粉碎粒度对黑老虎果浆理化性质和内含物含量的影响

邹建文 饶红欣 何润华 罗先权 刘玮

摘要：【目的】探讨湿法超微粉碎新鲜黑老虎浆果的最佳工艺参数，为黑老虎果汁饮料加工提供技术支持。【方法】对比分析20～40、40～60、60～80、80～100、100～180和>180目6个不同粉碎粒度处理间新鲜黑老虎果浆的粒径分布、理化性质和内含物含量差异。【结果】80～100目以下黑老虎果浆的粒径主要分布在150～250 μm，80～100目以上黑老虎果浆粒径主要分布在0～50 μm。随着黑老虎浆果粉碎目数的增加，果浆溶液的pH和浊度（D700 nm）逐渐减小，而出汁率、固形物质量分数、紫外吸光值（A280 nm）和总酸度呈增大趋势，果浆溶液密度基本不变，色度L*整体上呈增大、a*和b*整体上呈减小趋势。当粉碎程度从20～40目逐渐增至>180目时，检测出的氨基酸种类从7种逐渐增至15种，游離氨基酸总量由10.87 ng/μL增至50.99 ng/μL;游离多酚、结合多酚、总多酚含量分别由7.35、2.20和9.55 mg/mL增至15.35、3.28和18.63 mg/mL;总黄酮、总多糖、生物碱和总花色苷含量由0.90 mg/mL、0.21 ?g/mL、1.79 mg/mL和2.63 mg/100 g增至7.33 mg/mL、0.66 ?g/mL、12.32 mg/mL和5.13 mg/100 g。80～100目以下粒度处理的营养和活性成分含量变化速度快，80～100目以上处理的含量变化趋缓。【结论】利用湿法超微粉碎技术生产黑老虎果浆的粉碎粒度以80～100目为宜，有利于果汁饮料产品保持澄清和风味稳定。

关键词： 黑老虎;浆果;湿法超微粉碎;理化性质;内含成分

中图分类号： S567.19                      文献标志码： A 文章编号：2095-1191（2019）11-2532-07

Effects of crushing mesh number on physicochemical properties and contents of embedded components for

Kadsura coccinea fruit pulps

ZOU Jian-wen， RAO Hong-xin， HE Run-hua， LUO Xian-quan， LIU Wei

（Hunan Forest Botanic Garden， Changsha  410116， Hunan， China）

Abstract：【Objective】Optimum technological parameters were assessed for wet superfine grinding of fresh Kadsura coccinea fruit so as to provide technical support in proceeding fruit juice and beverage of this species. 【Method】The particle size distribution，physicochemical properties and contents of embedded components of K. coccinea fruit pulps were compared among treatments of crushing mesh number including 20-40 meshes，40-60 meshes，60-80 meshes，80-100 meshes，100-180 meshes and >180 meshes. 【Result】The results showed that the particulate sizes of treatments with grin-ding degree of less than 80-100 meshes mainly ranged from 150 to 250 μm and those of more than 80-100 meshes from 0 to 50 μm. As grinding degree increased， the pH value and the turbidity（D700 nm） of the fruit pulps decreased，the juice yield，the content of soluble solids，the UV absorbance（A280 nm） and the total acid of the pulp aqueous solution increased，the density of the pulp was almost constant， and chrominance L* of the pulp aqueous solution showed increase trend，while chrominance a* and b* values showed decrease trend. When grinding degree increased gradually from 20-40 meshes to 180 meshes，the kinds of free amino acids in K. coccinea fruit pulps increased from 7 to 15，the content of free amino acids increased from 10.87 ng/μL to 50.99 ng/μL; the contents of free polyphenols，combined polyphenols and total polyphenols increased from 7.35，2.20 and 9.55 mg/mL to 15.35，3.28 and 18.63 mg/mL; and the contents of total flavonoids，total polysaccharide，total alkaloids and total anthocyanins from 0.90 mg/mL，0.21 ?g/mL，1.79 mg/mL and 2.63 mg/100 g to 7.33 mg/mL，0.66 ?g/mL，12.32 mg/mL and 5.13 mg/100 g，respectively. The contents of nutritional and active components changed fast when grinding degree were less than 80-100 meshes，while changed slowly when more than 80-100 meshes. 【Conclusion】Grinding degree of 80-100 meshes is recommended in the production of K. coccinea fruit pulps by wet superfine grinding technique，which can make fruit juice and beverage clear and stable in flavour.

