不同热处理方式对柠檬中酶钝化程度及主要品质的影响

于筱雨，李少华，吴奇霄，林洪斌,*，毕秀芳，车振明，邢亚阁

1(西华大学 食品与生物工程学院，四川 成都，610039) 2(四川大学 轻纺与食品学院，四川 成都，610065)

柠檬(Citrus limon)又称益母果，为常绿小乔木，芸香科柑橘属，富含柠檬酸、类黄酮、柠檬精油、柠檬果胶、柠檬苦素、香豆素以及维生素等，具有非常高的营养价值及药用价值[1]。四川安岳县的柠檬产量占到全国柠檬总产量的80%以上，目前以鲜销为主，次级柠檬多制成柠檬干片或柠檬饮料等产品，产品种类及产量都较少，柠檬精深加工技术及产品开发需进一步加强。但是柠檬在加工过程中容易发生褐变，严重影响柠檬产品的品质，因此，褐变是柠檬加工产业急需解决的问题之一。

果蔬类产品，因为其中含有氧化酶类、酚类、糖类等物质，在储存过程中，会发生酶促和非酶促褐变，颜色会逐渐加深，严重影响其感官品质及市场价值。褐变在柠檬加工过程中极易发生，一般有2种：一种是酶促褐变，柠檬中所含酚类物质在多酚氧化酶、过氧化物酶等的作用下，氧化成醌类物质，进而显褐色[2-3]。酶促褐变的抑制方法，可以从3个方面考虑：减少酚类物质含量、抑制酶活以及隔绝氧气，真空保藏[4-6]。另一种是非酶促褐变，柠檬中富含抗坏血酸和酚类物质，氧化后颜色加深。针对不同的非酶促褐变反应，应找到相应的抑制方法[7-10]。

国内外现有抑制柠檬褐变相关研究较少，COHEN[11]等为解决柠檬中褐变问题，通过测定美拉德反应中间产物羟甲基糠醛含量来确定其褐变程度，但此方法复杂且效率低；LEERATANARAK等通过比较，确定漂烫法是实际生产中抑制褐变最好的方式[12]，但对其具体热烫方式及时间未做详细说明；HAWA等对干燥过程中褐变对柠檬皮的影响做了研究，但对柠檬品质介绍较少[13]。

本研究主要探索钝化酶类物质的条件，在尽可能不破坏原柠檬中营养物质的前提下，有效控制加工过程中的酶促褐变。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

尤力克柠檬：采摘自四川安岳，8 ℃保藏，使用时随取随用。

甲醇(色谱纯)、Folin-Ciocalteu试剂(指示剂)、亚甲蓝(指示剂)，其他化学试剂均为分析纯，成都市科龙化工试剂厂。

1.2 仪器与设备

TB-214型电子天平，北京赛多利斯仪器系统有限公司；DHG-9075A型电热恒温鼓风干燥箱，上海益恒实验仪器有限公司；ZNHW-2000型智能控温电热套，天津市工兴电器厂；CP411-1型食品多功能食品加工器，广东德尔电器有限公司；PHS-320型酸度计，上海仪电科学仪器股份有限公司；Waters 2695 HPLC，杭州瑞析科技有限公司；QP 2010 PLUS气-质谱联用仪，日本岛津公司；WSC-S色差仪，深圳市威福光电科技有限公司；SpectraMax-i3x型酶标仪，MOLECULAR DEVICES ；KH3200E行超声波清洗器，昆山禾创超声仪器有限公司；HH-S4型数显恒温水浴锅，金坛市医疗仪器厂；UV2800型紫外可见分光光度计，上海奥析科学仪器有限公司；TDZ5-WS型离心机，上海卢湘仪。

1.3 方法

1.3.1 柠檬样品处理

新鲜柠檬切片，厚度为3 mm，分别取200 g鲜切柠檬片于100 ℃的沸水浴及其水蒸汽中处理1、1.5、2 min，然后测其中过氧化物酶活性，通过检测pH和色泽的直观指标，结合还原糖、丙二醛、抗坏血酸、酚类等物质含量以及香气成分，作为最终选择钝化酶条件的参考指标。

