酸性电生功能水对鲜榨梨汁品质的影响

李克娟，郝建雄，刘海杰，辰巳英三，李里特，*

(1.中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京100083; 2.河北科技大学生物科学与工程学院，河北石家庄050018; 3.(独)日本国际农林水产业研究中心，日本茨城县つくば市大わし1－1，305－8686)

酸性电生功能水对鲜榨梨汁品质的影响

李克娟1，郝建雄2，刘海杰1，辰巳英三3，李里特1，*

(1.中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京100083; 2.河北科技大学生物科学与工程学院，河北石家庄050018; 3.(独)日本国际农林水产业研究中心，日本茨城县つくば市大わし1－1，305－8686)

以皇冠梨为试材，利用酸性电生功能水对梨块浸泡，考察了酸性电生功能水对鲜榨梨汁品质的影响。结果表明，酸性电生功能水可将鲜榨梨汁中细菌总数降低1.5个对数值左右，并且可将梨汁中多酚氧化酶活性降低50%以上，其护色效果与添加0.1%VC的自来水相当，且梨汁风味接近对照。酸性电生功能水抑制多酚氧化酶的效果与酸性水中有效氯浓度、pH以及梨块与酸性水的比例有关。研究发现当酸性电生功能水理化指标为有效氯浓度100mg/L，pH 5.0，料液比1∶4时钝酶效果较为理想。

酸性电生功能水，多酚氧化酶，鲜榨梨汁

梨汁清爽可口、富含营养。鲜榨梨汁是餐饮业主要果汁之一，其一般工艺流程为经原料选择和清洗后去皮、去核，然后切块，再放入加工机中榨汁。在生产过程中多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)的存在会导致梨汁褐变，进而影响梨汁的外观，另外由于鲜榨工艺，梨汁可能受到微生物污染，存在安全隐患。因此，采用措施来控制褐变和微生物污染是十分必要的。为了抑制梨汁的褐变，常在榨汁前使用添加防褐变剂［1］(0.1%VC或1%NaCl等)的自来水进行浸泡，但是控制鲜榨梨汁的微生物污染还没有较好的方法。电生功能水(Electrolyzed Functional Water，EFW)是在特殊装置中将电解质稀溶液经电场处理，使水的 pH、氧化还原电位(oxidationreduction potential，ORP)、有效氯浓度(available chlorine concentration，ACC)等指标发生改变而产生的具有特殊功能的酸性水和碱性水的总称［2－4］。根据pH不同又可将酸性水分为强酸性水和微酸性水。酸性电生功能水作为一种新兴的杀菌剂，具有杀菌高效瞬时、范围广、无污染、无残留、安全、可靠等特点［5－6］。在食品加工领域［7］、医疗卫生领域［8］、农业生产领域［9］以及芽苗菜的生产［10］、鲜切花的保鲜［11］、畜禽养殖［12］、毒素［13］和农残的降解［14］等新领域均发挥出良好的功效。武龙［15］还发现，强酸性电生功能水可以使马铃薯褐变反应活力降低50%以上，与常用抗褐变剂L－半胱氨酸+柠檬酸的抑制能力相当，可以有效地抑制鲜切果蔬的氧化褐变，有利于产品外观品质的保持。但将酸性电生功能水用于鲜榨梨汁的生产工艺来保证其质量品质的研究还未见报道。本研究采用酸性电生功能水浸泡梨块，以常用防褐变剂作对照，探讨酸性电生功能水对鲜榨梨汁品质的影响，试图为鲜榨梨汁的质量控制提供一种新的方法。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

皇冠梨 购于当地超市，选新鲜饱满、无病虫害和机械损伤、成熟度在七至八成左右置于0～4℃冰柜待用;NaCl、Na2S2O3、冰醋酸、HCl、K2Cr2O3等试剂均为分析纯，北京北化精细化学品公司;KI、可溶性淀粉、KCl、邻苯二酚、抗坏血酸、乙酸钠等试剂 均为分析纯，北京化学试剂公司;菌落计数琼脂培养基(生化试剂) 北京奥博星生物技术有限责任公司。

