三种降酸方法对红树莓果汁理化性质和活性物质的影响

毕子叶1,朱丽娅1,魏鑫泽1,王梓琦1,张浩楠1,王金玲1,2*

(1.东北林业大学 生命科学学院,黑龙江 哈尔滨 150040;2.黑龙江省森林食品资源利用重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150040)

摘 要:为解决红树莓果汁酸感尖锐的问题,该研究以红树莓果汁为研究对象,分别采用生物法、物理法和化学法对其进行降酸处理,使其pH值调整至3.5,并对其理化指标、抗氧化活性及感官品质进行分析。结果 表明,采用生物法、物理法及化学法处理红树莓果汁的降酸率分别为59.4%、55.5%和27.3%。经过生物法降酸后,红树莓果汁总糖、可溶性固形物、可滴定酸、pH、总酚、总黄酮和总花色苷含量分别9.28 g/L、4.94°Bx、7.09 g/L、3.55、1.21 g/L、0.90 g/L和40.56 mg/L;其可使柠檬酸和苹果酸含量下降至5.01 g/L、0.57 g/L;其主要单体酚类化合物为绿原酸、隐绿原酸和熊果苷(含量分别为140.77 mg/L、67.54 mg/L、89.34 mg/L),能更好的保留红树莓果汁中熊果苷、鞣花酸、丁香酸含量,提高没食子酸、对香豆酸等单体酚类化合物含量;DPPH和ABTS+自由基清除能力的半抑制浓度(IC50)值分别为1.83和19.16;感官评分最高(88.4分),口感协调,酸甜适口。 综上,采用生物法对红树莓果汁进行降酸处理的品质最佳。

关键词:红树莓;生物降酸;物理降酸;化学降酸;理化性质;活性物质

红树莓(Rubus idaeus L.),又称覆盆子,果实富含多酚类物质、黄酮类化合物和花色苷等活性物质,具有抗氧化、抗肿瘤和抗癌等药理作用[1-2]。 红树莓中柠檬酸、苹果酸、酒石酸、草酸等有机酸含量较高。 其中,苹果酸口感较为柔和,但后味延续时间较长,而柠檬酸的口感较为尖锐,但后味延续时间较短且柠檬酸是红树莓中的主要有机酸,其含量为22.87 g/L[3],导致果实加工成的果酒、果酱、果汁和果冻等产品[4]呈现出尖锐的酸感,影响消费者的接受程度。因此,对红树莓果汁进行降酸处理,以改善其感官品质,成为了生产过程中的关键步骤。

目前果汁或果酒降酸方法主要分为生物法、物理法和化学法。 物理法是通过离子交换树脂等降酸,其原理是通过树脂上的可解离基团(如叔胺基团)与溶液中的离子发生可逆交换降低果汁酸度,操作简便,但降酸效果不明显,周期长,成本较高,不适合大规模生产应用[5]。化学法是通过添加偏碱性盐中和果汁、果酒中的有机酸达到降酸目的,其操作简单,效果明显,但可能会引入金属离子,导致果汁浑浊失去光泽,产生苦味,影响产品品质[6]。 生物法多采用微生物发酵进行降酸,其效率高、成本低、无污染且降酸效果好,在发酵过程中能够增加果汁中的香气物质、改善其风味[7]。降酸细菌主要有芽孢杆菌属(Bacillus)和乳杆菌属(Lactobacillus)等[8]。 降酸酵母菌主要是毕赤酵母属(Pichia)、伊萨酵母属(Issatchenkia)、和威克汉姆酵母属(Wickerhamomyces)等[8]。陈思睿等[9]筛选出陆生伊萨酵母(Issatchenkia terricola)WJL-G4并将其应用于红树莓果汁降酸发现,该菌株不仅能高效降解柠檬酸,其降解率达到59.54%,还能明显增加果汁中黄酮类物质,发酵后使黄酮类物质从0.69 mg/mL上升至0.77 mg/mL,而且产生苯乙醇和多种酯类物质,为果汁提供了良好的风味[10-11]。目前,鲜见系统研究红树莓果汁降酸的研究报道。

