NFC冻梨苹果汁配方优化及其贮藏品质

高惠颖1,宋娟2,景缘3,于泳渤4,张瑞1,刘静1,胡雨晴1,吕长鑫1*,马志恒1

(1.渤海大学食品科学与工程学院,辽宁 锦州 121013;2.辽宁摩尔检测科技有限公司,辽宁 锦州 121213;3.辽宁通正检测有限公司,辽宁 沈阳 110020;4.河北晨光检测技术服务有限公司,河北 邯郸 056000)

摘 要:以冻梨和苹果为主要原料,柠檬酸和白砂糖为辅料调配研制出非浓缩还原汁(not from concentrated,NFC)即冻梨苹果汁并研究其贮藏品质。以感官评分为主要指标,采用单因素和正交试验法优化NFC冻梨苹果汁配方,研究其贮藏过程中品质变化规律。结果表明:按照冻梨汁添加量62.6% 、苹果汁添加量31.3% 、柠檬酸添加量0.1% 、白砂糖添加量6% 进行复配,产品感官评分最高为95.6;果汁贮藏35 d中pH值和可溶性固形物含量变化较小;总酚含量呈显著下降趋势(p<0.05),ABTS+自由基、DPPH自由基和羟自由基清除率分别下降16.44% 、20.15% 和14.24% ,贮藏期微生物指标均符合国家卫生标准要求。NFC冻梨苹果汁在短期贮藏过程中抗氧化能力逐渐减弱,稳定性略显降低。

关键词:冻梨;苹果;配方设计;贮藏期;品质

我国东北地区有一种传统自然冷冻贮藏方法用于生产冷冻水果,其中冻梨是最著名的冷冻水果之一[1]。北方食用冻梨习俗至少有千年历史[2],东北市场常见的冻梨品种有花盖、秋子、南果、苹果梨、鸭梨等,由于苹果梨中含有大量的矿物质,如磷、铁、钾、钙和镁,将其冷冻贮藏后具有清热益咽、止咳降噪、促进食欲、解油腻、助消化等功效[3-4]。由于苹果梨在加工过程中容易生霉变色,导致产品质量和营养价值下降,且大部分用于销售或制成冻梨,因此苹果梨资源的深加工技术及多元化利用问题亟待解决[5]

苹果树是落叶乔木,果实一般呈红色,是我国种植最广、产量最多的果类之一,富含可溶性糖、氨基酸、有机酸、维生素、膳食纤维及酚类化合物等营养物质[6-7],合理食用果实有利于肠道吸收、减少慢性疾病发生[8-10],有利于减少黑色素形成,可防老抗衰,美容养颜,还可增进食欲,缓解口渴等症状。苹果常被用于鲜食或果汁加工[11]

非浓缩还原汁(not from concentrated,NFC)是采用新鲜水果直接榨汁所得[12-13]。随着人们对饮食观念从外观到营养健康的转变,营养价值丰富的食品逐渐占据市场主导地位。本文选用东北当地特色水果冻梨和产量丰富的苹果作为原料,对NFC冻梨苹果汁配方进行优化,研究其贮藏过程中品质变化规律,旨在开发一款营养价值丰富、无香精、无色素的NFC冻梨苹果汁,最大程度保留果汁品质并延长货架期,为产业化深加工提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

冻梨:采自锦州北镇;苹果、白砂糖:市售;无水柠檬酸、D-异抗坏血酸钠(均为食品级):河南乐泰食品有限公司;果胶酶(16 000 PGU/mL):英博生物科技有限公司;没食子酸标品、无水乙醇、福林酚、碳酸钠、亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠、硫酸亚铁、过氧化氢、水杨酸、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)、2,2'-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸[2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid),ABTS]、过硫酸钾(均为分析纯):天津市大茂化学试剂厂。