电生功能水发生装置 实验室自制［2］;Tu－1901双光束紫外、可见分光光度计 北京普析通用仪器公司;GL－20B高速冷冻离心机 上海安亭科学仪器厂;SQ2119C西贝乐多功能食品加工机 上海佳帅电子科技有限公司;洁净工作台 北京冠鹏净化设备有限责任公司;HPS－250培养箱 哈尔滨东明医疗仪器厂;86802型 pH/氧化还原电位计 美国Orion Inc.生产;CR300型色彩色差计、PR－101阿贝折光仪(0～45%) 日本MINOLTA公司生产。

1.2 实验方法

1.2.1 处理液的制取 用本研究室自制的电生功能水发生装置制备实验用酸性电生功能水，电解质为HCl。pH和ORP值用pH/氧化还原电位计测得，有效氯浓度测定使用碘量法［16］。用表1所示的处理液浸泡梨块，然后对梨汁进行细菌总数、感官评价、颜色以及多酚氧化酶活性的测定。为考察酸性电生功能水的理化指标对梨汁多酚氧化酶活性的影响，使用表2所示的酸性电生功能水浸泡梨块，然后测定梨汁的多酚氧化酶活性。为研究料液比对梨汁品质的影响，分别用50、100、150、200mL的7号酸性水浸泡梨块，然后测定梨汁的多酚氧化酶活性和可溶性固形物含量。

表1 不同处理液的理化指标Table 1 Physical and chemical parameters of different solutions

1.2.2 生产鲜榨梨汁实验步骤 将梨从4℃冰柜中取出，在25℃恒温箱中放置1h，立即去皮、去核并将果肉切成1cm×1cm×1cm的小块，放入烧杯中，用封口膜密封备用。准确称量(50±0.2)g的梨块放入250mL容量的烧杯中，分别注入200mL表1和表2所示处理液，用锡箔纸封口，10min后，沥干水分，使用西贝乐多功能加工机打浆40s，同时对照组为未经任何处理直接打浆。

表2 不同酸性电生功能水的理化指标Table 2 Physical and chemical parameters of different solutions of electrolyzed functional waters

1.2.3 细菌总数的测定 按 GB4789.2－2010的方法，采用平板计数法检测梨汁中细菌总数。

1.2.4 感官评价方法 25℃下对梨汁风味及放置30min后对色泽进行感官评价，均以无处理作对照。评价因素如表3所示。

表3 鲜榨梨汁感官评价评分标准Table 3 Standardization scores of sensory evaluation of fresh pear juice

1.2.5 色泽的测定 采用色彩色差计每30min测定一次，25℃下连续测定2h。其中:L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，负值绝对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，负值绝对值越大偏向蓝色的程度越大。重复3次，取平均值，以无处理作对照。1.2.6 多酚氧化酶活性的测定 吸取2mL处理后的果汁样品，加入5mL 100mmol/L、pH5.5的醋酸缓冲液(含8%(w/v)PVPP，1mmol/L聚乙二醇6000，1mmol/L苯甲基磺酰氟(PMSF)和0.01%(v/v)Triton X－100)在冰浴条件下充分混匀，然后于4℃、12000 ×g离心30min，收集上清液用于PPO酶活性测定。

PPO活性参考Chen等［17］的方法，并稍加调整。在5.0mL反应体系中，加3.1mL 50mmol/L、pH 5.5的醋酸缓冲液、1.5mL 0.1mol/L邻苯二酚、0.4mL酶提取液，从酶液加入后15s开始记录每30s反应体系在420nm的吸光度值，连续测定3min。以每分钟吸光度值变化0.01为一个酶活力单位(U)。酶活性表示为Ug－1FWmin－1。测定于室温下(25℃)进行，每组测定均重复3次，以无处理作为对照。

1.2.7 可溶性固形物含量的测定 使用阿贝折光仪测定，重复3次，取平均值，以无处理作为对照。

2 结果与讨论

2.1 酸性电生功能水处理对鲜榨梨汁细菌总数的影响

关于鲜榨果汁中微生物指标尚未有相关国标，根据浙江省地标DB33/533－2005规定，鲜榨果汁中菌落总数不得超过10000cfu/mL。由图1可知，未经任何处理所得梨汁中细菌总数达4.8Lgcfu/mL，经酸性水和添加1%NaCl的酸性水浸泡后所得的梨汁细菌总数明显减少，分别将梨汁中细菌总数降低了1.5和1.7个对数值，使细菌总数在标准以内，其余处理组梨汁中细菌总数均在4.1Lgcfu/mL以上。其中，由表1可知，添加0.1%VC后，酸性水的pH、ORP和ACC都发生了明显变化，使酸性水失去杀菌能力。

