浓缩苹果汁酶促褐变及其控制

浓缩苹果汁酶促褐变及其控制

李佩艳 仇农学

(陕西师范大学食品工程系, 西安710062)

摘要:酶促褐变是引起苹果浓缩汁色值降低、品质劣变的主要原因之一,本文介绍了浓缩苹果汁酶促褐变的三个必要生化条件:酚类物质、多酚氧化酶(PPO)和氧气,并综述了浓缩苹果汁生产中酶促褐变的控制方法,如加热钝化酶、调节pH值、添加酶或底物的抑制剂、使用膜技术、添加漆酶等,均能有效控制浓缩苹果汁的酶促褐变,提高果汁的品质。

关键词:浓缩苹果汁,酶促褐变,控制方法

Mechanism and Control of the Enzymatic Browning

in Apple Juice Concentrate

Li Peiyan, Qiu Nongxue

(Food Engineering Department,Shaanxi Normal University,Xi an710062)

Abstract:Enzymatic browning is one of the major factors to cause the low q uali ty of apple juice concentrate.In thi s paper the three biochemical conditions of enzymatic browning of apple juice concentrate are comprehensively analyzed.Many possible methods of solving enzymatic browning,such as,heating,regulating p H,adding inhi bitors of PPO,using absorber resin,are put forward respectively.Those methods,using in apple juice concentrate,can effectively inhibit enzymatic browning and im-prove its quality.

Key words:Apple juice concentrate,Enzymatic browning,Control

1 前言

新鲜苹果经过破碎、压榨工序后,很容易发生酶促褐变,不仅影响产品的感官品质、风味和营养价值,而且影响我国果汁产业的发展。因此研究褐变的机理和寻找其控制方法有着重要的意义。

酶促褐变是在有氧条件下,多酚氧化酶(Polyphenoloxidase,即PPO)氧化组织中内源性酚类物质形成邻醌,邻醌再相互聚合或与蛋白质、氨基酸等作用生成高分子络合物而使组织发生褐变的复杂生理过程。

2 酶促褐变的生化条件

酶促褐变的产生必须具备3个条件:酚类物质、PPO和氧气,只有这三因素相互结合,苹果浓缩汁才能发生褐变。

2.1 酚类物质

酚类物质是引起苹果浓缩汁酶促褐变和后混浊的主要因素。不同品种、不同成熟阶段、不同部位的苹果中多酚含量不同。一般认为未成熟苹果单宁含量较高,在成熟过程中单宁含量会逐渐减少;果心和果肉部位含的酚类物质较果皮含量高。未成熟苹果中多酚类物质主要有咖啡酸、儿茶素、表儿茶素等,其中高分子多酚(缩合型单宁)占总酚量的20%以上,纯酚类占总酚量的50%[1]。葛毅强等[2]提出,张欣的研究表明浓缩果汁生产的后混浊中酚类物质占25.6%,是引起苹果浓缩汁发生后浑浊的主要因素之一。

2.2 多酚氧化酶

PPO是引起苹果及其深加工产品酶促褐变的

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主要因素之一。PPO是一种含铜离子的膜蛋白酶,能氧化组织中酚类物质形成邻醌,醌聚合形成褐色物质,导致褐变发生。

2.3 氧的存在

正常的果实在细胞内通过一系列膜系统实现PPO和酚类物质区域化分布,阻止了酶促褐变的发生。在浓缩苹果汁加工中,由于破碎、压榨等工序使苹果细胞中的膜系统破坏,打破了多酚与酶的区域化分布,使其在有氧的条件下发生褐变。

3 浓缩苹果汁加工中控制酶促褐变的方法3.1 选择适宜的制汁苹果品种

不同苹果品种因其所含底物的量和PPO活性不同,褐变能力各异,前期研究表明,黄元帅褐变能力最低,乔纳金次之,新红星最高[3]。目前正在推广的理想制汁品种 澳洲青苹,可溶性固形物含量12%左右,酸度5.4~7,据我们利用外标法HPLC测得其鲜榨汁中绿原酸含量60ppm、咖啡酸4ppm、原儿茶酸5ppm,可大大减少酶促褐变的发生,是理想的高酸果汁榨汁原料品种。

