果蔬内源性析出物的研究进展

郭文慧，池文文，周美龄,2,3，林少玲，刘清培,2,3，曾绍校

（1.福建农林大学食品科学学院，福建 福州 352202；2.福州大世界橄榄有限公司，福建 福州 350101；3.国家热带水果加工技术研发分中心，福建 福州 350101）

果蔬内源性析出物的研究进展

郭文慧1，池文文1，周美龄1,2,3，林少玲1，刘清培1,2,3，曾绍校1

（1.福建农林大学食品科学学院，福建 福州 352202；2.福州大世界橄榄有限公司，福建 福州 350101；3.国家热带水果加工技术研发分中心，福建 福州 350101）

果蔬内源性析出物是食品加工或贮藏过程中存在的最常见且难处理的问题之一。文章阐述了果蔬内源性析出物的主要成分、影响其析出的主要因素及控制析出物的主要方法，以期为控制果蔬类食品生产加工过程中产生的内源性析出物提供理论指导。

果蔬加工；内源析出物；成分分析；控制技术

果蔬在加工或贮藏过程中极易发生内源性物质析出，其主要表现形式为产品的固体表面附着物和沉淀析出物2种。如：果类蜜饯在盐渍的过程中容易析出一层灰白色物质，并且会带入蜜饯终产品中，严重影响蜜饯的外观品质和消费者的购买欲望，对其妥善处理已成为蜜饯产品加工的技术难题。此外，苹果、橙子、胡萝卜、橄榄等常见果蔬产品在生产加工过程中也存在表面析出物问题，果酒类产品存在沉淀析出物等问题。因此，在生产加工过程中，需根据最终产品需求，采取适当的措施控制食品内源性析出物。

1 果蔬内源性析出物的主要成分

多数果蔬产品的内源性析出物主要是由于多酚、蛋白质、果胶、淀粉、阿拉伯糖和高价阳离子等相互作用引起的[1]。

研究表明多酚类聚合物质是果蔬类产品内源析出物的主要成分之一。如：姜发堂等发现多酚(31.9%)、蛋白质(21.8%)、果胶(22.8%)、纤维素(0.6%)、糖(15.6%) 是橙子产品沉淀析出物的主要成分[2]；而Mogana R经过进一步的研究分析认为，橙子产品沉淀析出物光学照片中长约0.5～3μm的针状结晶是橙皮苷[3]。王卫东等研究发现黑莓清汁贮藏期间的二次沉淀析出物主要成分是多酚（50.39%）、蛋白质（15.67%）、总糖（13.19%）、灰分（1.73%）[4]。果蔬产品中易产生多酚类析出物的其主要原因为：多酚广泛存在于果蔬当中，多酚因其自身结构的特殊性，本身极易聚合形成聚多酚，还常与蛋白质、多糖等物质相互作用形成大分子复合物，产生沉淀析出[5-8]。

金属离子类聚合物是果蔬内源性析出物的又一主要成分。如：Rodríguez V M J研究发现苹果的沉淀析出物的成分除了有多酚、多酚-蛋白质复合物等有机大分子外，还有灰分（无机物）和Fe、Cu、Ca、K等存在[9]，且离子含量最高时可达11.8%。梁楚霖发现草酸钙是胡萝卜汁沉淀析出物的主要成分。金属离子作为食品内源性析出物的主要成分的原因可能为：许多高价阳离子易与一些有机大分子络合形成更大的复合物[10]，如：金属离子可与多酚络合，不同的金属离子与多酚的络合强度依次为：Al3+＞Zn2+＞Fe3+＞Mg2+＞Ca2+。同时，金属离子还会与果蔬中一些有机酸形成不溶或难溶性盐。

