金刺梨原汁脱涩及其与梨-南瓜复配果蔬汁的研制

金佳幸，张海娟，岳华岭，宋 琰，张红霞，廖红梅,,

（1.安顺学院，贵州省教育厅金刺梨研究与开发工程研究中心，贵州安顺 561000；2.江南大学食品学院，江苏无锡 214122）

金刺梨为无籽刺梨的果实，源产于贵州省安顺市，目前在毕节市、黔南州和六盘水等地亦多有种植，为贵州省特色植物资源[1-2]。与刺梨相较，二者同属于蔷薇科蔷薇属，富含维生素C、多糖、超氧化物歧化酶、氨基酸、有机酸、酚类和黄酮，在健康食品、保健食品和医药方面具有较大的发展潜力[3-4]；但金刺梨果实表皮刺较少或无刺、果肉厚实、大多数果实内部无种子，其基本组成在糖、酸和单宁等多方面与刺梨果实差异较大[5]。金刺梨研究起步较晚，目前国内产品主要有金刺梨汁、金刺梨酒、金刺梨酥和金刺梨果酱等[6]，对其精深加工还有很大的发展空间。

金刺梨原汁在加工前若不进行预处理，口感较酸涩，主要是由于其中含有1.53%单宁[7]，饮用时单宁与唾液蛋白相互作用产生涩味[8]。张瑜等[9]通过电子舌技术确定了在刺梨汁中加入0.12%单宁酶，经45 ℃下加热100 min 后添加0.015%三氯蔗糖可以有效脱除涩味。单宁脱除方法包括吸附法和包埋法。例如可利用明胶或壳聚糖与单宁分子中的活性基团进行絮凝反应产生沉淀进而脱除[1]。伍亚华等[10]利用明胶吸附脱除宣木瓜果汁中的单宁，结果表明35 ℃下添加质量分数为1.5%的明胶吸附30 min后所得果汁脱涩效果最好，单宁脱除率为62.3%。包埋法主要是利用包埋剂与单宁形成络合物从而达到降低其含量的效果。例如，徐国胜等[11]发现在45 ℃下添加质量分数为0.5%的β-环糊精处理90 min 对柑橘类果汁脱苦效果最佳。此外，本实验室前期研究以安顺市金刺梨为原料制备原汁，经测定原汁中可滴定酸高达1.77%、pH为2.85，口感酸涩。为了提高其适口性，可考虑在脱涩的基础上与其他果蔬汁进行复配。

果蔬复合汁是指以两种及以上果蔬汁为原料、并按一定比例混合调配而成，其风味独特、营养丰富[12]。目前已有少量研究报道刺梨复合果汁或饮料的加工。例如，邓毅等[13]以刺梨汁15%、蜂胶提取液6%、柠檬酸0.1%、蔗糖9%、0.25%复合稳定剂制备饮料，产品风味较好、颜色呈浅黄色、酸甜适口、无分层及沉淀现象。但由于该研究仅进行感官评价，未测定理化指标等，难以有效量化地反映产品品质。刘翰飞等[14]将无籽刺梨和有籽刺梨原汁进行调配，当两者体积比为3.5:6.5、并添加质量分数为5%的冰糖时制得复合型刺梨饮料呈现明亮的黄色、澄清、酸甜可口，且风味独特。

本文以金刺梨为原料，针对原汁口感酸涩的问题，拟采取先脱涩处理，再辅以南瓜浆和酥梨汁进行复配优化，制备金刺梨复合果蔬汁。砀山梨味甜多汁，能够改善金刺梨汁酸味大的问题[15]。南瓜富含南瓜多糖、纤维素、氨基酸、蛋白质及维生素等多种营养成分[16]，且其中果胶含量较高可改善浊汁稳定性[17]。将酥梨汁、南瓜浆与金刺梨汁进行复配有助于研制出口感更好的复合果蔬饮料，为金刺梨的深加工及发展提供理论和技术支持。

