夏曉雨，王鳳娟，符 群，張 娜，郭慶啟，3

（1.東北林業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040；2.哈爾濱商業(yè)大學(xué) 食品工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150076；3.黑龍江省森林食品資源利用重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150040）

藍(lán)莓是杜鵑花科Ericaceae 越橘屬Vaccinium植物，為新興木本小漿果類保健果樹，物種名稱為越橘[1]。藍(lán)莓果實富含維生素（VA、VB、VC、VE等）、抗氧化酶（SOD）、花青素、類黃酮等天然活性物質(zhì)[2]，現(xiàn)代研究表明藍(lán)莓具有良好的保健功能?！笆濉逼陂g，我國著重調(diào)整飲料產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，降低碳酸飲料的比例，重點發(fā)展果蔬汁飲料、植物蛋白飲料和茶飲料等產(chǎn)品，追求營養(yǎng)與健康是未來中國飲料市場發(fā)展的必然方向。藍(lán)莓果汁飲料是目前市場上最重要的藍(lán)莓深加工產(chǎn)品之一，未來市場發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

藍(lán)莓果汁飲料中含有豐富的酚類物質(zhì)，由于藍(lán)莓果汁飲料是以食品而非保健品或藥品的形式進(jìn)入市場，因此很少有企業(yè)或消費(fèi)者關(guān)注果汁飲料加工過程中酚類物質(zhì)含量及抗氧化能力的變化，相關(guān)的研究報道也較少。劉小莉等[3]采用兩種熱處理方式研究藍(lán)莓汁生產(chǎn)過程中色澤和功能性成分改變，認(rèn)為在實際生產(chǎn)中應(yīng)采用低功率的微波加熱和短時的沸水熱燙處理；遲恩忠[4]探討了不同巴氏殺菌和高壓蒸汽殺菌對藍(lán)莓原汁營養(yǎng)成分及抗氧化性能的影響，發(fā)現(xiàn)殺菌后酚類物質(zhì)含量和自由基清除能力顯著下降，因此在保證殺菌充分的條件下，應(yīng)選擇低溫長時和高溫短時兩種殺菌條件。本試驗以藍(lán)莓果汁飲料為研究對象，探討果汁飲料加工過程中4 種典型的單元操作對酚類物質(zhì)含量和抗氧化能力的影響，以期尋求最大限度保存藍(lán)莓果汁飲料中酚類功能性化合物的加工條件，為藍(lán)莓果汁飲料生產(chǎn)工藝參數(shù)的精準(zhǔn)制定提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

野生藍(lán)莓Vacciniumspp.凍果購自大興安嶺超越野生漿果開發(fā)有限公司，全程冷鏈運(yùn)輸和保存，榨汁前解凍；

沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品，純度99.2%，中國食品藥品檢定研究所；蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品，純度98%，中國食品藥品檢定研究所；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）自由基，純度＞90%，美國Sigma 公司；2,2’-聯(lián)氨-雙（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）二銨鹽（ABTS）自由基，純度98%，美國Sigma 公司；兒茶素標(biāo)準(zhǔn)品，純度90.8%，中國食品藥品檢定研究所；所用溶劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

TU1900 紫外-可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；JQ-300DE 數(shù)控超聲波清洗器 君山超聲儀器有限公司；JYZ-C500 九陽榨汁機(jī) 九陽股份有限公司；EL20 梅特勒-托利多pH 計 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；RE-2000A 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；SHZ-D（III）循環(huán)水多用真空泵 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；高壓蒸汽滅菌鍋 上海博迅醫(yī)療生物儀器股份有限公司；HR/T20MM 立式高速冷凍離心機(jī) 湖南赫西儀器裝備有限公司；APV高壓均質(zhì)機(jī) 上海順儀實驗設(shè)備有限公司。

1.3 幾種單元操作對藍(lán)莓果汁飲料酚類物質(zhì)含量影響的處理

將藍(lán)莓凍果與蒸餾水按1∶20 料液比浸泡解凍20 min 后，用榨汁機(jī)打漿，漿液在4 000 r/min條件下離心10 min，過濾得藍(lán)莓果汁飲料，以其為空白進(jìn)行不同單元操作處理的酚類物質(zhì)含量及抗氧化功能變化的對比。