Key words： Kadsura coccinea; berry; wet superfine grinding; physicochemical properties; embedded components

0 引言

【研究意义】黑老虎（Kadsura coccinea）为五味子科南五味子属常绿木质藤本植物，主要分布于云南、四川、贵州、广西、广东和湖南等省（区），其根、茎是一种传统中药材，具有活血化瘀、消肿止痛功效，可治跌打损伤、风湿骨痛和伤口感染等病症（Song et al.，2010;Fang et al.，2014;Yeon et al.，2014;Hu et al.，2017）。黑老虎果實为紫红色的聚合浆果，无毒，可鲜食，因其含有丰富的游离氨基酸、粗纤维、蛋白质、总糖、多酚和花青素等营养与活性成分（彭密军和周清平，2000;Sun et al.，2009;李志春等，2011;毛云玲等，2015），是近年兴起的一种新型水果资源，可作为新型果汁饮料原料加以开发利用。但由于其果实自身皮厚、汁少，直接压榨出汁率过低，且浪费果皮中可溶性和非可溶性膳食纤维等营养成分，丢弃果皮不仅使资源利用率降低，还会造成环境污染。因此，湿法超微粉碎加工成为黑老虎果实加工的最佳途径，而明确粉碎程度对其理化性质和内含物含量的影响，对黑老虎果实果汁饮料深度开发具有重要意义。【前人研究进展】超微粉碎技术是将原料加工成微米甚至纳米级的微粉或微浆，极大地增加物料表面积和孔隙率，从而使其理化特性和化学活性成分含量发生明显变化。杨春瑜等（2007）对比研究了几种超微粉碎方法对绿茶黄酮类物质提取率及风味物质含量的影响，结果发现干法超微粉碎提取的黄酮纯度显著提高，且茶叶中的风味物质在粉碎后未发生明显变化;刘子放等（2017）采用湿法超微粉碎桑果，得出粉碎粒度以100～200目效果最佳，其果浆中的游离氨基酸种类和质量及游离多酚、总黄酮、总花色苷质量均显著高于其他粒度处理;张雪等（2019）的研究结果表明，酸枣仁、小米和怀山药等超微粉碎产品的特性因粉碎时间、程度及温度而异。目前，有关黑老虎的研究主要集中在化学成分（Dai et al.，2015）及药理作用（Hu et al.，2012）方面。延在昊等（2013）在黑老虎95%乙醇提取物中分离得到14种化合物，其中10种为首次在黑老虎中发现;Zhao等（2014）发现黑老虎提取物kadusurain A～C、kadsuphilin A和B对人体肿瘤细胞表现出显著的抗增殖作用。【本研究切入点】目前关于黑老虎浆果深加工的研究甚少，针对其果汁饮料加工的研究更是鲜见报道。【拟解决的关键问题】研究不同粉碎粒度黑老虎果浆的理化性质和内含成分含量变化规律，从中筛选出最佳湿法超微粉碎粒度应用于黑老虎果浆的生产工艺，为其深度开发利用提供技术支持。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

黑老虎鲜果由湖南省通道县独坡镇虾团村黑老虎种植园提供。芸香苷和没食子酸（纯度>98%）购自中国药品生物制品检定所，福林酚试剂购自国药集团化学试剂有限公司，其他试剂均为分析纯，购自广州市齐云生物技术有限公司。主要仪器设备：HOP-03型切割型湿法超微粉碎机（无锡赫普轻工设备技术有限公司）;D-37520型高速离心机（Thermo Scientific，德国 Sterode公司）;WJL-628干湿两用激光粒度分析仪（上海仪电物理光学仪器有限公司）;L-8900型全自动氨基酸测试分析仪（日本Hitachi公司）;Ultrascan VIS色差仪（美国Hunter Lab公司）;UV1800紫外分光光度计（日本Tokyo公司）;DMA35型手持便携式密度计（美国Anton Peer公司）;pHS-3C精密pH计（上海雷磁仪器厂）。

1. 2 试验方法

1. 2. 1 样品制备 取黑老虎鲜果10 kg，手工将其浆果从聚合果上摘下，去除种子后，将果皮、果肉和果汁混合进行湿法超微粉碎。粉碎时，调整湿法超微粉碎机的进料速度、粉碎时间和筛网尺寸，制备出20～40、40～60、60～80、80～100、100～180和>180目的6个不同粉碎粒度黑老虎果浆样品。

1. 2. 2 样品粒径测定 取果浆样品用激光粒度仪测定粒径，测定模式为液体测定（Carrera et al.，2015）。

1. 2. 3 出汁率测定 取果浆样品100 g，经4500 r/min离心20 min后，取上层汁液称重，计算出汁率。出汁率（%）=上层汁液质量/果浆样品总质量×100。

