杀菌对柑橘汁中类胡萝卜素及色泽的影响

于奉生,孙志高*,方明,张群琳,李甜,盛冉,郝静梅

(西南大学 柑桔研究所,重庆,400712)

摘 要 以16个柑橘品种为原料,手动榨汁后分别进行巴氏杀菌和超声杀菌处理,然后采用高效液相色谱法检测样品中类胡萝卜素的含量,采用色差仪测定色泽,并计算果汁中维生素A(vitamin A,VA)、β-隐黄素酯的含量,以及各种类胡萝卜素与色泽参数之间的关系。试验结果表明,超声杀菌比巴氏杀菌能更显著地提高果汁中类胡萝卜素、 VAβ-隐黄素酯的含量;两种杀菌方式处理后,柑橘汁色泽参数的变化趋势相似,即亮度值(L*)、黄蓝值(b*)和饱和度(C*)升高,而红绿值(a*)和橙汁指数(OJ)下降;此外,叶黄素、玉米黄素和β-隐黄素与各个色泽参数均呈显著或极显著正相关。

关键词 柑橘汁;超声杀菌;类胡萝卜素;品质

第一作者:硕士研究生(孙志高副研究员为通讯作者,E-mail:cpro@cric.cn)。

基金项目:四川省科技支撑计划项目(2014NZ0062)

收稿日期:2018-06-28,改回日期:2018-09-01

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.018148

类胡萝卜素是对以类异戊二烯为基本单元构成的类萜化合物及其衍生物的总称,主要分为两大类:一类是具有含氧功能性基团的叶黄素类,如叶黄素、玉米黄素和β-隐黄素等;另一类是由无官能团烃链构成的胡萝卜素类,如β-胡萝卜素和番茄红素等。研究表明,α-胡萝卜素(α-carotenoid)、β-胡萝卜素(β-carotenoid)、β-隐黄素(β-cryptoxanthin)、叶黄素(lutein)、玉米黄素(zeaxanthin)、番茄红素(lycopene)约占人体血浆中总类胡萝卜素的90%[1]。柑橘汁中富含上述6种类胡萝卜素,它们不仅对果汁感官品质影响极大,而且也是重要的功能性成分,具有清除自由基、抗癌、抗肿瘤、降血脂、预防骨质疏松症及增强机体免疫力等多种生理功能[2]。由于人体自身不能合成类胡萝卜素,食用水果和蔬菜是其主要的来源,故富含类胡萝卜素的柑橘汁受到研究者的广泛关注[3]

类胡萝卜素是VA的重要来源,α-胡萝卜素、β-胡萝卜素以及β-隐黄素被认为是动物体内最主要的VA[4]。作为VA原活性最高的类胡萝卜素,β-胡萝卜素在哺乳动物体内的水解是1分子的β-胡萝卜素先在15,15’-双加氧酶的作用下水解为2分子视黄醛,进一步转化为2分子的视黄醇[5]

果汁中的类胡萝卜素大多与脂肪酸结合,以类胡萝卜素脂肪酸酯的形式存在。采用皂化法可有效除去脂肪酸,将酯化的类胡萝卜素转化为类胡萝卜素单体[6]。研究发现,酯化后的类胡萝卜素结构发生改变,其稳定性[7]、生物利用度[8-9]都有提高。SUBAGIO等[10]建议,类胡萝卜素酯作为食品着色剂更加安全,因其比类胡萝卜素单体性质更加稳定。因此,类胡萝卜素酯含量的多少也可以作为评价柑橘汁营养价值的指标之一。

杀菌是柑橘汁加工最为关键的环节之一。传统巴氏杀菌虽能达到良好的杀菌效果,但对柑橘汁中类胡萝卜素含量的影响较大,从而对色泽和营养品质造成一定程度的不良影响;超声杀菌是一种新型非热杀菌技术,在达到杀菌效果的同时又能最大限度地保存果汁中的营养成分,因此被广泛关注和研究。

本试验选取具有代表性的16个柑橘品种为原料,经手动榨汁后采用巴氏杀菌和超声杀菌处理,测定处理前后果汁的色泽和类胡萝卜素含量,分析色泽变化与类胡萝卜素含量之间的关系,以期为柑橘汁加工过程中保护类胡萝卜素提供参考依据,对提高产品营养和品质等具有实际意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

本试验以16种柑橘为原料,分为4大类:宽皮柑橘5种(春见、义兴大红袍、南丰蜜桔、椪柑、温州蜜柑),甜橙5种(长叶橙、纽荷尔脐橙、特罗维塔、夏橙、渝早橙),红色果肉柑橘3种(丰都红心柚、卡拉卡拉、红葡萄柚),白色果肉柑橘3种(代代、鸡尾葡萄柚、尤力克柠檬)。宽皮柑橘和甜橙采自中国农业科学院柑桔研究所,其余购于重庆市北碚区歇马农贸市场。

