錢籽霖，秦宏文，劉 奕，蔣和體*

紫薯富含淀粉、蛋白質、果膠、纖維素、維生素、氨基酸及礦物質，特別是花青素和硒元素含量豐富[1-2]，長期食用可增強人體免疫力、延緩衰老、改善肝功能、抑制癌變等[3-4]。新鮮紫薯由于含水量高，貯藏時容易出現(xiàn)脫水、萌芽、腐爛及風味改變等不良現(xiàn)象，尤其在溫度較高的地區(qū)，長期貯藏并保持品質較為困難。因此，紫薯深加工顯得尤為必要。我國紫薯種植面積大、產量高、品種多，將紫薯加工成純天然紫薯汁，既解決鮮薯的浪費問題，又提高其商品價值，且能較好地保持紫薯原有風味和營養(yǎng)價值，因此具有良好發(fā)展前景和研究價值。

目前對紫薯汁的研究多集中于糖化酶解工藝優(yōu)化、提高紫薯汁花色苷穩(wěn)定性以及分析加工過程中化學成分變化等方面[5-10]。萬玉煒等[5]分析了燙漂、酶解等加工過程中紫薯汁化學成分的變化，發(fā)現(xiàn)護色和燙漂使游離氨基酸、游離糖、花色苷含量降低，但酶解使其含量增加；閆征等[9]發(fā)現(xiàn)酶解能提高花色苷穩(wěn)定性；楊靜[11]發(fā)現(xiàn)不同烹煮方式對甘薯總酚、VC含量及抗氧化活性影響顯著。此外，馮莉梅等[12]分析鑒定出獼猴桃-紫薯復合酒與普通紫薯酒中香氣成分共39 種。雖然各類研究很多，但多針對酶解等單一加工過程，關于不同加工工藝對紫薯汁品質影響的研究較少；此外，對紫薯汁香氣成分分析較為欠缺，研究多集中于紫薯酒。本研究比較分析了生漿、熟漿、蒸料3 種加工方式對紫薯汁品質的影響，并對紫薯汁香氣成分進行了鑒定，為工業(yè)化生產中選擇紫薯汁制汁工藝提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

渝紫7號取自四川省開江縣紫薯基地。VC、硫酸亞鐵、H2O2、無水乙醇、NaOH、無水葡萄糖、HCl、Na2CO3（分析純） 成都市科龍化工試劑廠；水楊酸（分析純） 重慶川東化學試劑廠；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）（分析純） 美國Sigma公司；福林-酚試劑（分析純）北京索萊寶科技有限公司；沒食子酸（色譜純） 上海源葉生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

PHS-3C型pH計 上海儀電科學儀器股份有限公司；7200紫外-可見分光光度計 尤尼柯（上海）儀器有限公司；HWS-26型電熱恒溫水浴鍋 上海齊欣科學儀器有限公司；UltraScan PRO型全自動色差儀 美國Hunter Lab公司；PAL-1手持糖度儀 上海上天精密儀器有限公司；HERMLE2323K型低溫高速離心機 上海精密儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 紫薯汁制備

1.3.1.1 紫薯原汁制備流程

原料→清洗→挑選→切分→打漿→過濾→灌裝→封口→高溫滅菌→常溫貯藏備用。

1.3.1.2 生漿工藝流程

原料→清洗→挑選→切分→打漿→沸水浴煮制→酶解→過濾→封口→高溫滅菌→成品。

1.3.1.3 熟漿工藝流程

原料→清洗→挑選→切分→煮制→打漿→酶解→過濾→封口→高溫滅菌→成品。

1.3.1.4 蒸料工藝流程

原料→清洗→挑選→切分→蒸制→打漿→酶解→過濾→封口→高溫滅菌→成品。

1.3.1.5 具體操作

挑選新鮮無病蟲害紫薯，洗凈后切成2～3 cm的薄片，分別做如下處理：1）生漿工藝：按紫薯鮮質量50%加純凈水打漿，漿液沸水浴煮熟，取出冷卻；2）熟漿工藝：將紫薯片置于已沸鍋中煮熟，撈出，按鮮質量50%加入煮鍋中的水打漿；3）蒸料工藝：將紫薯片置于蒸鍋內蒸至外硬內軟無硬心，按鮮質量50%加入蒸鍋中的水打漿。將紫薯漿先后加入中溫α-淀粉酶（添加量0.4 mL/kg、pH 6.0、60 ℃左右）液化2.5 h、復合糖化酶（添加量0.4 mL/kg、pH 5.5、65 ℃左右）糖化2 h，85 ℃滅酶10 min后100 目細紗布過濾，罐裝封口后121 ℃滅菌15 min，冷卻，常溫貯藏備用。測定前加純凈水調節(jié)可溶性固形物質量分數(shù)至15%。

