胡萝卜汁在贮藏期间的品质变化

苏桦萍12龚乃霞12吴贤通12叶宇涵1邓凯波12卢旭12*

(1. 福建农林大学 食品科学学院,福建 福州 350002;2. 中爱国际合作食品物质学与结构设计研究中心,福建 福州 350002)

摘 要:以不同贮藏时间(0 个月、6 个月、12 个月)的胡萝卜汁为研究对象,对其色差、Zeta电位及粒径分布、流变特性、稳定性进行比较和分析,研究贮藏时间对胡萝卜汁品质变化的影响。结果表明,不同贮藏时间的胡萝卜汁的亮度(L*)值没有显著性差异(P>0.05),红度(a*)值和黄度(b*)值均显著下降(P<0.05);Zeta电位存在显著性差异(P<0.05),0 个月和6 个月的胡萝卜汁体系相对稳定,12 个月Zeta电位骤降,体系非常不稳定;0 个月的胡萝卜汁粒径较大,6 个月粒径降低且集中峰值较窄,12 个月粒径再次增大且分布宽。相同贮藏时间下,随着剪切速率增大,胡萝卜汁的黏度减小、剪切应力整体增大;随着贮藏时间的延长,黏度、剪切应力、储能模量和损耗模量均下降。贮藏0 个月的胡萝卜汁澄清指数小、透射率集中,6 个月的澄清指数上升、透射率有波动,12 个月的澄清指数最大、透射率低谷扩大。多项指标协同反映随着贮藏时间的延长,胡萝卜汁体系的品质劣变现象加剧。

关键词:胡萝卜汁;贮藏性;稳定性;流变性;品质变化

果蔬作为人类生活中不可或缺的食物,含有丰富的糖类、矿物质、维生素、膳食纤维等多种营养物质,不仅为人体提供维持正常生活所需的能量和营养,还能预防疾病、改善肠道健康[1-2],实现饮食的均衡。由于果蔬本身富含水分和营养物质,易促进各类微生物的生长与繁殖,导致果蔬发生腐烂变质,在长时间贮藏和运输过程中难以维持其良好品质[2],而果蔬汁既保留了新鲜果蔬中的主要营养成分,又比新鲜果蔬更便于长期贮藏和运输。胡萝卜是世界上栽培最多的蔬菜之一[3],其营养价值极高,富含多种维生素和矿物质,具有提高抗病能力、保护视力等功效[4-5]。类胡萝卜素(尤其是β-胡萝卜素)是胡萝卜中关键的成分,对人体健康有重要作用[6]。胡萝卜多作为新鲜蔬菜食用,但因其易腐烂变质,常被加工为各类制品[7]。胡萝卜汁是胡萝卜主要加工产品之一,具有多种保健功效[8],富含类胡萝卜素、花青素等功能性成分,是广受人们青睐的营养健康食品[9],其营养价值和植物化学特性也备受关注[10]。在胡萝卜汁饮料中,既有胡萝卜果肉微粒形成的悬浮物,又有果胶、蛋白质等形成的真溶液,甚至还有脂类物质形成的乳浊液、悬浮物,果蔬汁贮藏时间越长,越容易产生絮凝、浑浊等[11]。目前,大多数研究主要集中于胡萝卜汁的发酵、杀菌工艺、胡萝卜混合果蔬汁,对胡萝卜汁的贮藏性研究较少。本试验主要研究贮藏时间对胡萝卜汁品质特征的影响,通过对不同贮藏时间胡萝卜汁的色差、Zeta电位及粒径分布、流变特性、稳定性进行比较,分析胡萝卜汁品质的差异,以期为进一步提高胡萝卜汁贮藏品质提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