1.3.2 过氧化物酶(POD)活性测定[14]

果肉粗酶液的制备：取柠檬果肉约2 g，加磷酸缓冲液(0.05 mol/L，pH 7)10 mL研磨，样品经8 000 r/min，4 ℃离心10 min，上清液即为果肉粗酶液。

果肉参比液的配制：取4 mL磷酸缓冲液，加入1 mL愈创木酚溶液，40 ℃水浴预热10 min，然后加入1 mL 2% H2O2溶液，混匀。

果肉待测液的配制：取3 mL磷酸缓冲液，加入1 mL果肉粗酶液，加入1 mL愈创木酚溶液，40 ℃水浴预热10 min，然后加入1 mL 2% H2O2溶液，混匀。迅速在470 nm波长下进行比色测定，样品加入后开始计时，每10 s记1次OD值，共测5 min。计算公式：

(1)

(2)

1.3.3 pH测定[15]

将柠檬果肉打浆，装入小烧杯中，容量需足够浸没电极，用pH计测其pH值，读数。

1.3.4 色泽测定[16]

取柠檬果肉10 g，研磨匀浆，采用色差仪，室温下测定L*、a*、b*值，其中：L*代表亮度，其值越大，色泽越白；a*代表红绿值，a*>0，表示红色程度，a*<0表示绿色程度；b*代表黄蓝值，b*>0表示黄色程度，b*<0表示蓝色程度。ΔE表示总色差，通过公式(3)计算：

(3)

1.3.5 还原糖含量测定[17]

称取2.5～5.0 g粉碎后的柠檬果肉，参考GB/T 5009.7—2008食品中还原糖的测定方法，测定柠檬中还原糖含量。

1.3.6 丙二醛的测定[18-19]

参照花生和橙汁中丙二醛的测定方法，采用荧光分光光度发检测柠檬中丙二醛含量，并略作修改。

称取1 g柠檬果肉，加入5 mL 100 g/L 三氯乙酸溶液，研磨匀浆，在4 ℃下8 000 r/min离心20 min，取2 mL上清液加入2 mL 0.67%硫代巴比妥酸溶液，混合后在沸水浴中煮沸20 min，取出后迅速冷却，离心。分别测定上清液在450、532和600 nm处的吸光度值。重复3次。根据公式(4)计算：

C(μmol/L)=6.45(OD532-OD600)-0.56OD450(μmol/g)

(4)

1.3.7 抗坏血酸含量测定[20]

色谱条件：C18色谱柱；二极管阵列检测器；流动相：体积比为95∶5草酸(质量分数0.1% )∶甲醇混合液；流速为1.0 mL/min；柱温30 ℃；进样量20 μL；测波长254 nm

样品溶液的配制：冷钵体中加入1倍体积的草酸溶液，研磨柠檬果肉，过滤，分别取上清液2 mL置于5、10 mL容量瓶中，并用V(草酸)∶V(甲醇)=95∶5(流动相)的溶液定容。将每种质量浓度的待测样品，用0.45 μL的一次性过滤器进行过滤，HPLC取样量设置为20 μL，检测时间为10 min。

1.3.8 酚类物质的含量测定[21-22]

样品前处理：取柠檬果肉匀浆2.5 g，加入20 mL 60%的乙醇，40 ℃水浴避光超声提取30 min，处理后样品离心10 min，上清液定容至25 mL，摇匀4 ℃冰箱保存备用。

样品测定：取0.5 mL待测液于与5.5 mL蒸馏水混合，加0.5 mL福林-酚试剂，混匀，再加入0.5 mL 10% NaCO3溶液，充分混合，30 ℃避光放置0.5 h，以蒸馏水为空白对照，在760 nm处测定吸光值，每个样品平行6次。

