黑加仑（Ribes nigrum L.）学名为黑穗醋栗，系虎耳草科（Saxifragaceae）茶藨子属（Ribes）落叶丛生灌木浆果，是一种球形、黑色、营养丰富的落叶水果，味道酸甜，是果酒、果酱、饮料和其他加工产品的重要原料[1]，在世界范围广受欢迎，具有耐寒、耐风沙的特点。黑加仑富含酚类物质，包括酚酸、黄酮和花青素等[2]，具有优良的抗氧化能力和抗肿瘤能力，被誉为“第三代水果”之中的小浆果之王，具有极高的美容保健及药用价值[3]。近年来其保健功效逐渐被众人熟知，黑加仑功效产品市场需求大大提升，从黑加仑中提取花青素、类黄酮等酚类化合物也逐渐成为研究热点。果汁加工通常包括清洗、粉碎、压榨、过滤、净化、均质和脱气、增稠、混合、消毒、包装等工序，这些工序不可避免地会影响果汁的营养成分和口感[4]。当前黑加仑果汁生产技术存在出汁率低及生产工艺不成熟等缺陷。因此，最大限度地提高果汁产量，减少加工过程中的褪色、风味和营养损失，保持产品的均匀度、亮度和透明度非常重要。
热烫是果蔬汁加工之前的一种通过软化组织提高出汁率的方法，通过热烫操作，细胞热膨胀，使细胞壁变薄，可使果肉从细胞质中流出，从而提高果汁产量[5]，并起到预消毒的作用，防止微生物生长影响果汁质量。黄国清等[6]研究结果表明热烫处理提高了樱桃出汁率，并且改善了樱桃汁的品质。热烫还可钝化多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）、过氧化物酶（peroxidase，POD）等影响产品稳定性的酶[7]，这样可以避免因酶促褐变而导致的色香味改变，通常将过氧化物酶在蔬果加工过程中的失活作为是否充分热烫的标准[8]。然而热烫处理要注意时间和温度，否则会影响果蔬汁的品质，造成营养成分的损失。胡大伟等[9]的试验结果显示，对南瓜片进行热烫处理能够明显提高出汁率，但热烫时间过长则会损害南瓜中的营养物质。
应用酶处理技术对细胞壁纤维组织进行降解是提高果蔬出汁率、较大程度保留果蔬营养成分的有效手段，并且酶技术作用条件较温和，具有专一性、特异性、成本低、无有机残留等优点，所以酶解果汁研究相对成熟[10]。黑加仑果皮中富含果胶和纤维素，是细胞壁的主要支撑成分，导致其难以裂解。果胶酶和纤维素酶可以降低果汁黏性，破坏细胞壁，提高果汁出汁率和澄清度[11]。高红芳[12]利用果胶酶法制备欧李汁，出汁率可达74.80%，透光率86.0%。李远蓬等[13]利用果胶酶和半纤维素酶组成的复合酶酶解制备费约果果汁，双酶水解后的果汁表现出更高的澄清程度和总酚等营养物质成分。高文涛等[14]采用不同比例的纤维素酶和果胶酶进行酶解试验，提高了黄花菜的出汁率并且进一步提升多酚物质的含量。杜琨[15]利用果胶酶和混合酶进行分段水解人参果，显著提高了果汁的出汁率。刘伟等[16]研究热烫参数对蓝莓果汁品质的影响，结果表明，80 ℃热烫2 min 对控制蓝莓中褐变诱导酶的活性和保持花青素成分的有效性有较好的效果，按比例使用果胶酶和纤维素酶对蓝莓进行酶解处理，果汁产量达到（81.8±1.5）%。
超声波会通过机械能、热能和空化作用，以高频振荡破坏细胞壁，短时间果汁内营养成分快速流出，达到清洗和杀菌的作用，近年来，越来越多的研究表明，超声波用于果蔬生产加工过程可提高出汁率[17]。在生产果汁的过程中，由空泡发射出来的喷气冲击波，在过程中能引起热空化反应，从而增加动能和热量在介质中的传送，并使表皮层产生破裂，进而提高果汁产量[18]。超声波还能够协同酶解提高果汁出汁率[19]。果胶酶联合使用超声处理芒果可显著提高出汁率并缩短酶预处理时间（从2 h 到1 h），超声和酶联合处理相比单一酶处理或超声处理，可进一步提高出汁率和可溶性固形物含量、促进活性成分析出、增强抗氧化活性、改善果汁口感[20]，这与Wang 等[21]研究诺丽果汁超声-酶处理结果一致。研究表明，单独进行超声波预处理并不能显著提高香蕉汁的产量，而超声与两种酶预处理相结合时，最大产量为89.40%，而对照组为47.30%[22]。
不同的处理方式提高果汁出汁率程度不同，因此，本文将热烫、酶解处理和超声处理结合，以黑加仑果实出汁率为考察指标，首先确定热烫的最佳温度和时间，接下来以出汁率为指标，考察6 种不同处理方式对出汁率的影响，以期得到一种提高黑加仑果汁出汁率的方法并为黑加仑果汁生产提供理论数据及技术指导。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
