黑果腺肋花楸榨汁工艺研究与果汁品质评价

唐晓姝，胡 博，陈雪梅，张白曦，*

(江南大学 a.国家功能食品工程技术研究中心；b.食品学院，江苏 无锡 214000)

黑果腺肋花楸(Aroniamelanocarpa)又称野樱莓、不老莓，原产于北美洲东部和加拿大东部，为蔷薇科腺肋花楸属多年生落叶灌木[1-2]。黑果腺肋花楸在欧洲和北美洲国家有较长的食用历史，但我国黑果腺肋花楸相关食品开发深加工利用仍处于起步阶段[3]。黑果腺肋花楸较其他水果含有更高的多酚、花青素、黄酮含量[4-5]，这3种生物活性物质均具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤活性与调节免疫等功效[6]。在生物活性物质的协同作用下，黑果腺肋花楸在保护心脏、抗菌、提高免疫力、调节糖尿病、抗癌等方面的作用也得到了证实[7-9]。因此，食用含有大量生物活性物质的黑果腺肋花楸有益于人体健康。2018年，国家卫生健康委员会发布了《关于黑果腺肋花楸果新食品原料公告》，说明黑果腺肋花楸及其产品具有促进健康的潜力，在保健品、食品天然添加剂、化妆品等行业具有潜在的市场前景。

随着黑果腺肋花楸产量的逐年递增和人们对功能性食品的新认识，黑果腺肋花楸果实的开发与利用逐渐受到重视；但黑果腺肋花楸中含有较高的单宁酸，使其口味非常酸涩，并且未经加工的苦杏仁味道很难被大众接受，从而限制了黑果腺肋花楸产品的开发[10]。本研究优化了黑果腺肋花楸的榨汁工艺，并研究了优化后的黑果腺肋花楸汁的抗氧化性、稳定性、感官品质，为黑果腺肋花楸果汁的应用开发奠定了基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

黑果腺肋花楸购于吉林辽源市，蓝莓购自无锡超市，于-20 ℃冰箱冻存；氯化钾、盐酸、三水合醋酸钠、乙醇均为分析纯，购自中国医药集团有限公司；果胶酶来源于黑曲霉(P116864)(酶活性30 000 U·g-1)，购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；总抗氧化能力(T-AOC)测定试剂盒和羟自由基测定试剂盒购自南京建成生物工程研究所；1，1-二苯基-2-苦肼基自由基购自百灵威科技有限公司。

BSA3202S电子天平，赛多利斯科学仪器(北京)有限公司；5810R多功能台式离心机，艾本德中国有限公司；WYA(2WAJ)手持式阿贝折光仪，上海仪电物理光学仪器有限公司；1510全波长酶标仪，赛默飞世尔科技中国；A560紫外可见分光光度计，翱艺仪器(上海)有限公司；S2220酸度计，梅特勒托利多仪器(上海)有限公司；JM-L50胶体磨，温州强忠机械科技有限公司；UltraScan Pro1166高精度分光测色仪，美国Hunterlab公司。

1.2 黑果腺肋花楸汁的制备与条件优化

小型浆果的原料成本较高，其压榨效率直接影响果汁的经济效益，提高出汁率对黑果腺肋花楸的利用率和价值至关重要。可溶性固形物含量可以反应果汁中溶解的糖、酸、维生素、矿物质含量，提高可溶性固形物含量可以增加果汁的营养成分[11]；沉淀率决定果汁的稳定性，降低沉淀率可提高果汁的稳定性[12]。实验从料液比、果胶酶添加量2个方面，以黑果腺肋花楸出汁率为主要指标，以可溶性固形物和沉淀率为辅助指标进行研究。

1.2.1 制备工艺

冷冻黑果腺肋花楸在4 ℃解冻，弃去腐烂、破损的果实，用纯水清洗、晾干。将黑果腺肋花楸与水按一定比例混合，用胶体磨破碎制成果浆，酶解1 h，将果浆包裹在纱布中，挤压过200目筛得到黑果腺肋花楸浊汁，3 000×g离心5 min得到黑果腺肋花楸汁[13]。