本研究利用生物法、物理法和化学法对红树莓果汁进行降酸处理,通过测定3种方法降酸处理后得到的红树莓降酸汁的理化指标、活性物质、抗氧化活性以及感官品质进行分析,以期促进红树莓的加工利用,为其他高酸度水果的降酸提供理论依据与技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 原料与菌株

红树莓(品种为秋福):黑龙江省农业科学院购入;陆生伊萨酵母(Issatchenkia terricola)WJL-G4:东北林业大学食品科学与工程实验室保藏。

1.1.2 化学试剂

果胶酶(酶活100 000 U/g):河南万邦实业有限公司;Amberlite FPA51型树脂;磷酸二氢钾(分析纯);焦亚硫酸钾(食品级):郑州天顺食品添加剂有限公司;绿原酸、新绿原酸、熊果苷、隐绿原酸、芥子酸、对羟基苯甲酸、鞣花酸、芦丁、咖啡酸、没食子酸、丁香酸、对香豆酸、槲皮素、槲皮苷、黄芩素、树莓酮标准品(纯度均>98%):上海源叶生物科技有限公司;甲醇(色谱纯):赛默飞世尔(中国)有限公司;甲酸(色谱纯):天津市大茂化学试剂厂;福林酚、碳酸钠、亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠、氯化钾、乙酸钠、盐酸、无水硫酸钠(均为分析纯):天津光复化学试剂有限公司;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+):天津天力化学试剂有限公司。

1.1.3 培养基

酵母浸出粉胨葡萄糖(yeast extract peptone dextrose,YPD)培养基:酵母膏10 g,酵母蛋白胨20 g,葡萄糖20 g,溶于1 L水中。于121 ℃、0.1 MPa下灭菌15 min。YPD固体培养基:YPD液体培养基中加入25 g/L琼脂。

1.2 仪器与设备

BS200S-WEI型电子天平:北京赛多利斯仪器系统有限公司;SW-CJ-1FD型净化工作台:南京晓晓仪器设备有限公司;ELx800NB型酶标仪:美国BioTek公司;TDL-5-W型台式低速离心机:湖南星科科学仪器有限公司;5030-PVL型手提式压力蒸汽灭菌:上海博讯实业有限公司;LGJ-10型真空冷冻干燥箱、15 mm×300 mm型玻璃层析柱:北京松源华兴科技发展有限公司;KQ-500DE型振荡培养箱:昆山市超声仪器有限公司;PHS-3C型pH酸度计:上海精密科学仪器有限公司;Agilent 1260 Infinity II型高效液相色谱仪:美国安捷伦科技有限公司;CM-5分光光度计测色仪:日本柯尼卡美能达公司。

1.3 方法

1.3.1 陆生伊萨酵母WJL-G4种子液的制备

将在-80 ℃条件下保存在25%甘油溶液中的陆生伊萨酵母菌WJL-G4在室温状态下解冻。挑一环菌液接种于装液量为30 mL/250 mL的YPD液体培养基中,于28 ℃、160 r/min条件下活化24 h,将菌液涂布于YPD固体培养基,在28 ℃条件下培养24 h,挑取菌落形态饱满的菌落,接种于装液量为30 mL/250 mL的YPD液体培养基,于上述同样条件下活化,加入4~10粒无菌玻璃珠,160 r/min振荡10 min,制得种子液(活菌数为2.28×108 CFU/mL)[12]

1.3.2 红树莓果汁及不同降酸方法处理的样品制备

红树莓果汁(YZ):取红树莓冻果4 000 g自然解冻,打浆1 min,加入红树莓质量0.02%的果胶,50 ℃酶解2 h。酶解后90 ℃灭酶5 min,8层纱布过滤后得到红树莓果汁,80 ℃灭菌15 min。