胡萝卜:市售;白砂糖:厦门古龙食品有限公司;DL-苹果酸(食品级):安徽雪朗生物科技股份有限公司;维生素C(食品级):石药集团维生药业(石家庄)有限公司。

电热恒温水槽(DK-8D):上海一恒科学仪器有限公司;电子分析天平(FA2104):上海方瑞仪器有限公司;破壁机(P919):杭州九阳生活电器有限公司;高速分散均质机(FJ200):上海沪析实业有限公司;涡旋振荡器(Vortex):湖南凯达科学仪器有限公司;巴氏灭菌机(SDYX0001):山东钰翔厨业有限公司;台式离心机(Avanti J-E):美国Beckman公司;全自动测色色差计(ADCI):北京辰泰克仪器技术有限公司;旋转流变仪(TA-HR10):美国TA公司;全功能稳定性分析仪(LU-MiFuge):罗姆(江苏)仪器有限公司;马尔文纳米激光粒度仪(Nano-ZS90):英国Malvern公司。

1.2 试验方法

1.2.1 胡萝卜汁制备

选取新鲜胡萝卜,清洗去皮处理后将其切分成厚度为1 cm 薄片,榨汁、过滤即得纯胡萝卜汁,备用。以调配后胡萝卜汁的总质量为基准,按以下比例进行混合:水55.65%、白砂糖9.0%、纯胡萝卜汁35%、DL-苹果酸0.3%、维生素C 0.05%。调配完成的料液经0.15 mm滤网过滤以去除粗颗粒杂质,取滤液移入均质机中进行物料均质,均质压力为20~30 MPa。处理后的物料采用巴氏灭菌机进行灭菌,条件为63 ℃下保持30 min,灭菌结束后将样品置于4 ℃环境下冷藏贮存。

1.2.2 色差测定

采用全自动测色色差计分别测量不同贮藏时间胡萝卜汁的L*值、a*值、b*值。色差(ΔE)越大,表示色度变化越明显[12],ΔE计算公式如下。

式中:ΔL*为贮藏期样品亮度(L*)与初始样品亮度(L0*)的差值;Δa*为样品红度(a*)与初始样品红度(a0*)的差值;Δb*为样品黄度(b*)与初始样品黄度(b0*)的差值。

1.2.3 Zeta电位和粒径分布测定

使用马尔文纳米激光粒度仪测定各样品的Zeta电位和粒径分布。具体方法参考Lu等[13]的方法并稍作修改,将1 mL样品加入DTS1070样品池中测定Zeta电位和粒径分布。测试参数设置为油相折射率1.590、吸收率0.010、水相折射率1.330、测试温度25 ℃。每个样品平行测定3 次,Zeta电位采用平均值±标准差的形式评价电荷稳定性;粒径分布结果以散点图形式呈现,直观反映颗粒尺寸分布特征。

1.2.4 流变特性测定

使用旋转流变仪测定胡萝卜汁的流变特性。具体方法参考Ahmed等[14]的方法并稍作修改,取约2 mL胡萝卜汁置于测试台上,于25 ℃条件下剪切速率范围在0.1~100 s-1测试300 s。所有样品进行3 次平行测定。

1.2.5 稳定性测定

使用全功能稳定性分析仪测定胡萝卜汁稳定性。具体方法参考杨阳等[15]的方法并稍作修改,分别取425 µL的胡萝卜汁加入样品管,然后依次放入仪器中,用波长为865 nm的近红外光束对样品进行扫描分析。扫描参数:1倍光强,25 ℃及4 000 r/min的转速扫描1 h,每隔60 s扫描一次,记录样品澄清指数与透射率变化,以此表征胡萝卜汁体系的稳定性。

1.3 数据处理与分析

所有试验均平行测定3 次,采用SPSS 27软件进行单因素方差分析和多重比较分析,采用Origin 2024软件绘图。

2 结果与分析

2.1 胡萝卜汁色差的变化

色泽是胡萝卜汁的重要感官指标之一,在胡萝卜汁的生产加工与储藏过程中其本身的颜色会随着时间的延长而发生变化,这些变化与其色素的稳定性有关[16-17]。不同贮藏时间胡萝卜汁色差变化如表1所示。