經(jīng)過預(yù)實驗和工藝條件檢索設(shè)計單元操作條件如下，分別進(jìn)行超聲波輔助提取（在離心過濾前進(jìn)行此操作，180 W 超聲波功率下處理30 min）、真空濃縮（真空度0.08 MPa、60 ℃條件下濃縮30 min）[5]、均質(zhì)（壓力30 MPa，均質(zhì)2 次，5 min）[6]、高溫殺菌（120℃，15 min）[5]、巴氏殺菌（63℃，30 min）[5]和紫外殺菌（紫外光照射30 min、殺菌強(qiáng)度2 kJ/m2）。平行試驗3 次，以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示測定結(jié)果。

1.4 酚類物質(zhì)含量的測定方法

以沒食子酸為標(biāo)準(zhǔn)品，采用Folin-Ciocalteus法[7]測定總酚含量；以蘆丁為標(biāo)準(zhǔn)品，采用硝酸鋁比色法[8]測定總黃酮含量；采用pH 示差法[9]測定花青素含量；以兒茶素為標(biāo)準(zhǔn)品，采用香草醛-鹽酸法[10]進(jìn)行原花青素含量的測定。

1.5 抗氧化能力的測定方法

采用鐵離子還原法[11]進(jìn)行總還原能力的測定；以無水乙醇為參比，進(jìn)行DPPH 自由基清除能力的測定[12]，以蒸餾水為參比進(jìn)行ABTS 自由基清除能力的測定[13]。

2 結(jié)果與分析

2.1 幾種單元操作對藍(lán)莓果汁飲料酚類物質(zhì)含量的影響

2.1.1 幾種單元操作對藍(lán)莓果汁飲料總酚含量的影響

酚類物質(zhì)是一類存在于水果、蔬菜等植物體內(nèi)的多羥基化合物的總稱，也是決定果汁飲料抗氧化能力的主要物質(zhì)之一，藍(lán)莓果汁飲料經(jīng)過4種單元操作后總酚含量的變化情況如圖1所示。

圖1 幾種單元操作對藍(lán)莓果汁飲料總酚含量的影響Fig.1 Effect of several unit operations on total phenolic compounds content in blueberry juice beverage

由圖1可知，與空白果汁飲料相比，超聲波（P＜0.01）和紫外殺菌操作促進(jìn)了總酚含量的增加，均質(zhì)、巴氏殺菌和紫外殺菌操作對總酚含量變化的影響不顯著，剩余的兩種單元操作處理均使總酚含量下降（P＜0.01），其中高溫殺菌處理后總酚含量下降最為顯著。果汁飲料經(jīng)過超聲波處理后，由于超聲波具有空化、振動、熱等效應(yīng)，造成植物細(xì)胞壁的破壞，增加溶劑穿透力，促進(jìn)酚類物質(zhì)的溶出[14]。紫外殺菌處理后，總酚含量升高了1.23%，說明紫外殺菌會對總酚含量的提高具有一定的促進(jìn)作用。

均質(zhì)處理后的藍(lán)莓果汁飲料中總酚含量未有顯著性變化，推測可能是30 MPa 的均質(zhì)強(qiáng)度對果汁飲料中酚類物質(zhì)的傳質(zhì)沒有明顯的作用效果。巴氏殺菌處理后的果汁飲料總酚含量也無顯著性變化，馬婷婷等[15]采用巴氏殺菌處理胡蘿卜汁時發(fā)現(xiàn)這種單元操作雖然降低了多酚的穩(wěn)定性，但多酚含量并沒有明顯變化。真空濃縮處理后總酚含量損失程度達(dá)11.27%，有研究發(fā)現(xiàn)，藍(lán)莓果汁飲料經(jīng)過不同程度、不同溫度的濃縮處理且經(jīng)復(fù)原計算表明，其總酚含量都會有不同程度的下降，且與濃縮程度的增大成反比，這可能與濃縮時長時間的加熱以及真空時溶液沸點的改變所引起的結(jié)構(gòu)變化有關(guān)。高溫殺菌雖然能殺死果汁飲料中的微生物以保證其安全性，但由于高強(qiáng)度的熱處理會較嚴(yán)重地破壞多酚類活性成分的結(jié)構(gòu)，使得總酚含量降低23.14%。趙光遠(yuǎn)等[16]在研究渾濁蘋果汁熱殺菌前后酚類物質(zhì)變化時，發(fā)現(xiàn)總酚和單體酚類物質(zhì)均減少。高溫殺菌和巴氏殺菌以及真空濃縮處理過程雖然均有熱處理的操作過程，但它們對總酚含量變化的影響卻不同，這是由于熱處理的效果是取決于加熱過程的溫度和時間、樣品本身屬性以及多酚類物質(zhì)對溫度的敏感性等[17]，所以熱處理對總酚含量的影響是不同的[18]。