生物法降酸红树莓果汁(SW):在250 mL锥形瓶中加入50 mL灭菌树莓果汁,向灭菌树莓果汁中接种3%(V/V)陆生伊萨酵母WJL-G4种子液,在温度25 ℃和转速150 r/min的条件下发酵至pH=3.5±0.1,得到生物法降酸树莓果汁。

物理法降酸红树莓果汁(WL):将Amberlite FPA51树脂进行预处理[5],准确称量预处理过的树脂5.00 g,加入10倍质量的灭菌树莓果汁50 mL,缓慢搅拌,每隔5 min测定pH,至树莓果汁降酸到pH=3.5±0.1为止,得到物理法降酸树莓果汁。

化学法降酸红树莓果汁(HX):向50 mL的树莓果汁中缓慢加入Na2CO3固体至红树莓果汁的pH稳定在3.5±0.1(此时Na2CO3在树莓果汁中的质量浓度为1.75 g/L)为止,得到化学法降酸树莓果汁[6]

1.3.3 指标测定

将上述红树莓果汁及3种方法降酸得到的红树莓果汁离心(8000 r/min、15 min)后取上清液,测定其理化指标、生物活性物质含量和抗氧化活性。 根据GB 12456—2021《食品安全国家标准食品中总酸的测定》中的酸碱指示剂滴定法测定酸度。其降酸率计算公式如下:

式中:C0为初始酸度,g/L;Ct为处理后的酸度,g/L。

可溶性固形物的测定:采用手持糖度仪;pH值的测定:采用pH计;总糖的测定:采用苯酚-硫酸法[13];可滴定酸含量(以柠檬酸计)的测定:采用GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》。

颜色参数的测定:样品的颜色测量采用CIE Lab系统,用CM-5分光光度计测色仪。L*值(明亮度)、a*值(红绿度)、b*值(黄蓝度)、C值(色度)、h°值(色角)及ΔE值(色差)=[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2

有机酸(柠檬酸、苹果酸、草酸、酒石酸、琥珀酸、α-酮戊二酸)含量的测定:采用高效液相色谱法[14]

总酚含量的测定:采用福林酚法[15],其含量表示为没食子酸当量(gallic acid equivalent,GAE),单位为g/L。

总黄酮含量的测定:采用亚硝酸钠-硝酸铝比色法测定总黄酮[16],其含量表示为芦丁当量(rutin equivalent,RE),单位为g/L。

总花色苷含量的测定:采用pH示差法[17],其含量以矢车菊素-3-O-葡萄糖苷计,单位为mg/L。

酚类化合物的测定:采用高效液相色谱法[18]

1.3.4 抗氧化活性的测定

参考文献[19]的方法,测定1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基清除能力和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+)自由基清除能力,并计算半抑制浓度(half maximal inhibitory concentration,IC50)值,IC50表示达到50%自由基清除率所需的浓度[19]

1.3.5 感官评价标准

选取经过感官培训的10名人员,从色泽、滋味、香气和口感4个方面对红树莓果汁进行感官评价,满分为100分。红树莓果汁的感官评价标准见表1。

表1 红树莓果汁的感官评价标准
Table 1 Sensory evaluation standards of red raspberry juice

项目评价标准感官评分/分色泽滋味清亮透光,典型红树莓色泽清亮微光,红树莓色泽变暗或变浅稍有浑浊,红树莓色泽较暗淡完全浑浊,失去红树莓原有色泽具有浓厚的红树莓滋味,味感协调,酸甜适宜具有红树莓果汁滋味,酸甜适口,味感较协调,余味不足红树莓果汁滋味不足,酸甜比例不协调酸甜比例失调,味感不正,酸味尖锐或没有酸味16~20 11~15 6~10 0~5 16~20 11~15 6~10 0~5

续表

项目评价标准感官评分/分香气口感具有浓郁的红树莓果香具有红树莓果香红树莓香气欠缺,香气较淡无红树莓香气或有令人不愉快的气味口感柔和适中,细腻清爽,味道纯正口感较柔和适中,比较细腻,后味不足口感不够柔和,较为粗糙,后味严重不足产生不愉快的口感,粗糙无味16~20 11~15 6~10 0~5 31~40 21~30 11~20 0~10

