菌器，上海申安医疗器械厂；便携式手持糖度计，HR100-1-11ATC，北京皓韦电子；pH计，雷磁PHS-3C，上海精科。

1.3实验方法

1.3.1枸杞汁的制备

挑选色泽明亮，颗粒大小适中的枸杞洗净、热烫后，以料液比1∶5复水，放入榨汁机中榨出汁液，用干净纱布过滤后，盛于三角瓶中备用。

1.3.2枸杞汁灭菌方法

枸杞汁经过3种方式灭菌处理（煮沸灭菌，95℃,1 min；微波灭菌，900 W,30 s；高温高压灭菌，0.1～0.15 MPa，121～126℃,30 s）后，迅速冷却至20℃后待用。

1.4检测方法

1.4.1枸杞汁色度的测定

吸取2 mL待测液于25 mL比色管中，用与枸杞汁相同pH值的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液稀释至刻度混匀，分别测在420 nm、520 nm处的吸光度值，求其平均值，即为待测液的色度[7]。

1.4.2类胡萝卜素的测定

高效液相色谱法（HPLC）[8]。

1.4.3维生素C的测定

紫外分光光度计法[9]。

1.4.4褐变指数的测定[10]

取5 mL样品加等量丙酮，混合振荡，以4000 r/min离心15 min后，过滤。在420 nm处测滤液的吸光度A420，A420即为褐变指数，褐变指数越大，表明枸杞汁褐变越严重。

1.4.5枸杞汁中酚类物质的定量分析

高效液相色谱法（HPLC）。

由相关文献[11-12]可知，枸杞中的酚类物质有很多，但主要是绿原酸、对羟基苯甲酸、咖啡酸、阿魏酸、原儿茶酸，因此本研究对这些物质进行含量分析。

（1）酚酸类物质标准曲线的绘制

分别精确称取各单体酚酸标品0.002 g，用甲醇定容到10 mL容量瓶中，作为母液备用。进样测定前根据需要将此溶液稀释成不同浓度梯度。色谱条件：波长280 nm，柱温30℃，流速1 mL/min，进样量20 μL。流动相A：甲醇，B：0.4％醋酸溶液；梯度洗脱：0～8 min，15％～20％ A；8～18 min，20％～60％A，18～30 min，60％～80％ A；30～40 min，80％A；40～50 min，80％～15％A结束。以质量浓度(mg/mL)为横坐标，峰面积为纵坐标绘制标准曲线，方程见表1。

（2）枸杞汁中多酚类物质含量的测定

取10 mL样品，将pH值调至7.0，用20 mL乙酸乙酯分别萃取3次，收集有机相，再调节水相pH2.0，用乙酸乙酯萃取3次，收集有机相，合并有机相，并在40℃下真空浓缩至干，残渣溶于2 mL色谱甲醇中，置于-22℃冰箱中避光保存[13-14]。样品上机测定前需经0.22 μm微孔滤膜过滤。

1.5数据处理

采用Office Excel进行数据整理与归纳，采用origin 8.5，SPSS进行作图与分析。

表1　5种单体多酚回归方程

2　结果与分析

2.1引起枸杞汁颜色发生褐变的物质分析

枸杞中的色泽物质主要包括脂溶性的类胡萝卜素和水溶性的花青素、黄酮类色素等，枸杞中类胡萝卜素是主要的呈色物质，黄丽等[13]对枸杞中类胡萝卜素的分类及结构作了研究，结果表明，枸杞中类胡萝卜素可分为游离胡萝卜素（β-胡萝卜素、β-隐黄质及玉米黄质）和类胡萝卜素脂肪酸酯（玉米黄质双棕榈酸酯、玉米黄质单棕榈酸酯及β-隐黄质棕榈酸酯），并测得每100 g枸杞中分别含β-胡萝卜素9.59mg、β-隐黄质3.25mg、玉米黄质14.90mg、β-隐黄质棕榈酸酯14.57mg、玉米黄质双棕榈酸酯192.20mg。汤丽华等[14]对枸杞化学成分的定量分析也得出，每100 g枸杞含类胡萝卜素170mg，黄酮82mg，甜菜碱0.47％。但是，类胡萝卜素并不稳定，极易受光、热、酸、碱等因素的影响发生降解，导致果汁颜色发生变化。