1. 2. 4 样品总酸度、pH、密度和固形物质量分数测定 总酸度按照GB/T 12293—90《水果、蔬菜制品可滴定酸度的测定》中的滴定法进行测定，以柠檬酸计;pH直接用pHS-3C精密pH计测定;密度和固形物质量分数用手持便携式密度计测定（温靖等，2015）。

1. 2. 5 紫外吸光值（A280 nm）和浊度（D700 nm）测定

取果浆样品100 g，经4500 r/min离心20 min，取上清液作待测液（纯水作参比），用紫外分光光度计测定A280 nm和D700 nm（Jayamani and Shanmugam，2014;Maltas，2014）。

1. 2. 6 色差测定 取果浆样品200 g，经4500 r/min离心20 min，取上清液作待测液，用色差仪在透射模式下测定样品的L*（亮度）、a*（红度）和b*（黄度）值（Alyssa et al.，2014;刘子放等，2017）。

1. 2. 7 游离氨基酸组分及含量测定 使用氨基酸自动分析仪测定游离氨基酸组分及含量（刘子放等，2017）。测定过程中，根据氨基酸标准物质质量浓度与峰面积间的关系，应用外标法定量样品中的氨基酸组分及含量。测试条件：855-350型色谱柱（4.6 mm×60 mm）;柱温134 ℃;双通道紫外检测波长为440和570 nm;进样量20 μL;保留时间148 min。

1. 2. 8 游离多酚和总黄酮含量测定 用没食子酸标准物质和芸香苷标准物质分别代表游离多酚（结合多酚）和总黄酮，通过建立标准曲线（Sun et al.，2003），计算样品溶液中的游离多酚和总黄酮含量。游离多酚的标准曲线回归方程为y=0.0272x-0.1297（R2=0.9991），其中，x为没食子酸标准溶液质量浓度（?g/mL），y为D760 nm，线性范围为7.5～50.0 ?g/mL;总黄酮的标准曲线回归方程为y=0.0015x+0.0083（R2=0.9997），其中，x为芸香苷标准溶液质量浓度（?g/mL），y为D505 nm，线性范围为5.0～250.0 ?g/mL。通過上述标准曲线分别计算出样品中游离多酚、结合多酚和总黄酮的质量浓度。总多酚质量浓度为游离多酚和结合多酚的质量浓度之和。

1. 2. 9 总多糖含量测定 采用苯酚—硫酸法，以葡萄糖标准溶液代表多糖建立标准曲线进行测定（沈维治等，2018;阙志强等，2019）。总多糖的标准曲线回归方程为y=0.6823x+0.0668（R2=0.9950），线性范围为0.1～0.5 ?g/mL，其中，x为葡萄糖标准溶液质量浓度（?g/mL），y为D490 nm。

1. 2. 10 生物碱提取和含量测定 以4-羟基哌啶醇标准溶液代表生物碱建立标准曲线（Wrolstad et al.，2005）：y=12.6750x+0.1762（R2=0.9993），线性范围为0.005～0.040 mol/L，其中，x为4-羟基哌啶醇标准溶液的摩尔浓度（mol/L），y为D525 nm。

1. 2. 11 总花色苷提取和含量测定 采用pH示差法直接测定（杨兆艳，2007;钮成拓等，2019）。对于每个粉碎粒度处理，移取10 mL样液2份，分别用pH 1.0和pH 4.5的缓冲液定容至100 mL，待样品溶液平衡后测定溶液的吸光值，根据花色苷经验公式计算样品中总花色苷含量。

1. 3 统计分析

所有分析测定均采用3次平行处理，每项测定设3次独立重复。采用SPSS 13.0对试验数据进行处理，同时应用单因素方差进行数据统计分析，统计分析的组间差异采用S-N-K法。

2 结果与分析

2. 1 样品粒径分布情况

湿法超微粉碎物料的首要特点是使物料粒径发生改变。从图1可看出，小于80～100目黑老虎果浆样品的粒径主要分布在150～250 μm，大于80～100目果浆粒径主要分布在0～50 μm。随着黑老虎浆果湿法超微粉碎程度的逐渐增大，黑老虎果浆粒径不断减小，粒径分布更集中，可使果浆溶液的均匀性更好，溶液颗粒的理化性质更接近，相应的深加工产品稳定性和均一性也会更好。

