天然抗氧化剂在果酱和果酱酸奶中的应用研究

◎ 赵文杰，杨斯超，花 成

（1.果安娜水果（大厂）有限公司北京分公司，北京 100010；2.北京市经济管理学校，北京 100142；3.北京爱果坊科技有限公司，北京 100190）

食品原料在加工和贮藏过程中会产生一定程度的氧化腐败，引起食品风味的变化，不仅营养价值降低，还会产生毒性物质，因此通常在食品中添加一定量的抗氧化剂来保持食品原有的风味和质量，保护食品的色、香、味，避免维生素等营养素的损失，从而达到保鲜、防腐、延长保质期和货架期的目的[1]。随着社会的发展和生活水平的提高，人们对饮食健康提出了更高的要求，对自然界绿色成分表现出浓厚的兴趣，而对化学合成的食品添加剂的信任感逐渐降低。因此在使用天然成分进行食品开发时，如何保证食品在加工和贮藏过程中的稳定性和安全性成为了食品开发领域的关注重点。

根据美国食品药物管理局（FDA）的定义，抗氧化剂是可以延滞因氧化引起的劣变、酸败或变色的一种物质[2]。抗氧化剂是一种重要的食品添加剂，分为人工合成抗氧化剂和天然抗氧化剂两大类。人工合成抗氧化剂的抗氧化性能表现良好，但是随着医学毒理学和生物学研究的不断深入，发现即使添加量在国标允许的范围之内，人工合成抗氧化剂对人体也有不同程度的伤害，尤其是致癌、致畸及致突变方面已经引起了人们的高度重视[3-4]，因此随着消费者对食品安全关注度的提高及研究者对毒理学研究的进步，为满足市场及消费者对天然、健康的需求，消除消费者对于食品安全的顾虑和不安，应更多开发应用天然抗氧化剂。同时，天然抗氧化剂有清除或抑制自由基的作用，能增强免疫力、预防衰老、防止心脑血管疾病，以及抑制肿瘤等，其在功能性食品市场中的地位不断提升[5-11]。

若通过加工环节之后的终产品中还能够保留一定量的抗氧化活性物质，则不仅能够对食品起到防腐，延长保质期的作用，还能使食品具有一定的保健性能。因此天然抗氧化剂越来越受到国内外研究机构及专家们的关注和重视，在食品行业中，天然抗氧化剂将逐步替代人工合成抗氧化剂，对食品进行防腐保鲜。

本研究对果酱和果酱酸奶的加工和贮藏过程中的多酚和类胡萝卜素含量(β-胡萝卜素和番茄红素)及其抗氧化活性进行了研究。为保证所需的功能性物质的含量水平，试验过程中使用了不同类型的提取物或浓缩水果汁，调配了几种不同的果酱，并对果酱的巴氏杀菌和贮藏过程、调制后酸奶的储存等过程中的抗氧化剂含量及活性进行了比对，判断工业化生产过程中天然抗氧化剂的留存情况及其抗氧化活性情况，为开发出具有一定抗氧化剂含量和抗氧化活性的产品提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验准备

为了验证抗氧化剂的工艺稳定性和抗氧化活性，在实验室制备了几种富含功能性成分的果酱，并通过工业化生产过程对多酚及抗氧化活性的结果进行确认。分别对不同保存时间的果酱样品和混合酸奶后的样品进行分析，为了方便储运，样品在每个储存周期结束后被及时冷冻。

1.2 试验材料

实验室及工厂制备的果酱样品情况如表1，各样品中所含功能性成分的来源及具体活性成分如表2。

表1 样品情况表

表2 含抗氧化剂成分原料的相关参数表

1.3 样品的制备

样品制作及贮藏在AGRANA FRUIT实验室及工厂进行，参照AGRANA FRUIT操作规范进行。

1.3.1 实验室制备过程

实验室样品根据AGRANA FRUIT实验室标准样品制备流程进行。流程如下，水果原料在锅中加热后，在92 ℃下保持10 min，然后水浴冷却。粉末状态的功能性物质（如茶和石榴提取物）与白砂糖或糖浆混合后，在巴士杀菌前添加到水果成分中；液体功能浓缩液（如森林浆果浓缩液）在巴士杀菌前添加。香精和色素分别在冷却后加入。

1.3.2 工业化生产过程

工业化果酱在AGRANA FRUIT 生产条件下进行，采用真空冷却，相关参数见表3。制备后储存在200 L的真空罐中。将粉末状态的功能性物质（如茶和石榴提取物）与白砂糖混合后加入杀菌锅中与水果原料混合，再进行巴士杀菌，液体功能浓缩液（如森林浆果浓缩液）直接在巴士杀菌前加入即可。香精和色素分别在冷却后加入。

表3 工业规模的工艺参数表

1.3.3 样品储存和测试关键点

（1）实验室样品。将加入功能性成分的水果预制品（果酱）进行巴氏杀菌，然后在2～8 ℃的条件下储存，检测水果原料和果酱的抗氧化剂含量。将果酱样品（T=0）与酸奶（脂肪含量3.6%）混合后灌装到不同材质的杯子（PP和PP-EVOH）中，用铝膜密封后，在冰箱中保存一周，备用。

