冻融次数对巨峰葡萄出汁率及果汁品质的影响

张方方，朱丹实，李雨露，刘丽萍，曹雪慧

(渤海大学 食品科学与工程学院，辽宁 锦州，121013)

冻融次数对巨峰葡萄出汁率及果汁品质的影响

张方方，朱丹实，李雨露，刘丽萍，曹雪慧*

(渤海大学 食品科学与工程学院，辽宁 锦州，121013)

为了解反复冻融对葡萄出汁率及品质变化的影响，以巨峰葡萄为研究对象，通过测定冷冻-解冻后的出汁率以及榨汁后的浊度、pH值、可滴定酸含量、可溶性固形物含量、色泽和风味等指标的变化，分析反复冻融对果汁品质的影响。结果表明：冻融1次的葡萄出汁率显著高于其他处理组(p<0.05)，随着冻融次数的增加，出汁率在逐渐降低；浊度、pH值、可滴定酸含量和可溶性固形物含量均显著高于未经处理的葡萄(p<0.05)；经过1次冷冻葡萄的汁液色泽要好于其他处理组；葡萄在冻融处理后汁液中挥发性风味物质含量普遍呈现出下降的趋势，只有无机硫化物在显著增加(p<0.05)。1次冻融处理不仅能够提高出汁率，且获得的葡萄汁品质较好。

巨峰葡萄；冻融；出汁率；品质

近年来，随着栽培技术的成熟以及新品种的不断出现，葡萄种植面积得到进一步扩大，其产量在逐年上升。葡萄果汁、葡萄酒等加工产品也备受青睐。在榨汁工艺方面，主要采用破碎[1]、超声波[2]、冷冻[3-4]、热烫[5]、脉冲电场[6]等方式对原料进行预处理，提高其出汁率。

一般情况下，冷冻技术用于食品的长期保存，但目前关于冷冻技术对果蔬榨汁品质影响的研究也越来越多[7]。低温条件抑制了果蔬的呼吸作用以及酶活力，使其营养物质的流失及褐变速度减缓[8]；另外在冷冻过程中，由于冰晶生长的机械作用，对果蔬细胞组织的破坏和裂解，加剧果蔬内细胞汁液的流出，进而提高果蔬出汁率[9]；王紫梦等证明冷冻预处理不仅能提高刺葡萄出汁率，而且不会影响其风味品质[10]；汪兴平的研究发现，将葛仙米经反复冷冻处理能促进葛仙米中营养物质的溶出[11]。NADULSKI等证明冻融处理胡萝卜果肉不仅能有效的降低果渣量，而且能较好地保持其营养品质[12]。但是在国内，巨峰葡萄由于其榨汁后出汁率低且风味不良，主要作为鲜食葡萄来食用，因此改进生产技术、提高出汁率、保持其色泽稳定，得到风味良好的葡萄果汁将是葡萄加工急需解决的问题。

本研究以巨峰葡萄为研究对象，研究反复冻融对葡萄出汁率、可滴定酸、可溶性固形物、色泽以及风味等品质的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

试验所用葡萄品种为巨峰，购于辽宁省锦州市万家乐水果超市，运回实验室后，挑选果形大小均一、新鲜饱满，无机械损伤及病虫害的果实，置于4℃冰箱中冷藏，实验时随机抽取进行试验。

1.2 仪器与设备

WGZ-2000浊度计，上海仪电物理光学仪器有限公司；PEN3电子鼻，德国AirSense公司；TDL-5-A低速离心机，上海安亭科学仪器厂；电子天平JA503，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；美的榨汁机，美的集团有限公司；FORMA7000 SERIES超低温冰箱，美国赛默飞世尔科技公司(Thermo Fisher Scientific)；HH-6型数显恒温水浴锅，国华电器有限公司；BCD-206ZMZB冰箱，合肥美菱股份有限公司；CHROMA METER CR-400色彩色差计，日本 Minolta 公司；PAL-3手持式糖度计，ATAGO(爱拓)中国分公司。

