超高压微射流对石榴汁品质的影响

陈美丽，许艳华，纵伟，赵光远，*

（1.郑州轻工业学院食品与生物工程学院，河南郑州450002；2.食品生产与安全河南省协同创新中心，河南郑州450002）

超高压微射流对石榴汁品质的影响

陈美丽1，2，许艳华1，2，纵伟1，2，赵光远1，2，*

（1.郑州轻工业学院食品与生物工程学院，河南郑州450002；2.食品生产与安全河南省协同创新中心，河南郑州450002）

以石榴汁为原料，研究超高压微射流对石榴汁中总酚、粒径、色泽、花色苷含量、可滴定酸及可溶性固形物的影响。结果显示，在不同压力下处理的石榴汁的总酚含量、平均粒径、色差值、花色苷含量有显著差异（P＜0.05）。然而，在40MPa下处理果汁的可溶性固形物含量变化不显著，在120MPa和200MPa下有显著差异（P＜0.05）。而经超高压微射流处理的石榴汁的可滴定酸含量变化不显著（P>0.05）。结果表明，超高压微射流可以改善石榴汁的品质，如增加总酚含量和对色泽的改善，为消费者提供更好质量的果汁。

石榴汁；动态超高压微射流；总酚；花色苷

随着健康饮食习惯在全球范围内的推动，人们对高营养价值、无添加剂的新鲜食品的需求日益上升。石榴果实营养丰富，酸甜爽口，果汁的含量达36%～61%。石榴不仅可以作为水果生食，而且可以加工成石榴果汁、石榴酒和石榴茶等饮品[1]。目前，国内外许多学者都对石榴饮品的加工技术进行了探讨。均质是石榴汁生产中不可缺少的一步，是果汁产品前处理中非常重要的一环，它可使果汁中果肉的体积变小，分散更均匀，增加果汁的粘质和口感。

超高压微射流技术的研究是目前一个特殊领域的研究。超高压是一种新型的非热加工技术，不仅可以有效杀灭微生物，而且处理过程中产品温度变化极小，因此果汁中的热敏营养物质和小分子风味化合物能够得以很好的保留，符合消费者对果汁营养和原汁原味的要求。微射流技术是一种特殊形式的超高压均质。物料受到强烈剪切、高速撞击、剧烈震荡、压力瞬间释放等动力作用[2-3]，尽管这些作用产生的基本条件仍为高压，但形式己经远远不止超高静压杀菌中单纯的挤压作用。相对而言，超高压均质仅为后者的下限压力，在技术措施和工程措施上更具可操作性，利于实现液态食品真正的连续性生产。目前，该技术被用于多糖和黄酮提取[4-5]、灭菌[6]、蛋白质改性[7]及淀粉改性[8]。而目前关于超高压微射流处理对果汁品质影响的研究却很少。本文对超高压微射流处理对石榴汁理化和营养品质的影响进行基础研究，为果汁加工中的均质工序提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

石榴：市售；白砂糖：购于当地丹尼斯超市；羧甲基纤维素钠（CMC-Na）：湖北福润德食品原料有限公司；黄原胶：郑州优然化工有限公司：海藻酸钠：郑州诚旺化工有限公司；柠檬酸：泉州众鑫实业有限公司；福林酚试剂：北京索莱宝科技有限公司；没食子酸：天津市瑞金特化学品有限公司；葡萄糖：国药集团化学试剂有限公司；酒石酸钾钠：天津市大茂化学试剂厂；氢氧化钠：天津市凯通化学试剂有限公司；碳酸钠：天津市恒兴化学试剂制造有限公司。

紫外可见分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公司；SC-80C全自动色差计：北京康光仪器有限公司；纳米粒度和zeta电位及分子量分析机：马尔文仪器公司；数显恒温水浴锅：金坛市医疗仪器厂；超高压纳米均质机（SFP）：安盛联合科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 浑浊型石榴汁饮料的制备方法

石榴→验收→去皮→榨汁→过滤→护色→加糖、酸、稳定剂调配，将调配好的石榴汁用动态高压微射流均质机在40、120、200MPa压力下分别处理2次和4次。收集处理后的样品溶液在4℃储存，备用。

1.3 总酚的测定

福林-酚法测定[9]，并稍作改动。

标准曲线的建立：称量0.005 g标准样品-没食子酸，溶解倒入50mL容量瓶中，定容，标准液浓度为0.1mg/mL。分别取上述标准液0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6mL放入10mL容量瓶中加水使体积至2mL，摇匀。然后加1.0mL福林酚，摇匀。1min后加20%Na2CO3溶液1.5mL，混匀定容，75℃下反应10min。室温条件下，760 nm处测定吸光值。以蒸馏水为参比溶液。

样品的测定：分别精确量取0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06mL发酵红枣汁于编号为1号～6号的10mL试管中，各加1.0mL福林酚，1min后加入20%Na2CO31.5mL，然后加水使总体积为4.5mL，混匀，75℃下水浴10min，冷却，在760 nm处测定吸光度值，以蒸馏水为参比溶液。样品的总酚含量以没食子酸为等价物表示。