1.3.9 挥发性香气成分的测定[23-24]

固相微萃取：取柠檬果肉5 g，放入顶空瓶，加入3 g NaCl，放入40 ℃水浴中平衡预热10 min后顶空吸附40 min，用萃取针收集样品。

色谱条件：J&W DB-5石英毛细住(30 m×0.25 mm)；程序升温：柱初温35 ℃，保持5 min，以3 ℃/min上升到180 ℃，保持2 min，再以5 ℃/min上升至240 ℃，保持2 min；进样口温度为250 ℃；载气为氦气，流速1.5 mL/min；不分流进样。

现代社会的竞争是科技、人才的竞争，归根到底是教育的竞争。传统的灌输式教学方式，“你打我通、你说我听”的教学方法已不适应新形势的要求。教师对学生的教育作用，已不单单是知识的传递，而是教师对学生的思想观念、文化素养、道德风尚的全面影响。对此，教师要从自身做起，不懈地学习知识，奋力更新观念，潜心修身养性，以创新为导向，建立前瞻性教育思维，以适应新形势的发展和要求。

质谱条件：电子轰击(EI)；电子能量为70 eV；传输线温度280 ℃，离子源温度230 ℃；四极杆温度150 ℃；质量扫描范围m/z35～400。

1.4 数据处理与统计分析方法

采用SPSS 17.0软件对数据进行整理统计分析，各项指标结果以“平均数(n=5)±标准偏差”表示，采用S-N-K法进行差异显著性分析(p<0.05)，图表中标注不同字母的数据表示数据间具有显著性差异(p<0.05)；采用Excel作图。

2 结果与分析

2.1 不同热处理方式对柠檬酶活的影响

本实验对柠檬中的酶钝化条件进行探究， VAMOS-VIGYAZO等[25]发现,POD酶相对于多酚氧化酶(PPO)热稳定性较强，可作为钝酶效果指标酶。不同的热处理方式对柠檬中过氧化物酶(POD)酶活的影响如表1所示。不同方式热处理，对柠檬中酶活都有一定的影响，且钝化时间越长，钝化效果越好。沸水热烫2 min后，残留酶活仅剩29.4%，蒸汽处理2 min后，残留酶活为37.2%。

表1 柠檬中POD酶活分析Table 1 Analysis of POD activity in lemon

注：采用S-N-K法进行差异显著性分析(p<0.05)，图表中标注不同字母的数据表示数据间具有显著性差异(p<0.05)。

2.2 不同热处理方式对柠檬pH和色泽的影响

柠檬经不同热处理后，pH及色泽变化如表2所示。经过水浴和蒸汽处理后，柠檬果肉pH值略有降低，因为温度升高，由水电离出的H+和OH-的浓度都会升高，而pH值是指H+浓度，因此，通过热处理过的柠檬，pH值会略降低。不同方式热处理过后柠檬的颜色指标L*、a*、b*值均有不同程度的升高，经过热烫处理的柠檬，亮度增加，色泽加深，说明热处理后有更多的色素物质溶出[16]。其中沸水热烫1.5 min色差ΔE最小。

表2 不同热烫方式对柠檬pH和色泽的影响Table 2 Effects of different blanching methods on pH and colors of lemon

注：采用S-N-K法进行差异显著性分析(p<0.05)，图表中标注不同字母的数据表示数据间具有显著性差异(p<0.05)。

2.3 不同热处理方式对柠檬品质的影响

2.3.1 不同热处理方式对柠檬还原糖含量的影响

柠檬中所含的糖主要是葡萄糖、果糖和蔗糖等。不同热处理方式对柠檬中还原糖含量的影响如图1。原柠檬中还原糖含量为41.31 g/kg，经过沸水热烫1、1.5、2 min后柠檬中还原糖含量分别降低了6.39%、5.23%、3.49%；蒸汽处理1、1.5、2 min后柠檬中还原糖含量有微量增加，分别增加了1.65%、2.83%、3.17%。主要是因为还原糖易溶于水，柠檬中的一部分还原糖会溶解于水中而损失掉；而蒸汽处理，因为柠檬片不与水直接接触，因此几乎无溶出损失。