所有试验均重复3次,结果以“平均值±标准差”表示。采用SPSS 27.0和Origin Pro 2022软件进行数据处理和绘图。采用方差分析(analysis of variance,ANOVA)对数据进行差异性分析,P<0.05表示有显著差异。

2 结果与分析

2.1 3种降酸方法对红树莓果汁理化指标及颜色参数的影响

3种降酸方法处理红树莓果汁理化指标及颜色参数检测结果见表2。

表2 3种降酸方法对红树莓果汁理化指标及颜色参数的影响
Table 2 Effect of three acid-reducing methods on the physicochemical properties color parameter of red raspberry juice

注:同行不同小写字母表示差异显著(P<0.05),“nd.”表示物质未检出,下同。

项目YZSWWLHX总糖/(g·L-1)可溶性固形物/°Bx可滴定酸/(g·L-1)pH L*值a*值b*值C值h°值ΔE值33.93±2.88b 6.74±0.08c 12.70±0.15b 3.55±0.01a 28.16±0.01b 57.51±0.02a 41.30±0.01b 70.81±0.02b 0.62±0.00b 26.38±0.01b 66.94±0.19a 9.15±0.02a 17.47±0.15a 3.06±0.01b 13.80±0.01d 43.97±0.01c 23.80±0.02d 50.00±0.00d 0.50±0.00c nd.9.28±1.18d 4.94±0.04d 7.09±0.13d 3.55±0.01a 24.25±0.02c 55.40±0.05b 40.35±0.54c 68.54±0.29c 0.63±0.01b 22.66±0.37c 29.01±0.64c 8.94±0.07b 7.77±0.15c 3.55±0.01a 31.51±0.25a 53.91±2.42b 51.12±0.01a 74.31±1.74a 0.76±0.02a 34.10±0.73a

由表2可知,红树莓果汁中的总糖为66.94 g/L,经过生物法、物理法和化学法降酸处理后分别下降至9.28 g/L、29.01 g/L和33.93 g/L;可溶性固形物从9.15°Bx分别下降至4.94°Bx、8.94°Bx和6.74°Bx,生物法处理红树莓果汁中的总糖、可溶性固形物含量降低是因为陆生伊萨酵母WJL-G4属于非酿酒酵母,会利用糖分和有机酸进行发酵[20]。 生物法降酸幅度最大,且pH从3.06上升至3.55。与红树莓果汁中可滴定酸(17.47 g/L)相比,生物法和物理法处理红树莓果汁后可滴定酸均能下降至8 g/L以下,化学法处理红树莓果汁后可滴定酸下降至12.70 g/L。3种方法的降酸率分别为59.4%,55.5%和27.3%。经生物法、物理法和化学法处理后,红树莓果汁的L*值、a*值、b*值C值和h°值均上升。 降酸后果汁L*值增大说明亮度提高,这表明果汁颜色变浅或者果汁变澄清,颜色变浅会使感官评价分数降低;a*值增大说明果汁的颜色变红;b*值增大说明果汁的颜色变黄;c*值增大说明果汁的颜色变得更加鲜艳饱和,使感官评价分数升高;h°值均<1说明果汁的色调均为红色。与红树莓果汁相比,生物法、物理法和化学法处理后红树莓果汁的ΔE值分别为22.66、34.10和26.38,ΔE值越小说明色差越小,这说明红树莓果汁经过生物法处理后,其颜色最接近果汁原本的颜色且颜色更加饱和澄清,其次是化学法和物理法。