除类胡萝卜素降解引起果汁色泽变化外，枸杞汁还可通过酶促褐变和非酶褐变导致一些多酚物质的氧化而使其颜色发生变化。其中，酶促褐变必须要有氧化底物、氧气和多酚氧化酶，三者缺一不可，在不同灭菌方式处理下，多酚氧化酶均已失活，酶褐变终止。非酶褐变类型有美拉德反应、焦糖化反应、维生素氧化反应及多元酚氧化缩合反应，有研究表明，在果汁或果酒中，多元酚可发生多种反应使其变浑浊或颜色加深，引起果汁色泽变化，由相关文献可知，枸杞中的酚酸类物质有很多，但主要是绿原酸、对羟基苯甲酸、咖啡酸、阿魏酸、原儿茶酸[15]。因此，实验对枸杞汁中以上物质在不同灭菌条件下发生的变化进行分析，找到色泽变化的主要相关物质与引起变化的原因。

2.2不同灭菌方式对类胡萝卜素的影响

类胡萝卜素是含有8个异戊二烯单位、四萜烯类首尾连接而成的链状或环状的多异戊二烯类化合物[16-17]，普遍存在于动物、高等植物及真菌的黄色、橙红色或红色的色素中，由于含有多个不饱和双键，极易受热、光、空气等因素的影响而降解，类胡萝卜素是枸杞汁中重要的色素之一，在枸杞酒酿造的预处理过程中，类胡萝卜素的降解必将导致枸杞汁色泽的变化。

图1　不同灭菌方式对枸杞汁类胡萝卜素总量的影响

由图1可知，枸杞汁经不同灭菌处理后，其类胡萝卜素含量都有所下降，其中煮沸灭菌和高压灭菌对枸杞汁中类胡萝卜素的降解最严重，微波灭菌不明显。这可能是由于类胡萝卜素分子结构中含有大量的不稳定共轭双键及官能团，易与空气中的氧气发生反应，而且高温能够破坏类胡萝卜素并生成顺式类胡萝卜素异构体，导致类胡萝卜素降解，含量有所下降，对果汁色泽产生一定的影响。

2.3不同灭菌方式对多酚类物质的影响

多酚物质[18-19]是果实在生长代谢过程中的次生代谢产物，是果实中所有含酚官能团物质的总称。从化学结构上讲，酚是一类苯环上含有若干个羟基[20]的化合物，是引起果汁及其深加工产品褐变的主要因素之一。

图2　不同灭菌方式对枸杞汁酚类物质的影响

由图2可知，经不同灭菌方式处理后，各单体酚酸含量均有所下降，但程度不同。高温使得多酚氧化酶失活，即酶褐变终止，但高温可促进焦糖化反应，加剧了非酶褐变的发生，同时，酚酸类物质化学性质活泼，易被氧化成亲电子基团苯醌，与其他物质发生聚合或共呈色反应，也可发生自身氧化缩合反应，产生类黑精等色素类物质，使果汁颜色加深。由于维生素C具有抗氧化性，间接地阻碍了部分酚酸的氧化缩合，因此，酚酸类物质含量的降低不是很明显。

2.4不同灭菌方式对维生素C保护作用的影响

枸杞干果中维生素C的含量残留不是很高，也不是枸杞汁中的色素物质，但间接地保护着色素物质，因为在枸杞汁与氧接触时它是良好的天然抗氧化剂。维生素C的破坏将大大地促进果汁褐变的速度[21-22]。

图3　不同灭菌方式对枸杞维生素C含量的影响

由图3可知，经不同灭菌方式处理后，枸杞汁中维生素C的含量都有所下降。其中，经煮沸灭菌后维生素C的损失最严重，高压灭菌次之，微波灭菌的影响最小。这是因为在高温条件下，抗坏血酸氧化生成脱氢抗坏血酸。脱氢抗坏血酸一方面会与氨基酸共同作用发生焦糖化反应生成褐色聚合物，另一方面，还可脱水形成2，3-二酮古洛糖酸后，脱羧产生木酮糖，最终产生还原酮参与美拉德反应的中间及最终阶段，形成褐色色素，使果汁色泽加深，褐变指数增大。由于枸杞干果中维生素C的含量很少，所以其氧化褐变对果汁色泽加深几乎无影响。但维生素C是良好的天然抗氧化剂，在枸杞汁的放置过程中，对枸杞汁的褐变有一定的保护作用，间接地影响了枸杞汁色泽的变化。

2.5不同灭菌方式对枸杞汁色度变化值的影响

枸杞汁色泽是评价其质量最重要的指标之一。色度值的变化是由果汁内部主要成分的变化引起的，直接影响果汁的感官品质。褐变指数A420是评价枸杞汁在灭菌过程中褐变程度的指标，褐变指数越大，表明枸杞汁褐变越严重，其色泽越深，色度值也越大。

