西番莲果汁褐变抑制剂的选取及优化*

郭梦霖，杨阳，胡嘉淼，林少玲

（福建农林大学 食品科学学院，福建 福州 350002）

西番莲，学名Passiflora edulia Sims，因香味又名“百香果”，因外观又名“鸡蛋果”，在世界上享有“果汁之王”的称号，是西番莲科西番莲属的草质藤本植物，广泛分布于热带和亚热带地区[1,2]。在我国主要产于南方地区，如海南、福建、广西、广东等地区，主要种植种类分为紫果、黄果以及杂交果三大类[3]，其外皮呈现皮革质感，有一定的硬度，有韧性，内部果肉为黄色，果汁充盈，形态如同生蛋黄。西番莲富含多种氨基酸、维生素、类胡萝卜素以及各种微量元素，具有防治高血压、促进代谢、提高免疫力、延缓衰老等多种功效作用，对人体健康的维护与提升有利，营养价值高[4]。

近些年来，西番莲饮品产业得到迅猛发展。西番莲果汁具有很高的营养及保健价值，含有各种营养物质，可以直接鲜食，也可以制成果汁或与其他果汁复配。西番莲含有非常丰富的功能成分及营养物质，如天然维生素C，其维生素C的含量高达269.3 mg/kg[5]；还富含多种酚类物质，如黄酮类和花青素及其苷类[6]；同时，在西番莲果皮及种子中可溶性膳食纤维含量也非常丰富[7]；此外，被证实有多种有效生物活性的番茄红素也在西番莲果实及其果汁制品中大量存在[8]；而西番莲果汁中Fe、Ca、Se等微量元素[9]和多种氨基酸等物质的含量也非常丰富[10]。

然而西番莲果汁易于发生褐变，因此，有效抑制西番莲果汁褐变也成了该系列产品亟待解决的问题。西番莲果汁的褐变会影响其商品果汁的颜色性状，降低顾客购买欲望，同时也会较大程度影响其营养成分，导致其特有的成分物质含量下降，大幅降低了商品的经济价值。因此，在西番莲果汁的加工过程中，对西番莲果汁的褐变抑制的研究与处理，即护色处理显得非常重要。

研究表明，西番莲果汁的褐变主要是由于番莲中的酚类物质极易被氧化。当西番莲受机械损伤，如破壁机破碎时，完整的细胞组织被破坏，空气进入与底物发生反应，而内部还原反应和酶促反应中间产物醌的生成速率不平衡，从而醌发生积累，经过进一步的氧化聚合，会形成黑褐色素，因此使得西番莲果汁受褐变问题的困扰。果汁的褐变不仅破坏商品的外观和性状，更会使其风味和营养水平大打折扣，降低商品货架期。对果汁制品褐变反应原理进行研究，寻找解决或减缓果汁的褐变的方案，不仅能保持产品原有的新鲜良好的感官特性和营养成分，延长商品保质期，减少损耗，对企业提高经济效益有着非常重要的意义。

本研究采用色差仪对西番莲果汁的初始颜色做测定，与经过一周时间的冷藏保鲜添加不同类别及不同剂量的护色剂后的果汁颜色进行比对，从而根据变色程度筛选出护色效果最好的褐变抑制剂，并确定其最佳添加剂量，以期为西番莲果汁的工业生产及产品性状维持提供可行的理论与实践技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料

西番莲原浆；维生素C；D-异抗坏血酸；亚硫酸钠；蒸馏水

1.2 仪器设备

JP719破壁榨汁机：浙江苏泊尔家电制造有限公司；试验筛（30目、60目、100目、200目）：安平县沃东丝网制品有限公司；

PET鲜榨果汁瓶：泉州市坤鸿顺塑胶制品有限公司；

BSA6202S电子天平：赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；CM-3600A色差仪：柯尼卡美能达控股株式会社。

1.3 实验方法

将西番莲果汁初始颜色与添加不同种类及剂量的护色剂的果汁4 ℃冷藏保鲜7 d后，用色差仪测定其L（明暗度）、A（红绿色）、B（黄蓝色）值，颜色相较初始颜色值越接近则证明其护色效果越好，从而筛选出护色效果最好的添加剂及其添加量。

1.3.1 西番莲果汁制备

取新鲜西番莲原浆，倒入榨汁机进行破碎，分离果肉和西番莲籽。将破碎后的西番莲原浆按1∶1比例的加入蒸馏水进行稀释，并倒入30目、60目、100目、200目从上到下依次排列的试验筛进行过滤，最终得到西番莲果汁样品。

1.3.2 护色实验

将西番莲果汁装入PET保鲜瓶，每瓶装入100 mL，并按表2的水平设置添加不同种类、不同用量的护色剂，另外配置3个空白试样：⑴ 空白初始；⑵ 空白冷藏保存；⑶ 空白常温保存。试样添加护色剂后加盖密封后充分摇匀，除空白初始组样品外，其余样品均放置于4 ℃恒温保鲜柜中，静置7 d，空白初始组样品装瓶后则立即通过色差仪进行初始颜色数值的测定。

