高氧预处理对鲜榨苹果汁褐变及贮藏品质的研究

王晓东，马笑巍，李 卢，朱新越，任建堂，李喜宏

（1.天津科技大学 食品科学与工程学院，天津 300457；2.山西国投中鲁果汁有限公司，山西 运城 044699）

苹果为蔷薇科（Rosacea）苹果属（Malus Mill）多年生木本植物，我国是世界上最大的苹果生产国和消费国[1]。苹果营养丰富，不仅富含可溶性糖、有机酸、氨基酸、维生素和微量元素，还含有大量的膳食纤维、黄酮和多酚等生物活性成分[2]。国内的苹果除了鲜食外，剩余大部分尤其是一些品质良好但是外观损失的，用于苹果汁的加工[3]。随着生活水平提高，人们更加追求健康营养的果汁，因此鲜榨苹果汁逐渐走向市场，并且消费者的需求持续增长。

鲜榨苹果汁采用非热加工，营养损失少、贮藏时间长，能更好地保持苹果风味。但是，在加工贮藏过程中会发生褐变、酶活失控、糖酸转化等问题[4]。目前，果汁处理方式主要有物理方式（热加工、超声处理、脉冲电场处理）、化学方式（植酸护色）和生物方式（绿茶提取物护色）[5-8]，对高氧预处理报道较少。高氧处理可以降低果蔬组织的采后生理作用，抑制微生物的生理活动，维持果蔬良好的感官品质[9]。徐梦君等人[10]发现，90% O2处理去核长枣可以维持感官品质，降低褐变程度，抑制乙醇积累，提高贮藏品质。Xia Liu等人[11]发现，80% O2预处理鲜切马铃薯片20 min，可以提高整体感官品质，抑制多酚氧化酶和过氧化物酶活性，提高抗氧化能力。李琪[12]研究发现，将鲜切苹果置于100% O2条件下处理4 h，可以显著抑制鲜切苹果褐变，减少丙二醛的积累，延长贮藏期。研究采用高氧预处理，损伤酶活细胞，阻断糖酸转化通路，达到防褐变、维持品质的效果，为鲜榨苹果汁提供一种新型抗褐变技术。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

供试苹果采自新疆阿克苏红旗坡集团公司园艺五分场（80°20′E，41°28′N，海拔约1 105 m），霜降后约1周内（10月25日—30日）采收，八九分成熟度。果实产地预冷散去田间热，次日运抵天津科技大学冷库，0℃下贮藏备用。挑选外观一致、大小均匀、无伤无病的果实为试验用果。

邻苯二酚，天津市福晨化学试剂厂提供；氢氧化钠、Triton X-100，天津市化学试剂研究所提供；交联聚乙烯基吡咯烷酮（PVPP），天津市科密欧化学试剂开发中心提供；聚乙二醇6000，上海源叶生物科技有限公司；浓盐酸、乙酸，天津市大茂化学试剂厂提供；乙酸钠，廊坊天科生物科技有限公司提供。以上试验试剂纯度级别均为分析纯。

1.2 设备与仪器

WF-A2000型高效快速榨汁机，光阴旭众食品机械有限公司产品；Check Point O2/CO2型气体分析仪，丹萃（远东）有限公司产品；HP-200型精密色度仪，上海汉普光电科技有限公司产品；Spectra Max型酶标仪，天津奥佳科技股份有限公司产品；PAL-3型数字手持折光仪，日本ATAGO株式会社产品。

1.3 试验方法

苹果预冷后置于4个气调保鲜瓶中，温度0℃，氧气体积分数分别设置为21%（对照）、50%，70%和90%，3 h后取出切块（3～5 cm），榨汁机制汁，破碎粒度为3～5 mm，用4层纱布过滤得到鲜榨苹果汁，装瓶，巴氏杀菌，加盖密封，置于4℃冷藏，每隔5 d取样，并做3组平行。

1.4 指标测定

1.4.1 褐变指数

采用色差仪测定50.0 mL鲜榨苹果汁的L*，a*，b*值[13]。褐变指数（BI）根据以下公式计算：

1.4.2 可溶性固形物

采用手持折光仪测定[14]，测定前用蒸馏水进行零点校正。每个样品做3次平行试验，读取数值，计算平均值作为最后结果。

1.4.3 可滴定酸含量

可滴定酸的测定采用李学进等人[15]的滴定法。

1.4.4 多酚氧化酶活性

多酚氧化酶活性的测定参考Xia Liu等人[11]的方法。取10.0 mL果汁，加入5.0 mL提取缓冲液（含1 mmol PEG，4% PVPP和1% Triton X-100），摇匀，于4℃下以转速10 000 r/min离心20 min，收集上清液为酶提取液，低温保存备用。取100 μL酶提取液加入3.0 mL浓度为0.20 mol/L的邻苯二酚缓冲液，于波长420 nm处测吸光度。