1.3 处理方法

将葡萄从4 ℃冰箱中取出，随机平均分为A、B、C、D四组进行处理，其中，A组为新鲜对照组；B组为将葡萄在-20 ℃冰箱中冷冻24 h后4 ℃冰箱解冻；C组为按照B方法将葡萄冻融2次；D组为按照B方法将葡萄冻融3次，4 ℃解冻之后进行榨汁工艺处理(即将解冻之后的葡萄进行榨汁、酶解、离心、过滤)，然后测定葡萄汁的各项指标。

1.4 测定指标

1.4.1 出汁率的测定

将新鲜葡萄称重之后冷冻，然后解冻并榨汁，称量果汁质量，果汁出汁率计算见公式(1)：

(1)

式中：m1，葡萄果实质量，g；m2，葡萄汁质量，g。

1.4.2 浊度的测定

采用WGZ-2000浊度计进行测定。

1.4.3 pH值、可滴定酸含量和可溶性固形物含量的测定

pH值：采用pH计测定；可滴定酸含量：参照曹建康方法测定[13]；可溶性固形物含量：采用PAL-3手持式糖度计进行测定。

1.4.4 颜色的测定

1.4.5 气味分析

采用PEN3电子鼻进行测定：准确量取20 mL葡萄汁置于100 mL烧杯中，用两层保鲜膜密封后在室温条件下避光静置2 h，进行测定，重复3次。

条件：电子鼻清洗时间80 s，测定时间100 s。利用WinMuster软件对果汁风味成分的指标信息进行分析。各传感器所对应的响应特性如表1所示[17]。

表1 PEN3电子鼻标准传感器阵列及响应特性Table1 Standard sensor arrays and performance in PEN3 portable

1.5 数据处理及分析方法

试验数据为多次重复的平均值，使用SPSS 20.0 统计软件分析冻融处理组间差异，差异水平p<0.05为显著水平，使用Origin8.5作图描绘各试验指标的变化情况。

2 结果与分析

2.1 冻融次数对葡萄出汁率的影响

葡萄经过冻融处理后的出汁率如图1所示。

图1 冻融次数对葡萄出汁率的影响Fig.1 Effects of different frozen-thawed cycles on grape juice yield

从图1可以看出，冻融1次的葡萄出汁率显著高于其他处理组(p<0.05)。黄能凤[16]研究发现，经过冷冻预处理的刺葡萄的出汁率从37.4%提高到59%，出汁率相对上升36.6%，而本研究的巨峰葡萄从81.3%提高到83.5%，相对上升2.6%，这可能是因为葡萄品种之间的差异，冻融2次的与未经处理组无显著性差异(p>0.05)，这可能是葡萄是在-20 ℃条件下进行冷冻24 h，应当属于缓冻范围，缓慢冷冻的过程形成较大的冰晶[17]，而冰晶的生长对细胞结构造成一定程度的不可逆的伤害，导致细胞汁液的流出，从而提高其出汁率[18]；然而随着冻融次数的增加，出汁率却出现了逐渐降低的现象，原因可能是虽然复温解冻后会有冰晶重结晶，结晶逐渐扩大，更大程度地破坏组织结构，但细胞组织在前次解冻过程中流出的水分，导致一定程度的汁液损失，在下一次的冷冻过程中出现不同程度的升华，因而造成其出汁率的下降。

2.2 冻融次数对葡萄汁浊度的影响

浊度是衡量果汁澄清度和稳定性的一项重要指标，而浊度的改变主要是由于果汁中的果胶类物质、多酚类物质以及蛋白质相互作用引起的[19]。葡萄经冻融处理榨汁后的浊度如图2所示，经冻融处理之后的葡萄榨汁后的浊度在逐渐增大，其中冻融1次的浊度与鲜样无明显差别(p>0.05)，但冻融2次和3次的极显著高于另外2组(p<0.05)。导致这种变化的原因一方面可能是由于冷冻对细胞壁和细胞膜的机械损伤，导致果胶类物质，酚类物质大量流出，更易发生酶促褐变，产生不溶性色素[20]，使果汁浊度增加；另一方面可能是因为反复解冻后，果汁中的活性蛋白暴露了更多与多酚类物质结合的位点，导致浊度的增加[21]。