1 材料和方法

1.1 材料与仪器

金刺梨果实 产自贵州省毕节市，2020 年9 月底～10 月初采摘，取黄色或金黄色无病虫害鲜果，冷链运输至实验室后，经分级筛选去除碰伤果和果柄果叶等，置于-20 ℃冷冻保藏；密本老南瓜、砀山酥梨本地超市；果胶酶（Pectinex，酶活力100000 U/mL）上海嘉衡生物技术有限公司；食品级VC（≥99.9%）上海皓尘生物科技有限公司；β-环糊精河南千志食品有限公司；明胶（食品级）河南丰华生物科技有限公司；硫酸、氢氧化钠、高锰酸钾、硫脲、草酸、蒽酮、葡萄糖、2，4-二硝基苯肼、2，6-二氯靛酚、L（+）-抗坏血酸等 AR 级试剂，国药集团化学试剂有限公司；活性炭 上海泰坦科技股份有限公司；超氧化物歧化酶（SOD）测定试剂盒 南京建成生物工程研究所。

SRQ-7316 型多功能破壁料理机 广东中山市速热奇电器有限公司；SQP 型电子天平 赛多利斯科学仪器有限公司；JHG-54-P100 型高压均质机 上海普丽盛融合机械设备有限公司；DV-II+PRO 型旋转粘度计 美国Brookfield 公司；UV mini-1240 紫外分光光度计 岛津仪器苏州有限公司；HH-2 型电热恒温水浴锅 江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司；5805DL 型高速离心机 德国Eppendorf 公司；DELTA 320 型pH 计 美国梅特勒-托利多集团；3840-E16 型糖度仪 日本Atago 公司。

1.2 实验方法

1.2.1 金刺梨复配果蔬汁的制备

1.2.1.1 制备工艺流程 金刺梨复配果蔬汁按照图1所示工艺流程制备：

图1 金刺梨复配果蔬汁制备工艺流程Fig.1 Preparation process of blended chestnut rose juice

1.2.1.2 操作要点 金刺梨汁：金刺梨果实（-20 ℃冻藏）经解冻（4 ℃、8 h）后，挑选黄色或金黄色成熟饱满的果实，流动自来水冲洗；随后将果实于95 ℃水浴中热烫30 s，立即破碎打浆（1000 r/min）得到果浆；在果浆中添加0.1%（m/m）果胶酶，于40 ℃下酶解1 h，经过120 目筛后收集汁液，得到金刺梨原汁。

南瓜汁：新鲜密本老南瓜经自来水清洗后去皮蒸熟，冷却后经高速（2000 r/min）打浆得到南瓜浆。

梨汁：选用砀山酥梨制备梨汁。经清洗去皮后打浆，过80 目筛后收集梨汁并加入1‰食品级Vc护色，得到梨汁。

复配果蔬汁：果蔬汁经调配后在20 MPa 下均质2 次，经高温短时杀菌后立即装瓶置于4 ℃冷藏，4 h 内完成后续相关实验。

1.2.2 金刺梨原汁中单宁的脱除

1.2.2.1β-环糊精包埋法 分别添加0.4%、0.5%、0.6%和0.7%β-环糊精于金刺梨原汁中，于室温下搅拌60 min 后80 目过滤。

1.2.2.2 明胶吸附法 分别添加0.3%、0.4%、0.5%、0.6%和0.7%明胶于金刺梨原汁中，以食用碱调整pH 为4.0，40 ℃下吸附30 min，间断式搅拌使明胶溶解[11]，再于80 目过滤去除沉淀。

