速冻果丁防褐变时间研究

王建化，梅冬青，孙高飞

（1.青岛农业大学海都学院，山东莱阳 265200；2.青岛华红食品有限公司，山东青岛 266600；3.烟台市富林矿山机械有限公司，山东招远 265400）

速冻果丁防褐变时间研究

王建化1，梅冬青2，孙高飞3

（1.青岛农业大学海都学院，山东莱阳 265200；2.青岛华红食品有限公司，山东青岛 266600；3.烟台市富林矿山机械有限公司，山东招远 265400）

鲜切苹果会造成组织机械损伤，氧气大量与之接触，造成醌形成和还原之间的平衡失调、醌类物质的积累，进一步氧化聚合形成黑色物质，该黑色物质是褐变的主要原因。另外，切分造成组织受伤使合成醌类化合物增多，同时对植物组织的褐变敏感度增加，加速褐变产生。采用WSC-S型色差计测定相同浓度的护色剂，在不同时间内对苹果的护色效果。经过对比发现抗坏血酸（VC）的护色效果比较好，对褐变具有有效的抑制作用，但是浓度不宜太大，因为浓度越大，自身氧化褐变越明显。抗坏血酸的自身褐变一方面是因为在抗坏血酸氧化酶的作用下氧化褐变，另一方面是因为抗坏血酸本身常发生氧化褐变，反过来也会影响产品的色泽。

苹果丁；护色剂；褐变程度

据统计，苹果是一种非常适合于切割果蔬工业化生产的水果，鲜切苹果是指新鲜苹果经分级、清洗、整修、去皮、切分、保鲜、包装等处理，供消费者立即食用或餐饮业使用的一种新式苹果加工产品[1]。目前，国际市场上最受欢迎的果汁产品是高酸度苹果汁。据了解，浓缩苹果汁酸度每升高1°[2]，售价提高100美元/t。果汁的酸度越高，VC和Ca等营养成分在加工中的损失就越少，果汁的营养价值就越高，然而在生产过程中，新鲜苹果经过破碎压榨后，很容易发生酶促褐变[3]，不仅影响产品的感官品质，而且其营养品质也随之发生劣变，严重影响产品的销售和企业的经济效益，酶促褐变[4-5]已经成为制约果汁产业发展的“瓶颈”。

苹果因其诱人的风味和脆而多汁成为水果家族里备受宠爱的一员。对其进行精深加工，制成苹果果粒悬浮饮料[5]，保持苹果的风味和干脆的口感，无疑是具有吸引力的，但是苹果被削后制成颗粒首先带来的问题是褐变，这也是产品能否被接受的前提。颜色和色泽是判断鲜切苹果品质的一个重要指标，由于在加工过程（如去皮、切分等）破坏了多酚氧化酶（PPO） 和酚类物质在细胞内的区域化分布[6]，促使酶和底物的酚类物质在有氧气条件下相互接触导致酶促褐变的发生，从而影响苹果的颜色、风味、营养和品质，所以防止鲜切苹果的氧化褐变尤为重要[7]。

富士苹果去皮制成颗粒的褐变主要是酶促褐变引起的[8-9]，酶促褐变是酚酶催化酚类物质形成醌及其聚合物的反应过程[10-11]。苹果中含有丰富的酚类物质，在完整的细胞结构中作为呼吸传递物质，在酚-醌之间保持着动态平衡，当细胞组织被破坏后，氧气就会大量进入，造成醌的形成和其还原反应之间的不平衡，于是就发生了醌的积累，醌再进一步氧化聚合，形成黑色素[12-13]，完成酶促褐变。引起酶促褐变的酶主要是多酚氧化酶，这种酶以铜作为辅基，必须以氧为受体，是一种末端氧化酶。酚酶可以用一元酚或是二元酚作为底物，有些人认为该酚酶是兼能作用于一元酚及二元酚的一种酶；也有人认为该酶是2种酚酶的复合体，一种是酚羟化酶（Phenolhydroxylase），又叫甲酚酶 （Cresolase），另一种是多元酚氧化酶（Polypheoloxidase），又叫儿茶酚（Catecholase）。多酚氧化酶反应需要4个因素，即氧气、多酚氧化酶、底物、铜离子，阻止此反应可以通过除去氧气、降低活性铜离子、降低底物浓度、直接钝化酶的方式来实现。多酚氧化酶并非非常耐热，多数情况下，在70～90℃下热处理，短时间内就可以使部分或全部的多酚氧化酶不可逆地失活。有资料表明不同护色剂，如柠檬酸、抗坏血酸（VC）、氯化钠、氯化钙等可以作为苹果的护色剂[14]，其护色机理不同：柠檬酸可以降低处理液的pH值，并络合铜离子，从而降低多酚氧化酶的活性；抗坏血酸（VC）可以降低处理液的氧气含量；氯化钠是通过食盐对酶的抑制和破坏作用，使氧气在盐水中的溶解度比空气小，达到一定的护色效果；氯化钙具有硬化护色的作用[15-17]。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

