蜜枣在烘制过程中褐变相关因素分析

朱莉莉，魏骊霏，杨 芳，王雨婕，李焕荣，陈 恺

（新疆农业大学食品科学与药学学院，新疆乌鲁木齐 830052）

枣是鼠李科枣属植物，是枣属植物中栽培面积最广和经济效益最高的一个栽培种[1]。2018年新疆红枣种植面积约47.625万公顷，产量已达347.0114万吨[2]，骏枣作为新疆的主栽品种，种植范围广，产量大。在红枣加工中，一般将红枣干制后进行售卖与储存[3]。将不易贮藏的鲜枣果加工成蜜枣，既解决了鲜枣市场过剩，同时也满足了人民对多种枣类食品的需要[4]。但用二次常压煮制方法加工过程中，由于受到热和氧化的双重作用，极易引起褐变。褐变是食品加工和贮藏过程中常见的一种变色现象，根据其发生的机制，可分为酶促褐变和非酶褐变[5]。经过杀菌或者足够强度热处理的食品，其中的多酚氧化酶（PPO）已经失活，因此蜜枣在烘制阶段产生褐变的原因主要是非酶褐变[6]。加工中所引起的褐变不仅影响外观，还会使产品有苦味、焦味[7]，不同成熟度原料的蜜枣在加工过程中影响褐变情况的因素未见报道，因此了解不同成熟度的枣在加工成蜜枣的过程中色泽变化的规律，褐变产生的原因很有必要。

采用单一的评价体系分析蜜枣的褐变情况很难看出各指标之间的差异性，采用科学的统计分析方法显得至关重要[8]，主成分分析（principal component analysis，PCA）是一种多变量统计工具，通过数学降维的方法简化数据集，用几个综合变量来替代原来众多变量，并保持数据集对方差贡献最大的特征[9]，张富县等[10]利用主成分分析方法对红枣香气成分进行分析，王佐等[11]通过主成分分析法对红枣果实品质比较研究，表明采用主成分分析法作为蜜枣的褐变因素的评价方法是可行的。因此对蜜枣褐变情况进行综合评定，具有重要的研究价值和现实意义。本文拟采用白熟期、脆熟期、完熟期三种成熟度的骏枣，利用常压二次煮制渗糖工艺，在55 ℃恒温烘制过程中探究蜜枣的褐变情况。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

骏枣试样 均采自新疆阿克苏地区，根据骏枣表皮的颜色划分为三种成熟度，分别为白熟期、脆熟期、完熟期，骏枣样品是在同一品种的不同枣树的不同部分随机采摘，且无可见的损伤和病害，采摘回来放入4 ℃冷库进行储藏，备用；蔗糖 购于乌鲁木齐市北园春市场；福林酚 分析纯，索莱宝公司；5-羟甲基糠醛（HMF）标准品（纯度≥98%） 上海源叶生物科技有限公司；L（+）-抗坏血酸标准品（纯度≥99%）

国药集团化学试剂有限公司；其他化学试剂 均为分析纯。

循环水式多用真空泵 郑州长城科工贸有限公司；BC/BD-629HK型卧式冷藏冷冻转换柜 青岛海尔特种电冰柜有限公司；DHG-9123A型电热恒温鼓风干燥箱 上海-恒科技有限公司；HH-S4型数显恒温水浴锅 金坛市医疗仪器厂；T6型紫外可见风光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司；NH310型3nh色差仪 深圳市三恩时科技有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 蜜枣的加工工艺 选白熟期、脆熟期、完熟期骏枣清洗切缝后用复合护色液（VC1.25 g/kg、焦性亚硫酸钠1.25 g/kg、柠檬酸3 g/kg、NaCl 25 g/kg）浸渍2 h，以不加护色液的作为对照组。一次糖液（糖度40°）煮制15 min，一次浸渍12 h。二次糖液（糖度45°）煮制15 min，二次浸渍12 h，二次浸渍结束捞出沥干后放入55 ℃恒温烘箱进行烘制，每4 h取一次样，将样品放入-20 ℃冰箱冷冻，用于后续测定相关生理生化指标及品质分析。

