加工过程对NFC 苹果浊汁营养品质的影响

朱丹实 张越怡 党悦怡 魏立威 曹雪慧 刘 贺 励建荣

（渤海大学食品科学与工程学院 生鲜农产品贮藏加工及安全控制技术国家地方联合工程研究中心辽宁省食品安全重点实验室 辽宁省高等学校生鲜食品产业技术研究院 辽宁锦州 121013）

近年来苹果产业发展迅速，带来的经济、生态效益愈发显著[1]。国光苹果作为辽西地区一种特色苹果，因其合理的糖酸比而成为加工苹果汁的良好原料。NFC（Not from concentration）苹果浊汁具有丰富的营养价值，含有多种生物活性成分并具备一定的功能特性。苹果浊汁中多酚类化合物具有缓解慢性疾病和退化性疾病的功效[2]。维生素C不仅有助于预防口腔癌、咽癌和喉癌[3]，而且有助于铁离子的吸收，对儿童生长发育具有促进作用[4]。果胶纤维可以促进脂质消化，抵抗肠癌及降低胆固醇等作用[5]。在日益提倡加强生活品质和饮食健康的生活理念下，NFC 苹果汁具有巨大的开发空间和广阔的市场前景。

目前我国果汁市场还以浓缩汁调配为主，NFC 苹果汁存在加工技术相对薄弱、生产设备不够先进等问题，导致苹果浊汁的产品较少，质量难与国际一流产品相比。我国对于NFC 苹果汁加工相关理论和机理的研究较少，对加工环节中苹果汁品质的变化规律缺乏系统分析。而加工环节对果汁的营养、稳定性等品质影响很大。陈贤爽等[6]对枇杷果汁加工环节的研究发现产品的色泽、SSC、可滴定酸及总酚等品质降低。皋香[7]对菠萝蜜果汁的4 个关键加工过程进行分析，发现对果汁香气影响较大的是酶解和杀菌，其中酶处理有明显增香作用。如何减少加工过程中营养物质损失进而提高产品品质，已成为目前研究的热点。

本研究以辽西地区特色国光苹果为原料，通过对可溶性蛋白、可溶性糖、还原糖、VC、果胶、多酚等营养指标的分析，探讨打浆、酶解、过滤和杀菌工艺环节对国光苹果营养成分变化的影响，综合分析影响苹果汁营养变化的主导工艺环节，探寻国光苹果加工过程中营养品质的变化规律。旨在为国光苹果的加工生产及利用提供理论指导，为加工过程中有效减少果汁中营养物质损耗提供理论借鉴。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

原料：国光苹果（Malus domestica，‘Ralls’），产自辽宁锦州，于2018 年10 月收获，挑选成熟度一致，无机械损伤和病虫害并带有果梗的果实作为试验材料。

试剂：D-异抗坏血酸钠、果胶酶（104U/g）、纤维素酶（104U/g）均为食品级，和氏璧生物技术有限公司；牛血清蛋白质（BSA），北京奥博星生物技术有限责任公司；考马斯亮蓝G-250，上海蓝季科技发展有限公司；无水乙醇、结晶酚、邻苯二甲酸氢鉀、盐酸、亚硝酸钠、氢氧化钠，天津市风船化学试剂科技有限公司；磷酸，天津永晟精细化工有限公司；草酸、甲基红、酒石酸钾钠，天津市天力化学试剂有限公司；抗坏血酸、酚酞、葡萄糖，天津市大茂化学试剂厂；2，6-二氯靛酚钠，天津市光复精细化工研究所；碳酸氢钠、碳酸钠、亚硫酸钠，天津市化学试剂有限公司；乙酸锌、咔唑，国药集团化学试剂有限公司；亚铁氰化钾、聚半乳糖醛酸，山东西亚化学股份有限公司；浓硫酸，锦州古城化学试剂有限公司；3，5-二硝基水杨酸，上海九鼎化学科技有限公司；没食子酸和硝酸铝，天津市科密欧化学试剂有限公司；福林酚，北京索莱宝科技有限公司，以上化学试剂均为分析纯级。