唐莹[21]研究表明,陆生伊萨酵母WJL-G4在葡萄糖和有机酸同时存在的条件下会优先利用糖分,延长培养后会利用有机酸进行发酵,提高果汁的pH,且陆生伊萨酵母在不同的有机酸浓度下对有机酸的利用效率不同[22]。物理法中树脂具有吸附性,张南海等[5]研究表明,Amberlite FPA 51树脂的表观交换吸附量较大,对有机酸的吸附能力越强[23],因此果汁中的有机酸含量下降,从而使pH升高。此外,树脂还可以吸附总糖、可溶性固形物和色素等物质[22,24-25]。化学法中Na2CO3和果汁中的有机酸反应生成钠盐,从而降低了果汁中的可滴定酸含量,提高了pH;与此同时形成的钠盐会降低果汁中可溶性固形物的含量,引入的金属离子还会导致果汁的颜色发生变化[26]。 综上所述,生物法处理红树莓果汁降酸率最高,色差最小,优于物理和化学法。

2.2 3种降酸方法对红树莓果汁有机酸含量的影响

3种降酸方法对红树莓果汁有机酸含量的影响结果见表3。

表3 3种降酸方法对红树莓果汁有机酸含量的影响
Table 3 Effect of three acid-reducing methods on the contents of organic acid in red raspberry juice

有机酸含量/(g·L-1)YZSWWLHX柠檬酸苹果酸草酸酒石酸琥珀酸α-酮戊二酸14.83±0.09a 1.63±0.05a 0.99±0.01a 1.25±0.22a 0.30±0.02d 0.21±0.01b 5.01±0.53d 0.57±0.01c 0.43±0.02c 0.39±0.01c 0.75±0.07a 0.23±0.00a 6.39±0.01c 0.55±0.01c 0.51±0.02b 0.63±0.08b 0.46±0.06c 0.09±0.01c 11.91±0.42b 1.41±0.02b 0.98±0.01a 1.03±0.06a 0.64±0.00b 0.20±0.01b

由表3可知,红树莓果汁中的主要有机酸是柠檬酸,含量为14.83 g/L,其次是苹果酸和酒石酸,含量分别为1.63 g/L和1.25 g/L。生物法、物理法和化学法处理后红树莓果汁柠檬酸含量分别下降至5.01 g/L、6.39 g/L和11.91 g/L,苹果酸分别下降至0.57 g/L、0.55 g/L和1.41 g/L。生物法、物理法处理后红树莓果汁酒石酸含量下降至0.39 g/L和0.63 g/L,但化学法处理后对酒石酸影响较小。 生物法处理后红树莓果汁中除琥珀酸和α-酮戊二酸的含量上升之外,其余有机酸的含量均显著下降(P<0.05);物理法处理后红树莓果汁中除琥珀酸含量升高之外,其余有机酸含量显著下降(P<0.05);化学法处理后对红树莓果汁草酸、酒石酸、α-酮戊二酸的含量没有显著影响(P>0.05),琥铂酸含量显著升高(P<0.05),其余有机酸含量显著下降(P<0.05)。

陆生伊萨酵母可以利用柠檬酸和苹果酸等碳源进行代谢[20],发酵过程中琥珀酸含量升高可能是柠檬酸通过三羧酸(tricarboxylic acid,TCA)循环分解而来,且其含量会随着时间变化波动[27]。Amberlite FPA 51树脂属于大孔型弱碱性阴离子交换树脂。 阴离子的吸附具有选择性能[28]是由于树脂对其表观吸附量不同,研究发现弱碱性阴离子交换树脂的工作原理是利用树脂上的弱碱性基团与溶液中的阴离子发生交换,同时树脂中的弱碱性基团解离出OH进入到溶液中[29]。弱碱性阴离子交换树脂对阴离子的一般吸附的优先顺序为OH>柠檬酸根>硫酸根>酒石酸根>草酸根。综上,生物法降解有机酸效果最好,其次是物理法和化学法。生物法降酸使柠檬酸和苹果酸下降幅度较大,从而使整体的酸度下降。

2.3 3种降酸方法对红树莓果汁总酚、总黄酮和总花色苷含量的影响

3种降酸方法对红树莓果汁总酚、总黄酮和总花色苷含量的影响见图1。

图1 3种降酸方法对红树莓果汁总酚、总黄酮和总花色苷含量的影响
Fig.1 Effects of three acid-reducing methods on the contents of total phenols, total flavonoids and total anthocyanins in red raspberry juice