表1 不同贮藏时间胡萝卜汁色差
Table 1 Color differences of carrot juice samples stored for different time periods

注:同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

贮藏时间/月L*值a*值b*值ΔL*Δa*Δb*ΔE0 14.33±63.46±10.77±0.30a0.47a0.25a 6 14.21±62.72±10.03±-0.12-0.75-0.741.060.60a1.68b0.06b 12 14.01±58.83±7.18±-0.32-4.63-3.595.870.37a1.58c0.24c

由表1可知,随着贮藏时间的延长,L*值下降但整体变化幅度较小,不同贮藏时间胡萝卜汁的L*值无显著性差异(P>0.05),说明贮藏时间对胡萝卜汁亮度值影响较小。a*值表示红绿度,与红色程度呈正相关,b*值表示黄蓝度,与黄色程度呈正相关。a*值偏高,说明胡萝卜汁的颜色呈现出更显著的红色特征,胡萝卜汁呈现出的红色色泽,主要是因为其含有较高含量的番茄红素[18]。不同贮藏时间的a*值和b*值均有显著性差异(P<0.05),随着贮藏时间延长,胡萝卜汁的红度值和黄度值逐渐降低,这可能是由于胡萝卜汁中的β-胡萝卜素、番茄红素等色素稳定性差,在贮藏过程中容易发生顺反异构化和氧化降解[19],导致其颜色逐渐变浅。色差(ΔE)反映不同贮藏时间胡萝卜汁颜色的整体变化,0~0.5视为无色差,0.5~1.5视为稍有色差,1.5~3.0视为有明显色差,3.0~6.0则视为肉眼可见色差[20]。贮藏6 个月时,ΔE为1.06,与贮藏0 个月的胡萝卜汁相比稍有色差,贮藏12 个月时,ΔE为5.87,与0 个月的胡萝卜汁相比有肉眼可见的色差,说明随着贮藏时间的延长,胡萝卜汁的颜色逐渐变差,这可能会影响消费者对胡萝卜汁的接受度。

2.2 胡萝卜汁Zeta电位的变化

Zeta电位是表征胶体分散系稳定性的重要参数指标之一,通常以Zeta电位绝对值≥20 mV作为胶体系统稳定的分界线,一般认为,Zeta电位绝对值在0~<10、10~<20、20~<30、≥30 mV范围内分别被认为是非常不稳定、相对稳定、中等稳定和高度稳定[21-22]。图1为不同贮藏时间胡萝卜汁的Zeta电位。

图1 不同贮藏时间胡萝卜汁的Zeta电位变化
Fig.1 Zeta potential of carrot juice samples stored for different time periods

由图1可知,贮藏0 个月和6 个月的胡萝卜汁Zeta电位绝对值在10~<20 mV范围内,溶液处于相对稳定状态,且6 个月的胡萝卜汁会比0 个月的胡萝卜汁更稳定。贮藏12 个月的胡萝卜汁Zeta电位绝对值低于5 mV,溶液处于非常不稳定状态。胡萝卜汁的稳定性主要是由内部电荷间的静电排斥维持的,同性电荷越多,形成的颗粒越少,静电排斥越大,胡萝卜汁越稳定[23]。贮藏0 个月的胡萝卜汁可能存在少量的聚集体,贮藏6 个月后体系的分子间运动使得聚集体分散以及果胶、蛋白质等成分降解,释放更多带电基团,使得Zeta电位绝对值增加,增强静电斥力。贮藏12 个月的胡萝卜汁Zeta电位绝对值大幅减小,静电斥力骤降,体系稳定性崩溃,胡萝卜汁溶液非常不稳定,这是因为贮藏12 个月时果胶、蛋白质过度降解,带电基团损失,分子团聚遮蔽电荷,电荷平衡破坏,静电斥力骤减。

