枸杞（Lycium barbarum L.），又名枸杞子，其鲜果酸甜可口，富含枸杞多糖、枸杞黄酮、维生素、微量元素、氨基酸等多种营养和保健成分[1-3]。科学研究表明，枸杞可提高人体免疫力和DNA修复能力，具有抗肿瘤、抗衰老、降脂血等功效[4-6]。我国枸杞种植区域以宁夏为主，青海、甘肃、新疆、内蒙古等地也有部分种植[7-8]。由于其可观的经济价值，种植面积迅速扩大。但枸杞鲜果不耐贮藏，不适合长途运输，因此目前市场上销售的枸杞以干制枸杞子为主，这在一定程度上限制了枸杞产业的发展。
浓缩是最常见的一种水果深加工方式。浓缩汁耐贮运，能在一定程度上抑制微生物生长，且成本低廉。目前果汁的浓缩方法主要有真空蒸发技术、冷冻浓缩技术、膜技术和加热浓缩等几种[9-14]。Dhumal等[15]对比了常温加热法、微波法和旋转真空蒸发法对澄清后石榴汁的浓缩效果，结果表明真空蒸发浓缩后的产品色泽最佳，浓缩汁回收率和品质保留率最高。Bozkirh等[16]研究了一种新型浓缩技术-真空微波蒸发器（vacuum microwave evaporator，VME)在浓缩苹果清汁中的应用及其对果汁品质特性的影响，采用响应面分析法确定浓缩苹果汁VME的最佳工艺条件，在最佳工艺条件下，采用VME、升膜蒸发器（rising film evaporator，RFE)和旋转蒸发器（rotatory evaporator，RE)生产浓缩苹果汁。结果表明，与常规蒸发法相比，VME法保存了苹果汁的营养成分，感官品质最好。马晓玉[17]采用冷冻浓缩技术对甜瓜汁进行浓缩，研究表明，浓缩后的褐变度低，黄酮和总酚等相关抗氧化活性成分损失较小，可溶性糖、总酸、维生素C等营养成分损失也相对较小。Bhattacharjee等[18]采用聚醚砜（polyether sulfone，PES）膜的平板膜组件对西瓜汁进行连续超滤澄清，然后采用反渗透间歇式浓缩西瓜汁，该法可有效保留果汁中维生素C。Kulkarni等[19]采用薄膜蒸发器将红枣汁浓缩成76°Brix，果汁在-40℃环境下冻藏6个月后配制成即食饮料，仍然可保留良好的风味和较高的品质。王楠[20]比较了电磁加热浓缩、油浴加热浓缩和电热板加热浓缩方式对葡萄汁的浓缩效果，发现电磁加热浓缩法效果最佳。可见，不同的果汁适用的浓缩方式不同。
真空浓缩法中果汁的受热时间短、温度低，能在一定程度上保持果汁原有的风味、香气和营养成分，因此被广泛的应用于果汁加工[21-23]。目前，关于枸杞的旋转真空浓缩技术尚缺乏系统性。由于电磁加热浓缩技术具有受热温度均匀、生产效率高、自动化能力高、成本竞争力高等优点，逐渐成为一种可代替传统加热浓缩果汁的方法[24-25]。本文探索了真空旋转浓缩法和电磁加热浓缩法这两种浓缩方式对枸杞汁品质的影响规律，为高品质浓缩枸杞汁的生产提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与主要试剂
新鲜红枸杞，产地宁夏银川市，品种为“宁杞1号”，采摘时期为8～9月份。
碳酸钠：天津市福晨化学试剂厂；无水乙醇、没食子酸标准品、芦丁标准品、苯酚：天津市科密欧化学试剂有限公司；氢氧化钠、亚硝酸钠、硝酸铝、浓盐酸：天津市大茂化学试剂厂；果糖、葡萄糖标准品：美国Sigma公司；试剂均为分析纯。
1.2 主要仪器与设备
DL-800B智能超声波清洗器：长海之信仪器有限公司；Vortex-Genie2多用途涡旋混合器：美国Scientific Industries公司；N-1300旋转蒸发仪：日本东京理化公司；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器：巩义市予华仪器责任有限公司；UV-1900i紫外分光光度计、LC-20AT高效液相色谱仪、C18 Superb液相色谱柱：日本岛津公司；RFM340+数显折射计：英国Bellingham+Stanley（B+S)公司；BCD-226STV 型冰箱：青岛海尔股份有限公司；Ultra Scan VIS型全自动色差仪：美国Hunter Lab公司。