叶黄素、玉米黄素、番茄红素、α-胡萝卜素、β-胡萝卜素(纯度均≥96.0%):上海源叶生物科技公司;β-隐黄素(纯度≥99.0%),美国Sigma公司;甲醇、甲基叔丁基醚(MTBE)(色谱纯):美国Sigma公司;乙醚(分析纯):扬州三和化工有限公司;丙酮、KOH(分析纯):重庆川东化工有限公司。

1.2 仪器与设备

榨汁机(4161),美国Brown公司;超声波清洗器(DP-800),上海生析超声仪器有限公司;恒温槽(LD-915),宁波天恒仪器厂;旋转蒸发仪(R1001-VN),郑州长城科工贸有限公司;循环水式多用真空泵(SHB-Ⅲ),郑州长城科工贸有限公司;色差仪(Color i5),瑞士Gretag Macbech公司;电子分析天平(FAZ004B),上海精密仪器有限公司;高效液相色谱仪(Ultimate3000),戴安中国有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 样品处理

将柑橘果实洗净、晾干并切半,用手动榨汁机榨汁,经80目无菌滤网过滤后装于无菌真空蒸煮袋中,用真空封口机密封后备用。每个品种的果汁分为3份,第1份作为对照,第2份置于95 ℃的恒温水浴中,加热杀菌30 s,第3份置于选定的超声位点,在超声频率25 kHz、超声功率720 W、超声温度50 ℃的条件下处理36 min,迅速冷却后待测,每份重复处理3次。巴氏与超声的处理条件均参考李申[11],经这2种条件处理的温州蜜柑汁,菌落总数均符合国标中果蔬饮料的要求且适合于工业生产,本文基于此而研究。

1.3.2 色泽参数测定方法

用Color i5色差仪测定样品的色泽参数:L*a*b*C*、OJ,其中L*代表亮度,a*代表红(+)或绿(-),b*代表黄(+)或蓝(-),C*代表饱和度、OJ代表橙汁指数等同于美国农业部使用的Color Number,用于柑橘汁分级及定量鉴定。

1.3.3 类胡萝卜素的提取

参照PUPIN[12]和陶俊[13]等使用的方法,略有修改,具体如下:取10 mL柑橘汁,加入适量含0.1%抗氧化剂二丁基羟基甲苯(BHT)的丙酮,充分振荡混合,于4 000 r/min离心10 min,将沉淀再用含0.1% BHT的丙酮继续提取2~3次,直至沉淀无色;将提取液合并后用无水Na2SO4干燥、过滤,将滤液在35 ℃下真空旋转蒸发至干,最后用甲醇、乙酸乙酯混合液(1∶1)定容至2 mL棕色瓶中,得到柑橘未皂化的类胡萝卜素提取物(unsaponified carotenoids extracts,UCE)。

皂化步骤如下:将上述真空旋转蒸发至干的柑橘未皂化的类胡萝卜素提取物用乙醚(含0.1% BHT)复溶,加10% KOH-甲醇溶液(含0.1% BHT),置于暗处皂化反应3 h,加入10% NaCl使之分层,进行萃取,水相再用乙醚(含0.1% BHT)二次萃取,合并乙醚相,用蒸馏水反复洗至中性,用无水Na2SO4干燥,过滤,滤液在35 ℃下真空旋转蒸发至干,用甲醇和乙酸乙酯混合液(1∶1)定容至2 mL棕色瓶中,得到皂化的类胡萝卜素提取物(saponified carotenoids extracts,SCE),置于-18 ℃冰箱中备用,上样前用0.22 μm微孔滤膜过滤。

1.3.4 类胡萝卜素的测定

1.3.4.1 类胡萝卜素的HPLC条件

本试验的HPLC条件为:流动相A为水, B为甲醇,C为MTBE。0 min 5%A,90%B,5%C;12 min 95%B,5%C;25 min 89%B,11%C;40 min 75%B,25%C;60 min 50%B,50%C;62 min 5%A,90%B,5%C。色谱柱YMC C30(4.6 mm×250 mm,5μm),检测波长450 nm,柱温为40 ℃,进样量20 μL,流速为1.0 mL/min,B和C均含有0.1% BHT。

由于红色果肉品种的柑橘含有大量番茄红素,而上述条件不适合番茄红素的分析,故番茄红素的分析采用如下液相条件:流动相A为V(甲醇)∶V(乙腈)=75∶25,B为MTBE。0 min 90%A,10%B;15 min 50%A,50%B;25 min 20%A,80%B;30 min 90%A,10%B。检测波长450 nm,柱温为40 ℃,进样量20 μL,流速为0.8 mL/min,A和B均含有0.1% BHT。

