光照对低温贮藏下NFC鲜榨橙汁品质的影响

阎然，张静，朱玉燕，张俊超，余岳芳，林鑫勰，沈淑铃，郑小林*

1(浙江工商大学 食品与生物工程学院，浙江 杭州，310018)2(德清秋水果汁有限公司，浙江 德清，313216)

橙汁是柑橘产业的主要加工产品，其色泽鲜亮、酸甜可口、香气诱人而深受全世界消费者欢迎[1]。橙汁富含抗坏血酸(维生素C)、叶酸(维生素B9)、钾、镁和铁等营养物质，具有增强免疫力、降低癌症风险、保护心血管系统、降低胆固醇水平和预防脱发等功效[2]。非浓缩还原(not from concentrate，NFC)橙汁，是将成熟橙子直接榨汁后进行杀菌，无菌灌装后在冷链条件下运输和销售的无任何添加的橙汁[3]。NFC鲜榨橙汁指在加工制作过程中采用巴氏杀菌(<100 ℃)或者非热杀菌技术，因而能够最大限度保留原果汁的风味与营养，符合市场和消费需求。

目前，国内外有关NFC橙汁的研究主要集中于橙汁营养和功能性评价，不同杀菌方式及包装材料对果汁特性以及品质的影响等方面。例如KLIMCZAK等[4]研究了贮藏时间和温度对橙汁中酚类物质、维生素C和抗氧化能力的影响。ZHANG等[5]研究了贮藏条件和热处理对橙汁中橙皮苷含量的影响。黄晓玲等[6]研究了超高压和高温短时杀菌对NFC橙汁品质的影响，发现超高压杀菌处理相比于高温短时杀菌更有助于保持果汁营养和感官品质。张晓雨等[7]研究发现高阻隔包装能够抑制NFC橙汁的褐变，减少维生素C和类胡萝卜素含量损失，进而有助于延长橙汁的货架期。目前，NFC鲜榨果汁在企业生产、销售和流通过程中均采用透光包装材料。虽然这类透光包装材质较轻、价格低廉，但使NFC鲜榨果汁不可避免接受光照，导致产品的某些营养成分的降解，进而影响果汁的品质[8]。然而，光照对低温贮藏下NFC鲜榨果汁品质影响的研究报道很少。因此，本文以聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)透明包装的NFC鲜榨橙汁成品为试验材料，重点研究光照对4 ℃贮藏条件下NFC鲜榨橙汁品质的影响，以期为NFC鲜榨橙汁品质控制及包装改良提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

以哈姆林、瓦伦西亚和Pera等橙子品种混榨而成的NFC橙汁冷冻原料(每185 kg装入无菌袋中，然后放进铁桶，在-18 ℃下冻藏)由德清秋水果汁有限公司从巴西进口，到达公司后放置在0～6 ℃冷库中解冻30 d，然后巴氏杀菌(85 ℃，30 s)，用PET透明材料分装(300 mL/瓶)后全程冷链运回实验室，进行相关实验。

乙腈(色谱纯)、甲醇(色谱纯)，德国Meker公司；5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethyl furfuraldehyde，5-HMF)、柠檬苦素、乳酸、L-抗坏血酸、琥珀酸、奎尼酸、柠檬酸、苹果酸，阿拉丁试剂(上海)有限公司。其余试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

AB135-S电子天平，METTLER TOLEDO公司；AGILENT 1100高效液相色谱分析仪、7890A-5975C GC-MS气相色谱-质谱联用仪，美国安捷伦科技有限公司。

1.3 处理方法

将NFC鲜榨橙汁成品分为2组，分别放入光照(冷白荧光灯管，光照强度为1.51×106Lux)和避光(对照)的人工气候箱的每层隔板中部进行4 ℃贮藏，每隔7 d取样并测定各项指标，每个取样点随机取3瓶果汁。

1.4 测定方法

1.4.1 维生素C含量测定

NFC鲜榨橙汁维生素C含量的测定参考SN/T 0869—2017《出口饮料中抗坏血酸的测定》。

1.4.2 5-HMF含量的测定

参考杨毅[9]的方法略有修改。5.0 mL果汁样品在12 000 r/min条件下离心5 min，吸取2.0 mL上清液经0.45 μm的水系滤膜过滤后采用HPLC测定5-HMF含量。

色谱柱：Agilent C18色谱柱；流动相：体积分数10%的甲醇水溶液，流速1.0 mL/min，柱温30 ℃，进样量5.0 μL，检测波长284 nm，运行时间10 min。