1.3 试验方法
1.3.1 枸杞汁的制备
选取完整无损坏的新鲜枸杞，取梗后清水洗净，沥干水分；经榨汁机制得果浆，再经过200目滤网过滤后获得枸杞汁，现用现备。
1.3.2 浓缩方法的确定
1.3.2.1 浓缩终点的确定
在室温25℃下，采用真空旋转蒸发仪（55℃，70 kPa～90 kPa，50 r/min）浓缩枸杞汁至 20 °Brix～70 °Brix，取样间隔为5°Brix，4℃保留样品，流变仪检测黏度变化。
1.3.2.2 浓缩条件的确定
设定真空旋转蒸发仪温度梯度为45、55、65℃；电磁炉功率梯度为：600、800、1 200 W，以色度和浓缩效率为测定指标，探究枸杞汁浓缩工艺。浓缩效率指浓缩1 L样品至某一浓度需要的时间；色度用总色差△E*表示。
1.3.3 枸杞浓缩汁的制备
1.3.3.1 真空浓缩组
以新鲜枸杞汁为对象，采用真空旋转蒸发仪（55℃，70 kPa～90 kPa，50 r/min）浓缩果汁，分别取 20、30、40、50、60、70°Brix的浓缩枸杞汁，4℃保留样品待测。
1.3.3.2 电磁加热浓缩组
以新鲜枸杞汁为对象，采用开放式电磁锅（800 W）浓缩果汁，分别取 20、30、40、50、60、70 °Brix 的浓缩枸杞汁，4℃保留样品待测。
1.3.4 枸杞浓缩汁提取液的制备
准确称取1.3.3中制备的新鲜浓缩汁5.00 g于离心管中，加入10 mL酸化甲醇，采用超声清洗器（40℃，480 W）浸提1 h，5 000 r/min离心5 min收集上清液，重复浸提，定容至25 mL制得枸杞汁提取液，-20℃下保留待测。
1.3.5 浓缩汁酚类物质含量的测定1.3.5.1 总酚含量的测定
采用Folin-Ciocalteu检测法[26]略作修改测定总多酚含量。取适当稀释倍数的提取液样品1 mL，加入2 mL Folin-Ciocalteu试剂，振荡混合，再加入2 mL 10% NaCO3溶液，避光放置1 h，测定760 nm处的吸光值。每组样品测定3次，结果以没食子酸当量表示。多酚标准曲线方程：y=0.021 3x+0.108 9，R2=0.999 5。
1.3.5.2 总黄酮含量的测定
参照Istrati等[27]测定总黄酮含量的方法，略作修改。取1mL用酸化甲醇稀释到适当倍数的提取液，加入5% NaNO2溶液0.5 mL，振荡混匀后静置5 min，加入10% Al（NO3）3溶液0.5 mL，振荡混匀，静置6 min后加入1 mol/L的NaOH溶液2 mL，振荡混匀，45℃水浴10 min后取出冷却，1 000 r/min离心5 min，取上清液在505 nm波长下测其吸光值。每组样品测定3次，结果以芦丁当量表示。总黄酮标准曲线方程：y=0.054 6x+0.017 6，R2=0.999 6。
1.3.6 还原糖含量的测定
参考温靖等[28]的测定可溶性糖含量的方法，略作修改。准确称取1.3.3中样品3.00 g，加入9 mL超纯水振荡混匀，80℃～85℃提取30 min，10 000 r/min离心10 min后取其中上清液l mL，添加2 mL无水乙醇振荡混匀，10 000 r/min离心5 min后取其中上清液l mL过0.45 μm滤膜后待测。液相分析条件：色谱柱Agilent ZorbaxCarbohydrate（4.6mm×250mm，5μm），柱温30℃，用示差折光检测器，检测温度35℃；流动相：70%乙睛水溶液，流速：l mL/min，进样量：10 μL。每组样品测定3次，糖含量以枸杞汁质量计算。
1.3.7 浓缩汁抗氧化能力测定