1.2 仪器与设备

5804R型冷冻离心机:德国艾本德公司;PEN3电子鼻:德国AIRSENSE公司;UV-2700紫外可见分光光度计:日本SHIMADZU公司;PAL-3数显手持折光仪:北京伊特诺电子科技有限公司。

1.3 NFC冻梨苹果汁加工工艺

挑选无腐烂无霉变冻梨,置于冷水中解冻20 min,为防止汁液流失先将冻梨挤汁,后进行去皮和切块,在榨汁得到的冻梨浆中加入0.2% 果胶酶于45℃条件下酶解1.5 h,粗滤后在4 500 r/min条件下离心20 min,得到NFC冻梨汁[14]。挑选新鲜苹果洗净切块后浸泡护色液中,在榨汁得到的苹果浆中加入0.2% 果胶酶于45℃条件下酶解1.5 h,粗滤后于4 500 r/min离心20 min,得到NFC苹果汁,最后经过调配、灌装、排气和杀菌工艺得到成品。

1.3.1 NFC冻梨苹果汁配方优化单因素试验

1.3.1.1 质量比对NFC冻梨苹果汁感官评分的影响

在预试验基础上,以感官评分为主要考核指标,选择柠檬酸添加量为0.20% ,白砂糖添加量为4% ,冻梨汁和苹果汁质量比为 1∶3、1 ∶2、1 ∶1、2 ∶1、3 ∶1 进行调配,研究不同质量比差异对NFC冻梨苹果汁感官评分影响。

1.3.1.2 柠檬酸添加量对NFC冻梨苹果汁感官评分的影响

以白砂糖添加量4% ,冻梨汁和苹果汁质量比1∶1,选择柠檬酸添加量为0.10% 、0.15% 、0.20% 、0.25% 、0.30% 进行试验,研究不同柠檬酸添加量对NFC冻梨苹果汁感官评分影响。

1.3.1.3 白砂糖添加量对NFC冻梨苹果汁感官评分的影响

以柠檬酸添加量0.20% ,冻梨汁和苹果汁质量比1∶1,选择白砂糖添加量为2% 、3% 、4% 、5% 、6% 进行试验,研究不同白砂糖添加量对NFC冻梨苹果汁感官评分影响。

1.3.2 正交试验优化

根据单因素试验结果,选择冻梨汁和苹果汁质量比、柠檬酸添加量和白砂糖添加量为考察因素,以感官评分为衡量指标,设计L9(34)正交试验。正交因素水平见表1。

表1 正交试验因素水平
Table 1 Factors and levels of orthogonal test

水平 A冻梨汁和苹果汁质量比B柠檬酸添加量/% C白砂糖添加量/% 1 1∶2 0.15 4 2 1∶1 0.20 5 3 2∶1 0.25 6

1.3.3 感官评定标准

随机选取10名感官评定员进行品评,参照王妍惠等[12]的设计方法制作NFC冻梨苹果汁感官评定标准并略作修改,评定标准见表2。

表2 NFC冻梨苹果汁评定标准
Table 2 Criteria for sensory evaluation of NFC frozen pearapple juice

色泽(20分) 香气(30分) 组织状态(20分) 风味(30分)橙黄色,颜色均匀(16~20)口感清爽,酸甜适中(21~30)黄色,颜色黄暗(11~15)香气协调,无异味(21~30)汁液均匀,无杂质(16~20)口感苦涩,梨味过重(11~20)深黄色,颜色偏深(1~10)香气较淡,冻梨味偏重(11~20)汁液均匀,有沉淀(11~15)无香气,有异味(1~10)汁液不均,有沉淀(1~10)口感差,风味不协调(1~10)

1.4 指标测定

1.4.1 可溶性固形物含量测定

吸取0.2 mL NFC冻梨苹果汁滴入滴液口,采用数显手持折光仪进行测定,试验重复3次。

1.4.2 pH值测定

依次用蒸馏水和NFC冻梨苹果汁冲洗电极,再将电极插入样液中,待读数稳定后记录pH值,试验重复3次。

1.4.3 总酸含量测定

根据GB 12456—2021《食品安全国家标准食品中总酸的测定》中酸碱滴定法测定产品中总酸含量[15]