1.4.5 总酚含量

总酚含量的测定参考Hui Gao等人[16]的测定方法。

1.4.6 可溶性醌

取1.4.5节离心后的上清液于波长437 nm处测其吸光度[17]。

1.4.7 感官评定

选取10名有感官评价经验的专业人员，组成感官评价小组，根据表1的感官评价项目及评分表对不同处理组的鲜榨苹果汁进行感官评分，对品尝结果进行统计和对比分析。感官评分内容包括3个方面，分别为组织形态、色泽气味、口感与滋味。

鲜榨苹果汁感官评价项目及评分见表1。

表1 鲜榨苹果汁感官评价项目及评分

1.5 数据处理

2 结果与分析

2.1 高氧预处理对鲜榨苹果汁褐变指数的影响

鲜榨苹果汁褐变指数越大，说明褐变程度越深；褐变指数曲线变化速率越大，说明褐变越迅速[18]。

高氧预处理对鲜榨苹果汁褐变指数的影响见图1。

图1 高氧预处理对鲜榨苹果汁褐变指数的影响

由图1可知，在贮藏过程中，各处理组的鲜榨苹果汁褐变指数均呈升高趋势，可能是因为榨汁过程中细胞破碎接触氧气发生酶促褐变和非酶褐变。贮藏25 d时，经过高氧预处理的鲜榨苹果汁褐变指数曲线变化较21% O2对照组平缓，且差异显著（p＜0.05），其中90% O2试验组变化趋势最缓。这说明高氧预处理能够有效降低鲜榨苹果汁的褐变程度，防褐变程度：90% O2＞70% O2＞50% O2＞21% O2。另外，50% O2和70% O2处理组在贮藏第10天后褐变突然加剧，这表明高氧抗褐变的诱导效应可能需要一个浓度阈值来触发，这与Xia Liu等人[11]研究结果一致。

2.2 高氧预处理对鲜榨苹果汁可溶性固形物的影响

鲜榨苹果汁的可溶性固形物是衡量其营养品质的一个重要指标[19]。

高氧预处理对鲜榨苹果汁可溶性固形物含量的影响见图2。

图2 高氧预处理对鲜榨苹果汁可溶性固形物含量的影响

由图2可知，随贮藏时间的延长，鲜榨苹果汁中可溶性固形物的含量呈下降趋势，可能是因为细胞组织将其作为底物参与生化反应产生消耗。贮藏25 d内，70% O2和90% O2处理组的可溶性固形物含量较21% O2对照组有提高。贮藏25 d时，90%O2处理组的鲜榨苹果汁可溶性固形物含量为11.6 °Brix，较21% O2对照组（9.6 °Brix），保留率达20.83%。这说明高氧预处理能够抑制细胞组织生理活动，延缓营养流失，贮藏后期营养更丰富。

2.3 高氧预处理对鲜榨苹果汁可滴定酸的影响

可滴定酸是体现酸度的重要指标，与可溶性固形物一样，是影响鲜榨苹果汁风味品质的重要因素[20]。

高氧预处理对鲜榨苹果汁可滴定酸含量的影响见图3。

图3 高氧预处理对鲜榨苹果汁可滴定酸含量的影响

由图3可知，在贮藏过程中，鲜榨苹果汁中的可滴定酸含量呈升高趋势，因为果汁中糖发生酵解，导致可滴定酸含量增加。贮藏25 d内，70% O2和90%O2处理组的可滴定酸含量均低于21% O2对照组。50% O2，70% O2，90% O2处理组的可滴定酸在贮藏25 d时，含量分别为0.401%，0.385%，0.362%，较21% O2对照组分别降低3.14%,7.01%，12.56%，说明高氧预处理能够有效抑制糖酵解过程，抑制糖酸转化，延缓鲜榨苹果汁中可滴定酸的升高，提高其在贮藏过程中的品质稳定性，使鲜榨苹果汁保留更佳的口感与风味。