黑加仑冻果：2023 年7 月采摘收集于黑龙江省哈尔滨市东北农业大学，采收当日运至沈阳农业大学食品学院实验室，于-20 ℃冰箱中冷冻保存；纤维素酶（200 000 U/g）、果胶酶（40 000 U/g）：北京索莱宝科技有限公司；福林酚、没食子酸：上海源叶生物科技有限公司；碳酸钠、蒽酮、考马斯亮蓝、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）：麦克林生物科技有限公司；以上试剂均为分析纯。
1.2 仪器与设备
FA2004 型电子万分之一天平：上海舜宇恒平科学仪器有限公司；JYL-C012 榨汁机：九阳股份有限公司；DKS26 型恒温水浴锅：上海精宏实验设备有限公司；SHZ-D（Ⅲ）循环水真空泵：巩义市予华仪器有限责任公司；F-060ST 超声波清洗机：深圳市富洋科技有限公司；V5800型紫外-可见分光光度计：上海元析仪器有限公司；Infinite M200 酶标仪：帝肯（上海）实验器材有限公司；便携式色彩色差计（CR-10）：深圳市三恩时科技有限公司。
1.3 方法
1.3.1 原料制备及处理
选择成熟度较高、果实颗粒大小均一的黑加仑冻果，在室温下自然解冻，待果实内冰晶全部融化时进行后续试验。解冻后的黑加仑果实经热烫后放入打浆机，充分进行打浆处理。酶解处理：向黑加仑果浆中分别加入纤维素酶、果胶酶以及纤维素酶和果胶酶组成的复合酶（纤维素酶∶果胶酶=1∶1 质量比），50 ℃条件下酶解40 min。超声处理：将黑加仑果浆在频率400 W、温度40 ℃条件下超声40 min。利用纱布对处理后的果浆进行过滤处理，并对得到的果汁进行称重，计算出汁率。以解冻后直接榨汁组作为空白对照组（K），通过改变酶解和超声先后处理顺序及添加酶的种类，可分为6 个处理组，所有处理组均先经80 ℃热烫处理15 s，各处理组处理条件见表1。
表1 处理条件
Table 1 Treatment conditions
组别RXU RGU RFU RUX RUG RUF处理顺序先酶解再超声先超声再酶解酶添加量及种类0.2%纤维素酶0.2%果胶酶0.2%复合酶0.2%纤维素酶0.2%果胶酶0.2%复合酶
1.3.2 热烫处理时间和温度对果汁出汁率的影响
取解冻后的黑加仑果实50 g，在75、80、85、90 ℃分别热烫3、9、15 s，每组3 个平行对照试验，根据热烫处理后黑加仑果汁的出汁率确定最佳热烫时间和温度进行后续试验，出汁率按下列公式计算。
式中：X 为出汁率，%；G1 为果汁质量，g；G2 为果实质量，g。
1.3.3 黑加仑果汁多酚含量测定
多酚含量采用福林-酚比色法测定，根据参考文献[23]并稍作修改，精密称取没食子酸标准品2.5 mg，60% 乙醇水溶液溶解，并定容于25 mL 容量瓶中，摇匀静置，得到质量浓度为0.1 mg/mL 的没食子酸标准品母液，用移液枪分别吸取0、0.835、1.670、2.500、3.330、4.170、5.000 mL 没食子酸标准母液至10 mL 容量瓶中，蒸馏水进行定容，得到质量浓度为0、8.35、16.70、25.00、33.30、41.70、50.00 µg/mL 的没食子酸标准品溶液，加入1 mL 福林-酚显色剂避光反应5 min，之后加入3 mL 7.5%的Na2CO3 溶液，混匀，室温避光反应120 min 后，测定混合液在765 nm 波长下的吸光度，以没食子酸标准品的质量浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线，得到线性回归方程y=0.024 5x-0.010 9，相关系数R2=0.998 7，利用下列公式计算样品中多酚含量。
式中：P 为多酚含量，mg/g；C 为代入标准曲线上得到的质量浓度，mg/mL；V 为待测提取液体积，mL；N为提取液稀释倍数；M 为样品质量，g。
1.3.4 黑加仑果汁色度值的测定
采用色差计测定黑加仑果汁的色度，记录不同处理方式下每组的L*、a*、b*、C*值。
1.3.5 黑加仑果汁总糖含量测定