同一指标不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

由图1可知,红树莓果汁中总酚、总黄酮和总花色苷含量最高,分别为1.55 g/L、0.95 g/L和49.34 mg/L。生物法、物理法和化学法处理后红树莓果汁中的总酚、总黄酮及总花色苷含量均显著降低(P<0.05)。 生物法处理后红树莓果汁中总酚、总黄酮及总花色苷降低幅度最低,其含量分别为1.21 g/L、0.90 g/L和40.56 mg/L;其次是化学法,其含量分别为0.82 g/L、0.46 g/L和28.68 mg/L;物理法降低幅度最高,其含量分别为0.48 g/L、0.36 g/L和16.55 mg/L。研究表明,树脂会大量吸附总酚[30]、总黄酮[31]、花色苷[9],化学法可能是因为金属离子的引入会促进酚类物质的氧化[32]。由此可知,生物法降酸有利于红树莓果汁中生物活性物质的保留。

2.4 3种降酸方法对红树莓果汁单体酚类物质含量的影响

3种降酸方法对红树莓果汁单体酚类物质含量的影响结果见表4。

表4 3种降酸方法对红树莓果汁单体酚类物质含量的影响
Table 4 Effect of three acid-reducing methods on monomer phenolic compounds contents in red raspberry juice

单体酚含量/(mg·L-1)YZSWWLHX绿原酸新绿原酸熊果苷隐绿原酸芥子酸对羟基苯甲酸鞣花酸芦丁咖啡酸没食子酸丁香酸对香豆酸槲皮素槲皮苷黄岑素树莓酮369.83±7.37a 16.50±0.45a 93.30±8.85a 134.86±24.53a 64.28±2.82a 56.19±3.71a 40.02±0.66b 8.99±0.44b 8.66±2.56a 9.96±1.08b 1.22±0.53b 1.79±0.13ab nd.nd.nd.4.88±0.12b 140.77±8.69b 12.31±042b 89.34±19.09a 67.54±2.89b 41.64±1.32c 38.52±1.66b 39.79±0.70b 2.28±2.15c 6.15±0.17b 18.62±0.24a 1.73±0.09ab 2.07±0.28a 4.56 5.78 2.35±0.10b 9.18±2.58a 67.90±4.59c 7.84±1.69c 48.69±6.81b 49.74±8.65b nd.24.18±3.04c nd.nd.4.34±0.69bc 8.08±0.21c nd.1.42±0.02c nd.nd.3.10±0.17a nd.137.30±4.99b 2.54±0.09d 71.82±2.64a 18.24±0.88c 56.12±2.15b 26.32±0.19c 44.29±0.76a 13.04±0.17a 2.18±0.04c 18.26±0.28a 1.98±0.04a 1.65±0.03bc nd.nd.nd.4.42±0.12b

由表4可知,红树莓果汁共检出16种单体酚类物质,其主要单体酚类物质为绿原酸、隐绿原酸、熊果苷、芥子酸、对羟基苯甲酸和鞣花酸,其含量分别为369.83 mg/L、134.86 mg/L、93.30 mg/L、64.28 mg/L、56.19 mg/L和40.02 mg/L。经3种方法降酸后,除鞣花酸外,几种主要的单体酚类物质均有不同程度的下降。相较于红树莓果汁,生物法处理后能更好的保留红树莓果汁中熊果苷、鞣花酸、丁香酸的含量,分别为89.34 mg/L、39.79 mg/L和1.73 mg/L,并提高了没食子酸、对香豆酸、槲皮素、槲皮苷、黄芩素和树莓酮的含量,这可能是由于微生物在代谢时合成了黄酮类化合物以及其他物质[33],其余单体酚类物质含量降低;物理法处理红树莓果汁单体酚类物质的黄芩素含量增加,其含量为3.10 mg/L,芥子酸、鞣花酸、芦丁、丁香酸和树莓酮未检出,说明树脂吸附后果汁中的多酚类物质损失较为严重。化学法处理红树莓果汁的鞣花酸、芦丁、没食子酸、丁香酸的含量增加,除对槲皮素、槲皮苷、黄岑素及树莓酮无影响,其余单体酚类物质含量均下降。