2.1.2 幾種單元操作對藍(lán)莓果汁飲料總黃酮含量的影響

絕大多數(shù)植物體內(nèi)都含有黃酮類化合物，它們在植物的生長、發(fā)育、開花、結(jié)果以及抗菌防病等方面起著重要的作用。黃酮類化合物因酚羥基上的氫原子可與過氧自由基結(jié)合生成黃酮自由基，進(jìn)而與其他自由基反應(yīng)，從而終止自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。藍(lán)莓果汁飲料經(jīng)過4 種單元操作后的總黃酮含量的變化如圖2所示。

由圖2可知，藍(lán)莓果汁飲料中的總黃酮類化合物在受到超聲波處理、紫外殺菌處理后含量會有所提升，但增加效果不顯著，而在剩余其他操作單元處理后含量均呈現(xiàn)不同程度的下降，但除了高溫殺菌會帶來總黃酮含量的極顯著下降外 （P＜0.01），其余的單元操作處理后含量變化均不顯著。藍(lán)莓果汁飲料經(jīng)過超聲處理后總黃酮的含量升高了3.53%，Abid[19]用超聲波處理蘋果汁，發(fā)現(xiàn)總酚和總黃酮的保留率明顯高于未經(jīng)超聲波處理的樣本；經(jīng)紫外殺菌處理后的藍(lán)莓果汁飲料總黃酮含量升高了4.33%，說明紫外殺菌照射對黃酮類化合物的合成有一定的激發(fā)作用，也有學(xué)者研究認(rèn)為紫外光的照射可能激活了一種催化類黃酮合成的關(guān)鍵酶-查耳酮合成酶[20]。

圖2 幾種單元操作對藍(lán)莓果汁飲料總黃酮含量的影響Fig.2 Effect of several unit operations on total flavonoids compounds content in blueberry juice beverage

真空濃縮處理后果汁飲料中的總黃酮有所降低，可能與濃縮時的溫度和時間有關(guān)，陳學(xué)紅[21]對綠蘆筍汁進(jìn)行不同程度的濃縮時發(fā)現(xiàn)總黃酮含量下降；均質(zhì)處理后果汁飲料中總黃酮的含量沒有顯著性的降低。巴氏殺菌和高溫殺菌處理后，總黃酮分別損失了5.28%、17.90%，高溫條件導(dǎo)致部分黃酮類物質(zhì)發(fā)生熱降解，但因巴氏殺菌的殺菌溫度較低，故經(jīng)其處理后的總黃酮損失程度低于高溫殺菌，但這兩種不同程度的熱殺菌工藝處理對總酚和總黃酮的含量均造成了不同程度的損失影響。

2.1.3 幾種單元操作對藍(lán)莓果汁飲料花青素含量的影響

花青素屬于生物類黃酮物質(zhì)，花青素是藍(lán)莓中功能性抗氧化成分的標(biāo)志性化合物之一。果汁飲料加工過程中4 種單元操作對其含量變化的影響如圖3所示。從圖3中可見，超聲處理后花青素含量顯著升高（P＜0.05），剩余單元操作處理后均使其含量降低，其中高溫殺菌對花青素含量的破壞影響最為顯著。