1.3.4.2 类胡萝卜素标准溶液的配置

准确称取标准品各5.00 mg,用四氢呋喃(含0.1% BHT)溶解并定容至10 mL容量瓶中,制得500 mg/L标准品母液备用。采用逐级稀释法用甲醇(含0.1% BHT)将标准品溶液配制成一系列浓度的混合标准品溶液。其液相色谱图见图1,根据液相色谱检测结果得到类胡萝卜素的标准曲线和相关系数,见表1,同时通过精密度试验,表明精密度符合实验要求,所得结果准确可靠。

1.3.5 VA含量的测定

FAO/WHO于1967年提出了视黄醇当量的概念,其含义是类胡萝卜素等具有VA活性的物质所相当的视黄醇量。因此,VA含量便用视黄醇当量(retinol activity equivalents,RAE)来表示[14]。类胡萝卜素与RAE间的换算公式为:

1-叶黄素;2-玉米黄素;3-β-隐黄素;4-α-胡萝卜素;5-β-胡萝卜素。下同。
图1 类胡萝卜素标准品高效液相色谱图

Fig.1 The HPLC figure of carotenoids standard

表1 类胡萝卜素的标准曲线和和精密度(n=6)

Table 1 The linear equations and RSD of carotenoids

类胡萝卜素线性方程R2精密度/%叶黄素y=2.302 1x-0.099 50.998 71.62玉米黄素y=3.544 4x-0.278 60.999 31.97β-隐黄素y=1.566 6x+0.224 80.998 91.71α-胡萝卜素y=2.179 2x-0.149 60.999 52.08β-胡萝卜素y=1.808 0x-0.163 90.999 21.16番茄红素y=0.487 9x-0.066 90.999 21.20

(1)

1.3.6 β-隐黄素酯含量的测定

总体而言,柑橘中类胡萝卜素均以β-隐黄素为主,宽皮柑橘中β-隐黄素含量超过其余类胡萝卜素之和,未皂化的宽皮柑橘中β-隐黄素酯占总类胡萝

卜素的65%左右[7,13]。通过比较皂化前后β-隐黄素的含量,初步得出柑橘汁中β-隐黄素酯的含量。

1.3.7 数据分析

所有试验测得的数据都以3个重复的“平均值±标准差”表示,采用Excel和Origin 9.0分析软件进行数据处理,用SPSS 20.0进行方差分析(ANOVA),P<0.05为差异显著。

2 结果与分析

2.1 杀菌方式对柑橘汁中类胡萝卜素的影响

2.1.1 鲜榨柑橘汁中的类胡萝卜素

由表2可知,不同品种柑橘汁中类胡萝卜素的种类及含量有较大差异。从类胡萝卜素种类上看,宽皮柑橘和白色果肉柑橘汁中,均以β-隐黄素为主(分别为3.22±0.16 mg/L和0.24±0.04 mg/L),其次为叶黄素、玉米黄素和β-胡萝卜素,α-胡萝卜素含量较少。甜橙果汁中以叶黄素(1.24±0.11 mg/L)和β-隐黄素(1.20±0.06 mg/L)为主,而红色果肉柑橘汁中含有较多的番茄红素(2.61±0.15 mg/L)和β-胡萝卜素(1.38±0.11 mg/L)。3种红色果肉柑橘汁中,除红葡萄柚中未检测出β-隐黄素外,另外2种含有较高的β-隐黄素。因此,β-隐黄素是所检测的柑橘汁中主要的类胡萝卜素。根据陶俊[13]等对多个品种的柑橘果肉中的类胡萝卜素含量进行检测,发现β-隐黄素是多个品种柑橘果肉中含量最高的类胡萝卜素,其中宽皮柑橘β-隐黄素含量高达7.38 μg/g,这明显高于本次实验所测结果,这可能是由于本实验榨汁过滤而导致部分柑橘果肉损失所致。

表2 不同处理方式对柑橘汁中类胡萝卜素含量的影响 单位:mg/L

Table 2 The influence of different treatments on carotenoids content of citrus juice