1.2.2.3 单宁含量测定 采用高锰酸钾滴定法[18]测定单宁：将样品稀释至合适浓度，取待测样品液5 mL，加入10 mL 去离子水和5 mL 的2.5 mo1/L H2SO4溶液，混匀后在50 ℃水浴反应5 min。用KMnO4溶液滴定至淡粉色并维持30 s 不褪色即为终点，记录滴定体积。吸取样品液5 mL，加入3 g 活性炭和10 mL 去离子水，加热搅拌10 min，过滤后向滤液中加入5 mL 的2.5 mo1/L H2SO4溶液，用KMnO4溶液滴定至淡粉并维持30 s 不褪色，记录滴定体积。根据公式（1）计算单宁含量：

式中：c—KMnO4的摩尔浓度，mol/L；V1—滴定样品消耗KMnO4的体积，mL；V2—经活性碳吸附后滴定所消耗KMnO4的体积，mL；m—样品质量，g；0.04157 为1 mL 0.01 mol/L KMnO4溶液相当于单宁的毫克数，mg。

1.2.2.4 单宁脱除率的计算 取10 mL 待测果汁，室温下于8000 r/min 离心10 min，测定上清液中单宁含量X1，按公式（2）计算单宁的脱除率η[18]。

式中：X—脱除处理前样品中单宁含量，mg/L；X1—脱除处理后样品中的单宁含量，mg/L。

1.2.3 金刺梨复配果蔬汁的研制

1.2.3.1 复配方案设计 为研制口感良好、酸甜适口和稳定性高的金刺梨复配果蔬汁，利用梨汁中的糖赋予甜度、南瓜浆中的果胶等物质以提高复配果蔬汁稳定性，根据预实验结果设计复配方案如表1，拟通过感官评价和基本理化指标以确定优化的复配配方。

1.2.3.2 可溶性固形物含量（SSC）采用糖度仪测定SSC，用滴管吸取1～2 滴果汁于测糖仪的棱镜表面，于常温下进行读数。

1.2.3.3 pH 测定 采用pH 计在室温下测定果汁pH。

1.2.3.4 感官分析 邀请实验室内由20～40 岁年龄段10 人进行复配果蔬汁感官评价。参照GB/T 31121-2014《果蔬汁类及其饮料》[19]拟定感官评价指标（满分100 分计），运用综合评分法品评，具体指标见表2。

1.2.3.5 巴氏杀菌及指标测试 将优化后的样品组进行巴氏杀菌，采取高温短时工艺（85 ℃、3 min；90 ℃、1 min；90 ℃、3 min；90 ℃、5 min）进行杀菌及条件优化。依照国标GB/T 4789.2-2016《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》[20]测定细菌总数，以及国标GB/T 4789.15-2016《食品安全国家标准食品微生物学检验霉菌和酵母计数》[21]测定霉菌和酵母总数。

1.2.3.6 色泽指标 采用高精度分光测色仪进行果汁色泽测定。将果汁样品倒入1 cm 光路径比色皿中测定L*、a*和b*。ΔE根据公式（3）[22]计算：

1.2.3.7 可滴定酸 采用GB 12456-2021《食品安全国家标准食品中总酸的测定》[23]中的pH 计电位滴定法测定总酸。用NaOH 溶液进行滴定，中和试样pH 至8.2 即为滴定终点。重复三次测定，取平均值。可滴定酸度按公式（4）计算：

式中：X—试样中总酸的含量，%；c—NaOH 溶液的浓度，mol/L；V1—试液消耗NaOH 溶液的体积，mL；V2—空白消耗NaOH 溶液的体积，mL；k—柠檬酸的换算系数，0.070；F—试液的稀释倍数；m—试样的体积，mL。

1.2.3.8 总糖含量 用蒽酮-硫酸比色法[24]测定总糖含量。稀释果汁至合适测定范围，吸取1 mL 果汁稀释液，立即加入4 mL 蒽酮试剂，混匀后置于沸水浴中加热10 min，冷却后在610 nm 波长处测定吸收度。以葡萄糖标准溶液绘制标准曲线，计算复配汁中总糖的含量。