圖3 幾種單元操作對藍(lán)莓果汁飲料花青素含量的影響Fig.3 Effect of several unit operations on anthocyanin compounds content in blueberry juice beverage

經(jīng)過超聲波處理后花青素含量升高6.54%；經(jīng)過紫外殺菌處理后的花青素保留率可達(dá)99.60%，相較于其它熱殺菌形式，紫外殺菌操作更能保持藍(lán)莓果汁飲料的主要功能性活性成分?；ㄇ嗨貙囟鹊拿舾行赃h(yuǎn)高于其它成分[22]，藍(lán)莓果汁飲料中的花青素經(jīng)巴氏殺菌、真空濃縮和高溫殺菌處理后分別損失了12.32%、22.68%和67.22%，巴氏殺菌屬于低溫長時殺菌，花青素結(jié)構(gòu)沒有被大量破壞；真空濃縮的溫度條件也是引起花青素含量降低的主要因素；高溫殺菌工藝的溫度遠(yuǎn)高于巴氏殺菌，且花青素本身的穩(wěn)定性受溫度影響非常大，致其結(jié)構(gòu)被破壞，含量降低極顯著（P＜0.01），Iversen[23]等在觀察黑加侖蜜汁經(jīng)巴氏殺菌處理后貯藏期間花色素的損失情況時發(fā)現(xiàn)，花色素的損失呈現(xiàn)一級反應(yīng)模式；Mikkelsen 和Poll[24]研究也表明，熱處理是引起花青素?fù)p失的最主要的工藝操作。

2.1.4 幾種單元操作對藍(lán)莓果汁飲料原花青素含量的影響

原花青素屬于具有特殊分子結(jié)構(gòu)的一種生物類黃酮，也是目前國際上公認(rèn)能夠有效清除人體內(nèi)自由基的天然抗氧化劑之一，藍(lán)莓中富含原花青素，藍(lán)莓果汁飲料在加工過程中原花青素含量的變化如圖4所示，超聲處理可以顯著提升原花青素的含量（P＜0.05），其余單元操作都會對原花青素含量造成一定的損失。

圖4 幾種單元操作對藍(lán)莓果汁飲料花原青素含量的影響Fig.4 Effect of several unit operations on proanthocyanidins compounds content in blueberry juice beverage

超聲處理后的藍(lán)莓果汁飲料中原花青素的含量提升3.53%；藍(lán)莓果汁飲料經(jīng)過真空濃縮和均質(zhì)處理后，原花青素的損失程度在1%～6%左右；63 ℃溫度條件下的巴氏殺菌造成10.47%的含量損失，說明此溫度條件下的操作可能會對原花青素的黃烷-3-醇的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，這個熱降解過程的速度會隨著溫度的升高和熱處理時間的延長而加快，至高溫殺菌操作后，使藍(lán)莓果汁飲料中原花青素的含量下降31.97%（P＜0.01）；紫外照射導(dǎo)致其含量降低16.61%（P＜0.01），推測很可能是紫外線滅菌的照射對原花青素結(jié)構(gòu)引起變化，進(jìn)而形成花青素或者其他黃酮類化合物。

2.2 幾種單元操作對藍(lán)莓果汁飲料抗氧化能力的影響

2.2.1 幾種單元操作對藍(lán)莓果汁飲料總還原能力的影響

總還原能力是檢驗果汁飲料整體抗氧化能力的一項重要指標(biāo)，由圖5可知，超聲波、均質(zhì)處理和紫外殺菌處理均提升了果汁飲料的總還原能力，而真空濃縮、巴氏殺菌和高溫殺菌對果汁飲料的總還原能力產(chǎn)生不同程度的抑制作用。

圖5 幾種單元操作處理后藍(lán)莓果汁飲料的總還原能力Fig.5 Total reduction capacity of blueberry juice beverage after several unit operations treatment