1.2 仪器与设备

PL303 电子天平，梅特勒-托利多仪器有限公司；Allegra 64R 离心机，美国贝克曼库尔特公司；HWS-24 电热恒温水浴锅，上海恒科学仪器有限公司；KQ-250E 型超声波清洗器，坤上市超声仪器有限公司；2WAJ 型阿贝折光仪，上海申光仪器仪表有限公司；SRQ-7315 多功能料理机，佛山市艾尼诗登电器有限公司；UV-2550 紫外可见分光光度计，日本岛津公司。

1.3 试验方法

1.3.1 果汁工艺流程 苹果→清洗→切块→护色→打浆→酶解→过滤→灌装→排气→密封→杀菌→冷却→成品

1.3.2 关键加工过程

1）打浆 选择成熟度适中的国光苹果，清洗后去核切块，放入质量分数为1%的VC 水溶液中浸泡护色，取出果块放入组织破碎机中打浆2 min，并加入果块质量的0.1%的VC 进行打浆护色；

2）酶解 向果浆中加入0.5%的纤维素酶和0.16%的果胶酶后，置于45 ℃恒温水浴锅中酶解60 min；

3）过滤 用300 目的过滤器对酶解后的果浆进行过滤；

4）杀菌 过滤后的果汁装罐脱气后置于85 ℃恒温水浴锅中，杀菌10 min，冷却后得到成品。

分析加工后样品，研究可溶性蛋白、总酚、黄酮、果胶等营养指标变化情况。

1.4 检测方法

1.4.1 可溶性蛋白 参照考马斯亮蓝法测定可溶性蛋白质的含量[8]。以牛血清白蛋白为标准品，得到可溶性蛋白（X）与吸光度（Y）标准曲线的线性关系：Y=0.0095X+0.0129，R2=0.999，结果表示为μg 可溶性蛋白/g 苹果组织提取物。

1.4.2 总酚 采用福林酚（Folin-Ciocalteu，FC）法测定总酚含量[9]。以没食子酸为标准品，得出没食子酸的浓度（X）与吸光度值（Y）的线性关系：Y=1.2075X-0.0061，R2=0.9991，结果表示为mg 总酚/g 苹果组织提取物。

1.4.3 黄酮 根据芦丁标准曲线测定黄酮的含量[9]。以芦丁为标准品，得到芦丁（X）与吸光度（Y）的线性关系：Y=1.0496X+0.0528，R2=0.992，结果表示为mg 黄酮/g 苹果组织提取物。

1.4.4 抗坏血酸 采用GB/T 5009.86-2016《食品安全国家标准食品中抗坏血酸的测定》[10]中的2，6-二氯靛酚滴定法进行测定。

1.4.5 可溶性糖和还原糖 采用NY/T 2742-2015《食品安全国家标准水果及制品可溶性糖的测定》[11]中的3，5-二硝基水杨酸比色法。以葡萄糖为标准品对比，得到葡萄糖（X）与吸光度（Y）标准曲线的线性关系Y=0.5363X-0.0301，R2=0.9945，结果表示为mg 可溶性糖和还原糖/g 苹果组织提取物。

1.4.6 可溶性果胶和原果胶 采用NY/T 2016-2011 中的《食品安全国家标准水果及其制品中果胶含量的测定分光光度法》[12]测定果胶含量。以聚半乳糖醛酸为标准品，得到聚半乳糖醛酸（X）与吸光度（Y）的线性关系Y=0.003X-0.0019，R2=0.995，结果以%表示。