1.3.2 可溶性固形物、總糖、還原糖質量分數(shù)的測定

可溶性固形物、總糖質量分數(shù)分別參照果汁行業(yè)標準SB/T 10203—1994《果汁通用試驗方法》[13]的直接測定法、直接滴定法進行測定；還原糖質量分數(shù)的測定采用GB 5009.7—2016《食品安全國家標準 食品中還原糖的測定》[14]的直接滴定法。

1.3.3 色澤的測定

以UltraScan PRO型全自動色差儀（反射模式）測定，結果以亮度值（L*）、紅綠值（a*）、黃藍值（b*）表示，紫薯原汁色度分別為L0*值、a0*值、b0*值，平行測定3 次?？偵钪担é）按式（1）進行計算[15]。

1.3.4 花色苷含量的測定

取2 g紫薯汁于50 mL容量瓶中，用10 mL 0.01 mol/L HCl-體積分數(shù)80%乙醇溶液定容至50 mL，160 W超聲15 min，搖床振蕩1 h，10 ℃放置23 h，4 ℃ 10 000 r/min離心15 min，上清液即為花色苷提取液。取2 mL提取液分別用pH 1.0 NaCl-HCl緩沖溶液、pH 4.5 NaAc-HAc緩沖液稀釋5 倍，平衡15 min后分別于530、700 nm波長處測定吸光度。花色苷含量（C）按式（2）、（3）計算，以矢車菊素-3-葡萄糖苷計[16]。

式中：V為吸取提取液的體積/mL；DF為稀釋倍數(shù)；m為樣品質量/g；449.2為矢車菊素-3-葡萄糖苷摩爾質量（g/mol）；26 900為矢車菊素-3-葡萄糖苷吸光系數(shù)（L/（mg·cm））。

1.3.5 總酚質量濃度的測定

酚類物質提取[17]：取10 mL紫薯汁，加25 mL pH 3.0的體積分數(shù)70%乙醇溶液，搖勻，避光浸提30 min后180 W超聲輔助提取30 min，4 ℃ 10 000 r/min離心20 min，上清液于－18 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

總酚質量濃度參考文獻[18]采用福林-酚法進行測定。以沒食子酸質量濃度為橫坐標、吸光度為縱坐標，繪制標準曲線，得到線性方程：y＝13.123 0x+0.002 1，R2＝0.999 4，取0.5 mL提取液測定吸光度?？偡淤|量濃度以沒食子酸計，單位為（mg/mL）。

1.3.6 褐變指數(shù)的測定

取4 g紫薯汁加10 mL體積分數(shù)80%乙醇溶液混勻，室溫下避光反應0.5 h，每隔5 min攪拌一次，4 ℃ 8 000 r/min離心10 min，取上清液，在420 nm波長處測定吸光度。以體積分數(shù)80%乙醇溶液為空白，平行測定3 次。褐變指數(shù)（BD）按式（4）計算[15]。

式中：A為吸光度；V為提取液體積/mL；m為樣品質量/g。

1.3.7 抗氧化活性的測定

1.3.7.1 DPPH自由基清除率的測定

穩(wěn)定的DPPH自由基在乙醇溶液中呈現(xiàn)深紫色，在517 nm波長處有強吸收峰。DPPH自由基與自由基清除劑通過配對作用使顏色逐漸消失，一定范圍內，褪色程度與其接受的電子數(shù)量呈線性關系。取稀釋10 倍的紫薯汁與0.2 mmol/L DPPH溶液各3 mL搖勻，避光放置30 min，517 nm波長處測定吸光度A0。同時測定稀釋10 倍的紫薯汁與溶劑乙醇各3 mL混合后的吸光度A1，以及乙醇與DPPH溶液各3 mL混合后的吸光度A2。以乙醇為空白，DPPH自由基清除率按式（5）進行計算[19]。

1.3.7.2 羥自由基清除率的測定

取9 mmol/L FeSO4和9 mmol/L乙醇-水楊酸溶液各1 mL于25 mL比色管中，加入適量紫薯汁和1 mL 8.8 mmol/L H2O2溶液，用蒸餾水定容至15 mL，搖勻，37 ℃水浴15 min后測定吸光度。A0測定時參比溶液為不加H2O2體系，Ax、Ax0測定時參比溶液為去離子水。羥自由基清除率按式（6）進行計算[20]。

