均细化处理方式对桃果浆色泽的影响

李瑞平 刘 璇 毕金峰,* 刘嘉宁 刘大志 李 军 朱凤妹

(1河北科技师范学院食品科技学院， 河北 秦皇岛 066000；2中国农业科学院农产品加工研究所/农业农村部农产品加工综合性重点实验室，北京 100193)

水蜜桃(PrunuspersicaL. Batsch)属于软桃类，在我国历史悠久、栽培面积大，2018年江苏省无锡市阳山水蜜桃种植总面积(包括滨湖区、常州武进区)超过6万亩，总产量达到21 216吨[1]。但水蜜桃产季相对集中、采收期短，极不耐贮运，常温条件下贮藏3～4 d的腐烂率高达30%左右，对水蜜桃产业造成很大经济损失[2]。随着人们对少加工健康食品的追求，果浆作为水果加工的中间产品，越来越受到消费者的喜爱。保持色泽稳定是桃果浆在加工及贮藏过程中的主要技术难题之一。

颜色是影响消费者对食物接受度的重要参数。桃果实富含多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)，在桃加工的过程中，由于果肉组织受到破坏，加速了酚类物质与PPO和氧气的接触而发生酶促褐变，使果浆颜色变黑[3]。蒸汽热烫是一种有效的钝酶手段。Cheng等[4]对PPO热稳定性的研究结果表明，PPO活性在55℃以下时较稳定，高于60℃时，其稳定性迅速下降。此外，桃汁(浆)含糖量较高，在加热过程中还原糖会与蛋白质、游离氨基酸发生复杂的美拉德反应，使果浆颜色变深，从而影响产品品质。

粉碎是果蔬浆或粉加工中必不可少的环节，能够降低颗粒粒径，增加颗粒表面积。湿法超细粉碎是由一对高速旋转的定转子相配合，使物料处于强烈的剪切流场中，同时由于空穴、超声波等作用的影响，使物料中的颗粒产生强烈的碰撞与摩擦，从而达到粉碎的效果[5]。同时，超细粉碎能够对大分子物质改性修饰，提高食品品质[6]。Kim等[7]研究表明，在2.67 kPa真空度条件下研磨苹果，可有效抑制褐变反应，苹果的表观色泽无显著变化。Karacam等[8]研究表明，微流化处理增加了草莓汁的多酚含量和抗氧化活性，并改善了草莓汁的色泽。吴顺红等[9]研究表明，经过高压微射流处理后的红枣汁非酶褐变程度有明显改善，亮度值呈上升趋势。且与粗粉碎相比，经微粉碎处理的果浆还原糖、转化糖、总糖以及果胶含量均显著增加[10]。但目前关于热烫协同均细化处理对桃果浆色泽稳定性的影响研究尚鲜见报道。

本研究以新鲜和经热烫处理(90℃，1 min)的水蜜桃果浆为试验对象，分别进行胶体磨和具有冷却-抽真空系统的湿法超细精磨机研磨(不同频率)处理，比较不同均细化处理对果浆表观色泽和相关物质成分的影响，明确影响桃果浆色泽的主要因素，旨在为提高桃果浆产品品质提供一定的理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试剂

水蜜桃(湖景)于2019年8月初购自江苏无锡市阳山镇，经清洗、去核、切成3 cm×2 cm×1 cm的块状，液氮处理后于-40℃贮藏备用。

无水乙醇、氯化钠、碳酸钠、乙酸锌、亚铁氰化钾，国药集团化学试剂有限公司，以上试剂均为分析纯级；果糖、葡萄糖、蔗糖标准品，梯希爱(上海)化成工业发展有限公司；考马斯亮蓝，北京沃凯生物科技有限公司；3, 5-二硝基水杨酸、邻苯二酚、福林酚，美国Sigma-Aldrich公司；牛血清白蛋白，北京萃峰科技有限公司。