1.4.4 总酚含量测定

采用福林酚比色法,参照严和平等[16]的方法检测NFC冻梨苹果汁总酚含量。以没食子酸为标准品制作标准曲线,得回归方程为y=0.008 1x-0.003,R2=0.999 8。

1.4.5 电子鼻测定

使用PEN3电子鼻对NFC冻梨苹果汁进行风味分析。将15 mL样品置于顶空瓶中静置30 min,每个样品采集120 s,各测3次,取平均值进行分析[17]

1.4.6 微生物检测

依据GB 4789.2—2022《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》测定菌落总数;根据GB 4789.15—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验霉菌和酵母菌计数》测定霉菌、酵母菌。

1.4.7 ABTS+自由基清除能力测定

采用谢惠等[18]的研究方法并略作修改。向3支试管内依次添加2 mL ABTS溶液和2 mL样品溶液、等体积ABTS溶液和无水乙醇溶液、等体积无水乙醇和样品溶液,摇匀,避光反应10 min,734 nm处测吸光度,并分别记为Ai、Aj和Ao。ABTS+自由基清除率计算公式如下。

1.4.8 DPPH自由基清除能力测定

参照Luo等[19]的方法并略作修改。向3支试管内依次添加2 mL DPPH乙醇溶液和2 mL试样溶液、等体积无水乙醇溶液和样品溶液、等体积DPPH溶液和无水乙醇溶液,混匀后避光反应30 min,517 nm处测吸光度,分别记为A1、A2和A3。DPPH自由基清除率计算公式如下。

1.4.9 羟自由基清除能力测定

参照刘晓燕等[20]的方法并稍作改进。依次向试管中加入9 mmol/L FeSO4溶液、9 mmol/L水杨酸溶液和8.8 mmol/L H2O2溶液各2 mL,避光反应30 min,510 nm处测定吸光度AN;用等体积蒸馏水取代H2O2溶液以消除显色剂作用,其余试剂添加量不变,测定吸光度Ap;用等体积蒸馏水代替样品溶液,测量吸光度Aq。羟自由基清除率计算公式如下。

1.5 数据处理

每次试验需要重复测定3次,结果以平均值±标准差表示,并通过Origin 2018软件进行图表绘制,使用SPSS 22对试验所得数据进行分析处理。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 冻梨苹果汁质量比对NFC冻梨苹果汁感官评分影响分析

冻梨苹果汁质量比对NFC冻梨苹果汁感官评分影响见图1。

图1 冻梨苹果汁质量比对NFC冻梨苹果汁感官评分的影响
Fig.1 Effect of frozen pear-to-apple ratio on sensory score of NFC frozen pear-apple juice

由图1可知,当冻梨汁添加量不变,随着苹果汁添加量逐渐降低,苹果味突出,影响风味平衡,口感不佳;当苹果汁添加量不变,随着冻梨汁添加量逐渐增加,冻梨味突出,颜色偏深;当添加冻梨汁和苹果汁质量比在1∶1时,感官评分最高,此时NFC冻梨苹果汁酸甜适中、果味浓郁。综合分析,确定冻梨汁和苹果汁质量比为 1∶1。

2.1.2 柠檬酸添加量对NFC冻梨苹果汁感官评分影响分析

柠檬酸添加量对NFC冻梨苹果汁感官评分影响见图2。

图2 柠檬酸添加量对NFC冻梨苹果汁感官评分的影响
Fig.2 Effect of citric acid addition on sensory score of NFC frozen pear-apple juice

由图2可知,柠檬酸添加量低于0.20% 时口味不和谐,高于0.20% 时,酸度过高导致复合汁口感较差,两种水果风味不协调;柠檬酸添加量为0.20% 时,酸甜适度,色泽鲜亮。综合分析,柠檬酸添加量为0.20% 时最优。