品种处理方式叶黄素玉米黄素β-隐黄素α-胡萝卜素β-胡萝卜素番茄红素春见对照0.67±0.04ab0.54±0.03b2.97±0.15b0.07±0.02b0.26±0.03ab-巴氏杀菌0.62±0.05b0.51±0.06b2.88±0.11b0.04±0.01c0.22±0.04b-超声杀菌0.76±0.05a0.63±0.02a3.26±0.17a0.10±0.01a0.30±0.02a-大红袍对照0.72±0.06b0.61±0.08a3.09±0.18b0.09±0.03a0.35±0.05b-巴氏杀菌0.70±0.05b0.57±0.06a2.95±0.09b0.09±0.02a0.32±0.05b-超声杀菌0.85±0.07a0.66±0.07a3.54±0.13a0.11±0.04a0.45±0.02a-南丰蜜桔对照1.11±0.10b0.79±0.06b3.52±0.20b0.21±0.05ab0.86±0.06b-巴氏杀菌0.87±0.07c0.72±0.04b3.21±0.15b0.17±0.03b0.82±0.05b-超声杀菌1.33±0.14a0.95±0.06a4.27±0.17a0.26±0.04a0.98±0.04a-椪柑对照1.07±0.02b0.76±0.04ab3.41±0.16b0.15±0.03b0.80±0.11a-巴氏杀菌1.08±0.06b0.74±0.03b3.45±0.22b0.14±0.01b0.77±0.08a-超声杀菌1.18±0.05a0.84±0.06a3.96±0.14a0.22±0.04a0.94±0.07a-温州蜜柑对照0.82±0.05b0.65±0.04a3.11±0.14b0.14±0.04a0.42±0.06ab-巴氏杀菌0.79±0.06b0.65±0.01a2.81±0.16b0.13±0.05a0.39±0.04b-超声杀菌0.95±0.08a0.73±0.06a3.59±0.20a0.17±0.02a0.48±0.01a-

续表2

品种处理方式叶黄素玉米黄素β-隐黄素α-胡萝卜素β-胡萝卜素番茄红素长叶橙对照1.37±0.11a0.40±0.05a1.21±0.06b0.10±0.03a0.19±0.06a-巴氏杀菌1.22±0.09a0.37±0.02a1.12±0.03b0.10±0.04a0.20±0.03a-超声杀菌1.59±0.08a0.46±0.07a1.34±0.08a0.14±0.02a0.23±0.05a-纽荷尔脐橙对照1.35±0.12ab0.53±0.08ab1.55±0.07b0.11±0.03a0.22±0.04ab-巴氏杀菌1.18±0.12b0.47±0.07b1.39±0.04c0.09±0.01a0.21±0.02b-超声杀菌1.61±0.15a0.64±0.03a1.83±0.10a0.14±0.04a0.30±0.06a-特罗维塔对照1.27±0.15ab0.67±0.06b0.89±0.02b0.07±0.03b0.15±0.03b-巴氏杀菌1.09±0.10b0.57±0.04b0.81±0.05b0.07±0.02b0.16±0.05b-超声杀菌1.42±0.11a0.78±0.05a1.06±0.07a0.12±0.01a0.25±0.04a-夏橙对照0.97±0.09b0.68±0.04b0.79±0.03b0.11±0.04a0.13±0.03ab-巴氏杀菌0.82±0.07c0.60±0.02c0.69±0.08b0.10±0.02a0.11±0.04b-超声杀菌1.12±0.05a0.75±0.01a0.92±0.04a0.11±0.01a0.20±0.05a-渝早橙对照1.26±0.10ab0.60±0.04b1.54±0.13b0.08±0.02ab0.23±0.05a-巴氏杀菌1.09±0.06b0.52±0.06b1.37±0.07b0.05±0.01b0.15±0.02b-超声杀菌1.42±0.11a0.75±0.08a1.86±0.15a0.10±0.03a0.27±0.04a-丰都红心柚对照0.20±0.04ab0.11±0.05a0.79±0.09ab0.05±0.02a0.88±0.07ab1.19±0.07ab巴氏杀菌0.15±0.05b0.08±0.02a0.73±0.06b0.05±0.02a0.81±0.05b1.06±0.13b超声杀菌0.24±0.02a0.13±0.01a0.92±0.10a0.04±0.01a1.03±0.11a1.36±0.15a卡拉卡拉对照0.55±0.06ab0.11±0.03a0.89±0.07ab0.07±0.02a1.25±0.11b2.49±0.16b巴氏杀菌0.52±0.03b0.09±0.02a0.82±0.07b0.07±0.03a1.16±0.08b2.22±0.12b超声杀菌0.63±0.05a0.15±0.04a1.01±0.09a0.09±0.03a1.55±0.13a2.92±0.17a红葡萄柚对照---0.09±0.01a2.01±0.14b4.15±0.21b巴氏杀菌---0.09±0.01a1.89±0.11b3.88±0.18b超声杀菌---0.12±0.04a2.26±0.09a4.68±0.36a代代对照0.13±0.01ab0.09±0.02ab0.52±0.07b0.01±0.00a0.09±0.04a-巴氏杀菌0.10±0.04b0.06±0.01b0.41±0.03c0.02±0.01a0.09±0.03a-超声杀菌0.16±0.02a0.11±0.02a0.66±0.04a0.01±0.01a0.12±0.05a-鸡尾葡萄柚对照0.08±0.00ab0.07±0.03a0.15±0.02ab-0.05±0.02ab-巴氏杀菌0.06±0.02b0.06±0.01a0.11±0.01b-0.04±0.00b-超声杀菌0.09±0.01a0.07±0.02a0.19±0.04a-0.07±0.01a-尤力克柠檬对照0.04±0.01a0.06±0.02a0.09±0.03ab-0.02±0.00a-巴氏杀菌0.02±0.02a0.05±0.01a0.07±0.02b-0.02±0.02a-超声杀菌0.05±0.02a0.07±0.01a0.13±0.03a-0.01±0.01a-