1.2.3.9 SOD 酶活的测定 采用水溶性四唑盐（Water soluble tetrazolium-1，WST-1）法，使用试剂盒法检测。根据表3，将样品和反应试剂加入到微量96 孔平底板中。将96 孔平底板放入酶标仪中充分混合，在37 ℃下孵育20 min，并在450 nm 处检测。

表3 SOD 反应体系Table 3 SOD reaction system

SOD 的抑制率根据式（5）计算：

式中：A1—对照孔在450 nm 的吸光度；A2—对照空白孔450 nm 的吸光度：A3—样品孔在450 nm的吸光度；A4—测定空白孔450 nm 的吸光度。

SOD 的酶活性根据式（6）计算：

式中：I—SOD 抑制率；D1—系统稀释因子；D2—样品稀释因子。

1.2.3.10 还原型VC含量 使用GB 5009.86-2016《食品安全国家标准食品中抗坏血酸的测定》[25]中的2,6-二氯靛酚滴定法进行测定，首先对2,6-二氯靛酚溶液进行标定：准确吸取1 mL 抗坏血酸标准溶液，加入10 mL 草酸溶液，摇匀，用2,6-二氯靛酚溶液滴定至粉红色，保持15 s 不褪色为止，同时做空白试验。2,6-二氯靛酚溶液的滴定度按公式（7）计算：

式中：T—2,6-二氯靛酚溶液的滴定度，mg/mL；c—抗坏血酸溶液的浓度，mg/mL；V—抗坏血酸溶液的体积，mL；V1—滴定抗坏血酸溶液所消耗2,6-二氯靛酚溶液的体积，mL；V0—滴定空白所消耗2,6-二氯靛酚溶液的体积，mL。

将样品用2%的草酸稀释20 倍，摇匀后过滤。准确吸取10 mL 滤液，用标定过的2,6-二氯靛酚溶液滴定，直至溶液呈粉红色15 s 不褪色为止，同时做空白试验。还原型VC含量按公式（8）计算：

式中：X—试样中VC含量，mg/100mL；V—滴定试样所消耗2，6-二氯靛酚溶液的体积，mL；V0—滴定空白所消耗2，6-二氯靛酚溶液的体积，mL；T—2,6-二氯靛酚溶液的滴定度，mg/mL；A —稀释倍数；m —试样体积；mL。

1.2.3.11 总VC含量 利用2,4-二硝基苯肼法[24]测定样品中的总抗坏血酸含量：将样品稀释至合适范围并过滤。取25 mL 滤液加入0.5 g 活性炭，振摇1 min，过滤后加入10 mL 2%硫脲溶液并摇匀。取上述溶液4 mL 加入1.0 mL 2% 2,4-二硝基苯肼溶液，将试管放入（37±0.5）℃恒温箱中保温3 h。将样品放入冰水中，滴加5 mL 85%硫酸后将样品从冰水中取出，室温下放置30 min 后于500 nm 波长下测吸光值。加2 g 活性炭于50 mL 标准抗坏血酸溶液中，按样品测定步骤进行显色反应并绘制标准曲线。样品中的总VC含量结果按式（9）计算：

式中：X—样品中抗坏血酸含量，mg/100mL；ρ—由标准曲线得“样品氧化液”中总抗坏血酸的浓度，μg/mL；V—试样总体积，mL；f—样品氧化处理过程中的稀释倍数；m—样品的体积，mL。

1.3 数据处理

2 结果与分析

2.1 金刺梨原汁中单宁的脱除

刺梨果实芳香浓郁，多酚物质含量为0.6%～2.2%，但其中存在的单宁导致果汁口感苦涩[26]。在榨汁过程中单宁易被氧化，导致果汁褐变，它易与蛋白质絮凝产生沉淀[27]，故脱除部分单宁不仅可提升果汁的感官接受度，也有利于维持其混浊稳定性。