1.4.3 柠檬苦素含量测定

参考张朝晖等[10]的方法并稍作修改。吸取20.0 mL样品，加入20.0 mL二氯甲烷，25 ℃下超声波处理30 min后转移到分液漏斗中，重复3次后，将收集的下层萃取液合并后转移到旋转蒸发仪中，旋蒸至近干，加入1.5 mL乙腈溶解，经0.22 μm有机滤膜过滤后备用。吸取5.0 μL注入色谱柱Agilent C18中，柱温30 ℃，以V(1.0 mL/min乙腈)∶V(0.1%磷酸水溶液)=45∶55为流动相，在210 nm下进行检测。

1.4.4 有机酸含量测定

参考闫师杰[11]的方法略有修改。吸取2.0 mL样品，用0.1%(体积分数，下同)的甲酸水溶液稀释至10 mL，在4 ℃下避光静置1 h后离心20 min(4 ℃，12 000×g)，收集上清液，用0.45 μm的水系滤膜过滤，采用HPLC-MS测定有机酸含量。

色谱柱：Water T3色谱柱(3 μm，3.0 mm×150 mm)；流动相：0.1%的甲酸水溶液，流速0.4 mL/min，柱温30 ℃，进样量2 μL，运行时间10 min。

质谱条件：ESI离子源，负离子形式；离子源气体温度350 ℃，干燥气流量9 L/min，雾化气压力45 psi，毛细管电压3 500 V，碎裂电压125 V，质量数扫描范围30～1 500m/z。

1.4.5 主要挥发性物质测定

(1)样品处理

顶空样品瓶置于40 ℃恒温水浴锅中30 min，用SPME萃取头(萃取头每天使用前要经过老化处理)在40 ℃恒温水浴中吸附30 min后迅速插入气质联用仪进样口，在250 ℃条件下解析15 min后进行分析[12]。

(2)气相色谱与质谱条件

采用DB-WAX色谱柱；进样口温度250 ℃，柱流速1 mL/min；升温程序：35 ℃保持4 min，以2 ℃/min升到120 ℃，然后以4 ℃/min升到250 ℃，保持15 min。

质谱条件：EI离子源；电子能量70 eV；离子源温度230 ℃；四级杆温度150 ℃；质量数扫描范围33～500 m/z。

(3)挥发性物质分析

定性分析：通过计算机检索与NIST/WILLEY标准质谱库进行匹配，选择有较高匹配度的检索结果，按照各成分的出峰保留时间进行人工解谱，确定挥发性化合物的各个物质成分。

定量分析：选取7种特征性挥发性物质(β-月桂烯、D-柠檬烯、丁酸乙酯、己酸乙酯、己醛、壬醛和癸醛)，利用外标法作标准曲线进行精确定量。

1.5 数据处理

采用Excel 2010 绘图，SPSS Statistics 17.0数据统计分析软件中单因素方差分析(ANOVA)和邓肯检验(Duncan’s test)进行差异显著性分析，P<0.05时为差异显著。数据用平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 光照对低温贮藏下NFC鲜榨橙汁5-HMF和柠檬苦素含量的影响

在低温贮藏过程中，光照和避光条件下的5-HMF含量总体差异较小(图1-a)，表明光照对NFC鲜榨橙汁中5-HMF含量影响较小。5-HMF主要通过2种途径形成：(1)通过葡萄糖和果糖在酸性条件下脱水降解形成；(2)通过美拉德反应和抗坏血酸氧化分解产生[13]。5-HMF含量的高低反映了果汁非酶褐变的程度[14]。吴敏[15]研究发现低温条件下光照与避光处理的荔枝汁中5-HMF含量没有显著差异，与本实验结果类似。

a-5-HMF；b-柠檬苦素图1 光照对低温贮藏下NFC鲜榨橙汁5-HMF和 柠檬苦素含量的影响Fig.1 Effect of light on 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF) and limonin content of NFC fresh orange juice during storage at low temperature注：小写字母表示同一贮藏时间不同处理间差异显著 (P<0.05)(下同)

