周浓1，莫日坚1，闫协民1，黄漫芳1，李承勇1,2*
1(广东海洋大学 食品科技学院，广东 湛江，524088)2(广东海洋大学 化学与环境学院，广东 湛江，524088)
摘 要 以番石榴为原料，研究不同加工工艺对番石榴果粉品质的影响，通过添加抗坏血酸的方法对果粉褐变进行抑制，得到果粉较佳的工艺条件。结果表明，番石榴果粉色泽、抗坏血酸、还原糖及总酚的含量，褐变度在各工艺条件下呈显著性变化。与原浆干燥粉相比，浓缩干燥粉、杀菌干燥粉、浓缩杀菌干燥粉抗坏血酸损失率分别为5.13%、6.29%、5.83%，总酚损失率分别为3.28%、13.50%、20.05%。综合分析，原浆干燥粉和浓缩干燥粉加工工艺对果粉品质的影响较小，但从经济角度考虑，浓缩干燥粉的加工工艺更佳。采用7～8 g/L抗坏血酸溶液预处理的浓缩干燥粉与未处理的浓缩干燥粉相比，多酚含量增加，褐变度降低，可采用这种措施抑制番石榴果粉褐变。
关键词 番石榴；果粉；加工工艺；品质；褐变抑制
第一作者：本科，高级实验师(李承勇副教授为通讯作者，E-mail：cyli_ocean@163.com)。
基金项目：湛江市科技专项竞争性分配项目(编号2017A02022)
收稿日期：2018-10-10，改回日期：2018-11-21
DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.019025
番石榴(Psidium guajava L)是广东盛产的热带水果，香甜爽口，风味奇特，营养价值高[1-2]。目前番石榴的开发主要集中于果酒、果醋、果脯和饮料等产品[3-9]。在众多开发产品中，果粉具有综合利用率高、营养丰富、贮藏稳定性好，运输、包装成本低等特点[10-11]，开发果粉食品是水果深加工的一种新路径。但水果在加工过程中(尤其是干燥过程)易发生褐变，对产品的感官造成不利影响，同时会带来营养成分的流失[12]。因此，在果粉的加工过程中，合理的加工方式及防褐变措施至关重要。目前，常用的果粉加工干燥方法主要有热风干燥、真空干燥、喷雾干燥、真空冷冻干燥等[13-14]。热风干燥和真空干燥方法，产品质量一般，成本较低；喷雾干燥方法，产品质量较好，成本较高；真空冷冻干燥方法，能较好地保持食品原本的风味形态和营养成分，在上述4种干燥方法中成本最高，但产品质量最好。果粉在加工干燥过程中，一般采用加入添加剂、控制pH等方法抑制褐变。然而上述方法主要用于籽瓜粉、甘薯全粉、菱角全粉的护色[15-17]，对于番石榴果粉加工过程中褐变抑制的研究鲜有报道。
本文以番石榴为原料，分别采用番石榴原浆直接真空冷冻干燥、原浆浓缩后真空冷冻干燥、原浆杀菌后真空冷冻干燥、原浆浓缩杀菌后真空冷冻干燥4种不同加工工艺制作果粉。研究不同加工工艺对番石榴果粉品质的影响，并采取措施对其褐变进行抑制，得到番石榴果粉较佳的加工工艺条件。
材料：珍珠番石榴、麦芽糊精，湛江市昌大昌超市。
主要试剂：邻苯二甲酸氢钾、NaOH、标准没食子酸、草酸、抗坏血酸、2,6-二氯靛酚钠、葡萄糖等，均为分析纯。
日立U-3310紫外可见分光光度计，日本日立公司；RE-3000B旋转蒸发器，巩义市宏华仪器设备工贸有限公司；LGJ-12真空冷冻干燥机，广州吉迪仪器有限公司；L-420低速离心机，长沙湘仪离心机仪器有限公司；WFJ2100手提式中药粉碎机，广州唐泰酒店用品有限公司；NS810-3nh分光测色仪，巩义市宏华仪器设备工贸有限公司。
1.3.1 果粉的制备
采用4种加工工艺制作番石榴果粉。首先选果清洗，破碎打浆，在已过滤的果浆中加入25%(质量分数)的麦芽糊精混合均匀，经不同预处理后，进行低温预冻(-40 ℃，6 h)，然后在-55 ℃下真空冷冻干燥48 h，再经过粉碎，得到4种不同工艺的番石榴果粉，分别记为原浆干燥粉、原浆浓缩干燥粉、原浆杀菌干燥粉和原浆浓缩杀菌干燥粉。
1.3.2 原浆预处理
浓缩：旋转蒸发仪旋转蒸发20 min，温度设为50 ℃。
杀菌：水浴锅温度设为90 ℃，杀菌15 min。