（2）工业化样品。工业化生产的果酱样品的处理方式与实验室样品处理方式相同，但是其储存时间更长（存储在无菌罐中），相关贮存和包装条件见表4。将果酱样品（T=6）与酸奶（脂肪含量3.6%）混合后加入不同材质的杯子（PP和PP-EVOH）中，用铝膜密封后，在冰箱中保存4周，备用。在果酱与酸奶混合过程中，因为无法做到无菌混合和无菌灌装，在样品制作过程中可见的霉菌和酵母菌感染，在样品冷藏前去除。

表4 果酱和果酱酸奶样品的储存和包装条件表

1.4 分析方法

采用多酚含量测定法（Folin-Ciocalteau）[12]和氧自由基吸光度法（ORAC）测定抗氧化剂的含量。ORAC值可以表示自由基被抗氧化剂吸收的程度。

1.4.1 多酚（Folin Ciocalteau）

多酚含量在维也纳自然资源与应用生命科学大学食品科学与技术系进行。

1.4.2 抗氧化活性（ORAC）

ORAC分析在AGRANA FRUIT应用中心进行，使用FLUOstar Optima（BMG-Labtech）高性能多检板阅读器，根据BMG-Labtech[13]方法进行检测。

标样和样品溶于1∶1（v∶v）的水/乙醇溶液中，检测仅在亲水性介质中进行（包括H-ORAC），因此，所得结果仅反映了水溶性成分的抗氧化活性。结果用Trolox®当量表示。

1.4.3 类胡萝卜素分析

β-胡萝卜素，分光光度法；番茄红素，HPLCUV/Vis检测。

2 结果与分析

本试验首先对RCP、GTP、FB 3个样品在实验室样品的基础上进行了工业化生产，并对工业化生产及贮藏过程对产品中的多酚及抗氧化活性的影响进行了分析。对MTC、MTL两个样品中的脂溶性类胡萝卜素进行了实验室范围内的检测和分析，主要检测目标为β-胡萝卜素和番茄红素在样品制作及贮藏过程中含量的变化。

2.1 多酚的工艺稳定性分析

如图1所示，根据制作工艺的先后，分别对不同时期果酱样品和果酱酸奶样品进行检测后发现，在果酱制备及存贮过程中，产品中的多酚得到了100%的保留，表明巴士杀菌、包装方式和保存过程对果酱中的多酚含量没有显著影响；当果酱与酸奶基底混合后，可以明显看到其多酚含量存在一定程度的损失，根据来源不同，其损失程度可能不同，可能是由于原料中的蛋白质的相互作用。

图1 多酚的工艺及贮藏稳定性图

试验中使用的两种包装材料，对多酚含量没有明显影响。

2.2 多酚抗氧化活性的工艺稳定性分析

如图2所示，根据制作工艺的先后，分别对不同时期果酱样品和果酱酸奶样品进行检测后发现，在果酱制备及贮藏、果酱酸奶制备及贮藏过程中，产品的抗氧化活性均得到了很好的保留，加工和贮藏对果酱和果酱酸奶的抗氧化活性没有显著影响，但相对标准偏差高达30%，变化较大，因此，抗氧化活性的检测方法不同，结果可能会显示出较大的差异。

图2 抗氧化活性的工艺稳定性图

试验中使用的两种包装材料，对抗氧化活性没有明显影响。

2.3 β-胡萝卜素的工艺稳定性分析

如图3所示，根据制作工艺的先后，分别对果酱样品和果酱酸奶样品进行检测后发现，产品制备过程中，产品的β-胡萝卜素含量得到了很好的保留，在酸奶的存储过程中，产品的β-胡萝卜素含量有一定程度的损失，但是损失较少，表明β-胡萝卜素对巴士杀菌的热处理过程不敏感，但与酸奶基底混合后，保存过程稍有敏感。

图3 β-胡萝卜素的工艺稳定性图

试验中使用的两种包装材料，对产品的β-胡萝卜素含量没有明显影响。

2.4 番茄红素的工艺稳定性分析

如图4所示，根据制作工艺的先后，分别对果酱样品和果酱酸奶样品进行检测后发现，产品制备及贮藏过程中，产品的番茄红素含量均有一定程度的损失。表明番茄红素对巴士杀菌过程及贮藏过程均稍有敏感。

图4 番茄红素的工艺稳定性图

试验中使用的两种包装材料，对产品的番茄红素含量没有明显影响。

3 结论

本研究发现，果酱生产及贮藏过程中，多酚、类胡萝卜素的含量及抗氧化活性得到了很好的保留。但与酸奶混合后，可以检测到多酚存在一定程度的损失。包装材料对多酚、类胡萝卜素的含量没有显著影响。通过本研究可以表明，在果酱及果酱酸奶加工过程中实现抗氧化活性物质的高含量和高活性水平是可能的，但因为工业生产的特殊性，终产品的最终数据需要用工业生产的最终产品的分析数据进行确认。