2. 2 样品基本理化指标测定结果

2. 2. 1 出汁率、总酸度和pH 从表1可看出，当黑老虎浆果粉碎目数从20～40目增大到180目时，果浆出汁率由4.21%增至45.30%，增加比例超过10倍。100～180目与>180目的果浆出汁率间无显著差异（P>0.05，下同），但二者显著高于其他粉碎粒度处理（P<0.05，下同），说明当浆果粉碎程度达100目时，细胞基本接近全部破碎。在此过程中，随着粉碎程度的增加，果浆中的pH不断减小、总酸度逐步增加，其原因可能与黑老虎浆果细胞内酸碱性物质释放有关。

2. 2. 2 密度和固形物质量分数 果浆密度是指一定体积果浆中的果浆质量，即果浆质量与体积的比例;果浆固形物质量分数一般指果浆中能溶解于水中的固形物含量，包括糖、酸、维生素、矿物质等。从表1可看出，随着粉碎程度的增加，黑老虎果浆的密度无显著变化，但固形物质量分数显著增加，说明随着粉碎程度的增加，黑老虎果浆细胞破碎，大量存在于黑老虎细胞液或细胞器中的可溶性营养和功能成分得以释放出来。

2. 2. 3 紫外吸光值和浊度 用紫外分光光度计测量黑老虎果浆样品在280 nm处的紫外吸收，由于蛋白质的紫外最大吸收峰为280 nm，果浆样品吸光值A280 nm的变化与其溶液中蛋白质的释放有关，故A280 nm一定程度上可表示样品溶液中蛋白质的含量。随着粉碎程度的增加，黑老虎细胞破碎，包含在细胞液和细胞器中的蛋白质不断释放出来，A280 nm由20～40目的0.31增至>180目时的0.42（表1）。浊度（D700 nm）反映溶液中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度，随着黑老虎浆果粉碎目数的增加，浆果颗粒均匀分散到溶液中的程度越高，溶液越澄清，浊度也越低，D700 nm由20～40目的1.39降至>180目时的0.76（表1）。

2. 2. 4 色差 色差测定是目前食品领域常用于检测样品澄清、透亮和色泽变化的方法。由表1可看出，随着黑老虎浆果粉碎目数的增加，样品中的L*整体上呈增大趋势，80～100、100～180和>180目的L*间无显著差异，但显著大于其他3个粉碎粒度的L*;a*和b*整体上呈减小趋势，100～180目和>180目的a*和b*无显著差异。

2. 3 样品中营养与活性成分含量的测定结果

2. 3. 1 游离氨基酸 以游离状态存在于生物体内细胞胞间层和细胞质中的氨基酸为游离氨基酸。由表2可知，随着粉碎目数的增加，黑老虎浆果细胞的分离度和细胞破碎率逐渐提高，游离氨基酸逐渐释放到水溶液中;当粉碎目数由20～40目逐渐增至>180目时，检测出的游离氨基酸种类从7种逐渐增至15种，游离氨基酸总量也由10.87 ng/μL增加到50.99 ng/μL。从粉碎程度较高处理的氨基酸含量可看出，瓜氨酸是黑老虎浆果中含量最高的游离氨基酸，其次是丙氨酸、半胱氨酸和丝氨酸。此外，从游离氨基酸的释放顺序也可看出，黑老虎浆果中含量较高的氨基酸，如丙氨酸、缬氨酸、半胱氨酸和脯氨酸等主要存在于细胞胞间层中，而丝氨酸、谷氨酸、瓜氨酸、色氨酸和羟赖氨酸等主要存在于细胞质中。

2. 3. 2 游離多酚、结合多酚、总多酚、总黄酮、总多糖、生物碱和总花色苷 由表3可看出，随着粉碎目数的增加，细胞破碎程度不断增强，贮藏在浆果细胞液或细胞器中的游离多酚、结合多酚、总多酚、总黄酮、总多糖、生物碱和总花色苷的溶出量呈增加趋势。当粉碎程度由20～40目逐渐增至>180目时，游离多酚、结合多酚和总多酚含量分别由7.35、2.20和9.55 mg/mL增加到15.35、3.28和18.63 mg/mL;总黄酮、总多糖和总花色苷含量由0.90 mg/mL、0.21 ?g/mL和2.63 mg/100 g增加到7.33 mg/mL、0.66 ?g/mL和5.13 mg/100 g;生物碱含量由1.79 mg/mL增加到12.32 mg/mL。从以上成分含量上升的变化速度来看，80～100目以下时变化速度快，80～100目以上则变化速度变缓，说明80～100目以上处理的细胞破碎程度较高，细胞内含物渗出率较高，继续增加其粉碎程度，其营养活性物质溶出量变化不明显，与表1显示的理化指标变化趋势基本一致。