1.2.2 水分含量的测定 采用GB 5009.3-2016的方法[12]，恒重法测水分。

1.2.3 色差的测定 参照薛倩倩等[13]方法，总色差值按照公式（1）进行计算。

式中：ΔE—样品与参照物的色差；ΔL—样品与参照物的亮度差值；Δa—样品与参照物的红绿值的色差；Δb—样品与参照物的黄蓝值的色差。

1.2.4 褐变度的测定 褐变度的提取与测定参考文献[14]并稍作修改，在420 nm处分光光度计比色，以吸光度值乘10为褐变度。即褐变度=吸光度×10。

1.2.5 抗坏血酸含量的测定 采用 GB5009.86-2016第三法2,6-二氯靛酚滴定法[15]，结果以干基计算。

1.2.6 可滴定酸含量的测定 参照曹建康等[16]方法，结果以干基计算。

1.2.7 叶绿素含量的测定 参照曹建康等方法[16]，结果以干基计算。

1.2.8 总酚的测定 参照俞燕芳等方法稍作改动[17]，于765 nm处测定吸光值，重复三次。根据标准曲线计算总酚含量。结果以干基计算（单位mg/g）。

1.2.9 游离氨基酸总量的测定 参考陈金华等[18]方法并稍作修改，结果以干基计算（单位%)。

1.2.10 5-HMF含量的测定 参照2-硫代巴比妥酸法[19]并稍作修改，在波长为443 nm下测定吸光度，根据标准曲线计算5-HMF的含量（单位mg/100 g)。

1.3 统计分析

试验均重复3次，采用EXCEL将实验数据记录整理，用SPSS18.0进行数据分析、相关性分析及主成分分析，Duncan法进行显著性检验，P＜0.05表示差异显著，Origin 8.5.1进行数据分析及作图处理。

2 结果与分析

2.1 蜜枣在烘制阶段色差的变化

色差是衡量样品色泽变化最直观的指标，反映蜜枣烘制过程中颜色的总体变化，由图1的a、b、c得知，白熟期、脆熟期、完熟期原料的蜜枣在烘制温度与时间的作用下，L*、a*、b*逐渐降低，由d图可知：随着烘制时间的延长，白熟期、脆熟期、完熟期原料的蜜枣色差均呈现先下降后上升的趋势，烘制4 h时，护色处理组的色差总值与初始值相比分别下降了98.43%、96.49%、94.24%，差异均显著（P＜0.05）。烘制结束时，护色处理组色差总值与初始值相比分别下降了68.2%、86.52%、48.55%，差异均显著（P＜0.05）。护色处理组与对照组相比色差总值除完熟期变化差异不明显外，白熟期、脆熟期分别下降了19.17%、41.87%。

图1 蜜枣在烘制过程中色差相关指标的变化Fig.1 Changes of color difference index during roasting of jujube

由上可得：在烘制过程中，蜜枣色差变化较明显，经过护色处理的枣在此过程中颜色变化量较小，延缓了蜜枣在加工过程中的褐变，但仍有缓慢上升的趋势，可能原因是一方面在此阶段水分的减少使色差发生变化，另一方面在这过程中可能发生羰胺反应，使黑色素沉积，导致L*、a*、b*值均降低，从而使ΔE值不断增大。

2.2 蜜枣在烘制阶段褐变度的变化

褐变度是衡量褐变效果的直接指标，褐变程度越高该值越大[20]，如图2所示，烘制4 h时，白熟期、脆熟期、完熟期蜜枣护色处理组的褐变度与初始值相比分别增加了85.83%（P＜0.05）、3.13%（P＞0.05）、21.27%（P＜0.05），在烘制结束时护色处理组蜜枣的褐变度与初始值相比分别增加了168.61%、100%、52.07%，差异均显著（P＜0.05），对照组与护色处理组相比，分别增加了4.45%、9.52%、29.02%。