超聲波處理因為能夠促進(jìn)抗氧化活性成分的溶出從而帶來抗氧化能力的增加，Golmohamad[25]在研究超聲波頻率對紅樹莓果泥抗氧化活性的影響時發(fā)現(xiàn)，高強(qiáng)度和較高頻率的超聲處理使抗氧化活性增加17.3%；紫外殺菌處理后的Trolox 當(dāng)量是空白組的1.05 倍，紫外光的照射在一定程度上提高藍(lán)莓果汁飲料的總還原能力，說明總還原力與藍(lán)莓中的黃酮和酚類物質(zhì)的含量呈現(xiàn)一定程度的相關(guān)性。

真空濃縮、巴氏殺菌和高溫殺菌這3 種熱處理操作與空白組相比，對抗氧化能力的下降影響顯著（P＜0.05），說明果汁飲料加工過程中程度較強(qiáng)的熱處理在使功能性酚類化合物含量下降的同時，也會帶來抗氧化能力的下降[26]。均質(zhì)處理后總還原能力與空白組相比沒有顯著性差異，Karacam[27]對奧斯曼草莓汁進(jìn)行均質(zhì)處理時，發(fā)現(xiàn)60 MPa 的均質(zhì)壓力處理沒有顯著地改變樣品的抗氧化活性，而在100 MPa 壓力下均質(zhì)化2 次的草莓汁抗氧化活性提高約22.0%，表明在較高壓力下的均質(zhì)化可以提高抗氧化能力。

2.2.2 幾種單元操作對藍(lán)莓果汁飲料清除DPPH自由基能力的影響

酚類物質(zhì)具有很強(qiáng)的清除自由基的能力，因此研究果汁飲料在加工操作過程中清除自由基能力的變化具有重要的現(xiàn)實意義和價值。如圖6所示，藍(lán)莓果汁飲料經(jīng)不同的單元操作處理后，與空白組相比，只有超聲波處理對藍(lán)莓果汁飲料DPPH 自由基清除能力有著顯著的提升效果（P＜0.05），其Trolox 當(dāng)量值升高了10.25%。

圖6 幾種單元操作處理后藍(lán)莓果汁飲料DPPH 自由基清除能力Fig.6 DPPH free radical scavenging capacity of blueberry juice beverage after several unit operations treatment

真空濃縮過程中由于溫度的影響致其酚類化合物的含量降低，帶來DPPH自由基清除力的下降；3 種殺菌處理后的果汁DPPH 自由基清除能力都有所下降，高溫殺菌影響最顯著（P＜0.01），巴氏殺菌次之，紫外殺菌處理影響不顯著。高溫殺菌處理后的Trolox 當(dāng)量比空白組低286.77 μg/mL，這與曾慶帥[29]研究荔枝果汁高溫殺菌加工處理前后的DPPH 自由基清除能力變化趨勢的結(jié)果一致。高溫處理時果汁飲料中可能存在酚類物質(zhì)受熱造成的氧化損失效應(yīng)，導(dǎo)致經(jīng)高溫加熱后的果汁飲料抗氧化能力下降。

Azofeifa[29]在研究黑莓汁巴氏殺菌對細(xì)胞內(nèi)自由基的抑制作用時發(fā)現(xiàn)，與未經(jīng)巴氏殺菌的果汁飲料相比，殺菌后的果汁飲料對DPPH 自由基的清除活性明顯降低，這是由于經(jīng)熱處理的果汁飲料中的酚類化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。也有研究表明，殺菌溫度對藍(lán)莓果汁飲料清除DPPH自由基能力有很大影響[30]，與紫外殺菌這種非熱處理性的單元操作相比，藍(lán)莓果汁飲料經(jīng)巴氏殺菌和高溫殺菌后其DPPH 自由基的清除能力發(fā)生了顯著性的降低，這也證明了殺菌溫度確實是影響藍(lán)莓果汁飲料抗氧化能力的主要因素之一。然而，也有研究表明，熱處理對某些酚類化合物的影響有所不同，每種酚類化合物的濃度變化與對特定自由基的抗氧化活性有不同的作用[26]。

2.2.3 幾種單元操作對藍(lán)莓果汁飲料清除ABTS自由基能力的影響

如圖7所示，對于藍(lán)莓果汁飲料，只有經(jīng)過超聲波處理后的對ABTS 自由基的清除能力具有極顯著的提升作用（P＜0.01），其余單元操作均降低了果汁飲料的ABTS 自由基的清除能力。

