加工条件对刺梨果汁及其饮料中维生素C保留率的影响研究

莫念丹，刘玉秋，费建军,2*，邱树毅

（1.贵州恒力源天然生物科技有限公司，贵州黔南 558000；2.贵阳学院食品与制药工程学院，贵州贵阳 550000；3.贵州大学酿酒与食品工程学院，贵州贵阳 550000）

刺梨是贵州省特色植物资源，具有药食同源属性。刺梨的营养价值很高，含有丰富的维生素C、多酚、多糖、有机酸、黄酮、β-谷甾醇等物质[1-2]，其中维生素C 含量高达2 704 mg/100 g[3]，是苹果、梨的500 倍，柑橘的100 倍，猕猴桃的30 倍，在水果界中被称为“维生素C 之王”[4]。维生素C 参与体内细胞氨基酸代谢、神经递质的合成、胶原蛋白细胞间质的合成，同时阻止亚硝胺的合成、刺激白细胞吞噬活性、促进抗体的形成，具有降低毛细血管通透性、刺激凝血功能、增加对感染的抵抗作用以及预防癌症、提高机体免疫功能等作用[5]。维生素C 又称为抗坏血酸，是一种水溶性维生素，化学式为C6H8O6，其分子结构中具有烯二醇结构，具有内酯环，且有2 个手性碳原子，因此，抗坏血酸不仅性质活泼且具有旋光性[6]，其L(+)-抗坏血酸对人体具有生物活性，而D(-)-抗坏血酸，对人体基本无生理活性[7]。维生素C（L(+)-抗坏血酸）是刺梨营养成分中的重要组成部分，刺梨及其产品在生产过程中伴随着食品的pH 值调整、高温杀菌等过程，造成了维生素C 的损耗。

2016 年李亚等[8]对L(+)-抗坏血酸的消耗进行了动力学研究，探讨了其非酶褐变的化学行为；2017 年林扬栋等[9]进行了碱性条件下L(+)-抗坏血酸自降解的非酶褐变的研究；2019 年余科等[10]进行了中、碱性条件下L(+)-抗坏血酸自降解非酶褐变过程动力学研究。他们对于L(+)-抗坏血酸自降解的研究条件和生产环境差距较大，这些研究体现了L(+)-抗坏血酸的不稳定性，说明其易受到外界条件的影响，发生氧化降解反应。本试验以工业化生产条件为前提，对刺梨果汁及其饮料中维生素C在不同温度、不同pH 值条件处理后的含量和损失率变化进行了探究，为生产应用中更好地保留刺梨产品中的维生素C 提供试验依据，扩大刺梨果汁及其饮料在生产实践过程中的应用范围。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

刺梨果汁，原榨果汁，可溶性固形物8.0%，pH 值3.50，贵州恒力源天然生物科技有限公司；刺梨饮料，属果蔬汁饮料类，可溶性固形物5.6%，pH 值3.31，贵州恒力源天然生物科技有限公司；白砂糖（一级），孟连昌裕糖业有限公司；果葡糖浆，纯度为92%，广州双桥股份有限公司；低聚果糖，纯度为95.0%，山东百龙创园生物科技股份有限公司；氢氧化钠、草酸、碳酸氢钠，分析纯，重庆万盛川东化工有限公司；2,6-二氯靛酚（ACS 级），如吉生物科技有限公司；抗坏血酸标准品，湖南省娄底市南化化学品有限公司。

1.2 仪器与设备

立式压力蒸汽灭菌器，YW50，上海三申医疗器械有限公司；恒温水浴锅，PST-10DI，天津市泰斯特仪器有限公司；蒸馏水器，DZ-5LⅢ，天津市泰斯特仪器有限公司；电子分析天平，FA1004N，上海箐海仪器有限公司；密封实验仪，SKMFY-01，安徽双科测控技术有限责任公司；pH 计，PHS-3C，上海仪电科学仪器股份有限公司；棕色玻璃瓶（50 mL），山东省药用玻璃股份有限公司；金色铝盖（50 mL），台山市新建业药用五金包装有限公司；滴定管（50 mL），博美玻璃有限公司。