1.2 主要仪器与设备

HR1848飞利浦料理机，飞利浦电器(中国)有限公司；JM-30A胶体磨，廊坊市廊通机械有限公司；QDSF9000-2BAC-00湿法粉碎机，无锡轻大食品装备有限公司；MCKZ-JD6美厨精工电6层蒸箱，北京兴百利商厨有限公司；DT-612高精密数字测温仪，英国比克公司；Color Quest XT型色差计，美国Hunter-lab公司；UV-1800紫外-可见分光光度计，日本Shimadzu公司；ICS-3000离子色谱仪，美国戴安公司；Sigma 3K15离心机，德国Sigma公司；Scep电子天平(精度0.1 mg)，德国Sartorius公司；KQ-100VDE型超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 桃果浆的制备 水蜜桃平均分成2组，第1组经过流动水解冻至果肉微软，直接进行打浆[去离子水以4∶1比例打浆，总打浆时间为50 s(打浆10 s，停歇5 s)，记为CB]和超细粉碎处理(50 Hz，记为CUG50)。

第2组桃果块放于蒸箱中，热电偶监测桃块中心温度达到90℃后，维持1 min。待热烫水蜜桃冷却至室温后，进行打浆处理(条件同第1组，记为B)，然后分别用胶体磨(记为CM)和超细粉碎(不同频率：18、26、34、42和50 Hz，记为UG18、UG26、UG34、UG42和UG50)处理。在本试验中，打浆、胶体磨和超细粉碎3种处理统称为均细化处理，超细粉碎处理过程中通过循环冷却系统控制物料温度，超细粉碎处理时间均为1 min。

(1)

(2)

(3)

1.3.3 PPO活性测定 参照Zhou等[11]的方法稍作修改。PPO催化邻苯二酚形成的氧化产物在420 nm处有最大光吸收峰。加入0.2 mol·L-1磷酸盐缓冲液(pH 值6.5)提取PPO，在14 000×g、4℃条件下离心30 min，取上清液，使用紫外分光光度计动力学模式，测定300 s内，420 nm波长下混合物的吸光度。

选取曲线上比较直的点，计算其斜率，即为ΔOD420。以每克果蔬样品(鲜重)每分钟吸光度变化1为1个活性单位(U)。根据公式计算PPO活性(单位U·g-1)：

(4)

式中，V为样品提取液总体积，mL；VS为测定时所取样品提取液体积，mL；m为样品质量，g。

1.3.4 总酚含量的测定 参照Zhou等[12]的方法稍作修改。称取2 g桃原浆，加入20 mL 80%甲醇溶液，在35℃下避光水浴，间歇超声2 h(超声20 min，静置10 min)，离心取上清液。重复上述提取步骤1次，合并上清液，即为待测液。总酚含量通过福林-酚比色法测定765 nm 波长处的吸光度值。总酚含量以每克样品的没食子酸毫克当量(gallic acid equivalents, GAE)表示。

1.3.5 可溶性蛋白质含量的测定 根据邓丽莉等[13]的方法，并稍作修改。以牛血清白蛋白溶液在595 nm波长处测定的吸光度值绘制标准曲线。称取桃果浆1 g，加入25 mL 0.1 mol·L-1pH 值9.0的 Tris-HCl提取缓冲液，于4℃、12 000×g条件下离心15 min， 收集上清即为可溶性蛋白质提取液。吸取1 mL蛋白质提取液，放入试管中，加入5 mL考马斯亮蓝G-250溶液，充分混合，放置5 min后测定595 nm波长处的吸光度值。

1.3.6 还原糖含量的测定 采用3, 5-二硝基水杨酸(3,5-dinitrosalicylic acid，DNS)比色法，参考李志霞等[14]的方法并稍作修改。以葡萄糖母液在540 nm波长处测定吸光度值制作还原糖的标准曲线。准确称取4 g桃果浆，加入亚铁氰化钾溶液和乙酸锌溶液各1.2 mL，定容至100 mL，过滤，滤液即为待测液。取1 mL待测液，测定540 nm波长处的吸光度值，根据标准曲线计算样品中还原糖的含量。

1.3.7 葡萄糖、果糖、蔗糖的测定 参考阮卫红[15]的方法稍作修改。准确称取2 g桃果浆，加入20 mL的超纯水，室温下的超纯水超声(功率为600 W)萃取30 min，抽滤，滤渣用10 mL蒸馏水洗涤过滤，合并滤液，定容到50 mL后，稀释500倍，即为待测液。