LIN S等[34]研究表明,微生物发酵有助于芦丁转变为异槲皮苷和槲皮素,这与本实验的结果相似。 此外,酵母菌在代谢过程中产生的单宁水解酶能够将单宁转化成游离的没食子酸或鞣花酸单体[35]。 PARK S N等[36]用扣囊复膜孢酵母(Saccharomycopsis fibuligera)发酵日本海风藤(Kerria japonica)后多酚含量提高了10.5%。 物理法降酸后红树莓果汁多酚含量减少的原因可能是大孔树脂会对多酚具有吸附作用[37-38]。化学法降酸后红树莓果汁多酚含量下降的原因可能是pH改变使多酚易于氧化[25]。 综上,经过生物法处理法后不仅能够更好的保留红树莓果汁中的单体酚类物质,还能产生槲皮素、槲皮苷和黄岑素,单体酚类物质种类越多,含量越高,越有助于果汁的抗氧化活性提升。

2.5 3种降酸方法对红树莓果汁抗氧化活性的影响

3种降酸方法对红树莓果汁抗氧化活性的影响见图2。

图2 3种降酸方法对红树莓果汁抗氧化活性的影响
Fig.2 Effect of three acid-reducing methods on antioxidant activity of red raspberry juice

由图2可知,红树莓果汁及生物法、物理法、化学法处理红树莓果汁的DPPH和ABTS+自由基清除能力的IC50值分别为1.53和12.76;1.83和19.16;6.30和37.33;3.30和29.47。 结果表明,3种降酸处理后红树莓果汁的抗氧化能力均下降,且生物法降酸处理红树莓果汁的抗氧化活性高于物理法和化学法(P<0.05)。这和上述单体酚类物质结果一致。

红树莓中具有抗氧化性的物质主要包括花色苷、超氧化物歧化酶、多酚和黄酮类物质等[39]。 生物法降酸红树莓果汁抗氧化活性较好的原因可能是,陆生伊萨酵母WJL-G4在利用有机酸的同时,还可以保留总黄酮及花色苷等酚类物质活性[40]。物理法降酸通过树脂的离子交换作用和吸附作用来降低有机酸的含量,但其吸附作用也会吸附酚类物质、黄酮类物质和花色苷等抗氧化性活性物质[5]。化学法降酸是利用碳酸钠和有机酸之间的酸碱中和反应进行降酸,引入了金属离子导致果汁的抗氧化性下降。

2.6 3种降酸方法对红树莓果汁感官品质的影响

3种降酸方法对红树莓果汁感官品质的影响见表5。由表5可知,经过生物法、物理法及化学法处理红树莓果汁感官评分分别为88.4分、75.9分、69.2分。生物法处理红树莓果汁的滋味、香气及口感较佳,使得树莓果汁的口感协调,酸甜适口;物理法对树莓果汁的滋味、香气及口感影响较小,但会显著降低果汁的色泽;化学法会显著降低红树莓果汁的色泽、香气和口感。 其原因可能是,陆生伊萨酵母不仅能降低柠檬酸含量,还能使丁酸乙酯等酯类物质增加38%~52%[41];而物理法因离子交换导致花青素损失[42],化学法因碳酸钠中和致钠残留引发异味,酚类氧化致褐变色衰,胶体絮凝破坏质地,且破坏挥发性香气成分[43]。 因此,生物法处理红树莓果汁感官品质较好。

表5 3种降酸方法对红树莓果汁感官评价的影响
Table 5 Effect of three acid-reducing methods on sensory evaluation of red raspberry juice

样品感官评分/分色泽滋味香气口感总分YZ SW WL HX 18.7±0.95a 16.9±1.45b 13.7±1.34c 15.7±1.49b 14.9±1.73b 17.5±1.58a 14.4±1.71b 13.4±1.51b 18.0±1.15a 17.3±1.64a 15.7±1.89b 14.3±1.34c 34.8±2.39a 36.7±1.57a 32.1±3.21b 25.8±2.53c 86.4±2.95a 88.4±3.81a 75.9±2.38b 69.2±3.22c