圖7 幾種單元操作處理后藍(lán)莓果汁飲料ABTS 自由基清除能力Fig.7 ABTS free radical scavenging capacity of blueberry juice beverage after several unit operations treatment

均質(zhì)后自由基清除的Trolox 當(dāng)量值降低了30.76%（P＜0.01），原因可能是隨均質(zhì)過程中壓力的增加使一些細(xì)胞破碎，溶出的多酚類物質(zhì)與多酚氧化酶的接觸面積大大增加，導(dǎo)致單位體積內(nèi)果汁飲料的ABTS 自由基清除能力下降[31]；真空濃縮造成ABTS 自由基清除能力的降低與活性成分含量的顯著降低具有一定的相關(guān)性。

3 種殺菌操作中，巴氏殺菌和紫外殺菌的Trolox 當(dāng)量值與空白組相比沒有顯著性差異，說明這兩種殺菌操作對果汁飲料中活性成分清除ABTS 自由基能力的影響效果相近，與空白組相比，Trolox 當(dāng)量值降低程度不超過10.00%，但高溫殺菌處理會使得果汁飲料的ABTS 自由基清除能力極顯著的降低（P＜0.01），這是由于強(qiáng)烈的熱處理破壞抗氧化活性成分所致。

3 結(jié)論與討論

研究選取的4 種單元操作對藍(lán)莓果汁飲料中酚類物質(zhì)含量的變化均具有一定的影響效果，其具體體現(xiàn)在超聲波處理有利于酚類物質(zhì)的溶出，均質(zhì)對含量變化的影響較??；3 種具有熱效應(yīng)的單元操作中，高溫殺菌對酚類物質(zhì)含量變化的影響最為顯著，真空濃縮對其含量的影響要高于巴氏殺菌，紫外殺菌對酚類物質(zhì)含量影響的程度要低于熱殺菌。除超聲波處理操作外，試驗選取的單元操作普遍會降低藍(lán)莓果汁飲料的抗氧化能力。高溫殺菌由于對酚類物質(zhì)含量變化的影響最為顯著，因此經(jīng)過其處理后，總還原能力以及對DPPH和ABTS 兩種自由基清除能力的下降也最為顯著，說明藍(lán)莓果汁飲料的抗氧化能力與其酚類物質(zhì)的含量具有一定的相關(guān)性。

對于果蔬汁的每一個加工環(huán)節(jié)，國內(nèi)外學(xué)者致力于研究不同的加工工藝條件對果蔬汁營養(yǎng)成分的影響，以期尋求最大限度保存果蔬汁中天然營養(yǎng)成分和功能性成分的適宜條件。研究結(jié)果認(rèn)為熱殺菌處理在保證食品安全性、延長其貨架期的同時也在一定程度上破壞了食品的營養(yǎng)價值，且這種破壞程度會隨著加熱溫度的升高和加熱時間的延長而加劇，因此在保證產(chǎn)品安全的前提下應(yīng)多采用非熱殺菌技術(shù)。

果汁飲料加工過程中涉及到很多的單元操作，如破碎、榨汁、酶解、澄清以及后續(xù)的包裝與貯藏等，本文僅對4 種典型單元操作進(jìn)行了研究和分析，然而不同的單元操作處理均會對藍(lán)莓果汁的理化性質(zhì)、酚類物質(zhì)含量以及抗氧化活性產(chǎn)生不同程度的影響，這些影響還有待于進(jìn)一步的深入研究；試驗所用的果汁飲料的體積容量比工廠實際生產(chǎn)時要小很多，具有一定的局限性，在實際生產(chǎn)過程中，由于貯罐中果汁溶液有一定的高度會帶來液層靜壓效應(yīng)和傳熱阻力效應(yīng)，因此對果汁飲料中酚類物質(zhì)含量和抗氧化活性的改變可能會產(chǎn)生不同的影響效果，中試及工廠級別的影響還有待于進(jìn)一步的研究，從而能真正地指導(dǎo)生產(chǎn)實踐活動。