1.4.7 可溶性固形物 利用数显糖度计进行测定，单位为°Brix。

1.4.8 可滴定酸 根据NaOH 的消耗量计算出苹果组织中可滴定酸的含量[13]。其中苹果酸的折算系数为0.067。

1.5 统计分析

2 结果与分析

2.1 可溶性蛋白含量

果蔬中的大多数可溶性蛋白质与新陈代谢有关，分析其含量对了解组织总代谢活动具有重要意义[14]。国光苹果打浆后可溶性蛋白质含量为63.41 μg/g，经过酶解后可溶性蛋白质含量为42.33 μg/g，下降了33.25%（图1）。这可能与酶种类、酶解温度和酶用量有关。虽然研究所用酶主要为多糖水解酶，但是部分蛋白与多糖结合形成糖蛋白，也导致了总体蛋白含量的下降。酶解温度较高，酶活性增强，促进了蛋白质的分解，疏水性氨基酸残基不断释放，从而导致可溶性蛋白分子的溶解性下降[15]；过滤后，可溶性蛋白含量下降了30.84%，这与果皮和果肉中含有的残余可溶性蛋白有关[16]；杀菌后，可溶性蛋白含量下降了8.15%。杀菌时产生的高温在一定程度上破坏了蛋白质的空间分布结构，使蛋白的生物活性成分和理化性质发生改变，从而导致可溶性蛋白含量下降。

图1 加工过程中苹果浊汁可溶性蛋白质含量的变化Fig.1 Changes on soluble protein content of cloudy apple juice during processing

2.2 总酚含量

国光苹果打浆后总酚含量为1.21 mg/g，酶解后的总酚含量有所增加，而变化不大（图2）。温度升高有利于酚类物质在酶的作用下，从酚类前体物质转化或从细胞中释放出来，进而导致酶解后的总酚含量有所提升。研究表明，苹果渣中富含多酚类化合物[17]，因此过滤苹果渣后，总酚含量下降。杀菌后较过滤后的总酚含量下降，随着杀菌温度的升高和杀菌时间的延长而导致总酚含量降低，并且温度越高降低得越快。另有研究表明采用低温、短时的巴氏杀菌工艺更有利于保证果汁的性质和生物活性成分含量[18]。

图2 加工过程中苹果浊汁总酚含量的变化Fig.2 Changes on total phenol content of cloudy apple juice during processing

2.3 黄酮含量

国光苹果打浆后黄酮含量为0.18 mg/g，酶解后黄酮含量有所升高（图3），苹果组织中的果胶物质完全分解为小分子物质后，黄酮类化合物充分释放，使黄酮含量升高。黄酮类化合物是广泛存在于水果蔬菜中的次生代谢类物质，苹果渣中含有丰富的抗氧化和抗菌活性物质[19]，在过滤过程中苹果渣的去除会导致苹果汁中黄酮含量的下降；黄酮含量随处理温度的升高呈下降趋势，温度对黄酮含量的影响很大，杀菌温度为85 ℃，温度较高，过滤后果汁中的黄酮含量随着杀菌温度的升高而逐渐下降。

2.4 苹果浊汁抗坏血酸含量

国光苹果打浆后抗坏血酸含量为9.54 mg/kg，经酶解、过滤和杀菌工艺环节后抗坏血酸含量下降（图4）。推测主要原因为一方面抗坏血酸具有不稳定性和较强的还原性，加热时容易氧化分解，酶解时和杀菌时温度等加工工艺条件会对抗坏血酸含量造成破坏；另一方面，果皮中的抗坏血酸含量显著高于果肉中的含量[20]，在过滤过程中，除去了苹果渣从而将大部分果皮中残留的营养活性成分去除，使抗坏血酸含量下降。

图3 加工过程中苹果浊汁黄酮含量的变化Fig.3 Changes on flavonoids content of cloudy apple juice during processing

2.5 苹果浊汁还原糖与可溶性糖含量

图4 加工过程中苹果浊汁抗坏血酸含量的变化Fig.4 Changes on ascorbic acid content of cloudy apple juice during processing

国光苹果打浆后还原糖含量为82.85 mg/g，经酶解、过滤、杀菌后糖的含量上升（图5a），可溶性糖含量变化（图5b）没有还原糖明显。这可能是因为一方面酶将苹果细胞组织中的大分子物质降解，破坏了细胞壁和细胞膜结构，使小分子类的还原糖和细胞内的多糖充分暴露出来，进而溶解到苹果组织中[21-22]，另一方面因为经过加热处理，苹果组织内部温度达到淀粉酶的最佳活力范围，淀粉酶的活性增强并加快淀粉转化，从而使含糖量，特别是还原糖随着加热时间的延长而迅速增加，同时可溶性糖含量也有所增加。