1.3.7.1 ABTS+自由基清除能力的测定
参考Jeong等[29]的方法，略作修改。将提取液稀释一定倍数后，取0.1 mL待测液，加入3.6 mL ABTS溶液完全混合，室温25℃静置10 min，于734 nm处测定吸光值，空白试验是将0.1 mL待测液换成80%甲醇溶液，除此之外采取完全相同的测定步骤进行平行操作。每组样品测定3次，同时设置对照组试验。以Trolox浓度（μmol/L）为横坐标（y），吸光度值为纵坐标（x），绘制标准曲线。最终结果以每毫升枸杞汁中含有Trolox当量表示，单位为mg Trolox/mL。ABTS+自由基清除能力标准曲线方程：y=0.538 5x-0.001 8，R2=0.999 5。
1.3.7.2 三价铁离子还原能力的测定
参考Tabartj等[30]的方法，略作修改。将提取液稀释一定倍数后，取适当稀释后的样品1 mL，加入0.2 mL 0.2 mol/L磷酸盐缓冲液（pH6.6）和1.5 mL 0.3%铁氰化钾溶液，混匀，50℃孵育20 min，迅速冷却，加入l mL 10%的三氯乙酸，混匀后3 000 r/min离心10 min，取上清液2 mL，加入0.5 mL 0.3%三氯化铁溶液混匀，再加3 mL纯水，摇匀，测定波长700 nm处的吸光度。每组样品测定3次，同时设置对照组试验。以Trolox为标准品，样品的铁离子还原能力以Trolox当量表示，单位为mg Trolox/mL。三价铁离子还原能力标准曲线方程：y=0.009 6x+0.008 4，R2=0.999 3。
1.3.8 总类胡萝卜素含量的测定
参考马少君等[31]的测定胡萝卜素含量的方法，略修改。准确称取1.3.3中样品5.00g加入10mL丙酮中（含0.1%的2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚），超声（300 W，25℃）避光提取30 min，重复2次合并提取液。将等体积的10%氢氧化钾-乙醇溶液加入到提取溶液中，混匀，80℃水浴皂化40 min后，取出立刻冷却到室温25℃。将皂化液移入250mL分液漏斗，加入等体积的石油醚振荡萃取后静置分层，水相需反复提取，合并有机相，用水洗至近中性。将上层有机相用无水硫酸钠过滤，滤液收入50 mL容量瓶中，用石油醚定容，此溶液用于总类胡萝卜素的测定。定容后的提取液于450 nm波长下测吸光度，石油醚作调零管。计算公式如下。
总类胡萝卜素含量/（μg/mL）=A×V1×104（E1%×V2）
式中：A为450 nm处的吸光值；V1为提取液总体积，mL；V2为测定用提取液体积，mL；E1%为 β-胡萝卜素在正己烷中的消光系数。
1.3.9 色泽的测定
色度采用全自动色差计测定，结果采用L、a、b值，和色差△E*表示。每组样品测定3次，△E*运用下述公式计算。
式中：L为亮度，从黑（0）至白（100）；a值的正值为红/紫色，负值为浅蓝/绿色；b值的正值为黄色，负值为蓝色；其中 L0、a0、b0为枸杞原汁的 Hunter参数；L*、a*、b*为样品的Hunter参数；△E*为处理样品与新鲜枸杞之间的色泽差异，值越小表示色泽保留越好。
1.4 试验统计与分析
试验数据采用SPSS 19.0软件进行统计分析，组间比较采用配对样本t检验，p<0.05为差异显著，所有试验均重复3次，数据采用平均值±标准差表示，图采用Origin 2017进行绘制。
2 结果与分析
2.1 浓缩终点的确定
黏度随可溶性固形物变化曲线见图1。
图1 黏度随可溶性固形物变化曲线
Fig.1 Curve of viscosity changing with soluble solids