图2 蜜枣在烘制阶段褐变度的变化Fig.2 Change of browning degree of jujube in roasting stage

由此可得，随着烘制时间的延长，蜜枣的褐变程度也随之加深，且护色后的枣果在加工过程中的褐变程度比对照组的褐变程度低，说明护色可以延缓蜜枣的褐变程度，与表观变化结果基本一致。

2.3 蜜枣在烘制阶段抗坏血酸含量的变化

骏枣含有丰富的抗坏血酸，具有较强的抗氧化性，测定抗坏血酸含量有助于分析蜜枣在烘制过程中的品质变化。如图3所示，抗坏血酸含量随着烘制时间的延长而逐渐下降，这与庞会娟等人[21]研究的变化趋势基本一致。烘制结束时，白熟期、脆熟期、完熟期原料的蜜枣护色处理组抗坏血酸含量与初始值相比分别下降了77.25%、67.35%、59.88%，差异均显著（P＜0.05），对照组与初始值相比分别下降了71.26%、75.06%、62.29%，差异均显著（P＜0.05），在烘制结束时，对照组与护色处理组相比分别下降了12.86%、21.98%、16.01%。由此可知在烘制过程中经过热处理使得抗坏血酸含量损失显著这与于筱雨的研究相一致[22]，且抗坏血酸含量护色处理组高于对照组。

2.4 蜜枣在烘制阶段可滴定酸含量的变化

可滴定酸含量对果蔬的pH、加工性质、贮藏性都具有重要的影响，如图4所示，随着烘制时间的延长，白熟期、脆熟期、完熟期原料的蜜枣护色处理组及对照组的可滴定酸含量变化趋势较缓，烘制结束时，护色处理组可滴定酸的含量与初始值相比分别下降了12.89%、40.68%、56.89%，差异均显著（P＜0.05），对照组与初始值相比分别下降了17.58%（P＜0.05）、37.44%（P＜0.05）、3.29%（P＞0.05）。

图3 蜜枣在烘制阶段抗坏血酸含量的变化Fig.3 Changes of VC content of jujube in roasting stage

图4 蜜枣在烘制阶段可滴定酸含量的变化Fig.4 Changes of titritable acidity content of jujube in roasting stage

2.5 蜜枣在烘制阶段叶绿素含量的变化

在蜜枣加工过程中，叶绿素作为热不稳定成分会使蜜枣表面颜色变浅，失去光泽，甚至发生褪色变色现象，如图5的试验结果可以看出，随着烘制时间的增加，白熟期、脆熟期、完熟期原料的蜜枣叶绿素含量下降趋势较平缓，烘制结束时，护色处理组叶绿素含量与初始值相比分别减少了5.48%（P＞0.05）、52.14%(P＜0.05)、18.77%（P＞0.05）。此时对照组与初始值相比叶绿素含量分别下降了0.41%（P＞0.05）、11.83%（P＞0.05）、69.42%(P＜0.05)。

图5 蜜枣在烘制阶段叶绿素含量的变化Fig.5 Changes of chlorophyll content of jujube during roasting stage

2.6 蜜枣在烘制阶段总酚含量的变化

酚类物质是一类存在于水果、蔬菜等植物体内的多羟基化合物的总称，也是决定蜜枣抗氧化能力的主要物质之一[23]。如图6所示在烘制阶段，总酚随烘制时间延长而逐渐降低。烘制4 h时，白熟期、脆熟期、完熟期原料的护色处理组总酚含量与初始值相比差异均显著（P＜0.05）。烘制24 h时护色处理组总酚含量与初始值相比差异均显著（P＜0.05），此时对照组与护色处理组相比分别下降了6.60%、1.12%、24.49%。综上表明烘制过程中蜜枣的总酚含量逐渐降低，且护色处理组高于对照组。