由图2 可见，单宁脱除率随β-环糊精和明胶的添加量增加呈现先上升后下降的趋势。这是由于单宁是一种两性电解质，能够将果汁中的颗粒吸附凝结[10]。在β-环糊精的添加量低于0.6%时，它与单宁分子间以范德华力及氢键缔合，从而掩盖苦涩味。但当单宁吸附聚集时，β-环糊精包埋能力下降，导致包埋物破裂，部分苦味物质流出。故当β-环糊精的添加量高于0.6%时，果汁中单宁含量随着β-环糊精的添加量增加而上升[10,26]。

图2 明胶和β-环糊精对金刺梨原汁中单宁的脱除效果Fig.2 Effect of gelatin and β-cyclodextrin on the removal of tannins from raw chestnut rose juice

当体系中明胶添加量低于0.5%时，单宁上的酚羟基与明胶的酰胺基通过氢键连接，生成不溶水的复合物，在原汁表面形成较薄的疏水层，因而原汁中单宁含量随明胶添加量的增加而下降。当明胶添加量超过0.5%之后，单宁分子在明胶表面聚集到一定程度形成单宁-明胶聚集体，使得单位明胶分子吸附单宁的能力降低[10-11]。

金刺梨原汁中含1.691%单宁。由图2 可得，β-环糊精和明胶均能脱除对金刺梨原汁中的部分单宁，相同浓度下明胶的脱除效果更好。其中，当β-环糊精添加量为0.6%时其脱除效果较好，单宁脱除率为53.22%；当明胶添加量为0.5%时其对单宁的脱除效果较好，脱除率达63.00%，残留单宁0.63%。类似的，李小红等[28]报道β-环糊精修饰的功能化壳聚糖使刺梨汁中的单宁脱除率达到69.3%；顾晓雨等[29]使用0.7%酪蛋白对蓝靛果汁进行脱涩，其脱除率为62.13%。故后续实验所用金刺梨汁先经0.5%明胶脱涩处理，再进行复配处理。

2.2 金刺梨复配果蔬汁

2.2.1 复配原辅料的可溶性固形物及pH 以金刺梨汁、梨汁、南瓜浆为原料研制复配果蔬汁。金刺梨汁、南瓜浆和梨汁的SSC 分别为（15.67±0.06）°Brix、（9.80±0.05）°Brix 和（10.17±0.06）°Brix，其pH 分别为3.13±0.02、5.99±0.01 和6.17±0.01。

2.2.2 复配果汁的可溶性固形物及pH 由图3 可知，复配汁的SSC 值与刺梨汁所占比例成正比，与南瓜浆、梨汁的比例成反比；而复配汁的pH 则正好相反，这与之前测定的三种材料的SSC 值与pH 结果相符合。7 组样品中SSC 最高、pH 最低为5 号复配果蔬汁。

图3 复配比例对复配果蔬汁可溶性固形物含量（A）和pH（B）的影响Fig.3 Soluble solid content（A）and pH value（B）of blended chestnut rose-pear-pumpkin juices with varied proportion

2.2.3 复配果汁的感官评分 由图4 中可知，5 号组样品的感官评分相对较低；7 号组样品的感官得分最高，综合考虑该组复配果蔬汁的pH、SSC 含量和感官评价结果3 个指标，后续选择7 号组样品即金刺梨汁:梨汁:南瓜浆体积比为34:40:26 的复配果蔬汁进行实验。

图4 金刺梨复配果蔬汁的感官评价结果Fig.4 Sensory evaluation of blended chestnut rose-pearpumpkin juices

2.2.4 巴氏杀菌结果 未经杀菌处理的复配汁中细菌和霉菌酵母总数分别为3.56 和3.82 lg CFU/mL（表4）。经85 ℃下3 min 和90 ℃下1 min 处理后，细菌总数分别降至1.38 和1.11 lg CFU/mL，均符合国家标准（≤2 lg CFU/mL）；在90 ℃下处理3～5 min 后，细菌未检出；经热杀菌处理后，霉菌和酵母均未检出。表明在85～90 ℃下热处理可有效降低复配汁中的微生物数量。相似的，王雪雅等[30]研究报道在85 ℃下处理10 min 可使刺梨汁中的菌落总数从2.69 lg CFU/mL 降到＜1 CFU/mL。宁孔卵等[31]研究发现95 ℃下杀菌17.5 min 可使蓝莓汁达到商业无菌。可见，高温短时巴氏杀菌可对高酸果汁起到有效杀菌作用。