浓缩杀菌：按以上步骤进行浓缩、杀菌。
1.3.3 色度的测定
使用分光测色计测定，以国际通用的色度系统表达，其中L*表示亮度，a*表示红绿度值(正值为红色，负值为绿色)，b*表示黄蓝度(正值为黄色，负值为蓝色)，在透射模式下将番石榴果粉装样品皿中进行测定[10]。
1.3.4 成分的测定
水分的测定：直接干燥法；总酸的测定：酸碱滴定法；抗坏血酸的测定(还原型Vc)：2,6-二氯靛酚滴定法；还原糖的测定：直接滴定法。
1.3.5 总酚的测定
福林酚法：福林-酚试剂在碱性条件下可被酚类化合物还原呈蓝色(钼蓝和钨蓝混合物)，蓝色深浅与滤液中酚类物质含量成正比。
标准溶液配制与测定：准确称量0.005 g标准没食子酸，加入一定量蒸馏水至溶解，定容至50 mL，此时溶液质量浓度为0.1 mg/mL。分别吸取此溶液0、1、2、3、4、5 mL至100 mL容量瓶中，用蒸馏水定容至刻度,所得没食子酸标准溶液的质量浓度分别为0、1、2、3、4、5 μg/mL。取5支试管，编号为0，1，2，3，4，5。1～5号管按顺序加入没食子酸标准溶液1 mL，福林试剂3 mL，摇匀，3 min后加入75 g/L(质量浓度)Na2CO3溶液3 mL， 再添加蒸馏水补至10 mL；0号管除不加没食子酸标准溶液外，其余按上述顺序添加，再以蒸馏水补至10 mL。所有试管样液均混匀，静置15 min。以零号管调节零点，于波长760 nm处测定吸光值，并绘制标准曲线。
样品的测定：吸取1 mL滤液于10 mL离心管，加入3 mL福林-酚试剂，摇匀，3 min后加入3 mL 7.5% NaCl溶液，加入3 mL蒸馏水，混匀，显色30 min，在3 000 r/min条件下离心15 min,取上层清液于波长760 nm处测定吸光值。平行3次，取平均值。再根据标准曲线，求出样品总酚含量。计算公式如式(1)：
(1)
式中：Y，总酚得率，mg/g；C，样品总酚含量，mg/mL；V，提取液体积，mL；N，稀释倍数；M，样品质量，g。
1.3.6 褐变度的测定
褐变度：参考WU[18]的检测方法，以A420表示。原理是：果粉褐变以后产生的褐色物质在波长为420 nm 处有最大吸收峰，所以420 nm处检测得到的吸光度视为褐变度。
称量5 g果粉于烧杯中，加入25 mL 95%(体积分数)乙醇溶液，溶解后在3 000 r/min条件下离心15 min。设置紫外分光光度计波长为420 nm，测得上清液吸光值。重复3次操作，取平均值。
1.3.7 抑制果粉褐变的措施
将番石榴切片经过不同的预处理，再进行浓缩干燥制作果粉，探究抑制果粉褐变的措施。首先把番石榴切片5～8 mm，浸泡于质量浓度为6、7、8、9、10 g/L的抗坏血酸溶液中15 min。 打浆后，测定pH值，果浆的pH值偏低，pH值为3～4，酸性较强，在酸性条件下，美拉德反应被抑制。
由图1可知，在不同干燥工艺条件下，原浆干燥粉的水分含量较高，其次是杀菌干燥粉，浓缩杀菌干燥粉的水分含量最低。原浆干燥粉与杀菌干燥粉和浓缩干燥粉、浓缩干燥粉、浓缩杀菌干燥粉的水分含量存在显著性差异(P<0.05)。原浆干燥粉的水分含量较高是因为其原浆没有进行预处理实验；浓缩干燥粉在制作过程中，原浆经过旋转蒸发仪浓缩预处理，使其水分部分蒸发；杀菌干燥粉的原浆经过高达90 ℃的水浴杀菌预处理，其原浆水分部分蒸发；浓缩杀菌干燥粉的水分含量最低是由于其在制作过程中经过浓缩和杀菌两步处理。
图1 不同加工工艺对番石榴果粉水分含量的影响
Fig.1 The effect of different processing technologies on moisture content of Psidium guajava L fruit powder
注:不同小写字母表示处理组间差异显著。下同。