式中：A0為不加樣品的吸光度；Ax為加樣品的吸光度；Ax0為加樣品不加H2O2的吸光度。1.3.8 香氣成分的測定

1.3.8.1 頂空固相微萃取

取紫薯汁6 mL于20 mL萃取瓶中，加入1.0 g NaCl，密封后插入老化好的萃取針，50 ℃水浴中放穩(wěn)并推出萃取針頭，頂空萃取30 min后插入氣相色譜-質譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrum，GC-MS）儀進樣口進樣，解吸5 min[21]。

1.3.8.2 香氣成分的GC-MS分析

GC條件[22]：色譜柱：DB-5MS（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；升溫程序：40 ℃保持2 min，14 ℃/min升至90 ℃，保持2 min，再以5 ℃/min升至130 ℃，保持5 min，最后以16 ℃升至230 ℃，保持2 min；載氣（He）流速1.00 mL/min，壓力53.5 kPa，進樣口溫度230 ℃，進樣量1 μL；不分流進樣。

MS條件[23]：電子電離源；電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃；掃描方式為Scan；掃描范圍m/z 35～400；掃描速率769 amu/s。

1.3.9 感官評價

由15 名參加過感官評價培訓的品評員組成感官評定小組，按照紫薯汁感官評分標準表，采用9 分制對樣品色澤、氣味、滋味、組織狀態(tài)以及綜合評價進行評分，5 分為最低可接受分數(shù)。

表1 紫薯汁感官評分標準Table 1 Criteria for sensory evaluation of purple sweet potato juice

1.4 數(shù)據分析

使用OriginPro 8.1軟件制圖，SPSS 19.0軟件進行單因素方差分析（One-way ANOVA），以P＜0.05表示差異顯著，數(shù)據以 ±s表示（n＝3）。

2 結果與分析

2.1 可溶性固形物、總糖、還原糖質量分數(shù)測定結果

表2 不同工藝制得的紫薯汁糖類指標測定結果Table 2 Effect of processing methods on soluble solids, total sugar and reducing sugar contents of purple sweet potato juice

如表2所示，與紫薯原汁相比，加工后紫薯汁可溶性固形物、總糖、還原糖質量分數(shù)均顯著上升（P＜0.05），且蒸料汁＞熟漿汁＞生漿汁。這主要是因為高溫蒸煮使紫薯中的淀粉大量糊化，經淀粉酶、糖化酶進一步酶解，促進可溶性固形物溶出，并使淀粉及其他可溶性多糖轉化成還原糖，從而使可溶性固形物、總糖以及還原糖的質量分數(shù)顯著增加。結果顯示，生漿、熟漿、蒸料3 種紫薯汁的可溶性固形物質量分數(shù)雖相差不大，但熟漿汁和蒸料汁的總糖及還原糖質量分數(shù)卻高于生漿汁。這可能是因為紫薯在蒸煮過程中由于與水分子直接接觸，更有利于淀粉的前期糊化，從而使后期糖化、液化比生漿汁更徹底，還原糖質量分數(shù)更高。

2.2 紫薯汁花色苷含量、總酚質量濃度及褐變指數(shù)的測定結果

花色苷是由花青素與糖通過糖苷鍵結合而成的一類多酚類化合物，是紫薯汁中主要的天然色素，不僅賦予紫薯鮮艷的色彩，而且具有諸多保健功能。但花色苷穩(wěn)定性易受pH值、氧濃度、溫度、光照、酶、親核試劑和金屬離子等因素的影響，在食品加工及貯藏中常發(fā)生化學變化[24-28]。如圖1A所示，蒸料汁和熟漿汁花色苷含量顯著高于生漿汁（P＜0.05），紫薯原汁、生漿汁、熟漿汁、蒸料汁花色苷含量依次為0.10、0.12、0.59、0.78 mg/100 g。有研究表明，酶解作用將淀粉大分子降解為小分子，使溶液中更多的花青素游離出來，并轉化為花色苷[29]。蒸料和熟漿工藝由于蒸煮使淀粉充分糊化，因而后續(xù)酶解較生漿汁更徹底，從而使花色苷含量上升更顯著。此外，在實驗過程中發(fā)現(xiàn)，紫薯汁經酶解后，在相同溫度和pH值下紫色較原汁更穩(wěn)定，推測酶解后花色苷的穩(wěn)定性更好，有研究表明酶解可增強紫薯汁花色苷的穩(wěn)定性[9]。