除此之外，柠檬在放置过程中，会发生美拉德反应，产生一些中间产物带有醛基，在滴定过程中同时被滴定出来；柠檬中含有的部分转化糖也会在放置过程中，转化为还原糖。当然，其中不可避免因为柠檬个体不同，其本身的还原糖含量有差异。但大体趋势如图1所示。综上蒸汽处理1 min后对还原糖含量影响最小。

图1 柠檬中还原糖的含量
Fig.1 The content of reducing sugar in lemon

2.3.2 不同热处理方式对柠檬丙二醛含量的影响

丙二醛是柠檬中细胞膜质过氧化程度的体现，丙二醛含量高，说明柠檬细胞膜质过氧化程度高，细胞膜受到的伤害严重。不同热处理方式对柠檬中丙二醛含量的影响如图2，原柠檬中丙二醛含量为0.45 μmol/L，经过蒸汽处理后柠檬中丙二醛含量略有上升，说明其细胞膜经过热处理时间增加，受到的伤害更严重；而经过沸水热烫1、1.5、2 min后柠檬中丙二醛含量有一定量的降低，分别降低了2.53%、9.54%、24.96%，沸水处理过后柠檬中丙二醛含量显著降低，是因为丙二醛是一种易溶于水的物质，随着水浴时间的增加，丙二醛溶出量也增加，因此检测出柠檬中丙二醛含量反而降低。综上，蒸汽处理1、1.5 min后对丙二醛含量影响较小。

图2 柠檬中丙二醛的含量
Fig.2 The content of reducing malonaldehyde in lemon

2.3.3 不同热处理方式对抗坏血酸含量的影响

不同热处理方式对柠檬中抗坏血酸含量的影响如图3，原柠檬中抗坏血酸含量为25.65 μg/mL，经过沸水热烫1、1.5、2 min后柠檬中抗坏血酸含量分别降低了17.91%、33.92%、34.11%，损失显著；蒸汽处理1、1.5 min后柠檬中抗坏血酸含量与原柠檬相差不大，蒸汽处理2 min，抗坏血酸含量损失5.95%。主要因为抗坏血酸是一种受热易分解且易溶于水的物质，抗坏血酸降解有两个途径：有氧分解及无氧分解，有氧反应形成脱氢抗坏血酸，再脱水形成2,3-二酮古洛糖酸(DKG)后，脱羧产生酮木塘，最终产生还原酮；无氧分解其主要产物为糠醛，当氧气完全消耗或者低至某一浓度时便开始进行无氧分解[26]。因此在热处理过程中，尤其是水浴处理，一部分抗坏血酸会受热分解或溶于水中，而使得经过热烫的柠檬中测得的抗坏血酸含量损失显著。综上，蒸汽处理1 min、1.5 min后对抗坏血酸含量影响较小。

图3 柠檬中抗坏血酸的含量
Fig.3 The content of ascorbic acid in lemon

2.3.4 不同热处理方式对多酚含量的影响

多酚是在柠檬中起到抗氧化的作用，多酚中的酚基结构中的邻位酚经基很容易被氧化，同时对活性氧等自由基具有很强的捕捉能力，这使多酚具有了抗氧化线以及清除自由基的能力。不同热处理方式对柠檬中多酚含量的影响如图4。

