UV—C处理对鲜榨苹果汁品质及抗氧化性的影响

尤菊 盛康亮 刘长虹

摘要[目的]筛选短波紫外线（UV-C）照射处理鲜榨苹果汁的最佳时间，为其应用提供理论依据。[方法]研究了不同UV-C处理时间对鲜榨苹果汁主要品质指标、抗氧化性能及相关酶活的影响。[结果]10或20 min的UV-C处理能显著保持鲜榨苹果汁色泽、降低浊度和总酚含量，同时显著提高可溶性固形物含量、总黄酮含量和抗氧化能力，且不影响pH和可滴定酸含量，从而较好地保持了果汁的感官品质和营养品质。另外，UV-C处理对多酚氧化酶（PPO）活性无显著影响，30或40 min处理能显著降低过氧化物酶（POD）活性。[结论]UV-C照射处理作为苹果汁的非热加工技术手段具有潜在的应用前景。

关键词UV-C；鲜榨苹果汁；品质；抗氧化性能；酶活

中图分类号TS255文献标识码A文章编号0517-6611（2017）16-0109-04

Effect of UVC on the Quality and Antioxidant Activity of Freshsqueezed Apple Juice

YOU Ju， SHENG Kangliang， LIU Changhong*

（School of Food Science and Engineering， Hefei University of Technology， Hefei， Anhui 230009）

Abstract[Objective] To screen out the optimal UVC irradiation time on freshsqueezed apple juice and provide theoretical basis for it application. [Method] Effects of different shortwave ultraviolet light （UVC） processing time on the main quality index， antioxidant capacity and related enzyme activity of fresh apple juice were investigated. [Result] Results showed that UVC treatment for 10 or 20 minutes can markedly keep juice color， reduce the turbidity and total phenol content； meanwhile significantly increase the content of total soluble solid content （TSS）， total flavonoids content and antioxidant capacity， but not affect the pH and titratable acid content； so as to better maintain the sensory quality and nutritional quality of juice. In addition， UVC treatment had no significant effect on PPO activity， while 30 or 40 minutes treatment significantly reduced the activity of POD. [Conclusion] UVC irradiation treatment as a nonthermal technology for apple juice has potential application prospect.

Key wordsUVC；Freshly squeezed apple juice；Quality；Antioxidant capability；Enzyme activity

我国是世界最大的苹果汁出口国，出口额约占世界出口总额的30%[1]。苹果汁富含维生素、矿物质、酚类化合物等生物活性物质，因此其作为一种功能性食品在慢性疾病的预防方面具有重要作用，例如心血管疾病、糖尿病、癌症等[2-5]。果汁品质受加工方式的影响较大，传统巴氏杀菌处理虽能有效杀灭果汁中的腐败微生物，但是会造成热敏性营养成分的破坏和损失，影响口感、色泽和风味[6-7]。为了更大限度地保持果汁天然的色、香、味和一些生理活性成分，满足现代人的生活要求，超高压、脉冲电场、超声波、紫外辐照等非热加工方式成为食品工业的研究热点。

短波紫外线（UV-C）照射技术由于其具有无化学残留、装置简易轻便、能耗低等优点，在食品加工过程中得到广泛应用，如用于牛奶[8]、蛋类[9]和果蔬[10]等的加工处理。UV-C照射技术还可用于多种果汁的灭菌[11-14]、营养成分的保持及抗氧化能力的提升[15-17]，但有關UV-C处理对鲜榨苹果汁品质及酶活影响的研究鲜有报道。笔者研究不同UV-C处理时间对鲜榨苹果汁主要品质指标、抗氧化性能及相关酶活的影响，从而筛选最佳照射时间，为UV-C照射處理在苹果汁加工中的应用提供理论依据。

1材料与方法

1.1材料及处理

蜂王浆富士苹果（产地山东）于2016年10月7日购于合肥市五星水果超市。选择大小均一、形状规则、色泽红润、果体完整、无病虫害且无机械损伤的果实。将苹果去皮去核后榨取新鲜果汁，同时加入0.5 g/L的L-抗坏血酸进行护色。过滤、离心后的上清液移入清洁无菌玻璃平皿中进行UV-C（30 W）照射处理，环境温度控制在25 ℃。使用手持式紫外线强度计测得距离紫外灯35 cm处的紫外照射强度0.406 mW/cm2，依据不同的照射时间确定UV-C照射剂量。以没有经过UV-C辐照处理的作为对照组，将UV-C处理组依据照射时间分为4组：10、20、30和40 min（即243.5、487.0、730.5和974.1 mJ/cm2）。处理后将果汁样品分装到试管中，避光存放于-40 ℃冰箱中备用。