就类胡萝卜素含量而言,宽皮柑橘汁中含量最高,其次为甜橙和红色果肉柑橘汁,白色果肉柑橘汁中类胡萝卜素含量最少。南丰蜜桔汁中的叶黄素、玉米黄素、β-隐黄素和α-胡萝卜素含量在所测品种中最高,分别为1.11±0.10、0.79±0.06、3.52±0.20、0.21±0.05 mg/L,红葡萄柚中的β-胡萝卜素和番茄红素在所测品种中最高,分别为2.01±0.14、4.15±0.21 mg/L。

2.1.2 巴氏杀菌对柑橘汁中类胡萝卜素的影响

柑橘汁在加工过程中,类胡萝卜素的氧化、分解和异构化是其含量降低的主要原因[15]。从表2可知,巴氏杀菌处理后,柑橘汁中的类胡萝卜素会有不同程度的降低,但并未达到显著性变化。LEE等[16]和STINCO等[17]分别将手榨橙汁采用巴氏杀菌(90 ℃,30 s;99 ℃,15 s)处理,果汁中的总类胡萝卜素变化趋势与本实验相似,分别降低了10%和23.5%,后者还用相同的条件处理机榨橙汁,发现总类胡萝卜素降低10%。

本实验所测的6种类胡萝卜素,损失程度最高的为叶黄素(15.22%),其次为玉米黄素(12.81%),最低的为α-胡萝卜素(2.89%),这主要是由于类胡萝卜素结构不同而导致的损失程度不同,例如环氧类胡萝卜素(花药黄质、紫黄质等)和羟基类胡萝卜素(叶黄素、玉米黄素等)较胡萝卜素(α-胡萝卜素、β-胡萝卜素等)更加稳定。GAMA[18]等实验也证明热处理过程中大部分色素的损失是由紫黄质和叶黄素引起的,不同结构的类胡萝卜素的稳定性及氧化敏感性也不同。

2.1.3 超声杀菌对柑橘汁中类胡萝卜素的影响

超声杀菌对柑橘汁中类胡萝卜素含量的影响见表2,6种类胡萝卜素即叶黄素、玉米黄素、β-隐黄素、α-胡萝卜素、β-胡萝卜素和番茄红素的含量增加率分别为16.23%、16.59%、19.35%、23.52%、21.84%和14.78%。SANTHIRASEGARAM[19]和ABID等[20]分别用超声处理芒果汁、苹果汁,也发现被处理果汁中的类胡萝卜素含量均显著提高。因此超声杀菌能有效提高果汁中类胡萝卜素含量,这具有重要的研究和应用意义。

超声杀菌作为新型的非热杀菌技术,它比巴氏杀菌更能显著提高果汁中类胡萝卜素的含量,究其原因可能有3点,一是超声空穴效应及其产生的剪切力使细胞壁破裂,细胞内容物流出,而对类胡萝卜素有辅助提取的作用[21];二是超声的消泡作用去除了溶解在果汁中的氧气[22],同时降低了相关氧化酶的活性,从而抑制了类胡萝卜素的氧化;三是超声杀菌温度比巴氏杀菌低,减少了果汁中类胡萝卜素等热敏性物质的降解。

2.2 杀菌方式对柑橘汁中VA的影响

从图2可以看出,宽皮柑橘汁中VA含量丰富(0.37±0.02 mgRAE/L),其中南丰蜜桔含量最高(0.45±0.03 mgRAE/L),此外红葡萄柚及卡拉卡拉果汁中VA含量也较高(0.34±0.02,0.28±0.03 mgRAE/L),白色果肉品种的柑橘汁中VA含量最少(0.03±0.00 mgRAE/L)。由于果汁中VA原类胡萝卜素含量的变化会直接影响VA的含量,因此不同杀菌方式处理之后VA含量与类胡萝卜素变化趋势基本相同,巴氏杀菌之后果汁中VA含量降低(9.61%),而超声杀菌会使其提高(23.12%),这也说明消费者饮用超声杀菌之后的柑橘汁更有利于VA的补充。