图6 蜜枣在烘制阶段总酚含量的变化Fig.6 Changes of total phenol content of jujube during roasting stage

2.7 蜜枣在烘制阶段游离氨基酸总量的变化

美拉德反应主要是跟氨基酸的性质、还原糖的反应能力、pH、温度、水分活度等有关，如图7所示，在烘制过程中游离氨基酸总量随烘制时间增加而逐渐下降。烘制结束时，白熟期、脆熟期、完熟期原料护色处理组氨基酸总量与初始值相比分别下降19.93%、42.16%、23.49%，差异均显著（P＜0.05）。对照组游离氨基酸总量与初始值相比分别下降13.82%、31.65%、33.63%，差异均显著（P＜0.05）。护色处理组与对照组相比，除完熟期的游离氨基酸总量变化差异不显著外，白熟期、脆熟期的游离氨基酸总量分别下降了9.23%、6.3%。综上表明在烘制过程中游离氨基酸总量逐渐降低，且护色处理组的游离氨基酸总量低于对照组。

图7 蜜枣在烘制阶段游离氨基酸总量的变化Fig.7 Changes of total amount of free amino acid of jujube during roasting stage

2.8 蜜枣在烘制阶段5-HMF含量的变化

5-羟甲基糠醛是非酶褐变反应产生的最重要，也是最主要的中间产物之一，其生成量的大小决定了整个褐变的反应进程[24]，美拉德褐变会产生5-HMF，是形成色素沉积的潜在条件。如图8所示，随着烘制时间的延长，5-HMF含量呈上升趋势，烘制时间4 h时，白熟期、脆熟期、完熟期原料对照组与护色处理组相比，5-HMF含量分别增加了24.82%、39.47%、26.05%。烘制结束时，护色处理组比烘制4 h的5-HMF含量分别增加了21.9%、65.3%、26.94%，差异均显著（P＜0.05）。对照组与护色处理组相比5-HMF含量分别增加了62.89%、12.5%、4.87%。

图8 蜜枣在烘制阶段5-HMF含量的变化Fig.8 Changes of 5-HMF content of jujube during roasting stage

综上可得白熟期、脆熟期、完熟期原料的蜜枣在烘制温度55 ℃，烘制时间24 h的过程中5-HMF生成量逐渐增加且对照组5-HMF含量高于护色处理组，吴翠也研究表明[25]色泽加深伴随着5-HMF含量的升高，这与蜜枣表观结论一致。

2.9 相关性分析

由表1、表2、表3知，色差与总酚、叶绿素等指标呈极显著正相关（P＜0.01）。可滴定酸含量、抗坏血酸含量、总酚含量与游离氨基酸总量呈极显著正相关（P＜0.01）。5-HMF与褐变度成正相关，与色差、可滴定酸含量、抗坏血酸含量等指标呈负相关，与李晓丽[26]研究结论一致。并与游离氨基酸总量呈极显著负相关（P＜0.01）。表明白熟期、脆熟期、完熟期原料的蜜枣在烘制过程中，叶绿素、5-HMF、游离氨基酸总量等是影响蜜枣褐变的主要因素。

2.10 主成分分析

2.1 0.1 主成分分析结果 为确定各品质指标对不同成熟度蜜枣褐变度贡献程度，使用主成分分析法确定影响蜜枣褐变程度的主要因素。如表4所示，前5个主成分的特征值大于1，累计方差贡献率达到100%，说明前5个主成分可反映原始变量的全部信息。主成分的载荷矩阵经最大方差法旋转后载荷系数更接近0或者1，这样得到的主成分能更好地解释和命名变量[27]。因前两个主成分累积贡献率达到了71.290%，为了更直观的表现样品与褐变指标之间的关联，因此提取前两个主成分进行主成分分析。

表1 白熟期原料的蜜枣指标间相关性分析Table 1 Correlation analysis of jujube at white ripening stage