研究表明在液态食品中，黏度不仅是感官结构的性质指标，而且会影响食品的加工与贮藏[32]。由图1可知，当枸杞汁浓缩至55°Brix时其黏度变化较显著，由1.264×10-3Pa·s上升至 1.806 Pa·s。从浓缩汁流动性角度考虑，果汁浓度过大会加大清洗难度，造成资源浪费，浓缩汁生产中物料黏度变化系数较大，生产设备参数要求过高，对投入生产增加了一定的难度，为了避免这类问题，可将果汁黏度发生较大变化的，设定含量为浓缩终点[33]。综上所述，设定可溶性固形物达到50 °Brix 时为浓缩终点，果汁黏度达到 5.343×10-1Pa·s，变化骤幅较小，具备一定的流动性。
2.2 浓缩条件的确定
真空浓缩温度对总色差和效率的影响见表1。
表1 真空浓缩温度对总色差和效率的影响
Table 1 Effect of vacuum concentration temperature on total chromatic aberration and efficiency
注：同列中不同字母表示差异显著（p＜0.05）。
45 2.11±0.02c 0.54±0.05c 55 3.12±0.04b 0.71±0.04b 65 5.24±0.04a 2.37±0.05a温度/℃总色差（△E*）浓缩效率/（L/h）
真空浓缩组通过设置温度，保持恒温加热。由表1可知，浓缩效率与温度间呈正相关性，结果：65℃>55℃>45℃。真空浓缩组总色差随着加热温度升高，总色差变大，因此对色泽的保护效果：45℃>55℃>65℃。浓缩条件以浓缩效率较高，色差较小为标准，确定55℃为真空浓缩的最适温度。
加热功率对总色差和浓缩效率的影响见表2。
表2 加热功率对总色差和浓缩效率的影响
Table 2 Effect of heating power on total chromatic aberration and concentration efficiency
注：同列中不同字母表示差异显著（p＜0.05）。
功率/W总色差（△E*）浓缩效率/（L/h）600 13.45±0.08c 1.28±0.02a 800 14.89±0.09b 0.72±0.03b 1 200 16.61±0.08a 0.38±0.03c
电磁炉加热属于持续加热过程，且功率越高，温度上升速率越快。由表2可知，热浓缩组中浓缩效率与功率呈正相关性，结果：1 200 W>800 W>600 W；枸杞汁的总色差随浓缩功率增加和温度上升而变化，则对色泽的保护效果：600 W>800 W>1 200 W。浓缩条件以浓缩效率较高，色差较小为标准，确定800 W为热浓缩的最适浓缩功率。
2.3 浓缩方式对酚类物质含量的影响
浓缩方式对总酚含量的影响见图2，浓缩方式对总黄酮含量的影响见图3。
图2 浓缩方式对总酚含量的影响
Fig.2 Influence of concentration method on total phenol content
不同字母表示相同可溶性固形物下两组浓缩方式间差异显著（p＜0.05）。
图3 浓缩方式对总黄酮含量的影响
Fig.3 Influenceofconcentrationmethodontotalflavonoidscontent
不同字母表示相同可溶性固形物下两组浓缩方式间差异显著（p＜0.05）。
酚类物质广泛存在于各种蔬菜水果中，对果品的风味、色泽和抗氧化活性功能有重要的影响，包含了类黄酮，单宁类、酚酸类、醌类、花青素类等，酚类物质对温度敏感，高温会破坏其分子结构[34-35]。如图2所示，两种浓缩处理后，总酚含量均随着可溶性固形物含量升高而增加，当枸杞汁可溶性固形物为70.05°Brix时，总酚变化差异最为明显，差异显著（p＜0.05），热浓缩组总酚含量从1 015.1mg/kg到4879.86mg/kg，增加了3.81倍；而真空浓缩组总酚含量从1 007.43 mg/kg提高到4 315.27 mg/kg，增加了3.28倍。