1.2.2 料液比

黑果腺肋花楸破碎过程中需要水作为流动相介质，选择果实与水质量比分别为2∶1、1∶1、1∶2共3个梯度，研究不同料液比对胶体磨处理黑果腺肋花楸出汁率、沉淀率和可溶性固形物含量的影响。

1.2.3 酶解优化试验

酶处理有助于促进细胞壁中纤维素水解和果胶解聚，提高出汁率[14-15]。以出汁率为主要指标，以可溶性固形物含量和沉淀率为辅助指标，研究不同果胶酶添加量(0～0.8%)对黑果腺肋花楸汁制备的影响。酶解时间为1 h，酶解温度为50 ℃。

出汁率计算公式如下：

(1)

式(1)中：X为出汁率，%；mA为黑果腺肋花楸浊汁质量，g；mB为加入水的质量，g；mC为原果质量，g。

将黑果腺肋花楸汁于5 000×g离心30 min，将沉淀烘干后计算沉淀率[16]：

(2)

式(2)中：Y为沉淀率，%；mF为沉淀质量，g；mA为黑果腺肋花楸浊汁质量，g。

用手持式阿贝折光仪测定黑果腺肋花楸汁中可溶性固形物含量。

1.3 抗氧化能力

为更直观地了解黑果腺肋花楸汁抗氧化能力，选取抗氧化能力较强的小型浆果——蓝莓作为对比，采用1.2节的方法制备蓝莓汁。分别测定2种浆果的总抗氧化能力、抑制羟基自由基能力和清除DPPH自由基能力；其中，总抗氧化能力和抑制羟基自由基能力分别采用总抗氧化能力(T-AOC)测定试剂盒和羟自由基测定试剂盒进行测定，具体方法参考说明书。DPPH自由基测定方法：将蓝莓汁与黑果腺肋花楸汁分别按照一定比例稀释后，吸取溶液2 mL，与2.0 mL 0.2 mmol·L-1DPPH乙醇溶液充分反应30 min，在517 nm处测定吸光度D1；取2 mL无水乙醇做空白，按照同样方法，测定吸光度D0。采用相对应浓度的维生素C(VC)作为对照，重复测定3次。DPPH自由基清除率(R，%)按下式计算：

(3)

DPPH自由基清除能力与VC质量浓度在一定范围内呈正相关性，以VC浓度为横坐标，DPPH清除率为纵坐标，绘制标准曲线，拟合回归方程：y=0.003 89x+0.110 1(R2=0.989 4)，线性关系良好。

1.4 稳定性

1.4.1 色度

将黑果腺肋花楸汁灭菌后装在无色透明玻璃瓶中，分别于4 ℃冰箱避光、室内(约20 ℃)能够接收到阳光照射的地方保存。于0、15、30、60、120 d用测色仪观察饮料颜色，对比颜色变化。

取20 mL样品于比色皿中，去除背景色干扰，保持室内光线亮度一致，用测色仪测定样品色度，记录L、a、b值。其中，L表示亮暗值，其范围为0(黑)～100(白)；a表示红绿值，+方向表示红色增加；b表示黄蓝值，+方向表示黄色增加。

1.4.2 总酚含量

按照T/AHFIA 005—2018《植物提取物及其制品中总多酚含量的测定》中的分光光度法，测定保存0、15、30、60、120 d的黑果腺肋花楸汁的总酚含量。以没食子酸标准溶液浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线，得到线性回归方程y=0.013x-0.001(R2=0.998 4)。

1.4.3 花色苷含量

参照AOAC分析方法中的pH示差法[17]和郭浩然等[18]的方法，并进行优化，测定保存0、15、30、60、120 d的黑果腺肋花楸汁的花色苷含量。具体方法为：配制不同pH值的缓冲液[19]，将黑果腺肋花楸汁以10 000×g离心15 min，吸取上清液。取1 mL上清液于2个25 mL棕色容量瓶中，分别用pH值1.0和pH值4.5缓冲溶液定容至25 mL；摇匀后置于30 ℃水浴30 min，取出冷却至室温。分别于540 nm和700 nm测定吸光度D540和D700，以矢车菊素-3-葡萄糖苷计，计算2种果汁的花色苷含量。计算公式为