色谱条件：色谱柱：Dionex CarboPac PA20离子色谱(3 mm×150 mm，6.5 μm)；柱温 35℃；仪器温度30℃；流动相A: 水，流动相B: 200 mmol·L-1NaOH溶液，C: 1 mol·L-1乙酸钠溶液；等梯度洗脱；流速: 0.5 mL·min-1；进样量: 10 μL。

1.4 数据分析

所有的测试都平行测量3次，结果均采用平均值±标准差表示。采用SPSS 21.0进行ANOVA、Ducan多重比较分析(P<0.05)。试验分析图采用Origin 9.0和Excel 2003绘制。

2 结果与分析

2.1 均细化处理对桃果浆色值、PPO活性的影响

由表1可知，与未热烫处理相比，热烫桃果浆L*、b*值显著提高，a*值显著降低(P<0.05)。对于热烫桃果浆来说，与热烫打浆相比，胶体磨处理桃果浆的L*、b*和ΔE值显著降低(P<0.05)，a*值无显著差异；超细粉碎处理后，桃果浆的L*、b*和ΔE值增加，不同频率超细粉碎桃果浆的a*和b*值无显著差异。未热烫与热烫打浆的a*值分别为11.56和4.37，经过热烫处理的所有桃果浆a*降低。Krapfenbauer等[16]研究表明，当ΔE>2～3.5时肉眼可观察到桃果浆的色泽变化。未热烫打浆与热烫超细粉碎18 Hz桃果浆ΔE值相差23.28，未热烫打浆与超细粉碎50 Hz相差3.66，这表明热烫和超细粉碎处理能够抑制褐变反应，改善桃果浆的感官色泽。

由表1可知，未热烫桃果浆经过超细粉碎50 Hz处理后，其PPO活性由28.6 U提高至32.5 U。热烫作为果蔬加工的预处理方法，不仅可以钝化PPO，还能软化原料组织结构，提高生物活性物质的提取效率[17]。曹少谦等[18]研究表明水蜜桃汁在60℃下保温2 min后，PPO活性仅剩32.51%，在80℃下保温25 s后，仅有8.17%的酶活剩余。本试验结果发现，在90℃、1 min热烫条件下处理的样品，其PPO活性几乎为零，因此，热烫果浆PPO活性未列出。

表1 均细化处理对桃果浆色泽和PPO活性的影响Table 1 Effects of refining treatments on the color and PPO activity of peach pulp

2.2 均细化处理对桃果浆总酚、可溶性蛋白质和还原糖含量的影响

由图1-A可知，未热烫打浆样品的总酚含量为0.55 GAE·g-1，热烫处理后，超细粉碎50 Hz的总酚含量最高(1.58 GAE·g-1)，与未热烫打浆桃果浆相比，总酚含量升高了2.87倍。与未热烫果浆相比，热烫果浆的总酚含量显著提高(P<0.05)。表明热烫处理会钝化酶促褐变相关酶的活性，降低酶促反应速率，从而提高酚类物质的保留率[19]。随着超细粉碎频率的增加，桃果浆总酚含量有显著提高。这可能是由于超细粉碎后物料的细胞壁被破坏，从而减小了细胞内部物质的溶出阻力，增加了多酚等物质的提取率[20]。另外，湿法超细粉碎处理改变了纤维素的结构，破坏了纤维素等与结合态酚酸的结合，促进了这部分结合态多酚的释放[21]。

由图1-B可知，未热烫新鲜桃经过打浆和超细粉碎50 Hz处理后，蛋白质含量分别为0.083%、0.098%。热烫桃果浆在经过胶体磨处理后，蛋白质含量最低(0.071%)。随着超细粉碎频率的增加，可溶性蛋白质含量显著增加。超细粉碎可能破坏了可溶性蛋白质与可溶性酚或其他物质结合，从而使蛋白质的含量增加，此结果与总酚研究结果一致。有研究表明，果胶分子在还原端仅具有一个羰基，该羰基可与蛋白质中的(游离)正氨基共价连接，发生美拉德反应[22-23]。但超细粉碎对果胶结构的改变仍需进一步研究。

