酶制剂对树莓浊汁饮料中花色苷含量的影响

郭淑文，兰蓉，夏美茹

（1.内蒙古河套大学，内蒙古 巴彦淖尔 015000；2.北京电子科技职业学院，北京 100029）

树莓（Raspberry）又称覆盆子、托盘、马林果，蔷薇科（Rasaceae）悬钩子属（Rubus L.），是多年生小灌木类落叶果树。树莓果试色泽鲜艳、风味独特、柔软多汁、营养丰富，适合加工果汁和果酒等产品，其红色与富含的花色苷类化合物有关。花色苷是一种天然色素，安全、无毒，具有抗氧化、抗突变、降低血清及肝脏中脂肪含量等功能[1-2]，但花色苷的稳定性较差，易受外部因素如温度、光照、pH、金属离子、氧等而发生分解或色素沉淀[3-4]。由于花色苷的降解，导致果汁饮料颜色丧失，从而影响了果汁的质量和风味，因此，如何减缓花色苷的降解成为人们研究的热点。

利用葡萄糖氧化酶（glucose oxidase，GOD）和过氧化氢酶（catalase，CAT）来减缓树莓浊汁饮料中花色苷降解速率，使其保持风味和色泽的稳定性的研究尚未见报道。本文以树莓浊汁饮料为原料，在树莓浊汁饮料贮藏过程中，通过加入葡萄糖氧化酶与过氧化氢酶，研究其对树莓浊汁饮料中花色苷含量的影响，以期最大限度地减缓花色苷的降解速率，使其最大限度的在果汁贮藏期间保持风味和色泽稳定性，为树莓浊汁饮料的贮藏条件选择提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 原材料

树莓：汇源果汁厂提供（-20 ℃的冰箱保存，备用）。

1.1.2 主要试剂

果胶酶、葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶：北京卫诺恩生物技术有限公司；白砂糖：市售；CMC-Na：天津市华东试剂厂；黄原胶、柠檬酸钠、植酸：华北制药有限公司；柠檬酸、葡萄糖：国药集团化学试剂公司；维生素C：北京长城化学试剂厂。

1.1.3 主要仪器

生化培养箱：上海新苗医疗器械制造有限公司；7600-1 紫外可见分光光度计：上海菁华科技仪器有限公司；7DZ5-WS 多管架自动平衡离心机：湖南湘仪试验室仪器开发有限公司；胶体磨：温州市七星乳品设备厂。

1.2 方法

1.2.1 树莓浊汁饮料的制作

1.2.1.1 工艺流程

树莓冻果→解冻→破碎（护色）→胶体磨→前巴杀→冷却→酶解→灭酶→冷却→调配→均质→杀菌→成品

1.2.1.2 操作要点

1）原料处理：将树莓冻果在4 ℃冰箱中解冻12 h。

2）破碎：用打浆机破碎，破碎过程中加入适量VC和植酸，果浆过胶体磨抽入调配罐。

3）前巴杀（70±1）℃、冷却（55±1）℃。

4）酶处理：加入0.1%果胶酶在50 ℃水浴中作用2 h。

5）灭酶（90±1）℃、冷却常温调配。

6）白砂糖、柠檬酸、柠檬酸钠用75 ℃～80 ℃去离子水溶解后加入。饮料稳定剂用约80 ℃去离子水溶解在乳化罐内搅拌15 min 抽入调配罐。

7）调配罐定液位至调配量的90%，搅拌10 min 后测理化值，后调糖酸到标准值。

8）半成品理化值：糖度（4.8±0.2）BX，总酸（3.4±0.2）g/kg。

9）灭菌：将饮料灌装封口后，100 ℃热水中灭菌15 min。

10）加酶：饮料温度降到50 ℃时，葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶用0.22 μm 的膜过滤除菌，在无菌操作的条件下，按照试验要求加入到已灭过菌的饮料中，封口，混匀，为加速酶促反应进度，将饮料放置于45 ℃恒温培养内，以待检测。