1-春见;2-义兴大红袍;3-南丰蜜桔;4-椪柑;5-温州蜜柑;6-长叶橙;7-纽荷尔脐橙;8-特罗维塔;9-夏橙;10-渝早橙;11-丰都红西柚;12-卡拉卡拉;13-红葡萄柚;14-代代;15-鸡尾葡萄柚;16-尤力克柠檬。
下同。
图2 不同处理方式对柑橘汁中维生素A含量的影响

Fig.2 The influence of different treatments on VA content
of citrus juice

2.3 杀菌方式对柑橘汁中β-隐黄素酯的影响

图3是南丰蜜桔皂化前后类胡萝卜素的色谱图,皂化后图3-A中类胡萝卜素酯的峰消失,含氧类胡萝卜素(叶黄素、玉米黄素、β-隐黄素)的含量明显增高,而皂化对不含氧的类胡萝卜素(α-胡萝卜素、β-胡萝卜素)影响较小。因此,对以β-胡萝卜素和番茄红素为主的红葡萄柚进行类胡萝卜素分析时,可不经皂化,以减少类胡萝卜素的损失。

A-未皂化的类胡萝卜素提取物(UCE);B-皂化的类胡萝卜素提取物(SCE)
图3 样品中的类胡萝卜素高效液相色谱图

Fig.3 The HPLC figure of carotenoids in sample

β-隐黄素作为柑橘汁中的主要类胡萝卜素,在果汁中大多以酯的形式存在,因此,其含量也可以作为评价柑橘汁营养价值的指标之一。皂化后β-隐黄素含量增加最为明显,而对于果汁中β-隐黄素酯的种类,傅虹飞[7]采用液质联用的方法对其进行分析,发现宽皮柑橘中以β-隐黄素癸酰酯、β-隐黄素月桂酰酯、β-隐黄素豆蔻酰酯、β-隐黄素棕榈酰酯4种为主,而甜橙和白色果肉品种柑橘汁中只检测到除β-隐黄素癸酰酯外的3种。从图4中可以看出宽皮柑橘汁β-隐黄素酯含量普遍较高(2.36±0.19 mg/L),其次是甜橙(0.78±0.06 mg/L)。巴氏杀菌会使β-隐黄素酯含量降低(9.61%),而超声杀菌则会提高其含量(18.17%),究其原因与类胡萝卜素含量变化原因相似。

图4 不同处理方式对柑橘汁中β-隐黄素酯含量的影响

Fig.4 The influence of different treatments on β-cryptoxanthin ester content of citrus juice

2.4 杀菌方式对柑橘汁中色泽参数的影响

从表3可以看出,尽管杀菌方式不同,但柑橘汁色泽参数的变化趋势相似,与鲜榨果汁相比,杀菌处理后果汁的L*b*C*升高,a*、OJ下降。不同品种的柑橘汁在色泽上均不同程度地表现出亮度升高、黄色加深、红色变淡、色泽饱和度增强趋势。这一结果与TIMMERMANS等[23]研究的巴氏杀菌以及GUERROUJ等[24]报道的超声杀菌对橙汁色泽的影响趋势一致。与巴氏杀菌相比,超声杀菌对柑橘汁色泽参数的影响更为明显,引起该变化的原因除了超声杀菌能显著提高柑橘汁中类胡萝卜素含量之外,还可能与超声产生的OH·引发呈色物质的氧化还原反应及异构化有关,此外超声的空穴效应对果汁色泽改变的影响也已被TIWARI[25]等证实。