图4 柠檬中多酚物质的含量
Fig.4 The content of polyphenols in lemon

原柠檬中多酚含量为7.138 mg/kg，经过沸水热烫1、1.5、2 min、蒸汽处理1、1.5、2 min后，柠檬中多酚含量增加5.23%、3.29%、2.65%、0.28%、9.52%、4.10%。主要是因为在高温环境中，随着水分减少，游离酚会通过疏水键和多点氢键与果肉中蛋白质和糖类发生缩合反应，向结合酚转化，游离酚含量减少，结合酚含量增加[21]。结合酚含量与还原能力呈正相关，本实验通过多酚的还原性，将磷钨钼酸还原成蓝色，通过比色得到酚类物质含量的原理，进行多酚类物质含量的比较。因此经过热处理的柠檬中所测得的多酚类物质含量有明显升高。REENA等[27]研究人为热处理过后总酚含量增加的原因主要是因为热处理导致了细胞壁的破裂，从而使某些酚类物质溶出，同时某些共轭的酚类物质在热处理过程中会发生氧化聚合作用，分解使得酚类物质含量增加。

2.4 热处理方式对柠檬中挥发性香气成分的影响

不同热处理方式对柠檬挥发性香气成分的影响如表3所示。据国外学者分析，柠檬中的柠檬烯、罗勒烯、芳樟醇、香叶醇、香柠檬烯等是柠檬特征香气成分，水果的芳香物质是果汁等加工品风味的主要构成成分，是评价果实内在品质的重要指标之一，香气是柠檬果实品质的重要组成部分，体现种类和品种的差异性，香气成分的研究对提高柠檬品质、育种及其深加工有着重要的意义[20]。

表3 不同热烫方式对柠檬中挥发性香气成分的影响Table 3 Effects of different blanching methods on volatile aroma compounds of lemon

注：ND表示没有检测到。

醇类和醛类物质是柠檬中挥发性成分的主要组分，包括乙醛、辛醛、芳樟醛、α-松油醇，橙花醇等[28]，这些易挥发的成分经过热处理后呈现含量增加并且有随热烫时间变长而增大的现象，可能是因为柠檬中含有还原糖，加热促进还原糖与氨基发生反应，产生醛类物质；烯烃类化合物是柠檬之中挥发性成含量最高的一类，包括了α-水芹烯、柠檬烯、罗勒烯、异松油烯等，烯烃类物资经过热烫处理后的含量变化和醇类和醛类物质含量变化相同，热处理后含量增加并且有随热烫时间变长而增大；酯类和酮类化合物虽然含量较低，但对柠檬的香气有着一定的贡献，大多酯类具有特殊的水果香味，本次实验主要检测出来的是橙花醇乙酸酯，这类物质经过热处理后含量要小于原柠檬中的含量，其主要的原因是酯类遇高温发生了水解反应，含量会有所下降。据统计，在蒸汽处理1.5 min后的柠檬中所含香气成分与原柠檬香气成分最接近。

3 结论

本研究以过氧化物酶为酶活检测物，通过检测pH和色泽直观指标，还原糖、抗坏血酸、酚类等营养物质含量，氧化应激标志物丙二醛及挥发性香气成分等指标，比较选择出最适宜工业上处理的灭酶条件而抑制柠檬在加工过程中的酶促褐变，得到以下结论：热处理对柠檬的pH影响不大，但对色泽影响较为明显，亮度深浅都有变化；蒸汽处理会使还原糖、丙二醛、抗坏血酸以及酚类物质含量略微升高，而沸水水浴处理会使其含量下降，主要是在热烫过程中溶于水的损失；经过热烫处理过后，挥发性香气成分变化明显，尤其是醇醛类、烯烃类，都有显著的升高。热处理方式和处理时间都是影响产品品质的重要因素，热处理时间越长，酶钝化效果越好，但柠檬是热敏性的水果，营养成分和风味稳定性差。

综合柠檬营养风味成分与酶钝化程度指标对柠檬产品品质影响，认为选择蒸汽处理柠檬1.5 min，可以灭掉60%以上的酶活，且还能保持较好的色泽、营养成分及柠檬原有风味。该研究可为柠檬类产品加工生产中褐变问题提供理论参考，特别是在制备柠檬干片、果脯及柠檬茶等柠檬相关产品进行护色处理，对产品褐变有一定的抑制作用。在柠檬其他加工产品上的应用还需要进一步的研究。