2.1.3 白砂糖添加量对NFC冻梨苹果汁感官评分影响分析

白砂糖添加量对NFC冻梨苹果汁感官评分影响见图3。

图3 白砂糖添加量对NFC冻梨苹果汁感官评分的影响
Fig.3 Effect of sugar addition on sensory score of NFC frozen pear-apple juice

由图3可知,白砂糖添加量为5% 时,NFC冻梨苹果汁口感及风味最佳,感官评分达到最高;白砂糖添加量低于5% 时,口感偏酸,风味欠佳;高于5% 时,NFC冻梨苹果汁果味被甜味掩盖,感官评分逐渐降低。综合分析,选择白砂糖添加量为5% 进行后续试验。

2.2 NFC冻梨苹果汁正交试验结果

NFC冻梨苹果汁正交试验测定结果见表3,方差分析结果见表4。

表3 正交试验结果
Table 3 Results of orthogonal test

试验号 因素水平 感官评分A B C D(空列)1 1 1 1 1 75.10 2 1 2 2 2 77.60 3 1 3 3 3 76.60 4 2 1 2 3 78.00 5 2 2 3 1 78.10 6 2 3 1 2 75.30 7 3 1 3 2 95.60 8 3 2 1 3 91.60 9 3 3 2 1 92.30 k1 76.43 82.90 80.67 81.83 k2 77.13 82.43 82.63 82.83 k3 93.17 81.40 83.43 82.07 R 3.40 8.17 9.43 7.66

表4 方差分析结果
Table 4 Results of analysis of variance

注:** 表示有极显著影响,p<0.01。

方差来源 离差平方和 自由度 均方 F值 显著性A 559.629 2 279.815 537.072 **B 2.069 2 1.035 1.986 C 13.162 2 6.581 12.631误差e 1.04 2 0.52总和 576 8

由表3可知,A3B1C3为最优配方组合,即冻梨汁与苹果梨汁质量比为2∶1,其中冻梨汁添加量62.6% ,苹果汁添加量31.3% ,柠檬酸添加量为0.10% ,白砂糖添加量为6% 。据表4方差分析结果显示,A因素即冻梨汁苹果汁质量比对NFC冻梨苹果汁感官评分影响极显著(p<0.01),B因素柠檬酸添加量和C因素白砂糖添加量对感官评分无显著影响(p>0.05)。

2.3 NFC冻梨苹果汁贮藏品质特性变化

2.3.1 NFC冻梨苹果汁贮藏期理化指标变化分析

NFC冻梨苹果汁贮藏期理化指标变化见表5。

表5 NFC冻梨苹果汁贮藏期理化指标变化
Table 5 Changes in physicochemical indexes of NFC frozen pear-apple juice during storage period

注:同列不同小写字母表示差异显著,p<0.05。

时间/d pH值 可溶性固形物含量/% 总酸含量/(g/L)总酚含量/(μg/mL)0 2.73±0.03c 15.67±0.05a 5.35±0.03a 1 262.37±3.12a 7 2.74±0.01c 15.57±0.05ab 5.16±0.10a 1 153.28±2.17b 14 4.13±0.01a 15.53±0.05ab 5.10±0.05b 1 048.23±2.20c 21 4.12±0.01a 15.37±0.11bc 5.08±0.07c 897.22±1.35d 28 4.08±0.01b 15.26±0.23c 5.05±0.06c 893.68±2.34d 35 4.08±0.01b 15.03±0.05d 5.08±0.07c 746.88±1.79e