图5 加工过程中苹果浊汁糖类物质的变化Fig.5 Changes on sugar substances of cloudy apple juice during processing

2.6 苹果浊汁可溶性果胶与原果胶含量

果胶是高等植物细胞壁的重要成分，可以通过氢键、疏水作用和静电作用与多酚相互作用[23]，国光苹果打浆后可溶性果胶含量为0.32%（图6a），原果胶含量为2.15%（图6b），经过酶解、过滤、杀菌后可溶性果胶和原果胶含量逐渐减少。推测有两点原因，一方面酶解过程中添加果胶酶可以有效降解果胶含量，且在一定程度上随着果胶酶的加入，果胶降解率增大；另一方面，苹果汁加工的果渣中含有残留的果胶使果胶含量下降。

图6 加工过程中苹果浊汁果胶物质的变化Fig.6 Changes on pectin material of cloudy apple juice during processing

2.7 可溶性固形物含量

可溶性固形物的含量是评价苹果果实品质的重要指标之一，在一定程度上决定了苹果汁的味道[24]。国光苹果打浆后可溶性固形物含量为13.67°Brix，经酶解后其含量有所上升（图7）。这可能是因为酶的添加有利于果胶等大分子物质充分水解，产生大量可溶性的小分子物质；杀菌后与过滤后的可溶性固形物含量相近，说明在一定程度上杀菌对可溶性固形物含量影响不大。

图7 加工过程中苹果浊汁可溶性固形物含量的变化Fig.7 Changes on soluble solids content of cloudy apple juice during processing

2.8 苹果浊汁可滴定酸含量

由图8 可以看出，国光苹果打浆后可滴定酸含量为0.42%，经酶解后可滴定酸含量呈上升趋势，过滤后含量有所下降，而杀菌后可滴定酸含量几乎不变，这可能是因为酶解处理降解果胶物质，使得溶出的小分子物质增加，从而使得单位质量中有机酸的比例增加。而过滤出苹果渣后使可滴定酸含量下降。总体来看，不同工艺环节的可滴定酸含量大约维持在0.45%左右，说明加工过程对可滴定酸含量的影响不大。

图8 加工过程中苹果浊汁可滴定酸含量的变化Fig.8 Changes on titration acid content of cloudy apple juice during processing

2.9 苹果浊汁加工过程中营养指标的相关性

对加工过程中果汁的10 项营养指标的变化情况进行了相关性分析（表1）。可以看出，苹果浊汁加工过程中，多项营养指标间变化有显著相关性。可溶性蛋白与总酚以外的其它指标均显著相关，尤其是黄酮、可溶性果胶、原果胶，均为显著正相关（P＜0.01）。苹果浊汁颗粒体系的主要构成为蛋白、果胶和多酚及黄酮类物质，加工过程中随着大颗粒的沉淀或过滤，这些营养组分均有所减少。总酚与黄酮呈极显著正相关（P＜0.01），说明加工过程对小分子活性组分有相似的影响；与可溶性糖、还原糖及可滴定酸呈极显著负相关（P＜0.01），而与原果胶及可溶性果胶显著正相关（P＜0.01），说明加工过程中果胶类物质主要分解为小分子糖类物质及有机酸。

表1 苹果浊汁加工过程中营养指标的相关性分析Table 1 Correlation analysis on nutritional indexes of cloudy apple juice during processing

3 结论

国光苹果加工成苹果浊汁的过程，对不同营养素的影响不同。加工过程中，可溶性蛋白、抗坏血酸以及果胶含量逐渐下降；多酚、可溶性固形物以及黄酮含量呈先升高后下降的趋势；由于果胶类物质分解为小分子糖类，可溶性糖和还原糖呈逐渐上升的趋势。总体来看，酶解过程对果汁可溶性蛋白和可溶性果胶影响较大，过滤过程对果汁蛋白、果胶、黄酮等颗粒构成物的影响较大；杀菌使果汁中总酚、黄酮等生物活性物质明显减少。