(4)

式(4)中：c表示花色苷含量，mg·mL-1；DA为分别在pH值1.0和pH值4.5条件下得到的(D540-D700)之差；d表示稀释倍数；Mw表示摩尔质量，取值449.2 g·mol-1；L表示光程，cm；ε表示摩尔吸光系数，以矢车菊素-3-葡萄糖苷计，ε=26 900 L·mol-1·cm-1。

1.4.4 抗氧化能力

按照1.3节的测定方法，测定保存0、15、30、60、120 d的黑果腺肋花楸汁的总抗氧化能力、抑制羟基自由基能力和清除DPPH自由基能力。

1.5 感官评价

1.5.1 感官评价方法

根据GB/T 31121—2014《果蔬汁类及其饮料》的感官要求，选取10名专业人员组成感官评价小组，对黑果腺肋花楸汁进行色泽、滋味和气味、组织状态评价。把感官质量评价分为4个等级，评价标准见表1。

表1 黑果腺肋花楸汁的感官评价标准

1.5.2 模糊数学模型的建立[20-21]

以色泽、滋味与气味、组织状态为因素集，表示为U。则U={u1，u2，u3}，其中，u1为色泽，u2为滋味与气味，u3为组织状态。

以优、良、一般、差为评价等级集，表示为V，则V={v1，v2，v3，v4}，其中，v1为优(4分)，v2为良(3分)，v3为一般(2分)，v4为差(1分)。

1.5.3 权重的确定

权重集W={0.3，0.5，0.2}，即色泽占比30%，滋味与气味占比50%，组织状态占比20%。

1.5.4 模糊数学法分析感官评价

样品感官因素综合评价的结果用Z表示，Z=WR，其中，W为权重集，R为对感官评定结果进行归一化处理后得到的模糊关系矩阵。

2 结果与分析

2.1 榨汁工艺的优化

2.1.1 料液比对黑果腺肋花楸汁的影响

由表2可知，黑果腺肋花楸果实添加量越高，出汁率越低，原因是添加的水增加了流动性并增大了扩散系数，有助于黑果腺肋花楸果实组织中物质的溶出。料液比为1∶2时，未离心的浊汁静置后出现的沉淀较多(图1)，而且沉淀率显著高于其他2个料液比处理；可能是因为添加的水减少了物料与胶体磨内部的摩擦力。3种处理方式的可溶性固形物含量无显著差异，综合考虑出汁率和沉淀率，料液比1∶1是较佳方案。如果为了获得较高浓度的果汁，减少后续加工处理与运输成本，可以考虑将原果先破碎制得粗果浆，释放一部分果汁后，再经胶体磨进一步处理制得匀浆。

图1 不同料液比处理的浊汁静置5 h的沉淀情况

表2 料液比对黑果腺肋花楸汁出汁率、可溶性固形物含量与沉淀率的影响

2.1.2 果胶酶对黑果腺肋花楸汁的影响

由表3可以看出，随果胶酶添加量的增加，黑果腺肋花楸的出汁率快速增大，当果胶酶添加量超过0.4%后，出汁率维持在75%左右。因为当底物浓度一定时，果胶酶添加量越大，底物和酶的反应越完全，黑果腺肋花楸的出汁率越高；当果胶酶添加量增加到一定量时，反应达到饱和，出汁率增加不明显。

表3 果胶酶添加量对黑果腺肋花楸汁出汁率、可溶性固形物含量、沉淀率的影响

随着果胶酶添加量的增加，果汁中的可溶性固形物含量和沉淀率也升高，主要是果胶酶的加入，使黑果腺肋花楸细胞壁中的果胶解聚，在物理破碎的基础上进一步裂解成更细碎的果渣，经过200目筛后细小果渣存留在浊汁中，增加了果汁沉淀率。当果胶酶添加量在0.4%时，出汁率得到明显提高，可溶性固形物含量较高，考虑到使用大量的果胶酶会造成浪费和影响黑果腺肋花楸汁的口感等，果胶酶添加量为0.4%(即酶活性为120 U·g-1)较适宜。

