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        高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁褐變及貯藏品質(zhì)的研究

        2022-11-18 02:53:44王曉東馬笑巍朱新越任建堂李喜宏
        農(nóng)產(chǎn)品加工 2022年20期
        關(guān)鍵詞:高氧蘋果汁褐變

        王曉東,馬笑巍,李 盧,朱新越,任建堂,李喜宏

        (1.天津科技大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院,天津 300457;2.山西國投中魯果汁有限公司,山西 運(yùn)城 044699)

        蘋果為薔薇科(Rosacea)蘋果屬(Malus Mill)多年生木本植物,我國是世界上最大的蘋果生產(chǎn)國和消費(fèi)國[1]。蘋果營養(yǎng)豐富,不僅富含可溶性糖、有機(jī)酸、氨基酸、維生素和微量元素,還含有大量的膳食纖維、黃酮和多酚等生物活性成分[2]。國內(nèi)的蘋果除了鮮食外,剩余大部分尤其是一些品質(zhì)良好但是外觀損失的,用于蘋果汁的加工[3]。隨著生活水平提高,人們更加追求健康營養(yǎng)的果汁,因此鮮榨蘋果汁逐漸走向市場,并且消費(fèi)者的需求持續(xù)增長。

        鮮榨蘋果汁采用非熱加工,營養(yǎng)損失少、貯藏時(shí)間長,能更好地保持蘋果風(fēng)味。但是,在加工貯藏過程中會發(fā)生褐變、酶活失控、糖酸轉(zhuǎn)化等問題[4]。目前,果汁處理方式主要有物理方式(熱加工、超聲處理、脈沖電場處理)、化學(xué)方式(植酸護(hù)色)和生物方式(綠茶提取物護(hù)色)[5-8],對高氧預(yù)處理報(bào)道較少。高氧處理可以降低果蔬組織的采后生理作用,抑制微生物的生理活動,維持果蔬良好的感官品質(zhì)[9]。徐夢君等人[10]發(fā)現(xiàn),90% O2處理去核長棗可以維持感官品質(zhì),降低褐變程度,抑制乙醇積累,提高貯藏品質(zhì)。Xia Liu等人[11]發(fā)現(xiàn),80% O2預(yù)處理鮮切馬鈴薯片20 min,可以提高整體感官品質(zhì),抑制多酚氧化酶和過氧化物酶活性,提高抗氧化能力。李琪[12]研究發(fā)現(xiàn),將鮮切蘋果置于100% O2條件下處理4 h,可以顯著抑制鮮切蘋果褐變,減少丙二醛的積累,延長貯藏期。研究采用高氧預(yù)處理,損傷酶活細(xì)胞,阻斷糖酸轉(zhuǎn)化通路,達(dá)到防褐變、維持品質(zhì)的效果,為鮮榨蘋果汁提供一種新型抗褐變技術(shù)。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        供試蘋果采自新疆阿克蘇紅旗坡集團(tuán)公司園藝五分場(80°20′E,41°28′N,海拔約1 105 m),霜降后約1周內(nèi)(10月25日—30日)采收,八九分成熟度。果實(shí)產(chǎn)地預(yù)冷散去田間熱,次日運(yùn)抵天津科技大學(xué)冷庫,0℃下貯藏備用。挑選外觀一致、大小均勻、無傷無病的果實(shí)為試驗(yàn)用果。

        鄰苯二酚,天津市福晨化學(xué)試劑廠提供;氫氧化鈉、Triton X-100,天津市化學(xué)試劑研究所提供;交聯(lián)聚乙烯基吡咯烷酮(PVPP),天津市科密歐化學(xué)試劑開發(fā)中心提供;聚乙二醇6000,上海源葉生物科技有限公司;濃鹽酸、乙酸,天津市大茂化學(xué)試劑廠提供;乙酸鈉,廊坊天科生物科技有限公司提供。以上試驗(yàn)試劑純度級別均為分析純。