黄酮类化合物是枸杞汁中重要的一类次生代谢产物，具有清除自由基，延缓果蔬的衰老与褐变的效果[36]。如图3所示，总黄酮的含量呈累积状态，不同浓缩方式对黄酮含量的影响差异显著（p<0.05）。当浓缩至50°Brix时热浓缩组与真空浓缩组总黄酮含量分别为对照组样品的3.03倍和2.49倍。相对于真空浓缩组，热浓缩组浓缩效率较高，有利于保留多酚黄酮类物质的含量。
2.4 浓缩方式对还原糖含量的影响
枸杞浓缩汁中还原糖含量不仅影响了产品的感官品质和对微生物的抑制作用，还与浓缩过程中色度的变化密切相关。浓缩方式对果糖含量的影响见图4，浓缩方式对葡萄糖含量的影响见图5。
图4 浓缩方式对果糖含量的影响
Fig.4 Effect of concentration method on fructose content
不同字母表示相同可溶性固形物下两组浓缩方式间差异显著（p＜0.05）。
图5 浓缩方式对葡萄糖含量的影响
Fig.5 Effect of concentration method on glucose content
不同字母表示相同可溶性固形物下两组浓缩方式间差异显著（p＜0.05）。
如图4、图5所示，可溶性固形物浓度越高，可溶性糖含量越高。两种浓缩方式对果糖、葡糖糖含量的影响差异显著（p<0.05）。当浓缩至到20°Brix时，热浓缩组与真空浓缩组中果糖含量分别为对照组样品的78.94%、71.40%；葡萄糖含量分别为对照组样品的73.97%、69.86%，枸杞汁中部分还原糖参与了美拉德反应；相比真空浓缩组，热浓缩组依靠前期热浓缩效率快，缩短了美拉德反应的发生时间，对枸杞汁中还原糖含量保留率更高。当浓缩至30°Brix～70°Brix之间时，相比热浓缩组，真空浓缩组中果糖与葡萄糖含量保留效果更优，枸杞汁中果糖和葡萄糖、蛋白质等含有游离羰基的化合物和氨基化合物经过聚合和缩合反应大量参于美拉德褐变反应，从而导致其果汁中还原糖含量显著低于真空浓缩组的含量。
2.5 浓缩方式对抗氧化能力的影响
枸杞汁中含有丰富的抗氧化活性物质（如酚类、黄酮类、VC等），但在浓缩过程中受热可能诱导该类物质分子发生结构改变，影响了抗氧化活性[37-38]。浓缩方式对ABTS+自由基清除能力的影响见图6，浓缩方式对三价铁离子还原能力的影响见图7。
图6 浓缩方式对ABTS+自由基清除能力的影响
Fig.6 Influence of concentration method on ABTS+free radical scavenging ability
不同字母表示相同可溶性固形物下两组浓缩方式间差异显著（p＜0.05）。
图7 浓缩方式对三价铁离子还原能力的影响
Fig.7 Influence of concentration method on reduction capacity of ferric ion
不同字母表示相同可溶性固形物下两组浓缩方式间差异显著
（p＜0.05）。
如图6、图7所示，两种浓缩技术制备的枸杞汁样品具有不同的抗氧化能力；相同的可溶性固形物下，两种浓缩方式处理后的浓缩果汁的抗氧化能力间差异显著（p<0.05）。热浓缩组与真空浓缩组对ABTS+自由基清除率与对照组样品相比分别由2．33 mg Trolox/mL上升至 18．26 mg Trolox/mL 和 13．92 mg Trolox/mL，分别是对照组样品ABTS+自由基清除能力的7．84倍和5．97倍；且三价铁离子还原能力分别由0．81 mg Trolox/mL上升至 7．41 mg Trolox/mL 和 2．89 mg Trolox/mL，是对照组的7．31倍和3．57倍。结果显示，相比于真空浓缩组，热浓缩组处理后的浓缩果汁的抗氧化活性保持较好。
2.6 浓缩方式对总类胡萝卜素含量的影响