2.2 黑果腺肋花楸汁的抗氧化能力

如表4所示，黑果腺肋花楸汁的总抗氧化能力与抑制羟基自由基能力均远高于蓝莓汁，总抗氧化能力、抑制羟基自由基能力分别为蓝莓汁的12倍和7倍。

DPPH是一种稳定的自由基，清除DPPH自由基的方法常用于抗氧化能力的研究。该方法以DPPH的脱色为基础，其溶液与H原子供体混合后，形成还原态，其苦味醇肼基(紫红色)还原为苦味醇肼(淡黄色)[22]。因不同果汁的稀释倍数不同，以100 mL果汁中相当于含有维生素C的含量为指标鉴定清除DPPH自由基能力。如表4所示，黑果腺肋花楸汁的稀释倍数是蓝莓汁的10倍；100 mL黑果腺肋花楸汁中相当于含有100.0 mg VC，约为蓝莓的16倍。

表4 黑果腺肋花楸汁、蓝莓汁的总抗氧化能力、抑制羟基自由基能力与清除DPPH自由基能力

2.2.1 色度、总酚和花色苷含量

由表5可知，储藏120 d，在4 ℃避光条件下，黑果腺肋花楸汁的色度几乎都没有变化，并且仍保持一定的澄清度，说明黑果腺肋花楸汁在4 ℃避光条件下能存放120 d，甚至更久。室温保存且能被阳光照射到的黑果腺肋花楸汁发生了褐变反应，呈暗橘红色。表明冷藏避光贮存方式可以抑制褐变[23-24]，从而保证黑果腺肋花楸汁在长时间的贮藏后仍能保持原有的色泽。

表5 不同贮藏时间黑果腺肋花楸汁的色度指标

由图2看出，冷藏、避光储藏时，黑果腺肋花楸汁中的总酚和花色苷含量略微下降；采用室温、不避光的方式储藏时，黑果腺肋花楸汁贮藏30 d时总酚含量和花色苷含量损失超过50%，60 d时花色苷含量几乎为0。黑果腺肋花楸汁颜色与口味的稳定主要由抗氧化物质决定[25]，在室温未避光情况下，总酚和花色苷含量的损失导致黑果腺肋花楸汁色调下降、营养物质损失，从而影响了黑果腺肋花楸汁的品质。因此，低温避光可以有效延长果汁的保质期。

同一时间不同处理间没有相同字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

2.2.2 不同时期黑果腺肋花楸汁的抗氧化能力

在黑果腺肋花楸汁贮藏过程中，由于温度、光照等外界条件的影响，抗氧化性发生变化。由图3可知，新鲜的黑果腺肋花楸汁具有较高的总抗氧化力和抑制羟基自由基能力；在120 d内抗氧化能力的变化情况与总酚、花色苷含量的变化相似，在常温未避光条件下贮藏，随着时间的延长，黑果腺肋花楸汁的总抗氧化能力、抑制羟基自由基能力和DPPH自由基清除率均显著降低；在4 ℃避光条件下，贮藏120 d时黑果腺肋花楸汁仍有较高的抗氧化能力。

图3 贮藏时间对黑果腺肋花楸汁抗氧化力的影响

2.3 感官评价

2.3.1 感官评定结果

10名感官评价人员按照指定的评价方法分别对黑果腺肋花楸汁进行感官评价，填写评分表，结果如表6。

将表6中的票数均除以10，得到归一化模糊关系矩阵R。

2.3.2 模糊综合评价模型

根据评价等级集V=(4，3，2，1)，即黑果腺肋花楸汁模糊综合评价得分T=Z×V=0.45×4+0.25×3+0.2×2+0.1×1=3.05，介于优、良之间。从表6可以看出，感官评价员对黑果腺肋花楸汁的色泽和组织状态均有优良的评价，有4名评价员不能接受黑果腺肋花楸汁的涩感，2名评价员不能接受黑果腺肋花楸汁的苦杏仁味和涩感。建议在后期制备黑果腺肋花楸饮料果汁中，注重改善黑果腺肋花楸汁的涩感和苦杏仁味，同时保留其色泽和组织状态。