        1.2 設(shè)備與儀器

        WF-A2000型高效快速榨汁機(jī),光陰旭眾食品機(jī)械有限公司產(chǎn)品;Check Point O2/CO2型氣體分析儀,丹萃(遠(yuǎn)東)有限公司產(chǎn)品;HP-200型精密色度儀,上海漢普光電科技有限公司產(chǎn)品;Spectra Max型酶標(biāo)儀,天津奧佳科技股份有限公司產(chǎn)品;PAL-3型數(shù)字手持折光儀,日本ATAGO株式會社產(chǎn)品。

        1.3 試驗(yàn)方法

        蘋果預(yù)冷后置于4個(gè)氣調(diào)保鮮瓶中,溫度0℃,氧氣體積分?jǐn)?shù)分別設(shè)置為21%(對照)、50%,70%和90%,3 h后取出切塊(3~5 cm),榨汁機(jī)制汁,破碎粒度為3~5 mm,用4層紗布過濾得到鮮榨蘋果汁,裝瓶,巴氏殺菌,加蓋密封,置于4℃冷藏,每隔5 d取樣,并做3組平行。

        1.4 指標(biāo)測定

        1.4.1 褐變指數(shù)

        采用色差儀測定50.0 mL鮮榨蘋果汁的L*,a*,b*值[13]。褐變指數(shù)(BI)根據(jù)以下公式計(jì)算:

        1.4.2 可溶性固形物

        采用手持折光儀測定[14],測定前用蒸餾水進(jìn)行零點(diǎn)校正。每個(gè)樣品做3次平行試驗(yàn),讀取數(shù)值,計(jì)算平均值作為最后結(jié)果。

        1.4.3 可滴定酸含量

        可滴定酸的測定采用李學(xué)進(jìn)等人[15]的滴定法。

        1.4.4 多酚氧化酶活性

        多酚氧化酶活性的測定參考Xia Liu等人[11]的方法。取10.0 mL果汁,加入5.0 mL提取緩沖液(含1 mmol PEG,4% PVPP和1% Triton X-100),搖勻,于4℃下以轉(zhuǎn)速10 000 r/min離心20 min,收集上清液為酶提取液,低溫保存?zhèn)溆?。?00 μL酶提取液加入3.0 mL濃度為0.20 mol/L的鄰苯二酚緩沖液,于波長420 nm處測吸光度。

        1.4.5 總酚含量

        總酚含量的測定參考Hui Gao等人[16]的測定方法。

        1.4.6 可溶性醌

        取1.4.5節(jié)離心后的上清液于波長437 nm處測其吸光度[17]。

        1.4.7 感官評定

        選取10名有感官評價(jià)經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員,組成感官評價(jià)小組,根據(jù)表1的感官評價(jià)項(xiàng)目及評分表對不同處理組的鮮榨蘋果汁進(jìn)行感官評分,對品嘗結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和對比分析。感官評分內(nèi)容包括3個(gè)方面,分別為組織形態(tài)、色澤氣味、口感與滋味。

        鮮榨蘋果汁感官評價(jià)項(xiàng)目及評分見表1。

        表1 鮮榨蘋果汁感官評價(jià)項(xiàng)目及評分

        1.5 數(shù)據(jù)處理

        2 結(jié)果與分析

        2.1 高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁褐變指數(shù)的影響

        鮮榨蘋果汁褐變指數(shù)越大,說明褐變程度越深;褐變指數(shù)曲線變化速率越大,說明褐變越迅速[18]。

        高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁褐變指數(shù)的影響見圖1。

        圖1 高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁褐變指數(shù)的影響

        由圖1可知,在貯藏過程中,各處理組的鮮榨蘋果汁褐變指數(shù)均呈升高趨勢,可能是因?yàn)檎ブ^程中細(xì)胞破碎接觸氧氣發(fā)生酶促褐變和非酶褐變。貯藏25 d時(shí),經(jīng)過高氧預(yù)處理的鮮榨蘋果汁褐變指數(shù)曲線變化較21% O2對照組平緩,且差異顯著(p<0.05),其中90% O2試驗(yàn)組變化趨勢最緩。這說明高氧預(yù)處理能夠有效降低鮮榨蘋果汁的褐變程度,防褐變程度:90% O2>70% O2>50% O2>21% O2。另外,50% O2和70% O2處理組在貯藏第10天后褐變突然加劇,這表明高氧抗褐變的誘導(dǎo)效應(yīng)可能需要一個(gè)濃度閾值來觸發(fā),這與Xia Liu等人[11]研究結(jié)果一致。