此外，糊精等大分子物质也可造成果蔬内源性析出物。如：在王素雅[11]等分析香蕉汁的二次沉淀析出物主要成分是糊精，仅含有少量的蛋白质与多酚。

2 影响果蔬内源性析出物的主要因素

由于果蔬内源性析出物的复杂性，所以影响食品中内源性析出物形成的因素也很多，主要包括温度、pH值、蛋白质的种类和浓度、多酚类型和结构、多糖等。

2.1 温度

温度是影响果蔬内源性析出物形成的重要因素之一。其改变析出物含量、聚集方式及种类，且不同的食品体系产生内源性析出物受温度的影响效果不同。王素雅等研究发现香蕉中的多酚和蛋白在40～60℃时快速减少，而浊度却快速上升，表明在该温度期间，蛋白与多酚相互作用增强，从而形成更多沉淀析出物[11]。这可能是由于较高温度使得蛋白质分子充分伸展，暴露出更多与多酚结合的位点（疏水性基团），从而促进了多酚-蛋白质聚合物的形成。而在Prigent等研究的研究中，发现5-O-咖啡碱奎宁酸与牛血清白蛋白结合亲和力（氢键）随着温度的升高而减弱，原因可能为在60℃的高温时，多酚因易发生氧化生成醌类而开始出现共价键[12]。马梦君等发现，温度会影响花香绿茶沉淀析出物的量及状态，贮藏在4℃时，沉淀析出物是许多小分子颗粒聚集生成且量少，而37℃时是大分子团聚而成的析出物[13]。

2.2 pH值

pH值能直接影响盐类的溶解度及许多生物大分子的化学性质，因此，也间接影响着食品内源性析出物的形成。其中pH值对多酚-蛋白质聚合物的影响较大，通过H+改变蛋白质的带电状态或带静电荷数来改变蛋白质的疏水性，进而影响其与多酚的结合。据Naczk等报道，多酚-蛋白质溶解性最低的pH值范围是在0.3～3.1之间[14]。但綦菁华等的研究结果表明pH值在2.5～4.2之间时，pH值越低，多酚-蛋白质聚合越少，沉淀析出物越少[15]。王素雅等发现在pH≈4.0时，香蕉汁的沉淀析出物最多，而苹果汁却是pH值在3.0左右最不稳定，产生最多沉淀析出物[16]。因此，不同果蔬产品加工或贮藏的最适的pH值应视情况而定。

2.3 蛋白质种类和浓度

由于蛋白质是许多新鲜果蔬的重要活性物质，因此参与了许多果蔬产品内源性析出物的形成。食品内源性析出物中的多酚-蛋白质聚合物与蛋白质的种类、多酚/蛋白质的摩尔比及溶剂组成有关[17-19]。

有报道称，与其他蛋白质相比，相对分子量大、三维结构开放、脯氨酸或其他疏水氨基酸含量高的蛋白质，更易与多酚结合形成大分子聚合物[20]。綦菁华等向同一多酚体系中添加等量等浓度不同种类的蛋白质（麦醇溶蛋白、果胶酶、牛血清蛋白、明胶），结果发现添加了明胶（富含脯氨酸）的多酚-蛋白质体系中产生的沉淀析出物最多[21]。也有研究证明在固定浓度的蛋白质或多酚溶液中，多酚-蛋白质聚合物随着多酚或蛋白质浓度的增加呈现出先增后降的趋势[22]。在果蔬产品中，可溶性蛋白含量达到3～4mg/L时即可产生沉淀析出物[23]，而一般果蔬产品的可溶性蛋白含量远远高于这个值。

2.4 多酚的类型和结构

多酚与蛋白质一样，是果蔬的一种重要活性化合物，且其性质极其不稳定，因此是多数果蔬的内源性析出物形成的决定性因素。多酚和其他物质聚合能力的强弱与多酚类型及结构密不可分，尤与其聚合物、羟基化、甲基化、甲氧基化、酯化及酰基化等相关性强[24,25]。其中，多酚与蛋白质的聚合强度随着多酚分子量成正相关，如红茶中的大分子多酚茶黄素和茶红素就更易与蛋白质结合生成沉淀析出物[26]，与儿茶素相比，相对分子量更大、含羟基更多的单宁酸更易与其他物质聚合[27]。而对于低分子多酚，包括亲和力很强的3，4-二羟基苯甲酸、肉桂酸和P-香豆酸在内，与牛血清白蛋白（BSA）的聚合能力也不显著[28]。虽然槲皮素和槲皮素3-O-β-D-吡喃葡萄糖苷同属于类黄酮化合物，但槲皮素与BSA的结合能力却明显更强[29]。