2.3 胡萝卜汁粒径的变化

悬浮液的粒径为评估沉降稳定性的重要参数之一。颗粒沉降速度与粒径成正比,粒径越小,沉降越慢,峰值越低,峰面积越小,则体系中小粒径粒子占比高、粒径分布集中,是处于比较稳定的状态,能够防止汁液相分离,产品货架期就相对越稳定[24-26]。图2为不同贮藏时间胡萝卜汁的粒径分布。

图2 不同贮藏时间胡萝卜汁的粒径分布
Fig.2 Particle size distribution of carrot juice samples stored for different time periods

由图2可知,胡萝卜汁的粒径分布主要集中在350~1 200 nm,贮藏0 个月的胡萝卜汁在70~170 nm处出现小峰,该小峰对应小粒径粒子,是胡萝卜中蛋白质、果胶等成分的分散态(初期布朗运动、静电作用促使小分子分散);同时存在少量大粒径粒子,可能是榨汁后残留的微小聚集体;贮藏6 个月的胡萝卜汁峰位左移,说明其粒径减小、粒径分布集中,且小粒径粒子占比明显提升,与 Zeta 电位绝对值增大趋势一致,提升了体系稳定性。贮藏12 个月胡萝卜汁粒径再次增大,可能由于长期贮藏导致体系环境恶化,粒子聚集使得静电斥力下降,粒径和Zeta 电位协同改变体系稳定性,使得贮藏12 个月的胡萝卜汁变得非常不稳定。

2.4 胡萝卜汁流变特性的变化

2.4.1 黏度和剪切应力变化

黏度是果蔬汁流变学的一个重要参数,主要影响果蔬汁的口感[27]。不同贮藏时间胡萝卜汁的黏度和剪切应力如图3所示。

图3 不同贮藏时间胡萝卜汁的黏度和剪切应力变化
Fig.3 Viscosity and shear stress of carrot juice samples stored for different time periods

由图3可知,各组的胡萝卜汁的黏度随着剪切速率的增大而减小,且减小趋势逐渐缓慢,呈现剪切稀化现象,剪切应力随剪切速率的增大,整体呈上升趋势,这是典型的非牛顿流体剪切稀化特征,符合假塑性流体的流变特性[28-29]。随着贮藏时间的延长,胡萝卜汁的黏度和剪切应力均下降,这可能是因为随着贮藏时间的延长,胡萝卜汁内的果胶、蛋白质等分散降解,体系失去大分子,分子间作用力弱,黏度曲线趋于平缓,剪切应力也降低。不同贮藏期胡萝卜汁的黏度和剪切应力在剪切速率为10 s-1之后相近,可能是由于分子定向排列、大分子降解与颗粒分散状态趋同,使不同贮藏时间胡萝卜汁黏度相近,剪切应力也随之接近。

2.4.2 流变频率扫描结果

频率扫描通过改变振荡频率对物质的弹性和黏性进行分析[28],储能模量反映物质弹性行为,损耗模量反映物质黏性。图4为不同贮藏时间胡萝卜汁的储能模量和损耗模量。

图4 不同贮藏时间胡萝卜汁的流变频率扫描结果
Fig.4 Rheological frequency scans of carrot juice samples stored for different time periods

由图4可知,角频率在0~40 rad/s范围内,3 个贮藏时间胡萝卜汁的储能模量和损耗模量差异较小,随着角频率的增加,贮藏0、6、12 个月的胡萝卜汁差异明显,并且在相同贮藏时间的胡萝卜汁的储能模量高于损耗模量,这说明胡萝卜汁具有凝胶特性[30]。贮藏0 个月的胡萝卜汁角频率为80~100 rad/s时,储能模量明显从1 Pa上升到3 Pa,角频率为50~100 rad/s,损耗模量从0.18 Pa逐渐上升到近1.00 Pa,可能是因为新鲜胡萝卜汁分子网络完整,高频下弹性和分子摩擦被激活,导致模量骤升。贮藏6 个月的胡萝卜汁的储能模量和损耗模量变化相对平缓,低于0 个月,略高于12 个月,可能由于贮藏6 个月时,胡萝卜汁中果胶、纤维素等大分子适度降解,使弹性和黏性均弱于0 个月,但因未完全崩溃,又强于长期劣变的12 个月,故模量变化平缓且处于中间水平。