        2.2 高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁可溶性固形物的影響

        鮮榨蘋果汁的可溶性固形物是衡量其營養(yǎng)品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)[19]。

        高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁可溶性固形物含量的影響見圖2。

        圖2 高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁可溶性固形物含量的影響

        由圖2可知,隨貯藏時(shí)間的延長,鮮榨蘋果汁中可溶性固形物的含量呈下降趨勢,可能是因?yàn)榧?xì)胞組織將其作為底物參與生化反應(yīng)產(chǎn)生消耗。貯藏25 d內(nèi),70% O2和90% O2處理組的可溶性固形物含量較21% O2對照組有提高。貯藏25 d時(shí),90%O2處理組的鮮榨蘋果汁可溶性固形物含量為11.6 °Brix,較21% O2對照組(9.6 °Brix),保留率達(dá)20.83%。這說明高氧預(yù)處理能夠抑制細(xì)胞組織生理活動,延緩營養(yǎng)流失,貯藏后期營養(yǎng)更豐富。

        2.3 高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁可滴定酸的影響

        可滴定酸是體現(xiàn)酸度的重要指標(biāo),與可溶性固形物一樣,是影響鮮榨蘋果汁風(fēng)味品質(zhì)的重要因素[20]。

        高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁可滴定酸含量的影響見圖3。

        圖3 高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁可滴定酸含量的影響

        由圖3可知,在貯藏過程中,鮮榨蘋果汁中的可滴定酸含量呈升高趨勢,因?yàn)楣刑前l(fā)生酵解,導(dǎo)致可滴定酸含量增加。貯藏25 d內(nèi),70% O2和90%O2處理組的可滴定酸含量均低于21% O2對照組。50% O2,70% O2,90% O2處理組的可滴定酸在貯藏25 d時(shí),含量分別為0.401%,0.385%,0.362%,較21% O2對照組分別降低3.14%,7.01%,12.56%,說明高氧預(yù)處理能夠有效抑制糖酵解過程,抑制糖酸轉(zhuǎn)化,延緩鮮榨蘋果汁中可滴定酸的升高,提高其在貯藏過程中的品質(zhì)穩(wěn)定性,使鮮榨蘋果汁保留更佳的口感與風(fēng)味。

        2.4 高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁多酚氧化酶活性的影響

        多酚氧化酶是參與鮮榨蘋果汁酶促褐變的一種含銅酶,其活力越高,酶促褐變反應(yīng)越劇烈,鮮榨蘋果汁褐變越迅速[21]。

        高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁多酚氧化酶活性的影響見圖4。

        圖4 高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁多酚氧化酶活性的影響

        由圖4可知,貯藏期內(nèi)各處理組的PPO活性均呈先升高后降低的趨勢。貯藏第10天,21% O2,50% O2,70% O2處理組的PPO活性達(dá)到峰值,并且50% O2和70% O2處理組的PPO活性峰值較21% O2對照組低,且差異性顯著(p<0.05)。另外,90% O2處理組的PPO活性峰值在貯藏第15天時(shí)出現(xiàn),且對比15 d時(shí)21% O2對照組PPO活性顯著降低(p<0.05)。綜上所述,高氧預(yù)處理能夠抑制PPO活性,90% O2預(yù)處理蘋果可以降低PPO酶活高峰,抗褐變效果最為顯著,與圖1所示結(jié)果一致。