类胡萝卜素是一类具有聚异戊二烯长链结构的不饱和化合物，广泛存在于果蔬中，具有抗氧活性是合成维生素A的重要来源、天然色素，可增强免疫能力和临床应用意义。研究表明枸杞子中总类胡萝卜素可分为游离胡萝卜素和类胡萝卜素脂肪酸酯[39-40]。浓缩方式对总类胡萝卜素含量的影响见图8。
图8 浓缩方式对总类胡萝卜素含量的影响
Fig.8 Effect of concentration method on total carotene content
不同字母表示相同可溶性固形物下两组浓缩方式间差异显著（p＜0.05）。
如图8所示，两种浓缩组中总类胡萝卜素含量差异显著（p<0.05）。浓缩过程中总类胡萝卜素含量不断累积，当浓缩至50°Brix时，热浓缩组与真空浓缩组中总类胡萝卜素含量分别达到13.86 μg/mL和5.97 μg/mL，分别为对照组样品的7.7倍和3.32倍。类胡萝卜素对光照和温度敏感，因而易于降解；同时浓缩效率间接影响了降解的速度，速率越快保留率越高。
2.7 浓缩方式对色度的影响
果蔬汁浓缩过程中常常伴随着褐变反应，包括酶促褐变和非酶褐变，由于酚类物质和酚类衍生物产生化学反应，或者氨基酸和糖类由于加热产生美拉德反应以及焦糖化作用，进而造成产品色泽的显著变化，影响产品的感官[41-43]。热浓缩对浓缩汁色度的影响见图9，真空浓缩对浓缩汁色度的影响见图10。
图9 热浓缩对浓缩汁色度的影响
Fig.9 Effect of thermal concentration on chroma of concentrated juice
不同字母表示不同可溶性固形物间差异显著（p＜0.05）。
图10 真空浓缩对浓缩汁色度的影响
Fig.10 Effect of vacuum concentration on chroma of concentrated juice
不同字母表示不同可溶性固形物间差异显著（p＜0.05）。
如图9、图10所示，与对照组样品相比，两种浓缩方式下枸杞汁的色泽均随可溶性固形物浓度变化而变化，其中热浓缩中L*、b*值和a*值均随可溶性固形物升高而下降，说明经热浓缩的枸杞汁亮值、红值、黄值均降低，此时色泽中b*值最高因此使得浓缩后枸杞汁呈现暗红偏黄色的色泽；真空浓缩组的b*值显著降低，L*和a*值变化趋势小，表明经真空浓缩的枸杞汁黄值显著降低，因此使得浓缩后枸杞汁呈现暗红色。
枸杞汁浓缩至40°Brix时，相比真空浓缩组，热浓缩组中L*、b*值升高幅度更显著，表明热浓缩前期可有效保护枸杞汁的亮度和黄色光泽，这可能是由于加热浓缩效率更高，缩短了样品产生褐变的时间。当浓缩至 40°Brix～70°Brix之间时，热浓缩 L*、a*和 b*值下降趋势更大，这可能是由于热浓缩温度处于上升过程，高温使枸杞浓缩汁中丰富的果糖和葡萄糖等还原糖发生美拉德反应，糖类物质在加热浓缩产生焦糖化，酚类极其衍生物受热氧化，而真空浓缩温度稳定，致使其色差变化较小。结果分析可得，相比热浓缩组，真空浓缩组对枸杞汁的色度保护效果更优，颜色更符合产品需求，更容易被消费者接受。
3 结论
试验研究了两种浓缩方式对枸杞汁品质的影响，以高浓缩效率，总色差变化较小为标准，确定55℃为真空浓缩组的加热温度，800 W为热浓缩组的电磁炉加热功率；依据黏度变化，确定50°Brix时为浓缩终点。相比真空浓缩组，热浓缩组对枸杞汁汁中总类胡萝卜素、多酚黄酮类物质含量的保留率更优，且抗氧化能力变化趋势与总酚、总黄酮含量变化趋势呈相关性，因此热浓缩组的抗氧化能力保持较好。枸杞汁在浓缩过程中颜色的变化主要与美拉德反应程度、类胡萝卜素的保留和酚类物质的化学反应密切相关。高温促进枸杞汁浓缩中还原糖（果糖和葡萄糖）发生美拉德反应，致使其色泽呈现暗红偏黄色，总色差相对较大。相比热浓缩组，真空浓缩组能更好地保护枸杞汁的色度，呈现暗红色的光泽，更容易被消费者接受。
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