2.4 高氧预处理对鲜榨苹果汁多酚氧化酶活性的影响

多酚氧化酶是参与鲜榨苹果汁酶促褐变的一种含铜酶，其活力越高，酶促褐变反应越剧烈，鲜榨苹果汁褐变越迅速[21]。

高氧预处理对鲜榨苹果汁多酚氧化酶活性的影响见图4。

图4 高氧预处理对鲜榨苹果汁多酚氧化酶活性的影响

由图4可知，贮藏期内各处理组的PPO活性均呈先升高后降低的趋势。贮藏第10天，21% O2，50% O2，70% O2处理组的PPO活性达到峰值，并且50% O2和70% O2处理组的PPO活性峰值较21% O2对照组低，且差异性显著（p＜0.05）。另外，90% O2处理组的PPO活性峰值在贮藏第15天时出现，且对比15 d时21% O2对照组PPO活性显著降低（p＜0.05）。综上所述，高氧预处理能够抑制PPO活性，90% O2预处理苹果可以降低PPO酶活高峰，抗褐变效果最为显著，与图1所示结果一致。

2.5 高氧预处理对鲜榨苹果汁总酚质量浓度的影响

酚类化合物是鲜榨苹果汁中主要的抗氧化活性成分，常以酚酸和黄酮类化合物存在。

高氧预处理对鲜榨苹果汁总酚质量浓度的影响见图5。

图5 高氧预处理对鲜榨苹果汁总酚质量浓度的影响

由图5可知，各处理组总酚质量浓度均呈现下降趋势，而且21% O2对照组总酚质量浓度曲线变化最快，可能是因为酶促褐变反应的进行消耗作为底物的酚类物质。贮藏25 d内，50% O2，70% O2和90% O2处理组总酚质量浓度始终高于21% O2对照组，且90% O2处理组总酚质量浓度处于最高水平。在贮藏25 d时，90% O2处理组总酚质量浓度仍有3.156 mg/mL，较21%O2对照组的2.613 mg/mL，提高了20.18%。综上可知，高氧预处理能够有效保留酚类物质的质量浓度，抑制酚类物质作为底物发生酶促褐变反应，减少酚类物质的分解转化，从而降低鲜榨苹果汁的褐变现象，其中90% O2处理组效果最佳。

2.6 高氧预处理对鲜榨苹果汁可溶性醌质量浓度的影响

醌类化合物是酶促褐变的反应产物之一，可溶性醌含量越多，意味着鲜榨苹果汁中黑色素的积累的越多，其色泽也就越暗、可食性越差[22]。

高氧预处理对鲜榨苹果汁可溶性醌质量浓度的影响见图6。

图6 高氧预处理对鲜榨苹果汁可溶性醌质量浓度的影响

由图6可知，贮藏25 d内，所有处理组的可溶性醌质量浓度呈逐渐上升趋势，可能是因为醌类化合物作为酶促褐变产物之一，在多酚氧化酶的催化下不断生成。90%O2处理组的可溶性醌质量浓度曲线变化速率最为平缓，在贮藏25 d时，可溶性醌质量浓度为0.904 mg/mL，比21% O2对照组降低了43.29%，具有显著性差异（p＜0.05）。50% O2和70% O2处理组在贮藏25 d内的可溶性醌质量浓度也均低于21% O2对照组。综上所述，高氧预处理能够抑制酶促褐变的进行，减少醌类化合物的积累，降低类黑色素的聚集，从而减轻鲜榨苹果汁的褐变现象。

2.7 高氧预处理对鲜榨苹果汁感官评分的影响

感官评价是通过视觉、嗅觉和味觉对苹果鲜榨汁最直观的评价手段。

高氧预处理对鲜榨苹果汁感官评分的影响见图7。

图7 高氧预处理对鲜榨苹果汁感官评分的影响

由图7可知，各处理组在第0天时的感官评分无显著性差异（p＞0.05）。在贮藏25 d内，21% O2对照组的样品感官评分始终低于高氧处理组，贮藏至25 d时感官评分为5.51分，样品色泽变暗，滋味变差。贮藏25 d时，50% O2，70% O2，90% O2处理组的样品感官评分分别为6.43，7.42，8.19分，对比21% O2对照组分别提高16.70%，34.66%，48.64%。综上可知，高氧预处理能够更好地保持鲜榨苹果汁品质，保留苹果的天然香气，更不易变质。

3 结论

对鲜榨苹果汁进行高氧预处理，探究不同高氧预处理对其品质的影响，最终明确高氧预处理最佳条件为90% O2处理3 h，并得出以下结论：①抗褐变方面。与21% O2对照组相比，90% O2处理组能够抑制多酚氧化酶的活性，延缓褐变，降低可溶性醌的质量浓度，提高鲜榨苹果汁的抗褐变能力。②营养品质方面。90% O2处理能够抑制总酚分解，固化糖酸比，强化鲜榨苹果汁营养。以期为气调保鲜技术在果汁防褐变及贮藏品质方面提供借鉴。