        2.5 高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁總酚質(zhì)量濃度的影響

        酚類化合物是鮮榨蘋果汁中主要的抗氧化活性成分,常以酚酸和黃酮類化合物存在。

        高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁總酚質(zhì)量濃度的影響見圖5。

        圖5 高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁總酚質(zhì)量濃度的影響

        由圖5可知,各處理組總酚質(zhì)量濃度均呈現(xiàn)下降趨勢,而且21% O2對照組總酚質(zhì)量濃度曲線變化最快,可能是因?yàn)槊复俸肿兎磻?yīng)的進(jìn)行消耗作為底物的酚類物質(zhì)。貯藏25 d內(nèi),50% O2,70% O2和90% O2處理組總酚質(zhì)量濃度始終高于21% O2對照組,且90% O2處理組總酚質(zhì)量濃度處于最高水平。在貯藏25 d時(shí),90% O2處理組總酚質(zhì)量濃度仍有3.156 mg/mL,較21%O2對照組的2.613 mg/mL,提高了20.18%。綜上可知,高氧預(yù)處理能夠有效保留酚類物質(zhì)的質(zhì)量濃度,抑制酚類物質(zhì)作為底物發(fā)生酶促褐變反應(yīng),減少酚類物質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化,從而降低鮮榨蘋果汁的褐變現(xiàn)象,其中90% O2處理組效果最佳。

        2.6 高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁可溶性醌質(zhì)量濃度的影響

        醌類化合物是酶促褐變的反應(yīng)產(chǎn)物之一,可溶性醌含量越多,意味著鮮榨蘋果汁中黑色素的積累的越多,其色澤也就越暗、可食性越差[22]。

        高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁可溶性醌質(zhì)量濃度的影響見圖6。

        圖6 高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁可溶性醌質(zhì)量濃度的影響

        由圖6可知,貯藏25 d內(nèi),所有處理組的可溶性醌質(zhì)量濃度呈逐漸上升趨勢,可能是因?yàn)轷惢衔镒鳛槊复俸肿儺a(chǎn)物之一,在多酚氧化酶的催化下不斷生成。90%O2處理組的可溶性醌質(zhì)量濃度曲線變化速率最為平緩,在貯藏25 d時(shí),可溶性醌質(zhì)量濃度為0.904 mg/mL,比21% O2對照組降低了43.29%,具有顯著性差異(p<0.05)。50% O2和70% O2處理組在貯藏25 d內(nèi)的可溶性醌質(zhì)量濃度也均低于21% O2對照組。綜上所述,高氧預(yù)處理能夠抑制酶促褐變的進(jìn)行,減少醌類化合物的積累,降低類黑色素的聚集,從而減輕鮮榨蘋果汁的褐變現(xiàn)象。

        2.7 高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁感官評分的影響

        感官評價(jià)是通過視覺、嗅覺和味覺對蘋果鮮榨汁最直觀的評價(jià)手段。

        高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁感官評分的影響見圖7。

        圖7 高氧預(yù)處理對鮮榨蘋果汁感官評分的影響

        由圖7可知,各處理組在第0天時(shí)的感官評分無顯著性差異(p>0.05)。在貯藏25 d內(nèi),21% O2對照組的樣品感官評分始終低于高氧處理組,貯藏至25 d時(shí)感官評分為5.51分,樣品色澤變暗,滋味變差。貯藏25 d時(shí),50% O2,70% O2,90% O2處理組的樣品感官評分分別為6.43,7.42,8.19分,對比21% O2對照組分別提高16.70%,34.66%,48.64%。綜上可知,高氧預(yù)處理能夠更好地保持鮮榨蘋果汁品質(zhì),保留蘋果的天然香氣,更不易變質(zhì)。

        3 結(jié)論

        對鮮榨蘋果汁進(jìn)行高氧預(yù)處理,探究不同高氧預(yù)處理對其品質(zhì)的影響,最終明確高氧預(yù)處理最佳條件為90% O2處理3 h,并得出以下結(jié)論:①抗褐變方面。與21% O2對照組相比,90% O2處理組能夠抑制多酚氧化酶的活性,延緩褐變,降低可溶性醌的質(zhì)量濃度,提高鮮榨蘋果汁的抗褐變能力。②營養(yǎng)品質(zhì)方面。90% O2處理能夠抑制總酚分解,固化糖酸比,強(qiáng)化鮮榨蘋果汁營養(yǎng)。以期為氣調(diào)保鮮技術(shù)在果汁防褐變及貯藏品質(zhì)方面提供借鑒。

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