表3 不同处理方式对柑橘汁色泽的影响

Table 3 The influence of different treatments on color of citrus juice

品种处理方式L∗a∗b∗C∗OJ春见对照39.87±0.05c5.69±0.07a19.84±0.13c19.64±0.15c39.86±0.11a巴氏杀菌40.33±0.09b4.98±0.01b20.06±0.02b19.83±0.02b39.35±0.04b超声杀菌41.43±0.09a4.67±0.02c20.55±0.01a20.39±0.03a39.27±0.01b大红袍对照43.35±0.15c6.11±0.04a20.32±0.10c21.22±0.08c38.93±0.09a巴氏杀菌44.81±0.19b5.79±0.01b21.22±0.47b23.63±0.50b38.66±0.03b超声杀菌46.14±0.06a5.45±0.22c23.63±0.02a24.33±0.03a38.27±0.16c南丰蜜桔对照50.03±0.39c16.02±0.11a34.54±0.19c37.07±0.01c44.76±0.19a巴氏杀菌51.01±0.10b15.72±0.07b35.38±0.13b37.42±0.13b44.58±0.05ab超声杀菌52.28±0.02a14.56±0.03c36.16±0.24a39.43±0.25a44.36±0.10b椪柑对照46.97±0.03c13.33±0.03a32.98±0.06b35.57±0.13c44.13±0.12a巴氏杀菌47.88±0.13b12.40±0.13b33.37±0.17b37.22±0.19b44.01±0.04a超声杀菌48.52±0.07a11.60±0.11c35.33±0.31a37.79±0.34a43.95±0.09a温州蜜柑对照40.33±0.12c10.19±0.06a26.04±0.21c27.96±0.04b43.69±0.08a巴氏杀菌40.55±0.04b9.91±0.11b27.12±0.27b28.18±0.28b43.34±0.09b超声杀菌41.47±0.07a8.36±0.08c28.12±0.02a29.17±0.13a42.99±0.05c长叶橙对照47.85±0.08c0.65±0.02a31.87±0.08c31.88±0.17c37.45±0.17a巴氏杀菌48.26±0.12b0.59±0.03b32.67±0.17b32.67±0.17b37.24±0.01b超声杀菌49.60±0.09a0.28±0.02c33.60±0.08a33.61±0.08a37.17±0.01b纽荷尔脐橙对照48.62±0.04c4.77±0.05a31.20±0.04c31.57±0.01c39.05±0.15a巴氏杀菌49.05±0.02b3.93±0.05b32.76±0.14b34.84±0.14b38.85±0.03b超声杀菌50.77±0.06a3.36±0.03c35.08±0.13a35.30±0.14a38.52±0.03c特罗维塔对照46.81±0.30b3.79±0.06a29.44±0.32c29.69±0.13b38.74±0.03a巴氏杀菌47.46±0.01a2.91±0.21b30.29±0.04b32.37±0.03a38.62±0.01a超声杀菌47.86±0.18a2.32±0.04c31.55±0.44a32.69±0.46a38.44±0.13b夏橙对照42.08±0.21b4.56±0.06a26.82±0.01c27.20±0.14c42.04±0.08a巴氏杀菌42.56±0.56b4.41±0.22a27.60±0.40b28.48±0.46b41.97±0.04a超声杀菌43.48±0.28a3.82±0.32b28.42±0.24a29.64±0.30a41.34±0.06b渝早橙对照49.45±0.33c1.04±0.01a34.16±0.27b34.17±0.02c37.51±0.03a巴氏杀菌49.90±0.02b0.84±0.09b34.91±0.05a34.82±0.06b37.37±0.06b超声杀菌51.32±0.04a0.72±0.07b35.17±0.12a35.19±0.13a37.25±0.06c丰都红心柚对照39.66±0.17c3.63±0.06a4.90±0.09b6.09±0.11c34.55±0.13a巴氏杀菌40.79±0.11b2.77±0.17b5.25±0.03a7.07±0.01b34.07±0.01b超声杀菌41.79±0.08a2.44±0.05c5.55±0.28a7.55±0.33a33.86±0.24b卡拉卡拉对照41.87±0.08c5.73±0.02a22.14±0.14c22.87±0.14c39.94±0.07a巴氏杀菌42.96±0.26b5.21±0.15b23.28±0.44b23.71±0.47b39.43±0.12b超声杀菌44.64±0.23a4.57±0.20c23.92±0.13a24.48±0.16a39.14±0.03c

续表3

品种处理方式L∗a∗b∗COJ红葡萄柚对照31.33±0.06c9.72±0.01a4.78±0.06c10.84±0.04c43.00±0.08a巴氏杀菌32.94±0.04b9.31±0.13b5.26±0.02b11.09±0.11b42.66±0.01b超声杀菌33.42±0.12a9.09±0.08c5.65±0.11a11.75±0.17a42.41±0.07c代代对照35.81±0.16b-0.22±0.01a9.42±0.11b10.42±0.11c35.80±0.10a巴氏杀菌36.55±0.04a-0.51±0.01b10.41±0.09a11.42±0.09b35.43±0.03b超声杀菌36.88±0.24a-0.98±0.03c10.57±0.06a11.61±0.06a34.95±0.09c鸡尾葡萄柚对照37.15±0.07c-0.14±0.03a14.91±0.05c14.91±0.05c36.42±0.02a巴氏杀菌38.18±0.02b-0.65±0.08b16.97±0.03b17.00±0.03b35.80±0.01b超声杀菌40.94±0.07a-1.04±0.01c17.58±0.16a17.59±0.16a35.25±0.06c尤力克柠檬对照35.77±0.26b-1.75±0.05a3.55±0.04c4.20±0.03c31.61±0.11a巴氏杀菌35.91±0.10b-2.25±0.01b3.84±0.01b4.67±0.02b31.08±0.08b超声杀菌37.60±0.01a-2.41±0.02c4.13±0.01a4.95±0.02a30.71±0.01c