3 结论

采用生物法、物理法及化学法处理红树莓果汁的降酸率分别为59.4%、55.5%和27.3%。生物法降酸红树莓果汁品质最佳,其总糖、可溶性固形物、可滴定酸、pH、总酚、总黄酮和总花色苷含量分别9.28 g/L、4.94°Bx、7.09 g/L、3.55、1.21 g/L、0.90 g/L和40.56 mg/L;其可使柠檬酸和苹果酸含量下降至5.01 g/L、0.57 g/L,能更好的保留红树莓果汁中熊果苷、鞣花酸、丁香酸含量,提高没食子酸、对香豆酸、槲皮素、槲皮苷、黄芩素和树莓酮含量;DPPH和ABTS+自由基清除能力的半抑制浓度(IC50)值分别为1.83和19.16;感官评分最高(88.4分),口感协调,酸甜适口。 综上,采用生物法对红树莓果汁进行降酸处理的品质最佳。

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Effect of three acid-reducing methods on the physicochemical property and active substance of red raspberry juice

BI Ziye1,ZHU Liya1,WEI Xinze1,WANG Ziqi1,ZHANG Haonan1,WANG Jinling1,2*

(1.College of Life Science,Northeast Forestry University,Harbin 150040,China;2.Heilongjiang Provincial Key Laboratory of Forest Food Resources Utilization,Harbin 150040,China)

Abstract:To solve the problem of sharp sourness in raspberry juice,using red raspberry juice as the research object,the acid-reducing treatment was carried out by biological,physical and chemical methods respectively to adjust its pH value to 3.5,and the physicochemical indexes,antioxidant activity and sensory quality were analyzed.The results showed that the acid reduction rates of red raspberry juice treated by biological, physical and chemical methods were 59.4%,55.5%and 27.3%,respectively.After acid reduction by biological methods,the contents of total sugar,soluble solids,titratable acid,pH,total phenols,total flavonoids and total anthocyanins in red raspberry juice were 9.28 g/L,4.94°Bx,7.09 g/L,3.55,1.21 g/L,0.90 g/L and 40.56 mg/L,respectively.It could reduce the contents of citric acid and malic acid to 5.01 g/L and 0.57 g/L,respectively.Its main monomer phenolic compounds were chlorogenic acid,cryptochlorogenic acid and arbutin(with content of 140.77 mg/L,67.54 mg/L and 89.34 mg/L,respectively),which could better retain the contents of arbutin,ellagic acid and eugenic acid in red raspberry juice,and increase the contents of monomer phenolic compounds such as gallic acid and p-coumaric acid.The half maximal inhibitory concentration(IC50)values of DPPH and ABTS+free radical scavenging ability were 1.83 and 19.16,respectively.It had the highest sensory score (88.4), with well-balanced and pleasant sweet and sour taste.Overall,the quality of red raspberry juice treated with biological methods for acid reduction was the optimal.

Key words:red raspberry;biological acid-reducing;physical acid-reducing;chemical acid-reducing;physicochemical property;active substance

中图分类号:TS255

文章编号:0254-5071(2025)09-0166-07

doi: 10.11882/j.issn.0254-5071.2025.09.025

引文格式:毕子叶,朱丽娅,魏鑫泽,等.三种降酸方法对红树莓果汁理化性质和活性物质的影响[J].中国酿造,2025,44(9):166-172.

收稿日期:2025-01-09

修回日期:2025-06-01

基金项目:黑龙江省自然科学基金(LH2024C056);中央高校基本科研业务费专项(2572024DP22);大学生创新项目(202310225126)

作者简介:毕子叶(2002-),女,本科,研究方向为微生物发酵降酸。

*通讯作者:王金玲(1975-),女,教授,博士,研究方向为东北地区浆果中活性物质与产品开发。