1.3 样品处理方法

用氢氧化钠调整刺梨果汁/刺梨饮料的pH 值分别为3.70、4.50、7.00、9.00、11.50 的样液，采用2,6-二氯靛酚滴定法分别测定各pH 值下的维生素C 含量，将样液分装于棕色玻璃瓶中，装载量为50 mL，拧紧铝盖，做好标签，进行密封性测试，在-60 kPa 条件下保压≥5 min 无渗漏现象，将样品分为3 组，每组每个梯度分别做3 个平行实验，以未调pH 值和未进行加热处理的样液作为对照组；处理1 为在94 ℃水浴条件下保温30 min；处理2：放在高压灭菌锅121 ℃条件下保温20 min。处理1、2 的样品保温结束后取出迅速放入50 ℃温水中过渡冷却至20℃后测定维生素C含量，对照组直接测量维生素C含量。

1.4 测定指标与方法

1.4.1 维生素C 含量的测定

（1）试剂的配制

草酸溶液（20 g/L）：称取20 g 草酸，用蒸馏水溶解并定容至1 L。

2,6-二氯靛酚溶液：称取碳酸氢钠52 mg 溶解于200 mL 热蒸馏水中，称取2,6-二氯靛酚50 mg 溶解于碳酸氢钠溶液中，冷却用蒸馏水定容至250 mL，用标准抗坏血酸溶液标定滴定度[11]。

（2）L(+)-抗坏血酸标准溶液制备

称取100 mg（精确至0.1 mg）L(+)-抗坏血酸标准品溶于草酸溶液（20 g/L）并定容至100 mL，备用。

（3）维生素C 含量测定

采用2,6-二氯靛酚滴定法测定样品维生素C 含量，试验原理是用蓝色的碱性染料2,6-二氯靛酚标准溶液对含L(+)-抗坏血酸的试样酸性浸出液进行氧化还原滴定，2,6-二氯靛酚被还原为无色，当到达滴定终点时，多余的2,6-二氯靛酚在酸性介质中显浅红色，由2,6-二氯靛酚的消耗量计算样品中L(+)-抗坏血酸的含量[11]。根据试样中维生素C 含量确定样液的稀释倍数，准确吸取稀释后的样液于50 mL 锥形瓶中，用标定过的2,6-二氯靛酚溶液滴定，直至溶液呈粉红色且15 s 不褪色为止，记录2,6-二氯靛酚溶液的消耗量，同时做空白试验。L(+)-抗坏血酸含量按照式（1）进行计算。

式中，X为试样中L(+)-抗坏血酸含量，mg/100 mL；V为滴定试样所消耗的2,6-二氯靛酚溶液的体积，mL；V0为滴定空白所消耗的2,6-二氯靛酚溶液的体积，mL；T为2,6-二氯靛酚溶液的滴定度，即每毫升2,6-二氯靛酚溶液相当于抗坏血酸的毫克数，mg/mL；A 为样液稀释倍数；V1为准确吸取稀释后样液的体积，mL。

1.4.2 维生素C 最大损耗量

1.4.3 维生素C 最大损耗率

1.5 数据处理

所有数据采用Excel 2010 进行处理。

2 结果与分析

2.1 刺梨果汁在不同温度和pH 值处理后的维生素C 含量变化

从表1～2 变化趋势分析得出，刺梨果汁在pH 值3.70～9.00 的同一pH 条件下，经94 ℃保温30 min 和121 ℃保温20 min 处理后维生素C 含量变化梯度不显著，而在pH 值9.00～11.50，经94 ℃保温30 min 和121℃保温20 min 处理后维生素C 含量变化梯度较大，且在pH 11.50 维生素C 含量显著降低，说明当pH 值为11.50时，维生素C 更容易发生降解。刺梨果汁在pH 值3.70～9.00、未做加热处理的空白对照和保温温度94 ℃（保温30 min）、121 ℃（保温20 min）处理中，刺梨果汁维生素C含量损耗率波动幅度不大，经计算维生素C 损耗率最大为6.00%（维生素C 损失93 mg/100 mL）；当pH 值在11.50 时，空白对照、94 ℃保温30 min、121 ℃保温20 min条件下的维生素C 含量损耗率都明显增大，特别是pH值11.50、121 ℃保温20 min 时损耗率最大为15.29%（维生素C 损失237 mg/100 mL）。

表1 刺梨果汁在不同温度、不同pH 值处理后的维生素C 含量变化Table 1 Vitamin C content of chestnut rose juice treated with different temperature and pH单位：mg/100 mL

表2 刺梨果汁不同pH 值、不同温度处理后维生素C 最大损耗量和最大损耗率Table 2 Maximum loss and loss rate of vitamin C in chestnut rose juice treated at different pH and temperatures

表4 刺梨饮料不同pH 值、不同温度处理后维生素C 最大损耗量和最大损耗率Table 4 The maximum vitamin C loss and the maximum vitamin C loss rate of chestnut rose beverage treated at different pH and temperatures