2.5 其他因素

一定浓度的盐溶液和一些阻断剂会抑制食品内源性析出物的形成。Silva J. C等曾报道，随着NaCl浓度的增加会减弱多酚和蛋白之间的结合力，并分析了引起该现象的原因，不是由于盐浓度过高抑制蛋白亲和结合力，而是由于结合位点减少[30]。该学者还指出了Na2SO3（一种还原剂）会影响多酚-蛋白质的结合，即使很低浓度就可能导致多酚-蛋白质之间的结合力完全消失。

另外，原料质量及成熟度、加工条件、氧气含量也会对食品内源性析出物的形成有一定的影响。

3 果蔬内源性析出物主要控制方法

果蔬内源性析出物不仅会影响产品的感官，还会影响人们对食品营养物质的吸收，从而降低消费者的购买欲。因此，控制和缓解内源性析出物的形成一直是国内外食品研究人员的研究重点，虽然很多析出物无法完全消除，但合适的控制方法可以有效缓解内源性析出物的形成。目前，除了严格把控原料的品种和成熟度外，常见的控制方法主要有：物理法、化学法和生物法。

3.1 物理法

3.1.1 控制工艺参数及加工方式

许多果蔬加工过程中都涉及热力加工，加工的温度与时间会直接或间接影响终产品的蛋白质、多酚、果胶等含量及活性，从而影响产品内源性析出物的形成。YemeniciogIu等将破碎后的苹果浆置于30℃热处理60min后再榨汁，显著降低了终产品沉淀析出物的量，提高了产品稳定性，延长了产品货架期[31]。这是由于适当的热处理使果胶溶解度增加，而果胶能抑制多酚-蛋白质复合物的形成与长大，同时，被部分脱甲基的果胶颗粒所带负电荷增多，增加了斥力。D.De Paepea等的研究发现原花青素类多酚是苹果混浊汁中最耐热的多酚[32]。因此，苹果混浊汁加工过程中多酚的降解程度可用原花青素类多酚的含量为指标。除此之外，加工方式也可对内源性析出物的生成产生作用，例如向晨茜[33]等发现机械与胶体磨联合使用更有利于控制橙子汁的稳定性，能有效防止沉淀析出物生成。

3.1.2 吸附法

果蔬产品中常常应用一些澄清吸附剂去除一部分活性成分进而控制产品析出物的量。常用的传统澄清吸附剂主要有膨润土、明胶、活性炭、硅胶等。其中，膨润土主要通过吸附蛋白质来达到澄清目的，用量范围为0.3～0.75g/L[34,35]；而明胶则通过与带负电荷多酚相互作用，使用量为1～2g/L[36]。但这些传统吸附剂会对终产品的色泽与风味造成一定的负面影响。随着生产发展，人们发现吸附树脂、交联聚乙烯吡咯烷酮（PVPP）、壳聚糖等可作为理想的吸附剂。

3.1.2.1 吸附树脂吸附

树脂因其化学惰性、呈球形、多孔和比表面积大等特点而具有良好的吸附性，而且吸附树脂不会向产品中带入新的化学物质，也有利于保持蔬果产品的营养及风味[37]。果蔬中的多酚及色素等通过范德华力被吸附并保留、累积在树脂骨架上[38]，从而使果蔬终产品中的多酚不断下降，进而有效降低果蔬内源性析出物形成的风险。

3.1.2.2 交联聚乙烯吡咯烷酮吸附

（PVPP） PVPP具有无毒、不刺激、安全稳定、水不溶性、对多酚具有高度选择性等特点，所以PVPP成为酒类及果蔬饮料常用的吸附剂之一[39]。它通过聚酰胺羰基与酚醛氢形成氢键而将多酚结合沉降下来，从而降低果蔬产品的多酚，从而延缓内源性析出物的形成。