3.2 选择适宜的成熟度

未成熟苹果和成熟苹果相比,未成熟苹果中多酚物质的含量高达成熟果的10倍以上[1,4]。唐传核、彭志英提出[5],有研究表明苹果中多酚含量特别是绿原酸和表儿茶素在成熟过程中会有所下降,在收获贮藏期会急剧下降。寇莉萍等[6]认为在石建新[7]的研究中,同一气体指标中富士苹果成熟度低,褐变机率大,富士苹果气调贮藏时,采收应适当晚些,成熟度不宜太低。从理论上来说,成熟度高的苹果,褐变程度轻,但在浓缩果汁加工中,苹果过熟会影响出汁率,加工过程中要综合考虑苹果褐变程度和出汁率之间的关系,选择适宜成熟度的苹果进行加工。

3.3 加热钝化酶的活性

热处理是现代浓缩果汁加工中抑制酶促褐变经济、有效的措施。最常用的方法是高温瞬时灭酶。一般在80 经10~20min,100 下需要2~ 8min能钝化PPO。因此,在浓缩果汁加工中,第一次巴氏杀菌的温度最好控制在90~95 ,时间15 ~30s,可有效防止果汁发生酶促褐变,提高果汁的色值和品质。3.4 调节pH值法

多数引起酶促褐变的PPO最适宜的pH值范围在6~7之间,PPO是一种含铜离子的膜蛋白酶,当pH 3.0时,由于在高酸性环境中,酶中的铜离子被解离出来与酶蛋白脱离,使PPO几乎完全失活,即使果汁pH值再还原到处理前的水平,酶的活性也不会再复活。Weemaes C.A.等[8]研究表明金冠苹果PPO最适pH为6,当pH从7升到8时,大部分酶失活;pH等于或小于4时,酶活性很低。浓缩苹果汁中有机酸含量一般为4~12g/L,主要是苹果酸和少量柠檬酸。所以常用柠檬酸、苹果酸及抗坏血酸等降低果汁pH值,抑制PPO活性。抗坏血酸具有双重作用,不但能降低体系pH值,具有酸的作用,而且还具有还原剂的作用,可以将酶促褐变的产物醌类及其衍生物还原成酚或自身被PPO氧化,消耗氧气减少体系的含氧量,有效地抑制酶促褐变。抗坏血酸添加量要适量,过少会使抗坏血酸完全氧化并与氨基酸反应导致非酶褐变;添加量过多则易引起抗坏血酸氧化褐变。黄建韶、张洪等[9]研究1.50mg/Kg抗坏血酸能有效抑制红富士苹果PPO活性。在浓缩苹果浊汁加工过程中,苹果破碎时用计量泵加入适量的抗坏血酸或柠檬酸,可有效防止果汁酶促褐变。

3.5 隔绝、去除氧气或充分氧化

现代果汁加工中应用的去除氧气的新技术是气调式破碎系统。它可控制系统中氧的含量,使果实在几乎无氧的条件下进行加工,再用适当的温度使酶失活,既防止了产品的酶促褐变,又保持了原料营养价值。一般采用在破碎时充入惰性气体(如充入N2)或利用水蒸气排除系统中的空气。除此之外,充分氧化也是一种控制褐变的方法。张欣等[10]认为张建军和蔡同一在用果胶酶处理果汁的过程中,通入压缩空气,使苹果中的多酚物质充分氧化,可减少苹果汁中多酚物质和蛋白质的含量,果汁贮存八个月仍澄清透明,无浑浊。

3.6 添加与酚类底物作用的螯合剂

经常使用的螯合剂是聚乙烯聚吡咯烷酮(PVPP)[11,12]。PVPP是一种无毒、安全、稳定的聚合物,具有很强的选择吸附能力,羰基与果汁中多酚物质的羟基强烈缔合,形成较强的氢键,有选择的吸附多酚物质,从而除去反应体系中的底物,阻止酶促褐变发生,提高果汁色值。PVPP不但可包

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