1.1.1 仪器

WSC-S型色差计，上海精科有限公司产品；FB223型电子分析天平，上海舜宇恒平科学仪器有限公司产品。

1.1.2 试剂

植酸，天津市光复精细化工研究所提供；L-半胱氨酸盐酸盐，国药集团化学试剂有限公司提供；氯化钠，莱阳市康德化工有限公司提供；柠檬酸，莱阳市康德化工有限公司提供；抗坏血酸（VC），莱阳市康德化工有限公司提供；氯化钙，莱阳市康德化工有限公司提供。除特别要求以外，所用试剂均为分析纯。

1.2 试验方法

1.2.1 样品的加工及处理

选择大小均匀、色泽一致，无虫害、损伤的苹果，用清水清洗干净，再用洁净的不锈钢刀将苹果表皮去，切成片状，浸泡在相同浓度的护色剂里面，根据时间的不同进行测定。

1.2.2 护色剂的制备

共制备6组护色剂：①0.1%植酸[16]；②0.1%L-半胱氨酸盐酸盐[17]；③0.1%氯化钠；④0.1%抗坏血酸（VC）；⑤0.1%柠檬酸；⑥0.1%氯化钙。同时以蒸馏水做空白对照。

1.2.3 护色效果的测定

使用WSC-S型色差计。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 鲜切苹果未护色褐变程度与时间

鲜切苹果未护色褐变程度与时间见图1。

图1 鲜切苹果未护色褐变程度与时间

由图1可知，未经过任何处理的鲜切苹果，在削皮后的10 min左右褐变程度最快，因为这个时候削好的苹果刚刚与氧气大量接触，加快酚类物质跟醌类物质的积累，有助于形成黑色素，进而发生褐变。40 min后褐变程度基本保持稳定，主要原因在于底物浓度的下降，苹果中的多酚酶大多已经发生褐变，从而褐变的程度不再像前10 min那样剧烈，基本保持稳定。

2.1.2 氯化钠护色时间对褐变程度的影响

氯化钠护色时间对褐变程度的影响见图2。

图2 氯化钠护色时间对褐变程度的影响

由图2可知，随着时间的推移，直线与横轴交点的值随着时间的增大而增大。说明氯化钠对酚类化合物的抑制作用属于不可逆过程，氯化钠是通过抑制酶活力导致催化效率的降低。最佳的护色时间在15 min左右，此时的氯化钠护色效果最好。

2.1.3 VC护色时间对褐变程度的影响

VC护色时间对褐变程度的影响见图3。

图3 VC护色时间对褐变程度的影响

由图3可知，随着时间的推移，直线与横坐轴交点的值随着时间的增大而增大，说明VC还原性将氧-醌还原为无色的氧-二酚化合物，从而起到护色效果，0.1%的VC对鲜切苹果的最佳护色时间是10 min，此时苹果的褐变程度最不明显。

2.1.4 柠檬酸护色时间对褐变程度的影响

柠檬酸护色时间对褐变程度的影响见图4。

图4 柠檬酸护色时间对褐变程度的影响

由图4可知，随着时间的推移，直线与横坐轴交点的值随着时间的增大而增大，说明柠檬酸可降低pH值和从酚类化合物位点螯合Cu2+，已达到护色的目的。柠檬酸的护色效果在20 min左右最佳。

2.1.5 L-半胱氨酸盐酸盐护色时间对褐变程度的影响

L-半胱氨酸盐酸盐护色时间对褐变程度的影响见图5。

图5 L-半胱氨酸盐酸盐护色时间对褐变程度的影响

由图5可知，随着时间的推移，直线与横坐轴交点的值随着时间的增大而增大，说明L-半胱氨酸盐酸对酚类催化酶的抑制作用属于不可逆过程，巯基化合物半胱氨酸与氧-醌反应生成稳定的无色化合物。L-半胱氨酸最佳的护色时间在10 min与VC相似，但是随着时间的推移，L-半胱氨酸的护色效果逐渐下降，原因在于L-半胱氨酸与水中的金属离子螯合反应形成络合物，进而降低了护色效果。

2.1.6 植酸护色时间对褐变程度的影响

植酸护色时间对褐变程度的影响见图6。

图6 植酸护色时间对褐变程度的影响

由图6可知，随着时间的推移，直线与横轴交点的值随着时间的增大而增大，说明植酸对酚类催化酶的抑制作用属于不可逆过程，植酸通过降低有效的酶量导致活力的下降。

2.1.7 氯化钙护色时间对褐变程度的影响

氯化钙护色时间对褐变程度的影响见图7。

图7 氯化钙护色时间对褐变程度的影响

由图7可知，随着时间的推移，直线与横轴交点的值随着时间的增大而增大，说明Ca2+能与细胞壁上的果胶酸作用形成果胶酸钙，增加组织的硬度，阻止液泡中的组织液外泄到细胞质中与酶类接触，降低褐变程度。