2.2 刺梨饮料在不同温度、不同pH 值处理后的维生素C 含量变化

从表3～4 变化趋势分析得出，在不同温度、不同pH值条件处理后，刺梨饮料在pH 值3.70～9.00，未做加热处理的空白对照和温度94 ℃（保温30 min）时，刺梨饮料的维生素C 含量损耗率的变化趋势和刺梨果汁相似，波动范围不大。维生素C 损耗率最大为16.07%（维生素C损失45 mg/100 mL），当pH 值达到11.50 时，空白对照、94 ℃保温30 min、121 ℃保温20 min 条件下的维生素C含量损耗率都明显增大，特别是pH 值11.50、121 ℃保温20 min 时损耗率最大为47.86%（维生素C 损失134 mg/100 mL）。

表3 刺梨饮料在不同温度、不同pH 值处理后的维生素C 含量Table 3 Vitamin C content of chestnut rose beverage treated with different temperature and pH单位：mg/100 mL

3 讨论

从表1～4 综合分析对比可以得出，刺梨果汁初始时的维生素C 含量最高达到1 550 mg/100 mL，刺梨饮料初始时的维生素C 含量最高达到280 mg/100 mL，在王乐乐等[12]对刺梨果汁杀菌方式的研究中，超声波杀菌方式效果最佳，维生素C 仅损耗1 g/kg。由于超声波杀菌方式在饮料大批量生产中不适用，本试验采用巴氏杀菌法对刺梨果汁及其饮料采取高温杀菌，试验得出在pH 11.50、121 ℃的强碱高温条件下，刺梨果汁最大损失量237 mg/100 mL，刺梨饮料最大损耗量134 mg/100 mL，说明强碱高温条件使刺梨果汁及其饮料中维生素C 的保留率极大降低，刺梨果汁的维生素C 初始含量远高于刺梨饮料，经过不同温度、不同pH 值条件处理后，刺梨果汁的维生素C 损耗率明显低于刺梨饮料的维生素C 损耗率，显示出刺梨果汁及其饮料中的维生素C 损耗率与其初始维生素C 含量成反比例关系。

常规饮料以pH 值作为分界线，采用超高温杀菌保证一年的货架期，当饮料pH 值低于4.6，通常采用超高温杀菌（105～115 ℃、15～30 s）后充填，当饮料pH 值大于4.6，通常采用超高温杀菌（137～140 ℃、15～30 s）后充填；对于50 mL 玻璃瓶装常规酸性饮料，在保证12 个月货架期的情况下，灭菌条件一般选用88～90 ℃、10～15 min，对于50 mL 玻璃瓶装常规中性饮料，为了达到12个月货架期，灭菌条件一般选用121 ℃、15～18 min。本试验设置条件和实际生产过程相比，灭菌温度更高，保温时间更长，美拉德反应会很严重，对产品感官影响很大，在实际生产过程中一般不会采用本试验的条件进行生产，因此刺梨产品的维生素C 的损耗率与本实验结果相比还会更低。

4 结论

由于刺梨果汁的维生素C 起始含量远高于刺梨饮料，对于在不同温度、不同pH 值处理后，刺梨饮料的维生素C 损耗率明显比含维生素C 量更高的刺梨果汁大，这两组样品对于在不同温度及不同pH 值条件下维生素C 损失率都有相似的变化趋势，都表明pH 值3.70～9.00、温度94 ℃条件下，刺梨果汁及其饮料维生素C 含量较稳定，当pH 值或（和）温度都高于这个范围，刺梨果汁及其饮料维生素C 含量损失明显，结果还显示刺梨果汁及其饮料中的维生素C 损耗率与其初始维生素C 含量成反比例关系。

在实际生产过程中，本试验样品处理条件与刺梨果汁及其饮料实际生产过程相比，灭菌温度更高，灭菌时间更长，因此实际生产的刺梨产品的维生素C 的损耗率和本试验结果相比还会更低。本试验结果可以对以刺梨作为主料或者辅料，以刺梨天然维生素C 为主要营养成分研究对象的研究提供参考，但此结论仅限于目前的研究，后续将会继续做跟踪试验进一步探究刺梨果汁及其饮料在实际生产过程中维生素C 含量在更窄的温度、pH值范围内的损耗率变化，探究灌装量、灭菌时间、不同包材、不同货架期及不同保存条件下的刺梨产品维生素C含量的变化，为实际生产提供详实的理论依据。