表6 黑果腺肋花楸汁评定结果

3 结论与讨论

黑果腺肋花楸具有丰富的活性物质，食用黑果腺肋花楸有益于人体健康，基于其酸涩的口感，开发一款营养价值高、稳定性强、口感细腻、风味适宜的黑果腺肋花楸果汁具有一定的意义。

黑果腺肋花楸果实含有丰富的纤维素和果胶，使其具有较低的出汁率，其果皮中的营养成分不能完全析出。因此，提高出汁率和保留较多的生物活性成分是提高果实价值的关键技术。为了提高黑果腺肋花楸出汁率与营养物质含量，榨汁工艺采用料液比1∶1、果胶酶添加量0.4%，黑果腺肋花楸出汁率达到73.7%，且可溶性固形物含量较高。王鹏等[26]研究表明，黑果腺肋花楸的出汁率一般为70%左右，含有一定量的蛋白质或氨基酸等营养物质，其汁液中含有15%以上的糖类物质，适合开发黑果腺肋花楸果酒。王亚男等[27]采用酶解和热浸相结合的方式，将黑果腺肋花楸汁的提取率优化至77%，本文优化榨汁后的出汁率与此相近。

黑果腺肋花楸汁的总抗氧化能力为11.5 μmol·mL-1，抑制羟基自由基能力为17 610.3 U·mL-1，分别是蓝莓汁的12倍、7倍，100 mL的黑果腺肋花楸汁中相当于含有100.0 mg VC，约为蓝莓的16倍，说明黑果腺肋花楸汁有较高的抗氧化能力。王纯等[28]研究表明，黑果腺肋花楸汁清除自由基能力高于蓝莓。

黑果腺肋花楸汁的品质不仅与色泽相关，其中的多酚化合物也影响果汁的口感。黑果腺肋花楸属于小型浆果，浆果中富含多酚、花色苷等生物活性物质，食用含有大量生物活性物质的浆果有益于人体健康[8，29]。果汁在贮藏期间，酚类物质之间可以相互发生环加成、氧化、聚合等多种化学反应，游离花色苷是果汁中的一大类多酚化合物，其含量、种类、结构和聚合度与果汁的品质密切相关[30]。

黑果腺肋花楸汁含有较高的总酚和花色苷含量，且在4 ℃避光条件下贮存120 d，颜色和活性成分含量、抗氧化性能力均无明显变化；而室温非避光条件贮存120 d，黑果腺肋花楸汁色调下降，活性成分损失，抗氧化性能力降低，影响了果汁品质。因此，在果汁的加工和贮藏期间，总酚、花色苷等抗氧化类物质的有效控制是提高果汁品质的重要途径之一。

在食品加工过程中，感官评价占据主导地位，但易受到主观因素的影响，且仅用一个平均数很难准确表示某个指标的分数，存在较大误差。模糊数学评价方法通过精确的数学手段将复杂多因素问题转化为有数据依据的定量评价模型，降低了传统感官评价中主观因素的干扰，提高了评价的准确度，使评价结果更加客观科学，模糊数学评定法已广泛用于饮料研究[31]。为了满足消费者的需求，实验从色泽、滋味与气味、组织状态3个因素对黑果腺肋花楸汁进行模糊数学法感官评价。结果显示，黑果腺肋花楸汁的色泽和组织状态得到较高的评价，其较强的抗氧化能力符合人们的天然养生理念。在后续研究中若能改善黑果腺肋花楸汁口感，对黑果腺肋花楸果渣中功效成分的有效溶出进行深入研究，将更有利于黑果腺肋花楸的开发与利用。