由图2-A可以得到，与原浆干燥粉的褐变度相比，浓缩干燥粉上升了4.90%，杀菌干燥粉上升了6.88%， 浓缩杀菌干燥粉上升了19.33%。原浆干燥粉褐变程度最低，其次是浓缩干燥粉，可能的原因是原浆干燥粉的原浆没做预处理实验，温度没有发生变化，浓缩干燥粉的原浆预处理实验的温度较低，而杀菌和浓缩杀菌干燥粉的原浆预处理的温度较高。由图2-B，图2-C和图2-D可知，番石榴果粉在不同工艺中色泽变化较为严重，各工艺的L*、a*和b*值差异显著(P<0.05)。图2-B是番石榴果粉在不同工艺中的L*值。与原浆干燥粉的L*值相比，浓缩干燥粉、杀菌干燥粉、浓缩杀菌干燥粉分别下降了0.20%、1.12%、1.56%。这表明采用浓缩干燥粉、杀菌干燥粉、浓缩杀菌干燥粉工艺处理所得果粉的亮度下降。由图2-C可知，不同工艺处理果粉的a*值均为负值，这表明果粉的颜色偏绿色。与原浆干燥粉相比，浓缩干燥粉、杀菌干燥粉、浓缩杀菌干燥粉的a*值分别下降了32.84%、41.61%、59.83%。这表明采用浓缩干燥粉、杀菌干燥粉、浓缩杀菌干燥粉工艺处理所得果粉的绿色变浅。图2-D是番石榴果粉在不同工艺的b*值的变化。不同工艺处理果粉的b*值均为正值，这说明的果粉的颜色偏黄色。与原浆干燥粉相比，浓缩干燥粉、杀菌干燥粉、浓缩杀菌干燥粉的b*值分别上升了16.83%、28.79%、55.82%。这表明采用浓缩干燥粉、杀菌干燥粉、浓缩杀菌干燥粉工艺处理所得果粉的黄色变深。综上所述，与原浆干燥粉相比，浓缩干燥粉、杀菌干燥粉和浓缩杀菌干燥粉的亮度下降，且颜色偏黄。
A-褐变值;B-L*值;C-a*值;D-b*值
图2 不同加工工艺对番石榴果粉褐变度及色泽(L*、a*、b*)的影响
Fig.2 The effect of different processing technologies on Psidium guajava L fruit powder browning index and color (L*, a*，b*)
不同加工工艺对番石榴果粉总酸含量的影响如图3-A所示，原浆干燥粉的总酸含量较低，与浓缩干燥粉、杀菌干燥粉、浓缩杀菌干燥粉三者之间存在显著性差异(P<0.05)。由图3-B可知，不同加工工艺处理后，原浆干燥粉与后三者之间抗坏血酸的变化存在显著性差异(P<0.05)。与原浆干燥粉相比，浓缩干燥粉、杀菌干燥粉、浓缩杀菌干燥粉抗坏血酸的含量有所降低，这是因为抗坏血酸的热稳定性较差[19]，但后三者之间的抗坏血酸损失率差异不显著。由图3-C可知，浓缩干燥粉的还原糖含量最高，浓缩干燥粉、杀菌干燥粉、浓缩杀菌干燥粉三者之间差异不显著(P>0.05)。不同加工工艺对番石榴果粉总酚含量的影响如图3-D所示，不同加工工艺处理的果粉，总酚含量存在显著性差异(P<0.05)。与原浆干燥粉相比，浓缩干燥粉、杀菌干燥粉、浓缩杀菌干燥粉的总酚损失率分别为3.28%、13.50%、20.05%。
由于番石榴中富含抗坏血酸，在制粉时，果浆与空气接触时间短，抗坏血酸在无氧条件下失氢，在水的参与下易脱水而生成还原酮或呋喃醛[20]，其产物参与美拉德反应，导致番石榴果粉褐变[21]。此外，番石榴中含有没食子酸、儿茶素、槲皮素、原儿茶酸、山奈素和绿原酸等酚类物质，酚类物质有活泼的化学性质，易与番石榴中蛋白质结合[22]，生成其他物质致使多酚含量下降，同时也会与番石榴中其他物质结合形成混浊体系[23]。因此，抗坏血酸和酚类物质的变化是果粉褐变的原因。采用4种加工工艺制作的番石榴果粉，除了原浆干燥粉外，浓缩干燥粉的抗坏血酸和总酚损失较少，褐变程度较低。还原糖和总酸的变化对褐变影响很小，但对果粉的品质有影响。番石榴果实还原糖含量为38 g/kg，总酸含量为5.6 g/kg，而番石榴果粉的还原糖与总酸含量较高。
综合以上的分析，为了更好地保留营养成分，减少褐变的影响，选择原浆干燥粉和浓缩干燥粉的加工工艺较好。此外，浓缩干燥粉在制作过程中预处理原浆，缩短了干燥时间，降低了产品成本，从经济的角度考虑，浓缩干燥粉的加工工艺更佳。
A-总酸含量；B-抗坏血酸含量；C-还原糖含量；D-总酚含量
图3 不同加工工艺对番石榴果粉总酸、抗坏血酸、还原糖和总酚含量的影响