2.5 胡萝卜汁稳定性变化

2.5.1 澄清指数测定结果

澄清指数是体系稳定性表征指标之一,澄清指数值越大,代表样品在离心运动的过程中,受离心力和重力的影响,发生沉降、聚集等现象越严重,样品体系越不稳定;反之,澄清指数越小,表明样品发生变化的现象越不明显,样品越稳定[31]。图5为不同贮藏时间胡萝卜汁的澄清指数。

图5 不同贮藏时间胡萝卜汁的澄清指数
Fig.5 Clarity indexes of carrot juice samples stored for different time periods

从图5中可看出,不同贮藏时间胡萝卜汁的澄清指数存在显著性差异(P<0.05),且随着贮藏时间的延长而持续上升,反映出胡萝卜汁体系稳定性的下降。贮藏0 个月的胡萝卜汁含果胶、蛋白质等大分子,维持在相对稳定的体系,离心时,颗粒受分子间强作用约束,其澄清指数较低。贮藏6 个月的胡萝卜汁,部分大分子逐步降解为小分子,离心过程中颗粒聚集,澄清指数上升。贮藏12 个月的胡萝卜汁中的大分子物质几乎完全分解,对颗粒的保护作用丧失,沉降现象严重,澄清指数进一步提高。

2.5.2 透射率测定结果

透射分布可反映样品内颗粒浓度的变化,低透射值对应高浓度,高透射值对应低浓度,透射曲线越密集、平滑,表明样品稳定性越好[32-33]。图6为不同贮藏时间胡萝卜汁的透射率图谱。

图6 不同贮藏时间胡萝卜汁的透射率变化
Fig.6 Changes in transmittance of carrot juice samples stored for different time periods

从图6中可以看出,所有样品在105~125 mm位置透射率相对稳定,125~130 mm处透射率骤降。0 个月的胡萝卜汁透射率曲线较集中,6 个月的胡萝卜汁透射率曲线稍微分散,在110 mm和125 mm附近出现低谷,可能是大分子逐步降解形成较大颗粒,影响到光线的散射和吸收。12 个月的胡萝卜汁透射率曲线最为分散。这是因为随着贮藏时间进一步延长,果胶近乎完全降解为单糖,蛋白质深度聚集形成沉淀,体系内的颗粒发生了较大的变化。

胡萝卜汁稳定性随贮藏时间的延长梯度劣变,0 个月的胡萝卜汁依托果胶-蛋白质网络呈热力学稳定,澄清指数低且透射率分布集中;6 个月的胡萝卜汁网络降解,体系转为动力学亚稳定,澄清指数升高、透射率分布分散;12 个月的胡萝卜汁网络崩溃,颗粒沉淀,稳定性完全丧失,大分子结构完整性是维持体系稳定的核心。