3 讨论

黑老虎果实为聚合果，色泽鲜艳，每个聚合果由30～70个小浆果聚合而成，产量高，经济价值好，是一种食药兼用的珍稀野生水果资源，其浆果可作为新型果汁饮料原料加以开发。但由于其浆果皮厚、汁液少，不适于采用双螺杆榨汁、布袋挤压榨汁等（胡智元，2018）传统压榨法取汁，而利用湿法超微粉碎技术能明显提高黑老虎浆果利用率，同时能解决目前黑老虎果渣污染环境的问题，对黑老虎浆果产业的健康发展具有重要意义。

湿法超微粉碎技术主要针对含水率高、纤维含量高或胶原蛋白含量高的系列物料，且物料具有一定流动性和韧性，如果蔬皮渣、谷物皮渣、畜禽软骨、水产皮渣等，该技术主要解决干法超微粉碎对含水量高、胶性物料和韧性物料无法进行粉碎的难题。通过湿法超微粉碎，物料颗粒变得微细，物料表面积和孔隙度得到大幅度增加，从而改变其理化性质、营养成分和活性成分含量（蓝海军等，2007;Wang et al.，2012;Zhang et al.，2012;Chen et al.，2015）。本研究结果表明，随着黑老虎浆果粉碎目数的增加，果浆粒径减小、粒径分布更集中，使得其相应产品稳定性和均一性更好;且果浆溶液的pH和浊度逐渐减小，而出汁率、固形物质量分数、紫外吸光值和总酸度均呈增大趋势，溶液密度基本不变，色度L*整体上呈增大、a*和b*整体上呈减小趋势。究其原因是随着黑老虎浆果粉碎目数的增加，粒径减小，溶液整体亮度增加，L*增大;随着粉碎时间延长，粉碎过程中机器摩擦生热从而使黑老虎浆果原料受热时间过长，黑老虎果浆中的色素在较高温度过程中受热分解，从而导致a*和b*呈减小趋势（本研究使用超微粉碎机冷却功能不佳，制备>180目样品时温度最高可达50 ℃）。

果蔬原料中游离氨基酸的种类和数量直接决定其口感（黄艳，2013）。多酚、黄酮、多糖（白海娜，2019;沈云辉和陈长勋，2019）、生物碱（柳文锋等，2019）和总花色苷含量是目前资源评价中常用的5类活性成分指标，也是普通食品功能化研究中常用的评价指标。其中，多酚、黄酮和花色苷类化合物主要体现抗氧化和抗衰老活性能力，多糖主要体现免疫调节活性能力，生物碱则因资源不同而表现出不同活性。随着黑老虎浆果粉碎目数的增加，游离氨基酸、游离多酚、生物碱、总黄酮、总多糖和总花色苷的释放量亦呈增加趋势。当果浆粉碎目数逐渐由20～40目增加到180目以上时，80～100目以下处理的理化性质和活性成分释放量的变化幅度大，80～100目以上处理变化幅度变小，80～100目处理可视为变化趋势中的“拐点”。其原因可能是当粉碎程度达80～100目时，黑老虎浆果中的所有细胞接近全部破碎，细胞内含物已全部释放出来，之后再增大破碎程度，细胞内含物释放量基本不变，因而造成处理间各项指标差异变小。黑老虎果浆理化性质和内含成分随粉碎程度的变化趋势整体上与刘子放等（2017）对新鲜桑果湿法超微粉碎的研究结果一致。两者主要不同点在于，黑老虎浆果果皮厚实，所得果浆中长纤维多，利用黑老虎果浆调配果汁饮料时产品容易形成沉淀;而桑果果皮薄，所得果浆中以短纤维为主，利用桑果果浆调配果汁饮料时产品稳定性好，不易形成沉淀。因此，利用湿法超微粉碎生产的黑老虎果浆进行果汁饮料类产品的开发时，宜重点从微观方面研究果浆理化性质、内含物变化机理及产品稳定性。

4 结论

利用湿法超微粉碎技术生产黑老虎果浆的粉碎粒度以80～100目为宜，此时样品中活性成分溶出量已趋于稳定，浆果细胞中的营养活性成分基本完全释放，果浆颗粒大小均一，既有利于之后产品调配成果汁饮料的澄清和风味稳定，也可提高粉碎效率，降低加工成本。

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（責任编辑 罗 丽）