3.1.2.3 壳聚糖吸附

壳聚糖具有生物粘附性能、可生物降解和生物相容等特点，可作为一种有效吸附剂[40]。其对果蔬析出物的吸附作用已被大量研究证实，其主要作用机理为壳聚糖的直链多聚糖是氨基葡萄糖，既可与蛋白质形成复合物，又可以通过交联反应形成网状结构的不溶物。

3.1.3 膜过滤

超滤（UL）和微滤膜能够截留住果胶、多酚、蛋白质等大分子化合物，从而达到提高果蔬产品稳定性的目的。Zandrie发现PES/PVP复合超滤膜相比一般PES膜提高了对多酚的去除率，从而使果蔬产品的稳定性大大增强[41]。需要特别注意的是膜过滤中膜的分子截留量和操作的温度，其参数会影响果蔬产品质量。

3.2 化学法

化学方法主要是利用食品添加剂对产品进行相关处理进而提高产品稳定性。常用的有增稠剂和稳定剂，它们能增大产品的粘稠度，从而防止出现分层或沉淀析出物。

β-环状糊精因具有独特的环状结构，且很稳定，环状内部为疏水性，外部为亲水性，常作为液态产品稳定剂使用。当液态产品中存在疏水性物质时，就会被β-CD的环内疏水基团所吸附而形成包埋化合物。Genovese等发现将黄原胶和CMC作为稳定剂添加到苹果汁中，当量在0.4%～0.5%时能显著提高产品的稳定性[42]。张丽华等也曾报道复合稳定剂（0.15%黄原胶、0.05%CMC和0.05%果胶）可有效防止浑浊型果蔬汁沉淀析出物的形成[43]。

亚硫酸钠也常常作为抗氧化剂被用于提高产品的稳定性，据研究，仅仅低浓度的焦亚硫酸钠就可以有效减轻多酚-蛋白质的结合，从而大大提高产品的稳定性。当果蔬沉淀析出物中蛋白质含量比较高时，也常常在加工时加入一定的单宁酸，提前加速其沉降析出，而提高终产品稳定性。

3.3 生物法

目前，关于控制果蔬内源性析出物的生物手段主要是酶法[45]。在食品的生产加工中，由于引起果蔬内源性析出物的具体组分存在差异，所以选择使用的酶也会随之改变。

常用于控制果蔬内源性析出物的酶主要有果胶酶、蛋白酶、多酚氧化酶、淀粉酶等，同时，为了达到更好的效果，这些酶经常被复配使用。张颖[44]等发现0.64%果胶酶（酶解pH值：4.5；温度：45.5℃；时间：3.1h）能显著提高猕猴桃汁的澄清度，防止出现沉淀析出物。Pinelo[46]等研究发现就降低樱桃汁的沉淀析出物而言，蛋白酶有显著效果。Diaz等从葡萄皮渣和橙子皮中提取到羧甲基纤维素酶、木聚糖酶和外切聚半乳糖醛酸酶，并将三种酶混合用于橙子汁，发现能有效降低沉淀析出物的生成量[47]。

4 展望

果干、蜜饯、饮料、酒类及果酱类产品在生产加工过程中极易产生的内源性析出物，如不采取适当的措施控制，往往会带入终产品中，严重影响其外观品质及口感。随着对食品内源性物质的研究的深入，根据实际生产的可行性，针对不同的产品形成一套生产控制技术，以改善和稳定最终产品的生产质量及提高食品的加工技术水平和行业的经济效益。

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10.3969/j.issn.1007-550X.2017.02.001

TS255.36

A

1007-550X（2017）02-0037-06

2016-11-28

郭文慧（1993-），女（回族），福建福安人，硕士，主要从事食品营养与化学的研究。

曾绍校，E-mail：zsxfst@163.com