由图1-C可知，未热烫与热烫打浆处理的还原糖含量分别为3.252%、2.741%，热烫处理后果浆的还原糖含量显著降低(P<0.05)。随着超细粉碎频率的增加，热烫桃果浆的还原糖含量呈现先下降后上升的趋势，超细粉碎34 Hz时还原糖含量最低(2.285%)。这可能是由于在热烫过程中，高温使蔗糖水解为葡萄糖和果糖[24]，同时美拉德反应需要消耗还原糖，但还原糖参与美拉德反应的速度高于蔗糖的水解速度，随着超细粉碎频率的进一步增加，颗粒物质粒径减小，促进了细胞组织中糖类物质的释放，还原糖含量增加。

图1 均细化处理对桃果浆总酚(A)、可溶性蛋白质(B)和还原糖含量(C)的影响Fig.1 Effects of refining treatments on the total phenol(A), soluble protein(B)and reducing sugar concentration(C)of peach pulp

2.3 均细化处理对桃果浆葡萄糖、果糖、蔗糖的影响

由表2可知，未热烫打浆处理果浆的葡萄糖、蔗糖和果糖含量分别为 7.40、57.52 和7.76 mg·g-1，未热烫超细粉碎50 Hz处理后的果浆中含量分别为6.53、53.16和6.37 mg·g-1。对于热烫桃果浆，不同频率超细粉碎处理对葡萄糖和果糖含量变化不明显，与还原糖研究结果相一致。

2.4 果浆色值与物质成分指标间的相关性分析

经过热烫处理后，桃果浆在均细化处理过程中的褐变反应以非酶褐变为主。Pearson相关系数显示，色值与大多数物质成分指标呈负相关关系。L*值与总酚含量呈极显著正相关关系(r=0.890,P<0.01)，与还原糖含量呈显著负相关关系(r=-0.717,P<0.05)，与葡萄糖和蔗糖含量呈极显著负相关关系(r=-0.900,r=-0.882,P<0.01)。类似的，ΔE值与总酚含量呈极显著正相关关系(r=0.889,P<0.01)，与还原糖呈显著负相关关系(r=-0.722,P<0.05)，与葡糖糖含量呈极显著负相关关系(r=-0.925,P<0.01)。a*值与总酚呈极显著负相关关系(r=-0.920,P<0.01)，h° 值与总酚、葡萄糖和蔗糖呈极显著相关。桃果浆L*值与总酚含量呈极显著正相关关系，这是由于热烫抑制了酶促褐变反应，提高了酚类物质的保留率，并且细胞破碎促进了酚类物质的释放，破坏了多

表2 均细化处理对桃果浆葡萄糖、果糖、蔗糖的影响Table 2 Effects of refining treatments on peach pulp glucose, fructose and sucrose /(mg·g-1)

表3 果浆色值与物质成分指标间的Pearson相关性分析Table 3 Pearson correlation coefficients of peach pulp color stability to material composition indicators

酚-蛋白络合物的形成，使酚类物质增多。桃果浆还原糖和蔗糖的含量与色泽呈极显著负相关，在热烫过程中，高温加剧了还原糖的释放和蔗糖的降解，但美拉德反应的速率大于还原糖增加的速率，总体无明显变化的趋势，这与鲍若晗[25]的研究结果一致。

根据上述分析可知，色值与果浆褐变的相关物质包括总酚、果糖、葡萄糖和蔗糖之间有显著相关性，果浆色值与上述物质之间是否存在量化关联关系，采用逐步线性回归模型进行分析，即果浆色值指标为因变量，相关物质组成指标为自变量，对所有候选变量分别进行统计学检验，剔除不显著的变量。在此过程中，统计上不显著的t值也被删除。其中X1、X2、X3、X4、X5分别代表葡萄糖、蔗糖、总酚、蛋白质和果糖的含量。由表4可知，所有方程R2> 0.5，表明其均能够解释色泽与相关物质组分间的关联关系。L*和ΔE与葡萄糖和蔗糖的含量有显著的函数关系(R2=0.934，R2=0.947)。a*值与总酚、可溶性蛋白质和蔗糖含量存在显著的数量关系(R2=0.974)。c*和h° 值受不同糖类物质的影响。线性回归分析结果表明，桃果浆的表观色泽主要与葡萄糖和蔗糖物质有关，在均细化处理过程中的非酶褐变可能以美拉德反应为主。