由表5可知,NFC冻梨苹果汁pH值从2.73±0.03升至4.08±0.01,可溶性固形物含量(soluble solids content,SSC)在15% 上下波动,说明NFC冻梨苹果汁贮藏过程中较稳定。朱金艳等[21]研究超高压和热杀菌处理对蓝莓果汁饮料贮藏期品质影响,结果表明货架期内SSC和pH值在贮藏期间变化不大,因此巴氏杀菌对冻梨苹果汁基本理化性质影响较小。NFC冻梨苹果汁在0~35 d贮藏过程中总酸含量变化不大。分析可能是由于随贮藏期延长,NFC冻梨苹果汁分解出酸性物质,酸度相应增大。NFC冻梨苹果汁在0~35 d内,酚类物质明显减少;贮藏35 d后总酚含量减少了40.84% 。分析可能是由于加工和贮藏过程中产品发生酶促褐变,从而导致酚类物质减少,其含量整体呈下降趋势,属于正常现象。

2.3.2 NFC冻梨苹果汁贮藏期香气变化分析

NFC冻梨苹果汁贮藏期香气变化结果见图4。

图4 NFC冻梨苹果汁贮藏期挥发性成分变化
Fig.4 Changes of volatile components in NFC frozen pear-apple juice during storage period

由图4可知,PCA是考察多个变量之间是否关联的一种多元统计方法[22],使用电子鼻分析不同贮藏期限的样品挥发性风味成分,可以代表大多数样本信息[23]。PCA图第1主成分和第2主成分的贡献率分别为93.45% 和4.93% ,累计贡献率98.38% 。分析每个椭圆间的距离可知,第7天NFC冻梨苹果汁样品与其它样品距离较远,表明其中存在的挥发性风味成分差异较明显。通过LDA图可得第1主成分和第2主成分累计贡献率98.57% [24]。在0~7d内,随着贮藏时间的延长LD1变化较大;在7 d~35 d内,随着贮藏期的延长,LD1和LD2气味差异变化较小,说明NFC冻梨苹果汁中挥发性成分含量变化不明显。由雷达图可知,NFC冻梨苹果汁随着贮藏期的延长气味轮廓相似[25],样品在R1、R3、R4、R6、R8 5个传感器的响应值较大且有重叠,其余5个传感器响应较低,说明其中苯等芳香类成分、甲烷等短链烷烃和醇醚醛酮类对食品整体挥发性风味有着重要贡献[26]。综上可知,NFC冻梨苹果汁在贮藏期整体风味变化较小。

2.3.3 NFC冻梨苹果汁微生物指标测定结果分析

NFC冻梨苹果汁微生物指标测定结果分析见表6。

表6 NFC冻梨苹果汁微生物指标检测
Table 6 Microbial indexes of NFC frozen pear-apple juice

检测时间/d 菌落总数/(CFU/mL)霉菌和酵母菌总数/(CFU/mL) 结论0≤100 未检出 合格35 ≤100 未检出 合格

从表6中可知,贮藏期微生物指标均符合国家卫生标准要求。

2.3.4 NFC冻梨苹果汁贮藏期自由基清除能力变化

NFC冻梨苹果汁贮藏期自由基清除能力变化见图5。

图5 NFC冻梨苹果汁贮藏期自由基清除能力变化
Fig.5 Changes in free radical scavenging activities of NFC frozen pear-apple juice during storage period

由图5可知,ABTS阳离子脱色分析只需要很短的反应时间,已广泛用于评价生物样品的抗氧化活性[27-28]。NFC冻梨苹果汁35 d贮藏期内ABTS+自由基清除能力下降了16.44% ,NFC冻梨苹果汁在0~7 d时ABTS+自由基清除能力减弱较慢,7 d~35 d时发生骤降,分析可能是因为随着贮藏期的延长,产品中化学成分发生变化,导致ABTS+自由基产生能力减弱。在0~35 d贮藏期内NFC冻梨苹果汁DPPH自由基清除能力下降了20.15% ,分析可能是由于NFC冻梨苹果汁制作过程中采用了巴氏杀菌工艺从而导致结构被破坏,致使抗氧化能力减弱。在0~35 d贮藏期内NFC冻梨苹果汁羟自由基清除能力下降了14.24% ,分析可能是由于NFC冻梨苹果汁随着贮藏时间延长营养成分损失,导致抗氧化能力降低。