1.2主要仪器设备

JS20A11美的榨汁机（原汁机）；飞利浦紫外杀菌灯（30 W），有效波长254 nm；TN-2254型紫外线强度计；WSC-S申光测色色差仪；ET18 EasyPlus梅特勒滴定仪。

1.3测定指标及方法

1.3.1

浊度。采用文献[18]的方法，于波长660 nm处测定吸光值，吸光值越大表示果汁浊度越大。

1.3.2可滴定酸含量和可溶性固形物含量。分别采用酸滴定法和折光仪法。

1.3.3色泽。采用WSC-S型色差仪测定果汁的L*、a*和b*值。L*为亮度，a*和b*表示色方向。色差ΔE计算公式如下：

ΔE=[（L*-L*0）2+（a*-a*0）2+（b*-b*0）2]1/2；

其中，L*0、a*0和b*0是未处理果汁的色泽值。

1.3.4

总酚和总黄酮含量。总酚含量测定采用福林-酚法[19]稍作修改，以没食子酸计算总酚含量。总黄酮含量测定采用Al（NO3）3-NaNO2法[20]稍作修改，以蘆丁计算总黄酮含量。

1.3.5

抗氧化能力。分别采用ABTS自由基清除法和DPPH自由基清除法，且分别采用ABTS自由基清除率和DPPH自由基清除率表示抗氧化能力。

1.3.6

酶活。多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（POD）活性测定采用文献[21]的方法。

1.4数据统计分析

数据均采用SPSS软件进行方差分析，用Duncans法进行显著性检验，P<0.05代表有显著性差异。

2结果与分析

2.1UV-C照射对苹果汁色泽的影响

UV-C处理导致苹果汁色泽发生改变，除10 min外，其他UV-C处理时间均显著降低了苹果汁的L*和a*值，同时b*值显著增加。依据人眼的视觉敏感度可将ΔE的数值分为以下5种程度：不易察觉，0～≤0.5；轻微，0.5～≤1.5；可见，1.5～≤3.0；明显可见，3.0～≤6.0；非常明显，6.0～≤12.0[22]。由表1可见，UV-C处理后苹果汁色差显著增加，10、20、30和40 min后ΔE 分别为0.38、0.99、1.37和5.79。与对照组相比，苹果汁经10 min UV-C处理色泽变化不明显，处理20和30 min稍微有变化，处理40 min色泽变化明显可见。影响果汁色泽的因素有很多，如水果成熟度、水果中存在的不同种类色素、酶活性和微生物污染等。UV-C处理40 min后，a*值和b*值显著改变，可能是由于处理时间长导致色素类化合物异构化或与自由基相互作用发生氧化而破坏或改变，增加了非酶促褐变的程度，使得总色差显著增加。

2.2UV-C照射对苹果汁理化品质的影响

不同UV-C处理时间对苹果汁pH、浊度、可滴定酸和可溶性固形物含量的影响如图1所示。由图1可知，各UV-C處理时间对苹果汁pH和可滴定酸含量无显著影响（图1A、1B），这一结果与Bhat等[17]、Bhat[15]和Shamsudin等[12]利用UV-C处理杨桃汁、番茄汁和菠萝汁的结果一致。

随着处理时间的延长，可溶性固形物含量呈上升趋势，各UV-C照射时间均显著提高了苹果汁的可溶性固形物含量（P<0.05）（图1C）。与该试验不同，Shamsudin等[12]采用10 mJ/cm2 UV-C处理没有显著改变菠萝汁的可溶性固形物含量，这可能是由于果汁处理方式和照射剂量等试验方法的差异导致的。

浊度是水中可溶性固形物和悬浮颗粒对光散射程度的一种度量，溶液体系中的总悬浮颗粒物含量和浊度直接影响紫外灭菌的有效性。由图1D可知，短时间（10和20 min）UV-C处理显著降低了苹果汁浊度。根据Canitez[23]的试验，UV-C处理导致浊度降低的一个可能原因是果汁中酵母菌和霉菌数量减少。随着UV-C处理时间增加（30和40 min），浊度略有上升，与未处理组没有显著性差异。由图1可以发现，此时可溶性固形物含量显著高于对照组，而浊度与可溶性固形物含量有关，因此，UV-C处理时间延长导致浊度与对照组无差异可能是微生物与可溶性固形物变化的综合体现。