紫薯加工過程中，紫薯組織中含有的多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）會催化多酚類物質氧化聚合成黑色素，發(fā)生酶促褐變，這類反應嚴重影響紫薯的感官品質，降低其經濟利用價值。由圖1B可知，加工后紫薯汁總酚質量濃度總體下降不明顯，紫薯原汁、生漿汁、熟漿汁、蒸料汁總酚質量濃度依次為0.20、0.11、0.16、0.17 mg/mL。此外，熟漿汁及蒸料汁的褐變指數(shù)顯著降低（P＜0.05），紫薯原汁、生漿汁、熟漿汁、蒸料汁的褐變指數(shù)依次為4.52、2.11、0.63、0.91（圖1C）。有研究表明，高溫加熱能降低PPO的活力，在100 ℃加熱20 min時，紫薯PPO基本失活[30]；但是，如果熱處理方式不適宜，不但不能使酶鈍化，反而會加速酶與底物的接觸，從而促進褐變[9]。本實驗蒸煮加熱條件下，PPO基本失活，減少了酚類物質的氧化損失，從而抑制褐變。

圖1 不同制汁工藝對紫薯汁花色苷含量（A）、總酚質量濃度（B）、褐變指數(shù)（C）的影響Fig. 1 Effects of different processing methods on anthocyanins (A), total phenolics content (B) and browning index (C) of purple sweet potato juice

2.3 紫薯汁抗氧化活性的測定結果

DPPH自由基是一種比較穩(wěn)定的自由基，在517 nm波長處有較強吸收[31]，廣泛用于衡量樣品的體外抗氧化活性。羥自由基作為活性氧中最活躍的自由基之一，幾乎可與活細胞中任何分子發(fā)生反應，并促進機體組織蛋白解聚、核酸斷裂、多糖裂解和脂質氧化等，從而引發(fā)細胞病變，導致疾病發(fā)生，加速機體衰老[32]，因此也常作為衡量抗氧化活性的特征指標。

圖2 不同制汁工藝對紫薯汁抗氧化活性的影響Fig. 2 Effects of different processing methods on antioxidant capacity of purple sweet potato juice

由圖2可知，不同制汁工藝下，紫薯汁清除DPPH自由基和羥自由基的能力也有所不同，但相比紫薯原汁均顯著增強（P＜0.05）。DPPH自由基清除率強弱順序依次為：生漿汁（72.26%）＞熟漿汁（63.86%）＞蒸料汁（61.71%）＞紫薯原汁（53.53%）。羥自由基清除率強弱順序依次為：生漿汁（81.27%）＞熟漿汁（66.77%）＞蒸料汁（60.95%）＞紫薯原汁（21.17%）。有研究表明，紫薯汁中起主要抗氧化作用的是花色苷等多酚類物質，VC次之，此外多糖對抗氧化作用的貢獻也較大[33-34]。在加熱初期，多酚和多糖類物質溶出，使其抗氧化活性增強，但隨著加熱溫度的升高，這部分物質會發(fā)生一定程度的降解和失活，且VC基本被破壞，從而使其抗氧化活性降低[35]。此外，熱處理溫度越高，花青素清除羥自由基的能力越弱[36]。在本實驗中，加熱初期促進紫薯汁中花色苷及多酚、多糖類物質的溶出，同時使PPO失活，減少了酚類物質的氧化，從而使其抗氧化活性增強；而熟漿和蒸料工藝由于高溫蒸煮，使得多酚、多糖類物質部分降解或失活，花青素清除羥自由基能力減弱，且VC基本被破壞，從而使其抗氧化活性低于生漿汁。

2.4 紫薯汁色澤的測定結果

表3 不同工藝制得的紫薯汁色澤測定結果Table 3 Effects of different processing methods on color of purple sweet potato juice

由表3可知，制汁工藝對紫薯汁色澤影響顯著。ΔE值表示色澤變化程度，ΔE值越小，紫薯汁顏色變化越小。由于紫薯原汁褐變最嚴重，故色澤各項指標較低。熟漿汁ΔE值（13.10）最高，蒸料汁（8.88）次之，生漿汁（1.32）最低，說明蒸煮處理對紫薯汁色澤變化影響較大（P＜0.05），這可能是由于紫薯在蒸煮過程中色素物質有溶出和分解現(xiàn)象，使紫薯汁的顏色發(fā)生變化[7]，同時蒸煮熱效應使美拉德反應劇烈[37]，蒸煮處理時間越長，紫薯汁色澤變化越大。L*值表示亮度，L*值越大亮度越大；a*值表示有色物質的紅綠偏向，正值越大，越偏向紅色，負值的絕對值越大，越偏向綠色；b*值表示有色物質的黃藍偏向，正值越大，越偏向黃色，負值的絕對值越大，越偏向藍色。熟漿汁L*、a*、b*值最大，表明色澤比較透亮、偏紅、偏黃；蒸料汁b*值為負，說明偏向藍色；生漿汁L*、a*、b*值均較低，說明色澤偏暗。研究表明，高溫加熱能降低PPO的活力，在100 ℃加熱20 min時，甘薯PPO基本失活，從而能較好地保存甘薯汁的色澤[30]。因此，從紫薯汁色澤保持角度來看，熟漿工藝效果最好。