3 结论

本文以冻梨和苹果为主要原料,通过单因素、正交试验优化筛选出一种果味浓郁、口感清爽的NFC冻梨苹果汁,并研究其贮藏过程中品质特性变化规律。确定了NFC冻梨苹果汁最优配方为冻梨汁与苹果汁质量比2∶1(冻梨汁添加量62.6% 、苹果汁添加量31.3% )、白砂糖添加量6% 、柠檬酸添加量0.10% ,按照此配方调制的NFC冻梨苹果汁风味及稳定性最佳;在贮藏过程中,其pH值和可溶性固形物含量和总酸含量改变均不明显,但总酚含量却随着贮藏时间的延长逐渐降低,与初始相比,降低了40.84% ;汁液中苯等芳香类成分、甲烷等短链烷烃和醇醚醛酮类含量较高对NFC冻梨苹果汁整体挥发性风味有着重要贡献;ABTS+自由基、DPPH自由基和羟自由基清除率分别下降16.44% 、20.15% 和14.24% 。由上述配方制得的NFC冻梨苹果汁色泽明亮,酸甜适中,香气协调,在短时间贮藏内稳定性略显降低。

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Optimization of NFC Pear-Apple Juice Formula and Its Storage Quality

GAO Hui-ying1,SONG Juan2,JING Yuan3,YU Yong-bo4,ZHANG Rui1,LIU Jing1,HU Yu-qing1,LÜ Chang-xin1*,MA Zhi-heng1
(1.College of Food Science and Engineering,Bohai University,Jinzhou 121013,Liaoning,China;2.Liaoning Mole Testing Technology Co.,Ltd.,Jinzhou 121213,Liaoning,China;3.Liaoning General Fair Testing Co.,Ltd.,Shenyang 110020,Liaoning,China;4.Hebei Chenguang Testing Technology Service Co.,Ltd.,Handan 056000,Hebei,China)

Abstract:Frozen pear and apple are the main raw materials,with citric acid and white sugar as auxiliary ingredients to develop not from concentrated(NFC)frozen pear and apple juice,and study its storage quality.Sensory evaluation was used as the main indicator,single-factor and orthogonal experimental methods were used to optimize the formula of NFC frozen pear and apple juice,and the quality changes during storage were studied.The results showed that by adding 62.6% frozen pear juice,31.3% apple juice,0.1% citric acid,and 6% white sugar for compounding,the product had a highest sensory score of 95.6;pH value and soluble solid content changed slightly during fruit juice storage for 35d;total phenol content decreased significantly(p<0.05),ABTS+,DPPH free radical scavenging rate decreased by 16.44% ,20.15% ,14.24% ,respectively;microbial indicators during storage met national health standards requirements.NFC frozen pear-apple juice gradually weakened in antioxidant capacity during short-term storage process,and stability slightly decreased.

Key words:frozen pear;apple;formula design;storage period;quality

DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2023.11.014

基金项目:国家“十三五”重点研发计划专项(2017YFD0400704);辽宁省民生科技计划项目(2021JH2/10200018)

作者简介:高惠颖(1997—),女(蒙古),硕士研究生,研究方向:食品加工与安全。

*通信作者:吕长鑫(1965—),男(汉),教授,研究方向:果蔬贮藏加工与食品资源开发。

引文格式:

高惠颖,宋娟,景缘,等.NFC冻梨苹果汁配方优化及其贮藏品质[J].食品研究与开发,2023,44(11):93-99.

GAO Huiying,SONG Juan,JING Yuan,et al.Optimization of NFC Pear-Apple Juice Formula and Its Storage Quality[J].Food Research and Development,2023,44(11):93-99.

加工编辑:王艳

收稿日期:2022-09-01