图1 标准曲线的绘制Fig.1 The standard curve

按上述标准曲线可以得出总酚含量。

1.4 粒度的测定

常温下于粒度仪直接测定。

1.5 色差分析

石榴汁色泽的保持即褐变程度采用全自动色差计测定。色差用SC-80C型测色色差计（北京康光仪器有限公司）测定。其中：L*值表亮度，L*值越大亮度越大；a*值表示有色物质的红绿偏向，正值越大偏向红色的程度越大，负值越大偏向绿色的程度越大；b*值表示有色物质的黄蓝偏向，正值越大偏向黄色的程度越大，负值越大偏向蓝色的程度越大。

1.6 花色苷的测定

采用示差法测定[10]。

吸取1mL石榴汁稀释液至10mL容量瓶中，分别用pH 4.5和pH 1.0的缓冲液定容，置于室温处避光平衡2 h，以蒸馏水为空白，在520 nm处测吸光度，根据下列公式求出花色苷含量。

式中：ApH1.0为以pH1.0缓冲液稀释时吸光值；ApH4.5为以pH4.5缓冲液稀释时吸光值；449.2为花色苷分子量；26.9为摩尔吸收率；N为稀释倍数。

1.7 可滴定酸含量

可滴定酸含量的测定参照文献[11]。

1.8 可溶性固形物

采用折光仪测定。

1.9 数据处理

每个试验处理重复3次，以平均值表示，采用O－riginPro7.0和SPSS分析软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 总酚含量

用福林酚法测石榴汁中的总酚含量，图2表示的是对照样品（未经超高压微射流处理）和用微射流分别在40、120MPa和200MPa下处理果汁中的总酚含量。

图2 超高压微射流不同压力和次数处理对石榴汁中总酚含量的影响Fig.2 Total phenolic content of pomegranate juice homogenized at the different pressure with respect to pass number

由方差分析可知，不同压力和次数处理的样品间都有显著性差异。由图2可知，对照样品的总酚含量为1.23mg/mL，在120MPa下，2次和4次处理样品的总酚含量分别为1.55mg/mL和1.81mg/mL，从这个结果可以看出，120MPa处理会导致总酚含量的增加，而200MPa下，2次和4次处理样品的总酚含量分别为1.47、1.48mg/mL。相对于120MPa下，总酚含量又出现了下降趋势。CagriHelinKaracam等[12]利用超高压微射流处理草莓汁发现，对照品和在60MPa下处理的样品间总酚含量没有显著性差异。而在100MPa下处理，对照品与2次和5次处理的之间有显著差异；李俶等[13]利用超高压微射流处理菠萝汁发现，对照组与20 MPa处理组相比，总酚含量没有显著性差异，而随着处理压力的增加，对照组与处理组的总酚含量出现显著性差异；Ferrari等[14]研究发现，利用400MPa静高压处理石榴汁可以提高其总酚含量；而Suárez-Jacobo等[15]利用超高压均质处理澄清菠萝汁发现，在100MPa～300MPa压力范围内，超高压均质处理后的果汁与未处理果汁总酚含量没有显著性的差异。

通过文献分析可知，以上现象可能发生的原因是：由于高压的作用，虽然酶活性的试验还没有进行，结合以往的研究，认为多酚氧化酶和过氧化物酶这两种酶已经完全灭活或者部分同质化，在一定程度上降解了其酚类化合物。因此，石榴汁的总酚含量增加，即同质化过程中释放更多的酚类化合物，这些化合物不是由于两酶失活的不利影响。另外，超高压微射流处理可能使多酚类物质的分子结构发生变化，进而导致其理化性质发生改变，因此总酚含量减少。

2.2 平均粒径

悬浮颗粒物的粒径可以看作是果汁稳定的一个重要参数，用它对果汁的稳定性进行评估，减少颗粒大小可以保持果汁的相对稳定。图3是不同压力不同处理次数的样品的粒径图（由于样品是浊汁，未处理的样品粒径较大，在这不做比较）。

图3 超高压微射流不同压力和次数处理对石榴汁粒径大小的影响Fig.3 Mean particle size of pomegranate juice homogenized at the different pressure with respect to pass number

由图3可知，随着处理次数的增加，平均粒径在减小，在120MPa和200MPa下处理2次和4次的样品相对于低压均质（40MPa）平均粒径分别降低了41%、42%和57%、59%。不同处理次数和压力的样品间存在显著差异。有些学者对番茄汁[16]，西番莲汁[17]，柑橘汁[18]和苹果汁[19]的研究也出现类似的结果。

2.3 可溶性固形物含量

图4是均质后果汁的可溶性固形物含量。总的可溶性固形物含量可以直接影响水果的水分含量。

图4 超高压微射流不同压力和次数处理对石榴汁中可溶性固形物含量的影响Fig.4 Total soluble solid content of pomegranate juice homogenized at the different pressure with respect to pass number

由方差分析可知，不同压力处理的样品间有极显著差异，对于120MPa和200MPa处理，对照品和经过4次均质处理的样品间有显著差异，原因可能是果汁中的蛋白质变性（即酶）导致在更高的压力下，果汁的总可溶性固形物含量下降。