图1 不同处理对鲜榨梨汁中细菌总数的影响Fig.1 Effect on survival microbes population of fresh pear juice treated with different solutions

2.2 感官评价

对25℃下梨汁风味及30min后梨汁色泽的感官品质进行了考察，实验结果如图2所示。从图2可以看出，添加了1%NaCl的处理组在色泽上护色效果最明显，30min后仍接近于对照组，但是在风味上由于咸味稍重对口感具有一定影响，与对照组相比差异性显著(P＜0.05)。酸性水处理组在色泽与风味上均与自来水加0.1%VC处理组相当，且均接近对照。因此，从感官方面综合评价，酸性水处理与自来水加0.1%VC处理效果较理想。

图2 不同处理液处理后梨汁25℃下感官评价Fig.2 Sensory scores of fresh pear juice treated with different solutions under 25℃

2.3 不同处理方式对鲜榨梨汁色泽的影响

对不同处理的鲜榨梨汁在25℃静置2h的亮度(L值)和a值进行了考察，实验结果如图3和图4所示。对照组梨汁亮度值从32.8降低了4.3个单位，a值从－0.22升高了0.24个单位。在表色系统中，L值用来表征暗度的变化，a值用来表示红绿色的变化，这也说明梨汁在静置期间色泽的变化主要体现在亮度的降低［18］和红色的加深上。

自来水加1%NaCl和酸性水处理组可分别将梨汁L值初始值提高4.5和2.5个单位，但同时L值下降速度加快，ΔL分别为7.7和6.5。自来水加1% NaCl、自来水加0.1%VC和酸性水处理可分别将初始a值降低0.94、0.62、0.19个单位，25℃下静置2h后a值相应升高0.43、0.27和0.05个单位。实验结果显示，酸性电生功能水护色效果稍弱于添加1%NaCl的自来水，在亮度值的提高上强于添加0.1%VC的自来水，在红色的加深上与添加0.1%VC自来水效果相当。同时由图4知，自来水对抑制梨汁褐变也具有一定的效果，其原因有待进一步研究。

图3 不同处理液处理后鲜榨梨汁在25℃静置期间L值的变化Fig.3 Changes of L－values of fresh pear juice treated with different solutions during the standing under 25℃

图4 不同处理液处理后鲜榨梨汁25℃静置期间a值的变化Fig.4 Changes of a－values of fresh pear juice treated with different solutions during the standing under 25℃

2.4 酸性电生功能水与VC和NaCl抑制多酚氧化酶的效果比较

从图5可以看出，向邻苯二酚底物反应体系中加入对照组梨汁后反应活力为13.9个活力单位，当向反应体系中加入酸性水处理所得梨汁后，可将梨汁中PPO活性降低50%，反应进程明显受到抑制。VC防褐变主要通过它的还原能力，将邻醌还原为相应的酚，从而延迟有色化合物的产生，因此VC的存在对PPO本身并没有抑制作用。

实验发现，添加1%NaCl的自来水的防褐变效果优于其他处理组，但从图5可以看出，添加1% NaCl的自来水相对自来水抑制PPO活性的效果并没有增强，可见NaCl抑制褐变的作用并不是通过钝化多酚氧化酶实现的，氯离子在抑制褐变体系中的作用需要进一步的研究。而添加了1%NaCl的酸性水钝酶效果相对酸性水没有增强，与图2的感官评价结果相一致。

图5 不同处理对梨汁中多酚氧化酶活性的影响Fig.5 Effect on PPO activity of fresh pear juice treated with different solutions

2.5 酸性水理化指标对其抑制多酚氧化酶效果的影响

2.5.1 酸性水ACC及pH对抑制PPO活性的影响由图6可以看出，当酸性水的ACC低于60mg/L时，处理组与对照组PPO活性没有显著性差异，当ACC为100mg/L，pH 5时，酸性水可将多酚氧化酶活性降低64.4%，同时护色效果较明显。