1.2.2 色泽稳定性的测定

1）取一定的树莓原汁，4 000 r/min 离心10 min，取上清液进行适当稀释，测定树莓浊汁在400 nm～700 nm波长下的最大吸收波长，结果见图1。

从图1 中可以得出，在510 nm 处树莓有最大吸光度值，510 nm 是树莓色素的最佳吸收波长。

图1 树莓浊汁的吸收光谱曲线Fig.1 Absorption spectrometry curves of cloudy raspberry juice

2）取一定的树莓浊汁饮料，4 000 r/min 离心10 min，取上清液进行适当稀释，在波长510 nm 处比色，以蒸馏水做对照，测定吸光度值。

1.2.3 花色苷含量的测定

1）取一定的树莓浊汁饮料，4 000 r/min 离心10 min，取上清液，用pH 示差法进行测定[5]。

总花色苷含量Total anthocyanins content（TAcy）的测定，公式如下：

式中：MW 是分子量449.2 mg/mL；DF 是稀释因素；ε 摩尔消光系数26 900 mol-1。

2）花色苷含量变化/（mg/L）=加酶制剂的果汁中花色苷含量－对照中花色苷含量

2 结果与讨论

2.1 不同酶制剂对树莓浊汁饮料的色泽稳定性和花色苷含量的影响

2.1.1 不同酶制剂对树莓浊汁饮料的色泽稳定性影响

在树莓浊汁饮料中加入不同浓度的葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶和葡萄糖氧化酶与过氧化氢酶（1∶1）的复合酶，24 h 后测定吸光度值，结果见图2。

图2 不同酶制剂对树莓浊汁饮料色泽稳定性的影响Fig.2 Effects of different enzymic preparations on the muddy raspberry juice pigment stability

从图2 中可以得出，在树莓浊汁饮料中加入不同浓度的过氧化氢酶、葡萄糖氧化酶与过氧化氢酶（1∶1）的复合酶对树莓浊汁饮料的色泽稳定性并没有影响，但单一加入不同浓度的葡萄糖氧化酶，会使树莓浊汁饮料的色泽稳定性下降，且加入的葡萄糖氧化酶浓度越高，稳定性越差，树莓浊汁饮料褪色越严重。

2.1.2 不同酶制剂对树莓浊汁饮料中花色苷含量的影响

在树莓浊汁饮料中加入不同浓度的葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶和葡萄糖氧化酶与过氧化氢酶（1：1）的复合酶，24 h 后测定浊汁饮料中花色苷的含量变化，结果见图3。

图3 不同酶制剂对树莓混浊汁饮料中花色苷的影响Fig.3 Effects of different enzymic preparations on the muddy raspberry juice anthocyanins

从图3 中可以看出，加入不同浓度的过氧化氢酶对浊汁饮料中的花色苷含量几乎没有影响，但是加入不同浓度的葡萄糖氧化酶对浊汁饮料中的花色苷含量有很大影响，都比对照中的花色苷含量低，且随着葡萄糖氧化酶浓度的增加，果汁中花色苷的含量下降的也越多，树莓浊汁饮料的褪色程度也越大。而在使用葡萄糖氧化酶与过氧化氢酶（1∶1）的复合酶时，花色苷含量与对照样比，不仅没有下降，而且比对照样含量高，与初始花色苷含量比稍有下降。

分析上述结果，这与葡萄糖氧化酶与过氧化氢酶的作用机理有关。葡萄糖氧化酶在分子氧存在下能氧化葡萄糖生成D-葡萄糖酸内酯，同时消耗氧生成过氧化氢，而产生的过氧化氢是强氧化剂，能使饮料中的主要呈色物质—花色苷因氧化而遭到破坏，使饮料色泽稳定性下降，花色苷含量下降。而当使用葡萄糖氧化酶与过氧化氢酶的复合酶（1∶1）时，加入的过氧化氢酶能够将葡萄糖氧化酶在氧化过程中产生的过氧化氢分解生成水和1/2 氧，而后水又与葡萄糖酸内酯结合产生葡萄糖酸。过氧化氢酶通过催化消耗氧来保护葡萄糖氧化酶，该反应直到葡萄糖或氧消耗尽而终止，从而保护果汁中的花色苷及其他易被氧化的物质，同时由于降低了饮料中的氧的浓度，抑制了花色苷的降解。葡萄糖氧化酶与过氧化氢酶的作用机理如下化学反应式所示。