图2 冻融次数对葡萄汁浊度的影响Fig.2 Effects of different frozen-thawed cycles on turbidity of grape juice

2.3 冻融次数对葡萄汁pH、可滴定酸含量和可溶性固形物含量的影响

食品的pH值被认为是加工程序和品质的控制指标，特别是灭菌温度和食品颜色[7]。从表2可以看出，经过冻融处理的葡萄榨汁后其pH值均显著高于未经处理的葡萄(p<0.05)，且随着冻融次数的增加，葡萄汁的pH值在不断增大，但从数值上看其值变化不大，NADULSKI[3]等人证明在压榨前对大黄叶柄(Malinowy)进行冷冻和解冻预处理，能够得到稍高的酸度，而其数值也仅在2.4～2.5之间波动。冻融2次和3次之间无显著性差异(p>0.05)。从表2中还可以看出，经过冻融处理的葡萄榨汁后其可滴定酸含量均显著高于未经处理的葡萄(p<0.05)，且冻融2次的葡萄汁的可滴定酸含量显著高于其他处理组(p<0.05)，而冻融1次和3次之间无显著性差异(p>0.05)；冻融2次的葡萄榨汁后的可溶性固形物含量显著高于其他组(p<0.05)，但冻融1次和3次与未经处理组之间无显著性差异(p>0.05)，可见，可溶性固形物变化规律和可滴定酸含量变化基本一致，原因可能是随着冻融次数的增加，冷冻过程产生的冰晶的重结晶作用，增大了细胞组织的损伤，加剧了细胞内汁液的溶出，果汁的可溶性固形物和可滴定酸含量也随之提高[12]，冻融次数过多时有部分汁液损失，从而使可溶性固形物和可滴定酸含量值又下降。

表2 冻融次数对葡萄汁pH值、可滴定酸和可溶性固形物的影响Table 2 Effect of different frozen-thawed cycles on the pH, titratable acidity and soluble solids

注：同列中不同小写字母表示差异显著(p<0.05)。表3、表4同。

2.4 冻融次数对葡萄汁色泽的影响

色泽是评价果蔬汁品质的一个重要指标，经过冻融处理果蔬汁的颜色变化有较大差异。由表3可知，随着冻融次数的增加，L*值在不断降低且显著低于未经冷冻组(p<0.05)，说明葡萄汁亮度在不断下降；这与NADULSKI[3]等研究结果相一致。经过冻融处理的a*、b*、C值在不断下降且显著低于未经冷冻组(p<0.05)，而各处理组之间差异不显著(p>0.05)，表明经过冻融之后葡萄汁的颜色有变绿、变蓝的趋势，而随着冻融次数的增加，果汁颜色开始变得稀疏暗淡；从表3中还可以看出，葡萄汁的ΔE值和H值随着冻融次数的增加在逐渐上升，ΔE值在冻融第二次的时候达到最大，冻融1次的H值显著低于冻融2次和3次(p<0.05)，这可能是因为冷冻对细胞结构造成一定程度的损害，导致细胞内色素类物质的流出，使果汁颜色变化显著[22]；虽然冷冻在一定程度上能够抑制多酚氧化酶活性，但是随着冻融次数的增加，在冷冻和解冻或环境温度波动过程中,由于冰晶重结晶的损伤作用，葡萄细胞结构发生破裂，致使葡萄细胞内的酚类物质与多酚氧化酶的接触机率增大[23]，使果汁更易发生酶促褐变。

表3 冻融次数对葡萄汁色泽的影响Table 3 Effects of different frozen-thawed cycles on color of grape juice