2.2 结果分析

由图2～图7可知，分别采用相同浓度的不同护色剂护色，在相同时间下，护色的效果还是有一定的差距，而在一定的时间范围内，不同护色剂的护色效果也是有差距的，前10 min L-半胱氨酸盐酸盐和VC的护色效果是最好的，其次是氯化钠、柠檬酸、植酸，最后是氯化钙；20 min左右护色效果最好的还是L-半胱氨酸盐酸盐和VC，其次是氯化钠、柠檬酸、植酸，最后是氯化钙；与图1相比在削皮苹果褐变最厉害的前10 min内，护色剂的护色效果还是比较不错的，至少减缓了褐变的程度，但是随着时间的延长有一些护色剂的护色效果不如刚刚开始的明显了，原因在于由于植酸能与水中的金属离子结合形成络合物，使其浓度下降，导致护色效果不明显。

不同护色剂护色与时间的比较见图8。

图8 不同护色剂护色与时间的比较

对苹果切块褐变强度的测定能更准确地描述其褐变趋势，由图8可知经过几种护色剂处理过的鲜切苹果褐变程度均有所下降，总的褐变程度为空白对照组＞0.1%氯化钙＞0.1%植酸＞0.1%半胱氨酸盐酸盐＞0.1%柠檬酸＞0.1%氯化钠＞0.1%抗坏血酸（VC）。

经过对比发现抗坏血酸（VC） 的护色效果比较好，抗坏血酸（VC）可作为食品抗褐变剂，具有以下优良性能：①清除氧，抑制对氧敏感的食物成分氧化；②将系统的氧化还原电势移向还原范围；③产生酚类或脂溶性抗褐变；④维持巯基以-SH形式存在，对螯合剂起增效作用；⑤还原不受欢迎的氧化产物等作用。抗坏血酸（VC）常常作为果汁中的添加剂，对褐变具有有效的抑制作用。抗坏血酸（VC）的护色效果在这几种护色剂中是最好的，在褐变的过程中抗坏血酸（VC）的护色程度主要取决于抗坏血酸的种类、浓度及pH值等因素。生产中，常用的抗坏血酸有L-抗坏血酸，L-抗坏血酸钠等，其护色效果基本相近。至于抗坏血酸（VC）及其类似物的使用浓度，须注意在满足有效抑制酶促褐变所需用量的同时，不宜太大，因为浓度越大，自身氧化褐变越明显。抗坏血酸（VC）的自身褐变一方面是因为其可以在抗坏血酸氧化酶的作用下氧化褐变，另一方面是因为其本身常发生氧化褐变，反过来也会影响产品的色泽。

3 结论

分别采用相同浓度的不同护色剂护色比较，发现在相同的时间内护色效果存在一定的差距，而在一定的时间范围内，不同护色剂的护色效果也存在差距，前10 min L-半胱氨酸盐酸盐和VC的护色效果是最好的，其次是氯化钠、柠檬酸、植酸，最后是氯化钙；20 min左右护色效果最好的是L-半胱氨酸盐酸盐和VC，其次是氯化钠、柠檬酸、植酸，最后是氯化钙，但是随着时间的不断推移有一些护色剂的护色效果不如刚开始明显，原因在于由于植酸能与水中的金属离子结合形成络合物，使其护色能力下降，导致护色效果不明显，L-半胱氨酸盐酸盐与水中的金属、矿物质螯合，从而降低了护色的效果。

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Study on the Anti Browning Time of Frozen Pudding

WANG Jianhua1，MEI Dongqing2，SUN Gaofei3
（1.Haidu College，Qingdao Agricultural University，Laiyang，Shandong 265200，China；2.Qingdao Huahong Food Co.，Ltd.，Qingdao，Shandong 266600，China；3.Yantai Fulin Mine Machinery Co.，Ltd.，Zhaoyuan，Shandong 265400，China）

Resulting from the mechanical injury caused by the cutting，the fresh diced apple is exposed to the abundant oxygen from the outside， which unbalances the redox process of the quinonoids， and the further oxidation progress of the quinonoids colors them black，and these make up the entire process of the browning stain.Moreover，the cutting also stimulates and accelerates the production of the quinonoids.Based on this，this study aims to compare the color-protecting capacity of different kinds of color fixatives under the same condition and to find an efficient color fixative.With the help of WSC-S colorimeter，the author found ascorbic acid （VC） relatively capable and efficient as an inhibitor of browning，which protected the apple's color.Further study on the results also stressed the importance of maintaining an optimal dosage of the ascorbic acid（VC），to cut the effect of the browning of the ascorbic acid（VC） itself to the least.

apple；color fixative；browning

TS255.3

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.10.030

1671-9646（2017） 10b-0001-04

2017-08-24

青岛市成果转化计划科技惠民专项项目“真空防褐变高品质速冻果丁生产关键技术研究及配套装备”（16-6-2-46-NSH）。

王建化（1980— ），男，硕士，讲师，研究方向为农产品加工方面的教学与科研。