3 结论

本研究以0 个月的胡萝卜汁为对照,比较贮藏6 个月和12 个月胡萝卜汁的品质变化。从色差上分析,贮藏时间对胡萝卜汁色泽有显著影响,主要表现在红度(a*)值和黄度(b*)值的降低以及色差(ΔE)的增大,亮度(L*)值变化不显著。Zeta电位是胶体分散系稳定性关键指标,贮藏0 个月、6 个月的胡萝卜汁Zeta电位绝对值处于10~<20 mV,体系相对稳定,且6 个月的胡萝卜汁因聚集体分散、果胶降解释放带电基团,Zeta电位绝对值更大、体系稳定性更强;12 个月的胡萝卜汁Zeta电位绝对值降至<10 mV,静电力骤减,稳定性崩解。0 个月的胡萝卜汁因残留聚集体粒径较大,70~170 nm处小粒径峰对应蛋白质、果胶分散态;6 个月的胡萝卜汁粒径减小且集中,体系稳定性提升;12 个月的胡萝卜汁因贮藏环境劣变,颗粒聚集使粒径增大且分布宽,体系极不稳定。随着贮藏时间的延长,胡萝卜汁黏度随剪切速率增大而减小、剪切应力随其增大整体呈升高趋势,符合非牛顿流体剪切稀化特征。胡萝卜汁具有凝胶特性(储能模量>损耗模量),随着贮藏时间的延长,储能模量和损耗模量均减小,会导致胡萝卜汁弹性减弱、黏度下降,口感由醇厚变稀薄;同时体系抗沉降或分层能力降低,贮藏易沉淀、加工稳定性变差。胡萝卜汁贮藏期稳定性随时间延长而下降,0 个月的胡萝卜汁大分子维系稳定使澄清指数小,6 个月的胡萝卜汁果胶、纤维素等降解致颗粒聚集、澄清指数升高,12 个月的胡萝卜汁大分子分解使颗粒沉降加剧、澄清指数进一步增大;透射率变化同步反映体系稳定性,0 个月的胡萝卜汁体系均匀曲线较集中,6 个月颗粒局部聚集致曲线波动,12 个月的胡萝卜汁聚集体沉降使曲线重新集中但低谷扩大。综上,贮藏时间延长会显著降低胡萝卜汁的色泽、分散及物理稳定性,其核心机制为大分子(果胶、蛋白质)降解引发的结构破坏。本研究结果为优化胡萝卜汁贮藏工艺、提升产品品质稳定性提供了理论参考,对果蔬汁饮品开发具有实践价值。

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Quality Changes of Carrot Juice during Storage

SU Huaping1,2,GONG Naixia1,2,WU Xiantong1,2,YE Yuhan1,DENG Kaibo1,2,LU Xu1,2*

(1. College of Food Science,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002,Fujian,China;2. China-Ireland International Cooperation Centre for Food Material Science and Structural Design,Fuzhou 350002,Fujian,China)

Abstract:Carrot juice samples stored for 0,6,and 12 months were compared in terms of color parameters,Zeta potential,particle size,rheological properties,and stability. Thus the effects of storage period on the quality changes of carrot juice were evaluated. The results showed that there was no significant difference in the brightness (L*) value among the carrot juice samples stored for different time periods (P>0.05),while the redgreen (a*) value and yellow-blue (b*) value decreased over time (P<0.05). There were significant differences in Zeta potential (P<0.05). The carrot juice systems stored for 0 and 6 months were stable,while the Zeta potential dropped sharply at 12 months,indicating that the system was extremely unstable. The particle size was larger in the sample stored for 0 month,decreased and presented a narrow peak in the sample stored for 6 months,increased again and presented a wider peak in the sample stored for 12 months. Under the same storage period,as the shear rate increased,carrot juice showed decreased viscosity and increased shear stress.As the storage period prolonged,viscosity,shear stress,storage modulus,and loss modulus all decreased. Carrot juice stored for 0 month had a low clarity index and concentrated transmittance distribution. After storage for 6 months,the clarity index increased while the transmittance fluctuated. After 12 months,the clarity index was the highest,and the trough of transmittance widened. Multiple indicators synergistically reflected the deterioration intensified of the carrot juice system over storage time.

Key words:carrot juice;storage properties;stability;rheology;quality changes

DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2026.08.003

引文格式:苏桦萍,龚乃霞,吴贤通,等. 胡萝卜汁在贮藏期间的品质变化[J]. 食品研究与开发,2026,47(8):18-24.
SU Huaping,GONG Naixia,WU Xiantong,et al. Quality Changes of Carrot Juice during Storage[J]. Food Research and Development,2026,47(8):18-24.

基金项目:国家自然科学基金项目(32172151)

作者简介:苏桦萍(2003—),女(汉),硕士研究生,研究方向:现代食品加工理论与技术。

*通信作者卢旭(1986—),男(汉),副教授,博士,研究方向:食品营养与化学。

收稿日期:2025-11-26

加工编辑:张岩蔚