采用蒽酮比色法测定总糖含量，参考商曰玲等[24]的方法并稍作修改，以葡萄糖为标准品建立标准曲线，再加入3 mL 蒽酮试剂，振荡摇匀后立刻沸水浴加热5 min，取出后放入冰水中迅速冷却（不断晃动），以1 mL 蒸馏水为空白重复上述操作。所得试管内溶液在640 nm 波长下测定吸光度，以总糖含量为横坐标，吸光度为纵坐标，测得标准曲线方程y=0.007 4x+0.002 9，相关系数R2=0.995 1。
1.3.6 黑加仑果汁蛋白质含量测定
采用考马斯亮蓝法[25]测定黑加仑果汁中蛋白质的含量，准确称取稀释一定倍数的果汁，加入5 mL 考马斯亮蓝G250 试剂，混匀，静置20 min，在595 nm 测吸光度，以牛血清蛋白为标准品绘制标准曲线，以蛋白质含量为横坐标，吸光度为纵坐标，得到标准曲线方程y=0.000 7x+0.011 1，相关系数R2=0.993 7。
1.3.7 黑加仑果汁抗氧化能力测定
0.2 mmol/L 乙醇溶液100 µL 置于96 孔板中，加入100µL 待测样品、乙醇溶液，充分混合后，室温避光静置30 min，利用酶标仪在517 nm 处测定各孔吸光度。按下列公式计算DPPH 自由基清除率。
式中：D 为DPPH 自由基清除率，%；S 为100µL 样品+100 µL DPPH 的吸光度；SB 为100 µL 样品+100µL 无水乙醇的吸光度；C 为对照（100 µL 无水乙醇+100 µL DPPH）的吸光度；CB 为200 µL 无水乙醇的吸光度。
1.4 数据处理
通过SPSS 26.0 软件对数据进行单因素方差分析，每组试验均重复3 次，结果以平均值±标准差表示。采用Excel 2021 进行绘图。
2 结果与分析
2.1 热烫时间和温度对出汁率的影响
热烫会软化果蔬的组织，从而提高出汁率，热烫时间和温度对出汁率的影响如图1 所示。
图1 热烫时间和温度对出汁率的影响
Fig.1 Effect of hot blanching time and temperature on juice yield
由图1 可知，黑加仑果汁的出汁率随着处理时间和温度的变化在不断变化，在热烫温度80 ℃处理15 s的条件下，果汁的出汁率最高，达到57.63%。90 ℃处理3 s 的条件下，出汁率也高达到56.60%，但考虑到较高温度会影响果汁品质以及能耗问题，故选取80 ℃处理15 s 的条件进行后续试验。
2.2 不同处理方式对黑加仑果汁出汁率的影响
不同处理方式对黑加仑果汁出汁率的影响如图2所示。
图2 不同处理方式对出汁率的影响
Fig.2 Effect of different treatment method on juice yield
超声波的空化效应会导致细胞壁破裂，而复合酶能破坏黑加仑果中的果胶结构，导致果肉组织软化，使果汁释放出来。从图2 可以看出RFU 组和RUF 组出汁率含量均较高，无显著差异，但RUF 组可达94.27%，这可能是因为超声波的破碎作用有利于酶的进一步作用，相较于空白对照组K，出汁率提高了40.28%。
2.3 不同处理方式对多酚含量的影响
黑加仑果中含有丰富的多酚类和黄酮类化合物，具有很强的抗氧化和延缓衰老的作用。不同处理方式对多酚含量的影响如图3 所示。
图3 不同处理方式对多酚含量的影响
Fig.3 Effect of different treatment method on polyphenol content
由图3 可知，经过热烫、超声和酶解等处理后，多酚含量相较于空白对照组K 均有所上升，RFU 组和RUF 组提取得到的多酚含量均达到了2.0 mg/g 以上，超声波和复合酶的共同作用使细胞内活性物质溶出从而提高了黑加仑中的多酚含量，研究结果表明，RUF组多酚含量优于其他处理组。
2.4 不同处理方式对色度值的影响
利用色差仪测量L*值、a*值、b*值和C*值，L*值代表对比度，L*值越高代表亮度越好；a*值代表对有色物体的红绿倾向，正值越大倾向红色的程度越大，而负值绝对值越大则倾向绿色的程度越大；b*值代表对有色材料的黄蓝偏向，正值越大倾向黄色的程度也越大，而负值绝对值越大倾向蓝色的程度也越大；而C*值则代表对颜色的饱和度，绝对值越大代表颜色的饱和度越高。不同处理方式对色度值的影响如表2 所示。
表2 不同处理方式对色度值的影响