2.5 紫薯汁感官評價結果

圖3 不同加工工藝下紫薯汁風味感官評價結果Fig. 3 Sensory evaluation of purple sweet potato juices produced by different processing methods

如圖3所示，不同制汁工藝對紫薯汁色澤和氣味影響較大，對組織狀態(tài)以及滋味影響次之。在感官評價中，大多數(shù)人更喜歡熟漿汁及蒸料汁，說明這兩種工藝改善了紫薯汁的氣味及滋味，較好地保持了紫薯汁的色澤及組織狀態(tài)。生漿汁褐變較為嚴重，色澤較差，且應有的紫薯香氣不濃郁。這可能是因為蒸煮和酶解有利于風味物質的溶出，如糖類、花色苷等，高溫加熱有利于美拉德反應的發(fā)生，從而產生多種風味物質，同時一定溫度下能使PPO失活以抑制褐變，這些均有利于提升感官品質。感官評價結果與色澤測定結果趨勢一致，熟漿汁綜合感官評分最高，呈現(xiàn)透亮的深紫色，口感柔和，有少許沉淀，具有紫薯特有的香氣。

2.6 紫薯汁香氣成分鑒定結果

采用GC-MS對不同工藝紫薯汁香氣成分進行鑒定，保留相似度不低于80%的成分，結果如表4所示。共鑒定出40 種香氣成分，其中紫薯原汁21 種，占總峰面積的39.18%；生漿汁24 種，占總峰面積的45.00%；熟漿汁21 種，占總峰面積的82.38%；蒸料汁16 種，占總峰面積的72.80%。經蒸煮及酶解后的紫薯汁香氣成分含量明顯增加，相對于紫薯原汁，熟漿汁和蒸料汁分別增加了43.20%和33.62%。

表4 不同工藝制得的紫薯汁香氣成分分析結果Table 4 Analysis of aroma components in purple sweet potato juices made by different processing methods

紫薯原汁主要香氣成分為烯萜類（14.54%）和醛類（13.57%），生漿汁主要香氣成分為醛類（14.42%）、醇類（13.19%）和烯萜類（10.65%），二者特征香氣成分中的醛類和烯萜類物質主要為果汁提供木香和花香等清新氣息。熟漿汁和蒸料汁主要香氣成分為酯類（28.19%、23.47%）和醇類（20.14%、19.00%），二者的特征香氣成分如異戊醇及葵酸乙酯等酯類物質為果汁提供了濃郁的果香、花香和酯香，香氣更加悅人?？梢娊浾糁蠛螅鞚{汁產生了更多的酯類和醇類物質，提供了更豐富濃郁的香氣，這是因為蒸煮過程中加熱發(fā)生了美拉德反應，從而促使酯類物質的生成；醇類物質在加熱初期產生[21]，同時酶解也有利于香氣物質的釋放。香氣成分分析結果與感官評定結果基本一致。

3 結 論

本研究考查了生漿、熟漿、蒸料3 種制汁工藝對紫薯汁品質的影響，分析了糖類質量分數(shù)、花色苷含量、總酚質量濃度、褐變指數(shù)、抗氧化活性、色澤等品質指標的變化情況，并進行感官評價和香氣成分分析。結果表明：生漿汁抗氧化活性最高，但褐變嚴重，色澤及香氣不佳；蒸料汁花色苷含量最高，但色澤偏暗，感官及香氣不如熟漿汁；熟漿汁雖然花色苷含量低于蒸料汁，且抗氧化活性不及生漿汁，但褐變指數(shù)最低，香氣最佳，色澤最好，呈現(xiàn)透亮的深紫色，口感柔和，具有紫薯的特有香氣。熟漿工藝中水煮和酶解均有利于提高糖含量，并促進花青素和多酚類物質的溶出，在一定程度上能提高抗氧化活性；高溫加熱使PPO基本失活，從而抑制紫薯汁褐變，有利于色澤的保持；加熱產生的酯類和醇類等有利香氣的產生，賦予紫薯汁濃郁的酯香、花香和果香。綜合考慮，熟漿工藝能較好地保持紫薯汁的營養(yǎng)成分，在一定程度上提高花色苷含量和抗氧化活性，并對色澤、滋味、香氣等具有較大的改善作用，產品品質較好，且便于在實際生產中進行操作。