1.3.3 色差测定

色差仪预热后进行仪器调校，首先在测量支架内将测量所用的探头安装好，在测量探头的正上方放置透明石英板，然后对仪器进行调黑操作、调白操作。设备调校完成之后开始样品的测定，将100 mL样品及烧杯置于测量探头上方，按下测量键进行测量，移动烧杯连续测量3次，记录实验数据。每次测量后将样品倒出，并用蒸馏水清水洗干净，装入下一组样品并将烧杯外壁及底部擦拭干净。每次测量移动烧杯使测量探头测量不同部位，每组样品测量3次，测试数据见表2。

表1 不同护色剂添加量设置

1.3.4 数据处理与分析

采用Excel 2016软件和Origin 2018软件进行数据处理及绘图，数据以平均数±标准差表示。

2 结果与分析

从表2可以看出，添加维生素C和D-异抗坏血酸的果汁样品，相比于空白组的色差△E变化更大。

添加维生素C的样品组，在添加剂量在0.12%以下时，随着添加剂量的增加，色差的变化△E逐渐增大，这说明维生素C并未起到护色作用，且进一步加深了西番莲果汁的变色。根据周晶晶的研究表明，维生素C和D-异抗坏血酸在果汁中会被氧化分解，最终生成还原酮和呋喃醛，这2种物质会参与美拉德反应，生成褐色物质，造成果汁褐变的深化。因此排除使用维生素C和D-异抗坏血酸作为西番莲果汁的护色剂。

从表2还可以看到，在各组样品的颜色变化中，其中L值明度都明显地降低，A值红色有了一定幅度的提升，B值黄色有了小幅度的下降，所以各样品组都发生了一定程度的褐变。其中添加了亚硫酸钠的实验组的明度L值与空白组和其他实验组相比变化程度较小，说明对明度起到一定保护的作用；红色A值的变化与其他实验组接近，黄色B值的变化也较小，说明对于褐变起到了一定的保护作用。

表2 护色剂添加对西番莲果汁色差的影响

进一步将不同护色剂添加量变化对护色效果的影响通过绘制折线图（图1）可以看出，亚硫酸钠的护色效果要优于维生素C和D-异抗坏血酸。其中，添加剂量为0.03%的亚硫酸钠实验组的色差值△E变化趋于平稳，并且在添加剂量为0.03%时色差值△E最小，即护色效果最好。

图1 不同护色剂添加后的色差变化

3 结论

本实验采用了维生素C、D-异抗坏血酸和亚硫酸钠作为护色剂进行实验，结果表明本实验中亚硫酸钠作为西番莲护色剂所表现出的护色效果最好，在一定程度上抑制了褐变的发生，而添加维生素C和D-异抗坏血酸的实验组不仅没有褐变的抑制现象，反而加深了褐变现象。

通过参考广西科技大学周晶晶的研究[11]，亚硫酸盐化合物可以直接作用使多酚氧化酶的活性降低，在一定层面上使西番莲果汁的褐变有一定程度地降低。除此之外，亚硫酸根有一定的还原性，不仅可以减缓抗坏血酸的氧化速度，对于抑制果汁中的微生物生长也有较为明显的作用[13]。目前，亚硫酸盐也是目前市面上许多果蔬产品的护色剂，用来保持鲜艳的颜色[14]，值得注意的是，尽管亚硫酸钠对于褐变的抑制效果有较好的表现，但食用过量会对人体造成伤害，因此我国食药监局已制定了亚硫酸盐作为添加剂的使用规范。因此，在西番莲果汁生产过程中，亚硫酸钠是否选用及用量必须经过严格地优化才能做出综合判断。

维生素C和D-异抗坏血酸虽为当代应用最为广泛的天然来源食品褐变抑制剂，具有对人体安全、抗氧化效果好的优点[15,16]，但本实验结果提示其可能不适合作为护色剂添加入西番莲果汁中。特别是考虑到西番莲果汁本身含有大量的维生素C，而添加过量的抗坏血酸反而会产生氧化的促进作用，可能会加速果汁的褐变与变质[17]。

4 展望

本实验只通过添加不同种类和不同剂量的护色剂来研究西番莲果汁的护色方法，但是，除了添加护色剂外还有其他护色方法值得研究，如降低pH值、热处理、微波技术以及超声技术等对多酚氧化酶活性的抑制来抑制褐变发生[18]。这些方法的引入可能对西番莲果汁的褐变现象同样具有良好的抑制效果，值得进一步探索研究。

此外，本实验目前只进行了单因素护色实验，后续可进一步通过多因素正交实验，从而筛选出更优的不同护色剂的复合配比。