表4 巴氏杀菌对金刺梨复配果蔬汁中微生物的影响Table 4 Effect of pasteurization on microorganisms in blended chestnut rose-pear-pumpkin juice

2.2.5 巴氏杀菌对复配果蔬汁理化指标的影响 由表5 可知，杀菌处理后复配汁的pH 上升，这与总酸含量下降相吻合；可溶性固形物含量随温度的升高或时间的延长显著（P＜0.05）降低；热处理使复配汁的颜色发生变化（ΔE＞2）。其中，85 ℃下处理3 min 对果汁的颜色影响最小，其ΔE为6.64，但已达到肉眼可视差异（ΔE＞5）。复配汁的L*值和b*值显著（P＜0.05）下降，反映其亮度和黄值降低，这可能是经热处理后加快了果汁中美拉德反应[32]，从而导致果汁褐变。类似的，Arias 等[33]报道热处理（80 ℃、7 min）使胡萝卜汁颜色改变（ΔE=3.49）。

表5 巴氏杀菌对金刺梨复配果蔬汁理化指标的影响Table 5 Effect of pasteurization on physicochemical indexes of blended chestnut rose-pear-pumpkin juice

如表6 所示，随着杀菌温度升高或时间延长，复配果汁总酸与总糖含量显著（P＜0.05）降低，这与Lamo等[34]的结果相似。夏必帮等[35]研究发现红肉火龙果汁在95 ℃下处理10 min 后，总糖的保留率为73.04%。这可能是由于热处理中果汁发生美拉德反应消耗了部分还原糖[32]。

表6 巴氏杀菌对金刺梨复配果蔬汁营养成分的影响Table 6 Effect of pasteurization on nutritional components of blended chestnut rose-pear-pumpkin juice

SOD 是生物体内存在的一种重要的抗氧化金属酶[36]。热处理对SOD 酶活有破坏作用，经热杀菌后SOD 酶活分别降低了32.23%、34.91%、38.34%和42.51%。王雪雅等[30]发现95 ℃处理10 min 使刺梨汁中SOD 酶活降低53.70%。这是由于高温使得SOD 酶活性被破坏且无法逆转。

复配汁中的VC含量随着加热强度增大而不断降低。在85 ℃下处理3 min 后，还原型VC和总VC的保留率分别为78.72%和80.30%。黄晓玲等[37]研究发现高温短时杀菌（115 ℃、8.6 s）使NFC 橙汁中VC含量下降39.30%。这是由于VC对热敏感，高温导致 VC发生氧化降解[38]。故从保留VC的角度考虑应尽量选择较低的杀菌温度。

3 结论

综上所述，加入0.5%明胶可使金刺梨原汁中单宁脱除率达到63.00%；将金刺梨汁:梨汁:南瓜浆按照体积比为34:40:26 的比例进行复配可得到综合感官评价较好的复配果蔬汁。采用85 ℃下处理3 min能够有效控制复配果蔬汁的微生物，其中细菌总数为1.38 lg CFU/mL，酵母和霉菌未检出；经杀菌处理后复配果蔬汁的可溶性固形物和总酸含量分别下降2.33%和5.98%，总糖保留率为91.6%，SOD 酶活保留率为67.8%，还原型VC和总VC保留率分别达到78.72%和80.30%，但复配果蔬汁的颜色发生肉眼可视的改变。通过对金刺梨原汁进行脱涩和复配处理有助于开发新型金刺梨汁产品，未来可以通过非热加工方式来更好地保持其复配果蔬汁的品质。