2.4 总酸

图5是不同压力和处理次数对石榴汁中可滴定酸含量的影响。可滴定酸度是植物品质的重要构成性状之一，是影响果实风味品质的重要因素。

图5 超高压微射流不同压力和次数处理对石榴汁中总酸含量的影响Fig.5 Titrable acid content of pomegranate juice homogenized at the different pressure with respect to pass number

从图5中可以看出，高压微射流处理对石榴汁的可滴定酸影响不大。随着压力增加，可滴定酸含量有少量的减小，原因可能是压力增大导致温度的升高，进而使一些挥发性酸挥发了，因此，可滴定酸含量减小。

2.5 色差的分析

高压均质能导致样品色差的改变，尤其是，未处理的和经过处理的样品间色泽有显著的差异。此外，粒径减小，可能会导致样品较红较暗。均质过的样品的L*值，a*值跟这种行为是一致的，色差值如表1所示。

表1 未处理与均质处理之后石榴汁的L*，a*，b*值Table1 L*，a*，b*values of the homogenized and unprocessed pomegranate juice

对于3个压力，对照品和经过处理的样品间的L*值有显著差异。随着处理压力和次数的增加，所有处理的果汁的亮度在降低，在120MPa和200MPa下，亮度降低的更高，对照品和处理过的样品间的a*值也有显著差异。此外，果汁的b*值也随着压力的增加在增加，所有样品的b*值都有显著差异。

2.6 花色苷

超高压微射流不同压力和次数处理对石榴汁中花色苷含量的影响如图6所示。

图6 超高压微射流不同压力和次数处理对石榴汁中花色苷含量的影响Fig.6 Anthocyanidin content of pomegranate juice homogenized at the different pressure with respect to pass number

花色苷主要负责石榴的红色。均质压力越大细胞破碎程度越高，从而导致花色苷类物质更完全的溶出因此，从对照品到2次处理，类似于40MPa和120MPa下样品的总酚含量，花色苷含量也在增加。因为总酚与花色苷之间有很强的相关性。花色苷的降解受温度影响最为重要。在120MPa下4次处理后的样品比40MPa下的温度较高。在这个温度下，果汁中的花青素可能会降低，另外，在较高的温度下，花色苷的降解也可能跟美拉德反应（即非酶褐变）相关，在较高的温度下糖与蛋白质之间发生反应，糖类物质被降解，而糖类物质的降解可以促进花色苷的降解从而导致花色苷含量的降低。这种反应是高度依赖于温度，且经常发生在果汁中。

3 结论

用超高压微射流处理石榴汁，可以显著提高果汁花色苷和总酚含量，在40MPa和120MPa下，从未经处理的样品和经过2次处理后的样品，其花色苷和总酚含量都增加了。处理样品的花色苷和总酚含量之间有很高的相关性。随着压力及处理次数的增加，样品的L*，a*，b*值都有显著的改变，均匀化后的样品无不良棕色的形成，由于粒径的改变，它的亮度在降低。120MPa和200MPa下处理样品的总可溶性固形物含量有显著差异。而处理样品的可滴定酸含量变化不显著。随着压力和处理次数的增加，会导致样品温度的升高，而温度是影响果汁品质最主要的因素，因此当高压均质压力高达100MPa以上时，推荐控制冷却系统用于果汁生产中，以期生产出更高质量的产品。

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Effects of Ultra-high Pressure Microfluidization Treatment on Quality of Pomegranate Juice

CHEN Mei-li1，2，XU Yan-hua1，2，ZONG Wei1，2，ZHAO Guang-yuan1，2，*
（1.College of Food and Bioengineering，Zhengzhou University of Light Industry，Zhengzhou 450002，Henan，China；2.Collaborative Innovation Center for Food Production and Safety，Henan Province，Zhengzhou 450002，Henan，China）

The effect of ultra-high pressure microfluidization treatment on total phenolic content，mean particle size，color，anthocyanidincontent，titratable acid and the total soluble solid content of pomegranate juice was studied.Results indicated total phenolic content，mean particle size，color，anthocyanidin content showed significant different（P＜0.05）at three pressure.While total soluble solid content of the juice did not change significantly（P>0.05）at40 MPa.Significant different was found at 120 MPa and 200 MPa.Whereas no change on titratable acid was observed at three pressure（P>0.05）.The results indicated that ultra-high pressure microfluidization could be used to improve the physical and chemical properties in the pomegranate juice，such as increasing total phenolic content and affecting color positively resulting in a desirable high quality juice for the consumer.

pomegranate juice；ultra-high pressure microfluidization；total phenolics content；anthocyanidin

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.03.018

2016-05-10

河南省食品加工过程安全控制技术创新团队（C20150024）；果蔬加工高新技术（16IRTSHN010）

陈美丽（1990—），女（汉），在读研究生，研究方向：果蔬深加工。

*通信作者：赵光远（1973—），男（汉），教授，博士，主要从事果蔬深加工。