表2 脆熟期原料的蜜枣指标间相关性分析Table 2 Correlation analysis of jujube at crisp ripening stage

表3 完熟期原料的蜜枣指标间相关性分析Table 3 Correlation analysis of jujube indexes in ripe stage

表4 蜜枣褐变指标主成分的方差贡献率Table 4 Variance contribution rate of principal component in the browning index of jujube

2.1 0.2 主成分载荷图 由图9可知，对第一主成分产生正向影响的指标主要有白熟期、脆熟期、完熟期原料蜜枣的褐变度、5-HMF、色差，产生负面影响的主要是抗坏血酸含量，褐变度和色差是是反映褐变程度的指标，因此可将5-HMF、抗坏血酸含量视为影响褐变的第一主成分指标。对第二主成分产生正向影响的指标主要有白熟期原料蜜枣的游离氨基酸总量、可滴定酸含量，完熟期原料蜜枣的总酚含量、可滴定酸含量，产生负面影响的为三个成熟度原料蜜枣的叶绿素含量，由于成熟度不同，导致不同成熟度褐变指标对第二主成分贡献率不同，因此可将成熟度及叶绿素指标视为影响褐变的第二主成分。

图9 三个成熟度原料的蜜枣对1,2主成分载荷图Fig.9 Loading diagram of 1,2 principal components of jujube with three maturity materials

3 讨论

不同成熟度原料的蜜枣在烘制过程中发生褐变受成熟度、护色处理及烘制温度等因素影响。成熟度不同，褐变程度均有区别，从色差结果分析脆熟期原料的蜜枣色差变化量受烘制条件影响最大，从褐变度分析得出护色处理组均优于对照组，表明护色处理可以延缓蜜枣在烘制阶段的褐变情况。褐变与pH密切相关[28-30]，烘制过程中，在烘制温度的作用下，使蜜枣果内抗坏血酸含量持续下降，在烘制结束时白熟期原料抗坏血酸含量下降趋势最为明显，其次为脆熟期。烘制温度使抗坏血酸含量下降，导致枣果内pH降低，抗坏血酸含量与褐变度呈负相关，使褐变程度增加。这与本文结论一致。Hogan等[31]认为葡萄的褐变度与总酚、原花青素、儿茶素和根皮苷含量相关性较高，在本文中蜜枣的褐变度与总酚呈现负相关，总酚含量随烘制时间延长而下降，褐变度逐渐增加，但相关性均不显著（P＞0.05）。孔令华等[32]在文中表示美拉德反应的产物之一为5-HMF，刘静[33]指出5-HMF含量对褐变度的变异起决定性作用，在本文研究中，5-HMF随烘制时间延长而逐渐增加，说明在烘制阶段蜜枣发生了美拉德反应，并与褐变度呈正相关，但除完熟期相关性显著外（P＜0.05），白熟期、脆熟期相关性均不显著（P＞0.05）。同样褐变度与色差值相关性均不显著（P＞0.05），这与前人研究略有不符，可能原因是蜜枣在此过程中的影响褐变度与色差的首要因素不同并影响褐变度的因素较多，才使得总酚、5-HMF、色差与褐变度的相关性不高。

4 结论

本研究对白熟期、脆熟期、完熟期三个成熟度原料的蜜枣在烘制过程中褐变指标进行测定和分析，结果表明，在蜜枣烘制过程中色差呈现先下降后上升的趋势，褐变度和5-HMF含量随烘制时间的延长而不断上升，抗坏血酸含量、总酚、游离氨基酸总量随烘制时间延长而不断下降，可滴定酸、叶绿素含量在烘制阶段变化趋势较不明显。成熟度、褐变度、5-HMF、色差、抗坏血酸含量等是影响褐变的主要因素。且护色处理组与对照组相比有明显抑制褐变的作用。蜜枣的烘制阶段褐变情况是一个复杂的非酶褐变的过程，为后续进一步研究提供了理论依据。