表4 果浆色泽与物质成分间的逐步线性回归方程Table 4 Stepwise linear regression analyses between color of peach pulp and material composition indicators

3 讨论

本研究结果表明热烫协同超细粉碎处理改善果浆的色泽品质，Goyeneche等[26]研究表明，高温会引起酶变性，从而导致不可逆的构象变化，影响其功能活性。本研究发现桃果浆在90℃条件下热烫1 min，PPO已基本失活，说明热烫可有效抑制酶促褐变反应。同时，超细粉碎能够降低颗粒粒径，使光线发生散射，从而提高桃果浆的亮度。胶体磨处理后，果浆的色泽变暗，该技术参数仍需进一步优化。另外，未热烫的桃果浆经超细粉碎后PPO活性提高，这可能是因为超细化处理过程改变了PPO的分子结构，激活其酶活性，这与刘伟[27]的研究结果一致。此外，PPO活性取决于酚类物质的结构，在高速剪切过程中，酚类物质结构的改变仍需进一步探究。通过进一步对桃果浆色泽相关物质组分的研究表明，超细粉碎可有效促进总酚、蛋白质和还原糖等营养物质的释放，最大程度保留原果的品质，此结果与刘子放等[28]和潘浪[29]的结果一致。由于超细粉碎破坏了物料的细胞壁，颗粒粒径减小，促进细胞内的营养物质的释放。Koley等[30]比较了新鲜和巴式杀菌果汁的总酚含量，结果表明热处理会导致酚类物质氧化降解，但在本研究中，热处理后总酚保留率明显高于新鲜果浆，且超细研磨能极大保留原料中的总酚物质，这可能是由于粉碎对颗粒物质结构的改变，导致物质之间的相互作用发生变化。

由于超细粉碎设备具有冷却系统，物料在粉碎过程中的温度保持在25℃以下，因此，热烫果浆色泽变暗的原因可能是高温热烫过程中发生非酶褐变反应。Pearson相关系数和逐步线性回归方程分析结果表明，L*值与总酚含量呈极显著正相关性，高琨[31]表明酚类物质(如儿茶素、表儿茶素等)具有较强的抗氧化活性和自由基清除能力，能够抑制酚酶催化的酶促褐变并延缓非酶褐变物质的释放和氧化。本研究发现，超细研磨提高了桃果浆酚类物质的保留率，对非酶褐变反应的发生具有抑制或消减作用，从而提高了果浆的亮度。然而，关于均细化处理过程中的非酶褐变物质基础仍需做进一步研究。线性回归方程结果表明，桃果浆色泽主要与葡萄糖和蔗糖物质有关，可以初步明确果浆在破碎中的非酶褐变反应以美拉德反应为主。超细粉碎作为冷破碎技术，一方面可以通过“最少加工处理”实现产品品质提升，另一方面，与单纯热处理相比，“最少加工处理”也可以实现节能、环保等效果。

4 结论

本研究结果表明热烫协同超细粉碎后，桃果浆色泽有肉眼可观察到的变化(ΔE值均大于3.5)。经过热烫处理的桃果浆，L*、b*和ΔE值升高，a*值降低。与打浆和胶体磨相比，超细粉碎能够提高桃果浆的感官色泽，L*、b*值提高，a*值无显著变化，ΔE值增加，不同超细粉碎频率对桃果浆a*和b*值无显著影响。超细粉碎能够破坏颗粒物质，促进桃果浆中总酚、蛋白质和还原糖等营养物质的释放。热烫处理能够钝化桃果浆PPO活性，抑制酶促褐变反应，桃果浆在不同均细化处理过程中的褐变反应以非酶褐变为主。Pearson相关系数和逐步线性回归方程分析结果表明，热烫果浆在研磨过程中的非酶褐变以美拉德反应为主，酚类物质对非酶褐变有一定的抑制或消减作用。