2.5 柑橘汁中类胡萝卜素含量与色泽参数的相关性

表4列出了柑橘汁中类胡萝卜素含量与色泽参数的相关性,由于本实验只有3个品种的柑橘含有番茄红素,故对番茄红素不作分析。叶黄素、玉米黄素和β-隐黄素与各个色泽参数均呈显著或极显著正相关,尤其是与L*b*C*均呈极显著正相关。β-胡萝卜素与a*、OJ呈极显著正相关,与b*C*呈显著正相关。α-胡萝卜素的含量仅与a*呈显著正相关,而与其余色泽参数无显著的相关性。OJ值与玉米黄素、β-隐黄素和β-胡萝卜素呈极显著正相关,与叶黄素呈显著正相关。L*a*b*三者相比,b*权重较大,L*次之,a*相对较低,说明黄蓝值(b*)是柑橘汁色参数中最重要指标,且与含量呈正相关。

表4 类胡萝卜素含量与色泽参数的相关性

Table 4 The correlation between carotenoids content and
color parameters

指标叶黄素玉米黄素β-隐黄素α-胡萝卜素β-胡萝卜素L∗0.885∗∗0.696∗∗0.714∗∗0.2620.460a∗0.552∗0.612∗0.570∗0.592∗0.791∗∗b∗0.916∗∗0.802∗∗0.762∗∗-0.1330.521∗C0.909∗∗0.820∗∗0.796∗∗0.1730.555∗OJ0.579∗0.788∗∗0.837∗∗0.3950.748∗∗

注:*表示差异达5%显著水平,**表示差异达1%显著水平。

3 结论

本试验所测的各品种柑橘鲜榨果汁中,宽皮柑橘的类胡萝卜素含量普遍较高,多数品种柑橘汁中β-隐黄素的含量最高,其次是叶黄素、玉米黄素和β-胡萝卜素,而α-胡萝卜素含量较少,番茄红素只存在于红色果肉品种的柑橘汁中。巴氏杀菌的高温会使类胡萝卜素降解,因此会降低果汁中的类胡萝卜素含量,而超声杀菌由于空穴效应及温度较低等原因,超声杀菌比巴氏杀菌能更显著地提高果汁中类胡萝卜素,此外,巴氏杀菌也会相应地降低VA(9.61%)和β-隐黄素酯(9.61%)等活性物质的含量,而超声杀菌则会分别将其含量提高23.12%和18.17%,这说明超声杀菌作为新型的非热杀菌方式不仅会减少果汁中热敏性物质的降解,其独特的空穴效应也会使细胞壁破碎,使细胞内容物流出,对类胡萝卜素有辅助提取的作用,从而提高果汁中类胡萝卜素等活性物质的含量,提高果汁的营养价值。

两种杀菌方式处理之后的果汁色泽参数呈现相同的变化趋势,均不同程度地表现出亮度升高,黄色加深,红色变淡,色泽饱和度增强,OJ值略有下降。通过相关性分析得出叶黄素、玉米黄素和β-隐黄素与L*b*C*均呈极显著正相关,与其余色泽参数也呈显著正相关。α-胡萝卜素的含量仅与a*呈显著正相关,β-胡萝卜素的含量与a*、OJ呈极显著正相关,与b*C*呈显著正相关。类胡萝卜素作为柑橘汁中的活性物质,其含量会影响果汁的营养品质,同时它也是果汁中的主要色素,通过色泽影响果汁的感官品质,因此其对果汁品质具有重要意义。

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Effects of pasteurization and ultrasonic sterilization on carotenoids in citrus juice and the color of the juice

YU Fengsheng,SUN Zhigao*,FANG Ming,ZHANG Qunlin,LI Tian,SHENG Ran,HAO Jingmei

(Citrus Research Institute,Southwest University, Chongqing 400712,China)

Abstract In this experiment, 16 varieties of citrus were used as raw material. After hand-squeezing, the juices were treated with pasteurization and ultrasound sterilization, respectively. The contents of carotenoids in the samples were detected by HPLC, and the color was measured by colorimeter. The contents of vitamin A (VA), β-cryptoxanthin ester in citrus juice, and the relationship between carotenoids and color parameters were calculated. The results showed that ultrasounic sterilization could significantly increase the contents of carotenoids, VA, and β-cryptoxanthin ester in fruit juice than pasteurization did. Both sterilization methods showed similar effects on color changes in citrus juice. In other words, the lightness, yellowness, and saturation of citrus juice increased, while the redness and the orange juice index decreased. In addition, lutein, zeaxanthin, and β-cryptoxanthin were positively correlated with each color parameters significantly or highly significantly.

Key words citrus juice; ultrasound sterilization; carotenoids; quality