Table 2 Effect of different processing method on chroma values
注：同列不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
组别K RXU RGU RFU RUX RUG RUF L*值23.22±0.03d 23.33±0.01bc 23.27±0.09c 23.38±0.01b 23.43±0.10b 23.41±0.04b 23.77±0.60a a*值0.63±0.09e 0.71±0.08de 0.72±0.14cde 0.77±0.16cd 0.81±0.05c 0.92±0.07b 1.79±0.09a b*值2.30±0.18d 2.29±0.11d 2.39±0.11c 2.45±0.07b 2.55±0.08a 2.56±0.06a 2.58±0.12a C*值2.30±0.03g 2.35±0.05f 2.49±0.06e 2.57±0.02d 2.64±0.06c 2.71±0.07b 3.13±0.23a
由表2 可知，与空白对照组相比，RUF 组L*值、a*值、b*值均升高，说明超声波和复合酶的处理能够降低浑浊程度，此时黑加仑果汁的色泽状况较好，颜色偏向于紫红色。可能是因为复合酶分解了植物细胞的多聚糖类物质以及部分纤维素类物质和原果胶，使细胞壁破裂，果胶类物质也可以被分解成水溶性小分子物质，超声波进一步增进了此作用使果汁澄清、色泽稳定。由此说明，黑加仑果汁经过热烫、超声波和酶解之后色泽有所提升，且紫红色相较于黑紫色可被更多人接受和喜爱。
2.5 不同处理方式对总糖、蛋白质含量的影响
不同处理方式对总糖和蛋白质含量的影响如图4和图5 所示。
图4 不同处理方式对总糖含量的影响
Fig.4 Effect of different treatment method on total sugar content
图5 不同处理方式对蛋白质含量的影响
Fig.5 Effect of different treatment method on protein content
由图4 和图5 可知，不同处理方式得到的总糖含量和蛋白质含量不同，RUF 组总糖和蛋白质含量较高，可达到8.23 mg/mL 和42.08 mg/mL，与K 组相比分别提高了17.57%和5.44%（P<0.05）。纤维素酶、果胶酶和超声波处理能够有效水解果肉细胞壁促进细胞壁的崩解和细胞内容物的释放，从而提高黑加仑汁中的多糖含量，进而使得总糖含量升高。RUX 和RUF 组蛋白质含量无显著差异（P>0.05），但经过热烫前处理，超声波处理后再进行酶解组蛋白质含量更高。
2.6 不同处理方式对抗氧化能力的影响
物质的总还原力大小能够反映其抗氧化活性[26]，DPPH 自由基清除率是一种常用于评估体外抗氧化活性的指标，不同处理方式对DPPH 自由基清除能力的影响如图6 所示。
图6 不同处理方式对DPPH 自由基清除能力的影响
Fig.6 Effect of different treatment method on free radical scavenging capacity of DPPH
由图6 可知，经过热烫前处理，先超声再辅以复合酶酶解的RUF 组，DPPH 自由基清除率最高（P<0.05），综合多酚含量变化与对DPPH 自由基清除率的提升效果来看，黑加仑的体外抗氧化能力与多酚含量密切相关，这与Prior 等[27]关于多酚含量与抗氧化活性直接相关，多酚含量越高，抗氧化活性越高的结果一致。
3 结论
本研究通过比较不同处理方式对黑加仑果汁出汁率和营养成分的影响，得到一种高效提高出汁率方法。结果表明，首先对解冻的黑加仑果实进行80 ℃热烫处理15 s，接下来在超声频率400 W、超声时间40 min、超声温度40 ℃进行超声波处理，最后再利用纤维素酶和果胶酶在50 ℃下酶解40 min，该处理方式对黑加仑果汁的出汁率影响较高且能最大可能保留营养物质含量。本研究结果表明，将热烫作为前处理，再进行超声和酶解处理可以提高黑加仑果汁出汁率，为黑加仑果汁的高效生产提供了一定的理论基础，且为黑加仑果汁的工业生产提供参考依据。
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