Fig.3 The effect of different processing technologies on contents of total acids, VC, reducing sugar and total phenols of Psidium guajava L fruit powder
2.4.1 抑制剂浓度对番石榴果粉色泽的影响
由图4可以看出，采用质量浓度8 g/L抗坏血酸溶液浸泡预处理后研制的果粉L*值最高，其次是7 g/L 抗坏血酸溶液，L*值越高，产品色泽越好；采用7 g/L抗坏血酸溶液浸泡预处理后研制的果粉a*值最高，其次是8 g/L抗坏血酸溶液，a*值越高，产品色泽越好；采用7 g/L抗坏血酸溶液预处理后研制的果粉b*最低，其次是8 g/L抗坏血酸溶液，b*值越低，产品色泽越好。由实验结果可知，采用7～8 g/L抗坏血酸溶液抑制果粉褐变效果较好。
2.4.2 抑制剂浓度对番石榴果粉还原糖和总酚的影响
由图5-A可知，由于加入25%(质量分数)的麦芽糊精作为助干剂，还原糖的含量都比较高，采用9 g/L 抗坏血酸溶液预处理后研制的果粉还原糖含量最高，其次是7 g/L的抗坏血酸溶液；由图5-B可以看出,采用7 g/L和8 g/L抗坏血酸溶液预处理后研制的果粉总酚含量较高，两者之间存在显著性差异。在加工过程中采用了抗坏血酸溶液做抑制果粉褐变预处理，使果粉的pH值处于3～4，研究显示，番石榴多酚在pH 4～5处理后抑菌活性最强，其抑菌活性对温度具有稳定性[15]。采用7 g/L和8 g/L抗坏血酸溶液预处理后研制的果粉总酚含量较高，选择抗坏血酸溶液质量浓度过高会提高产品酸度，从而影响产品质量。因此，选用7 g/L和8 g/L抗坏血酸溶液抑制果粉褐变较适宜。
2.4.3 抑制剂浓度对番石榴果粉褐变度的影响
抗坏血酸具有抗氧化性，可以在一定程度上抑制产品褐变，抑制的程度取决于适宜的抗坏血酸质量浓度。由图6可知，采用10 g/L抗坏血酸溶液浸泡预处理后研制的果粉褐变度最低，其次为7 g/L抗坏血酸溶液。综合考滤，选择7 g/L抗坏血酸溶液浸泡预处理较好，因为10 g/L抗坏血酸溶液浓度较高，会严重提高产品的酸度，从而影响产品质量。
A-L*值；B-a*值；C-b*值
图4 抑制剂质量浓度对番石榴果粉色泽的影响
Fig.4 The effect of inhibitor concentration on the color of Psidium guajava L fruit powder
A-还原糖总量；B-总酚总量
图5 抑制剂质量浓度对番石榴果粉还原糖和总酚含量的影响
Fig.5 The effect of inhibitor concentration on contents of reducing sugar and total phenols of Psidium guajava L fruit powder
图6 抑制剂质量浓度对番石榴果粉褐变度的影响
Fig.6 The effect of inhibitor concentration on browning index of Psidium guajava L fruit powder.
2.4.4 两种浓缩干燥粉的品质对比分析
由表1可以看出，经过抗坏血酸溶液预处理的浓缩干燥粉与浓缩干燥粉相比，总酸含量变化不大，Vc和总酚含量都有增加，褐变度降低，说明褐变情况有所改善，工业化生产可以考虑用这种措施抑制褐变。
表1 两种浓缩干燥粉的品质对比分析
Table 1 The comparison and analysis of material in two concentrated dry powders