2.2 GOD 与CAT 的不同配比对树莓浊汁饮料中花色苷含量的影响

2.2.1 GOD 与CAT 最佳比例关系的确定

在树莓浊汁饮料中按不同比例加入葡萄糖氧化酶与过氧化氢酶，葡萄糖氧化酶的浓度为0.1 g/L，过氧化氢酶的加入浓度按照GOD：CAT 为1∶0.5、1∶1、1∶2和1∶3 的比例加入，每隔2 d 测定1 次，连续测定10 d，结果如图4。

图4 不同比例的酶对树莓浊汁中花色苷含量的影响Fig.4 Effects of different ratio enzymic on the muddy raspberry juice anthocyanins content

从图4 中可以得出，当GOD：CAT 按照1∶0.5 比例加入时，饮料中的花色苷含量与对照比都明显下降，而按照GOD：CAT 为1∶1、1∶2、1∶3 的比例加入时，花色苷含量与对照比都有所提高，但差别不大，所以选择的GOD：CAT 最适比例为1∶1。

2.2.2 GOD 与CAT 最适加酶量的确定

在树莓浊汁饮料中加入不同酶量的GOD 与CAT，GOD：CAT（g/L：g/L）的酶量分别是0.02∶0.02、0.1∶0.1、0.5∶0.5、1∶1，每隔2 天测定1 次，连续测定8 d，结果如表1。

表1 不同酶量的GOD 与CAT 对树莓浊汁中花色苷含量的影响Table 1 Effects of different enzyme amount of GOD and CAT on the muddy raspberry juice anthocyanins content

从表1 中可以看到，最适的GOD 与CAT 的添加量为0.1 g/L，增加葡萄糖氧化酶与过氧化氢酶的量，花色苷的降解速率与对照比不仅没有提高，反而下降。

分析原因，这可能与过氧化物酶（peroxidase ，POD）对花色苷的降解有关，过氧化氢酶是POD 的一种。花色苷虽不能直接被POD 氧化降解，但是在有适当浓度H2O2存在的条件下，POD 能降解花色苷[6-11]。当在果汁中加入大量的葡萄糖氧化酶时，可能会产生足够浓度的过氧化氢，使花色苷因POD 氧化而脱色，造成花色苷的降解，所以在使用GOD 与CAT 来减缓果汁花色苷降解的过程中，一定要选择合适比例和浓度的GOD 与CAT，否则，不但达不到减缓花色苷降解的目的，反而有相反的效果。所以，选择的最适的GOD 与CAT 浓度均为0.1 g/L。

2.2.3 果汁中加入不同浓度的葡萄糖对树莓浊汁饮料中花色苷含量的影响

在树莓浊汁饮料中加入不同浓度的葡萄糖，加入葡萄糖的浓度分别为1、2、4 g/L，GOD 与CAT 的加入量为GOD：CAT 的比例为1∶1，酶量均为0.1 g/L，每2 天测定1 次，连续测定10 d，结果如图5。

图5 不同浓度的葡萄糖对树莓浊汁中花色苷含量的影响Fig.5 Effects of different concentration glucose on the muddy raspberry juice anthocyanins content

从图5 中可以得出，当在果汁中加入1 g/L 的葡萄糖时，果汁中的花色苷含量的降解速率是最慢的，所以最适的葡萄糖添加量为1 g/L。

2.3 树莓浊汁饮料的感官评定

根据上述优化条件，在树莓浊汁饮料中加入GOD、CAT 和葡萄糖，同时做对照，45 ℃培养10 d 后观察，加了酶制剂的果汁颜色与对照比，颜色更鲜艳透亮，口感更好。

3 结论

花色苷是重要的功能性天然色素，是树莓浊汁饮料保持风味和色泽稳定性的主要物质，通过在树莓浊汁饮料中加入葡萄糖氧化酶与过氧化氢酶减缓花色苷的降解，得出以下结论：

1）单独使用葡萄糖氧化酶会产生强氧化剂—过氧化氢，使果汁中的主要呈色物质—花色苷因氧化而降解，造成果汁饮料的褪色，因此，葡萄糖氧化酶必须与过氧化氢酶在一起配合使用。

2）试验表明，葡萄糖氧化酶与过氧化氢酶的最佳比例为1∶1，最适加酶量均为0.1 g/L，加入的葡萄糖浓度为1g/L 时，能达到较好的减缓花色苷降解速率的目的。

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