2.5 冻融次数对葡萄汁风味物质的影响

电子鼻主要是模拟人的嗅觉系统，其中包含10 个金属氧化物传感器，由于每个传感器对气味敏感程度不同，可通过相应的雷达图来识别挥发性气味[24]，葡萄冻融榨汁后风味物质变化如表4所示。从表4中可以看出，电子鼻对葡萄汁的挥发性成分有明显的响应，不同冻融处理后电子鼻各传感器的响应值与鲜样的响应值变化各不相同，其中经过冻融处理后，传感器R(7)的响应值显著高于未经冷冻组(p<0.05)，但不同次数冻融处理之间差异性不显著(p>0.05)，说明葡萄冻融榨汁后无机硫化物[R(7)]显著增加，但冻融次数对其影响较小，这可能是因为经过冷冻-解冻之后,葡萄中的含硫化合物分解为硫化氢气体[25]；传感器R(4)和R(10)的响应值冻融处理后无显著性差异(p>0.05)，其他传感器的响应值都显著低于未经冷冻组(p<0.05)，这可能是由于葡萄经冷冻、解冻处理后细胞组织的损伤致使挥发性物质与细胞间的结合能力下降，造成部分香气成分的损失[26]。

表4 葡萄冻融榨汁后风味物质变化Table 4 Changes of flavor substances after grape frozen-thawed juice

3 结论

本试验初步探讨了冷冻处理对葡萄出汁率的影响，葡萄经不同次数的冻融处理后，冻融1次的葡萄出汁率显著高于其他处理组(p<0.05)，而随着冻融次数的增加，出汁率在逐渐降低，葡萄汁产生了一定的品质劣变，不同次数的冻融对葡萄汁品质产生不同程度的劣变影响。

经过不同次数的冻融处理后，浊度、 pH值、可滴定酸含量和可溶性固形物含量均显著高于未经处理的葡萄(p<0.05)，说明随着冻融次数的增加，冷冻过程产生的冰晶的重结晶作用增大了细胞组织的损伤，加剧了细胞内汁液的溶出，果汁的pH值、可滴定酸含量和可溶性固形物含量也随之提高；经过1次冷冻葡萄的汁液色泽要好于其他处理组；葡萄在冻融处理后汁液中挥发性成分普遍呈现出下降的趋势，只有无机硫化物在显著增加。

综上所述，1次冻融不仅能够提高出汁率，并且能够较好的保持葡萄汁原有品质。本研究只是简单的将冻融处理运用到榨汁前的预处理过程，冻融处理方式和传统的果汁酶解工艺或其他非热加工处理相结合，可能会大大提高果蔬汁的品质和出汁率，这需要我们进一步研究和探索。

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Effectsofdifferentfrozen-thawedcyclesonKyohograpejuiceyieldandquality

ZHANG Fang-fang, ZHU Dan-shi, LI Yu-lu, LIU Li-ping, CAO Xue-hui*

(College of Food Science and Technology, Bohai University, Jinzhou 121013,China)

Kyoho grape was used in order to explore the effects of repeated frozen-thawed cycles on grape qualities and juice yield. The influence of freezing and thawing technique on the qualities of grape juice was analyzed by the measurements of indexes, such as, turbidity, pH value, titratable acid content, soluble solids, color parameters and flavor components before and after grape frozen-thawed treatment. The results show that, one time frozen-thawed treatment grape has a significant high juice yield (p<0.05). However, the more times of frozen-thawed treatment, the less of juice yield. Moreover, the indexes of turbidity, pH value, titratable acid content, soluble solids of juice by frozen-thawed treatment were significantly higher than untreated group (p<0.05). The color of one time frozen-thawed treatment juice was also better than other groups. In addition, the contents of volatile components in grape juice were generally decreased after frozen-thawed treatment, except the content of inorganic sulphide, which showed a significant increase (p<0.05). In general, one time frozen-thawed treatment was better not only for the increasing of juice yield, but also for the qualities of juice.

Kyoho grape; frozen-thawed; juice yield; quality

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.014304

硕士研究生(曹雪慧副教授为通讯作者,E-mail：caoxuehuisnow@126.com)。

国家自然科学基金青年科学基金项目(31401509)

2017-03-14，改回日期：2017-04-25