由图4可知，从总体上来看，不同灭菌方式对枸杞汁色泽的影响趋势相似，即与对照组相比，经不同灭菌方式处理后枸杞汁的色度值升高，色泽变深，褐变指数增大，但影响程度有所差异。煮沸灭菌后枸杞汁的色泽比对照组偏黄，但红色较淡，这与Lee H.S等对巴氏杀菌后橙汁色泽变化的研究结果相一致[23]。高压灭菌和微波灭菌对枸杞汁色泽的影响与煮沸灭菌的影响趋势一致，但影响程度较低。这是因为酚酸、类胡萝卜素等物质含有多个不饱和共轭双键，高温易导致其降解，虽然高温高压使酶钝化，酶褐变终止，但高温可促进焦糖化、美拉德等非酶褐变反应的发生，使果汁色泽加深，褐变指数增大。经过3种不同灭菌方式处理后，枸杞汁的色泽发生明显的变化，因此灭菌处理对枸杞汁的品质有一定的影响。

表2　灭菌前后色泽变化与主要成分变化的相关性分析结果

图4　不同灭菌方式对枸杞汁褐变指数和色度的影响

2.6主要色素物质变化与褐变度的影响程度分析

由表2的影响程度分析可知，灭菌处理后类胡萝卜素的含量变化与原儿茶酸的变化呈显著相关（P＜0.05），即影响程度呈正相关，而且枸杞汁中的主要呈色物质是类胡萝卜素，故类胡萝卜素的降解必将引起枸杞汁色泽的变化[24]。阿魏酸、咖啡酸的变化与枸杞汁色泽变化呈极显著相关，说明酚酸类物质对枸杞汁褐变指数的影响程度较大。褐变指数与色度呈极显著相关，说明枸杞汁色泽加深，其褐变指数也随之增大。同时维生素C是抗氧化剂，对多元酚的氧化缩合有一定的保护作用，间接地影响了枸杞汁色泽的变化。

3　结果与讨论

枸杞汁经不同灭菌处理后，其色度和褐变指数发生了不同程度的变化，其中煮沸灭菌对枸杞汁色泽的影响最大，高温高压灭菌次之，微波灭菌的影响最小。

枸杞汁中主要的色素物质是类胡萝卜素、酚类物质，类胡萝卜素在高温有氧的条件下降解严重，导致枸杞汁色泽变化明显。枸杞汁中维生素C间接地缓解了类胡萝卜素的降解，从而对维持类胡萝卜素的稳定性、防治褐变起了一定的作用。酚类物质化学性质活泼，一方面多酚中的酚性羟基极不稳定，容易被氧化，生成有色物质；另一方面，在高温等条件下，多酚物质容易自动氧化成各种黄褐色物质，使果汁色泽加深。

综上所述，经高温高压多酚氧化酶被钝化后，酶促褐变终止，非酶褐变加剧，因此多元酚氧化缩合及类胡萝卜素降解是枸杞汁色泽加深、褐变指数增大的主要原因。

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Effects of Different Sterilization Methods on the Color of Chinese Wolfberry Juice

LIU Ya,ZHANG Huiling,FU Lixia and WANG Xiaochang
（Department of Food Science,School of Agriculture,Ningxia University,Yinchuan,Ningxia 750021,China）

Abstract：In this study,dried Chinese wolfberry fruit was used as raw materials to produce wolfberry wine.In conditions of different sterilization methods,the change of carotenoid,vitamin C and phenolics content and their influence on the color and browning degree of wolfberry juice were investigated.HPLC was applied to determine the content of carotenoids,vitamin C and phenolics.The correlations between color change and main components in wolfberry juice before and after the sterilization were analyzed.The results showed that,the degradation of vitamin C,polyphenol oxidative condensation and carotenoids degradation were the main cause of deepened color and the browning of wolfberry juice.

Key words:sterilization method;wolfberry juice;color;fruit wine

通讯作者：张惠玲（1963-），女，教授，硕士研究生导师，现主要从事生物工程方面等研究工作，E-mail：zhl5792@163.com。

作者简介：刘亚（1991-），女，甘肃白银人，硕士研究生，研究方向为微生物发酵，E-mail：ly2542704345@163.com。

收稿日期：2015-11-27

基金项目：国家自然科学基金资助项目（31360402）。

中图分类号：TS262.7；TS261.4

文献标识码：A

文章编号：1001-9286（2016）02-0047-04

DOI：10.13746/j.njkj.2015447

优先数字出版时间：2015-12-28；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20151228.1426.002.html。