2.3UV-C照射对苹果汁抗氧化性的影响

在加工和贮藏过程中，酚类物质发生降解、氧化和快速聚合，因此总酚含量是果汁品质的重要指标。如图2A所示，与对照组相比，UV-C处理显著降低了苹果汁的总酚含量（P<0.05），但各处理间无显著差异。关于UV-C处理对果汁酚类含量的影响已有不同的文献进行过报道。与该研究一致，Shamsudin等[12]和Noci等[13]研究发现，UV-C处理显著降低了菠萝汁和苹果汁的总酚含量。

紫外处理对总黄酮含量的影响如图2B所示，除40 min外，UV-C处理显著提高了苹果汁的总黄酮含量（P<005），UV-C处理10、20和30 min后，处理组果汁总酚含量分别比对照组高20.76%、19.12%和20.22%。与该研究一致，Bhat等[17]采用平均剂量为2.158 J/m2的UV-C处理增加了杨桃汁的类黄酮含量。Santhirasegaram等[24]采用UV-C处理芒果汁15 min也有相同发现，且紫外处理芒果汁的总黄酮含量均显著高于传统热处理方式。Alothman等[25]研究发现，果汁暴露于UV-C环境下会激发自由基生成，由此引发压力应激反应导致植物抗性毒素累积，结果导致与防御机制有关的黄酮类物质含量增加。然而，UV-C处理40 min后，观察到总黄酮含量减少，可能是由于长时间的紫外暴露引起过大的压力反而抑制了黄酮类物质含量的增加。

虽然有很多测定抗氧化能力的方法，但迄今为止没有一种公认的标准方法。该试验采用DPPH自由基清除率法和ABTS自由基清除率法2种方法相互印证来测定苹果汁的抗氧化能力。如图2C所示，不同UV-C照射时间处理均显著提高了苹果汁的ABTS自由基清除率，且UV-C照射30 min后苹果汁的ABTS自由基清除率最高，达到69.03%。与此类似，Santhirasegaram等[24]对比了热处理和非热处理对芒果汁抗氧化能力的影响，发现UV-C处理15 min可显著增强ABTS自由基清除率，而传统的热处理显著减少了ABTS自由基清除率。另外，苹果汁经过10和30 min的UV-C处理后，其DPPH自由基清除率显著高于未处理组（P<0.05）（图2D）。综上所述，UV-C处理对抗氧化能力有积极作用，显著提高了苹果汁的抗氧化能力（P<0.05）。

2.4UV-C照射對PPO和POD活性的影响

加工过程中发生的氧化反应与果蔬固有酶的催化活性相关。果汁中的PPO和POD是参与酶促褐变的主要酶，抑制这2种酶的活性有益于果汁色泽和营养成分的保持。UV-C处理对苹果汁中PPO和POD活性的影响如图3所示。除10 min外，UV-C处理对PPO活性无显著影响。短时间的UV-C处理（10和20 min）对POD活性无显著影响，但长时间的UV-C处理（30和40 min）可显著降低苹果汁的POD活性（P<0.05）。Corrales等[26]采用UV-C處理坚果牛奶也有相同的发现，不同的是POD的灭活率达到85%以上，大大高于该试验结果。然而，Noci等[13]研究发现，UV-C处理对苹果汁PPO和POD活性并没有显著影响。此外，Müller等[14]研究了UV-C对苹果汁和葡萄汁酶活的影响，发现100.48 kJ/L的UV-C剂量导致苹果汁和葡萄汁PPO活性分别下降了84%和39%。Falguera等[27]发现，400 W波长为250～740 nm的紫外可见光处理4种苹果汁100 min可以完全灭活PPO，15 min内可以完全灭活POD。

3结论

该研究结果表明，10或20 min UV-C处理能有效保持果汁色泽（ΔE<1.5），降低浊度和总酚含量，同时显著提高了可溶性固形物含量、总黄酮含量和抗氧化能力，且不影响pH和可滴定酸含量，从而较好地保持了果汁的感官品质和营养品质。另外，UV-C处理对PPO活性无显著影响，30或40 min处理能显著降低POD活性。因此，UV-C照射处理作为苹果汁的非热加工技术手段具有潜在的应用前景。

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