通过研究不同加工工艺对番石榴果粉品质的影响，以及探索抑制果粉褐变的措施得出：番石榴果粉L*值、a*值、b*值、抗坏血酸、总酚、褐变度在各工艺条件下呈显著性变化，还原糖、总酸在浓缩干燥粉和杀菌干燥粉2种工艺条件下差异不明显，在其他工艺条件下差异明显。此外，原浆冷冻干燥工艺和原浆浓缩冷冻干燥工艺对果粉品质影响较小。但从经济的角度考虑，浓缩干燥粉的加工工艺更佳。在浓缩干燥粉的加工工艺条件下，经过7～8 g/L抗坏血酸溶液预处理的浓缩干燥粉，Vc和果多酚含量都有增加，褐变度降低，可用这种措施抑制粉褐变。经防褐变处理后，番石榴果粉的Vc含量高达4 370 mg/kg，远高于其他水果的Vc含量，番石榴果粉可以作为补充Vc的良好来源。
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ZHOU Nong1,MO Rijian1,YAN Xiemin1,HUANG Manfang1,LI Chengyong1,2*
1(College of Food Science and Technology, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088, China) 2(School of Chemistry and Environment, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088, China)
ABSTRACT Effects of different processing technologies on the quality of Psidium guajava L fruit powder were studied. Ascorbic acid was used as a browning inhibitor, and better processing conditions were obtained. The results showed that the color of the fruit powder, contents of ascorbic acid, reducing sugar, and total phenol, as well as the browning index of the powder changed significantly under different processing conditions. Compared with the original dried powder, the loss rates of ascorbic acid in concentrated dried powder, sterilized dried powder, and concentrated sterilized dried powder were 5.13%, 6.29% and 5.83%, respectively. The loss rates of total phenol were 3.28%, 13.50%, and 20.05%, respectively. Additionally, concentrated dried fruit powder could save more cost. Compared with concentrated dried powder with no pretreatment, concentrated dry powder pretreated with 7 to 8 g/L ascorbic acid solution had higher polyphenol content and lower browning index. Therefore, ascorbic acid can be used to inhibit the browning of fruit powder.
Key words Psidium guajava L; fruit powder; processing technology; quality; browning inhibitor