PPO反应最适 pH为4.0～8.0，但由图6所示，ACC为100mg/L、pH3.0的酸性水仅将梨汁中PPO活性降低了21.1%，远不如ACC为100mg/L、pH5.0的酸性水钝酶效果理想。电生功能水的pH不同可以导致Cl2、HClO、ClO－的存在比率在电生功能水中发生变化［19］，pH在3以下，有效氯主要以Cl2的形式存在，当pH介于4～6之间时，有效氯主要以HClO分子的形式存在［20］。HClO的氧化能力远远超过Cl2，因此对多酚氧化酶的抑制作用也就越强，由此看出，有效氯的存在形式对PPO的影响比pH对PPO的影响大。

图6 不同理化指标的酸性水对梨汁中多酚氧化酶活性的影响Fig.6 Effect on PPO activity of fresh pear juice treated with different solutions of electrolyzed functional water

2.5.2 料液比对酸性水抑制PPO活性及对梨汁中可溶性固形物含量的影响 从图7可以看出，酸性水抑制PPO活性的效果和梨块与酸性水的比例相关。料液比为1∶1时，处理组与对照组没有显著差异(P＜0.05)，当料液比达到1∶4时，酸性电生功能水可将梨汁中多酚氧化酶活性降低49.6%，同时护色效果也较明显。

梨块浸泡在酸性水中会损失梨中的水溶性成分。从图8可以看出，对照组梨汁的可溶性固形物含量为10.6%，浸泡处理后可溶性固形物含量均降低，分别为7.0%、6.0%、5.7%、5.6%。在酸性水抑制PPO活性范围内，可溶性固形物含量没有显著性差异(P＜0.05)，因此料液比可选取1∶4。

图7 料液比对梨汁中多酚氧化酶活性的影响Fig.7 Effect on PPO activity of fresh pear juice treated with different ratios of material to liquid

图8 料液比对梨汁中可溶性固形物含量的影响Fig.8 Effect on soluble solids content of fresh pear juice treated with different ratios of material to liquid

3 结论

3.1 酸性电生功能水(pH5.2±0.2、ORP(858±7.5) mv、ACC(98±0.6)mg/L)可以将鲜榨梨汁中的细菌总数降低1.5个对数值左右，使梨汁中细菌总数＜10000cfu/mL。

3.2 通过感官评价，酸性水处理组梨汁的风味和色泽都接近对照。同时，利用色差计法验证了酸性电生功能水的防褐变效果，酸性电生功能水可将对照组梨汁亮度值提高2.5个单位，a值降低0.19个单位，其护色效果与添加0.1%VC的自来水没有显著性差异(P＜0.05)。

3.3 研究发现，酸性水抑制多酚氧化酶的作用与ACC、pH及梨块与酸性水的比例有关。当酸性水理化指标为ACC100mg/L，pH5.0，料液比1∶4时可将反应活性降低50%以上，钝酶效果较理想。酸性水的防褐变机理和在生产实践中的应用方法有待进一步研究。

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Influence of acidic electrolyzed functional water on the quality of fresh pear juice

LI Ke－juan1，HAO Jian－xiong2，LIU Hai－jie1，TATSUMI Eizo3，LI Li－te1，*
(1.College of Food Science and Nutritional Engineering，China Agricultural University，Beijing 100083，China; 2.College of bioscience and bioengineering，Hebei University of Science and Technology，Shijiazhuang 050018，China; 3.Biological Resources and Post－harvest Division，Japan International Research Center for Agricultural Sciences 1－1 Ohwashi，Tsukuba，Ibaraki 305－8686，Japan)

The influence on the quality of fresh pear juice after soaking pear blocks in the acidic electrolyzed functional water(AEW)was studied.The Crown pear was used as test materials.The results showed that AEW can not only reduce 1.5log10CFU/mL of the total bacteria number，but also reduce the polyphenol oxidase(PPO) activity more than 50%.Its effect on protecting color was equal to the tap water added 0.1%VC，and the flavor of the juice was close to the control.The inhibiting PPO ability of AEW depended on the existing form of available chlorine concentration(ACC)，pH and the ratio of pear blocks to AEW.It was found that the AEW with the ACC of 100mg/L，the pH 5.0 and the ratio of material to liquid(w∶v)of 1∶4 could achieve satisfactory results.

acidic electrolyzed functional water;polyphenol oxidase;fresh pear juice

TS255.44

A

1002－0306(2012)08－0132－05

2011－07－11 *通讯联系人

李克娟(1987－)，女，硕士研究生，主要从事食品加工新技术的研究。