胥钦[16]研究发现浓缩柑橘汁中柠檬苦素含量随贮藏时间延长而上升。在低温条件下，随着贮藏时间的延长，NFC鲜榨橙汁柠檬苦素含量整体呈上升趋势。但在14～28 d，避光NFC鲜榨橙汁中柠檬苦素含量均显著低于光照条件下的含量。在贮藏至第21天时，避光处理的橙汁中柠檬苦素含量比光照条件下减少了14.47%(图1-b)。柠檬苦素在榨汁过程中从果实中溶出，在酸性或热处理下极易被柠檬苦素-D-环内酯水解酶催化快速生成有苦味的柠檬苦素，严重影响了果汁的口感[17]。本研究结果表明光照促进了低温贮藏NFC鲜榨橙汁柠檬苦素的生成。

2.2 光照对低温贮藏下NFC鲜榨橙汁有机酸含量的影响

在低温贮藏条件下，NFC鲜榨橙汁中维生素C含量随着时间的不断增加而下降。除7、28 d外，避光条件下橙汁维生素C含量均显著高于光照条件下的含量(图2-a)，贮藏至21 d时，避光处理橙汁中维生素C含量为17.12 mg/100 g，比光照处理橙汁中维生素C含量增加了12.56%。说明避光能够缓解NFC鲜榨橙汁低温贮藏期间维生素C的降解速率，从而有助于NFC鲜榨橙汁维生素C的保持。这与吴敏[15]研究结果一致，避光贮藏荔枝汁维生素C含量高于不同荧光和紫外光处理。

a-维生素C；b-柠檬酸；c-苹果酸；d-奎尼酸；e-琥珀酸；f-乳酸图2 光照对低温贮藏下NFC鲜榨橙汁有机酸含量的影响Fig.2 Effect of light on organic acid content of NFC fresh orange juice during storage at low temperature

NFC鲜榨橙汁的有机酸以柠檬酸为主，其次为苹果酸、奎尼酸和琥珀酸，乳酸含量最低(图2-b～图2-f)。在低温贮藏条件下，NFC鲜榨橙汁有机酸含量随着贮藏时间的延长总体呈下降趋势。在贮藏至14～28 d时，避光条件下果汁中的奎尼酸和苹果酸含量平均比光照条件下增加了20.57%和15.97%(图2-c和图2-d)，表明避光有利于保持果汁中奎尼酸和苹果酸含量，但对于柠檬酸含量变化无显著影响(P>0.05)(图2-b)。有机酸是果汁酸味的主要成分，其种类和含量的高低与果汁品质密切相关[18-19]。因此，避光有利于保持低温贮藏下NFC鲜榨橙汁的品质。

2.3 光照对低温贮藏下NFC鲜榨橙汁挥发性物质含量的影响

目前，橙汁中已发现了200多种挥发性化合物，主要包括酯类、醛类、酮类、萜烯类和醇类。结合文献[20-21]选取7种柑橘典型的香气化合物，分别为β-月桂烯、D-柠檬烯、壬醛、己醛、癸醛、丁酸乙酯和己酸乙酯。其中，D-柠檬烯是橙汁中含量最高的香气化合物，具有微弱的橘子香气；β-月桂烯有令人愉悦的柑橘香气，对橙汁的风味也有积极的贡献；壬醛、己醛、癸醛、丁酸乙酯和己酸乙酯具有水果香气[22-24]。

在低温贮藏条件下，随着贮藏时间的延长，NFC鲜榨橙汁中β-月桂烯含量逐渐降低，而D-柠檬烯含量逐步上升(图3-a和图3-b)。低温贮藏第7天时，避光处理的NFC鲜榨橙汁中β-月桂烯含量为181.45 μg/L，比光照处理增加了25.11%；但在贮藏至21 d时，避光处理的橙汁中β-月桂烯含量明显下降。与之相反，低温贮藏第14天时，避光处理的橙汁中D-柠檬烯含量显著低于光照处理，在贮藏后期，避光处理的橙汁中D-柠檬烯含量明显上升。说明光照是影响冷藏NFC鲜榨橙汁β-月桂烯和D-柠檬烯含量的重要因子。

低温贮藏NFC鲜榨橙汁己醛、壬醛和癸醛随着贮藏时间的延长，其含量变化基本一致，总体呈下降趋势(图3-c～图3-e)。在低温条件下，避光处理NFC鲜榨橙汁的己醛、壬醛和癸醛含量在14 d显著低于光照处理(P< 0.05)。说明避光不利于维持冷藏NFC鲜榨橙汁的己醛、壬醛和癸醛含量(图3-c～图3-e)。丁酸乙酯和己酸乙酯变化趋势相类似，总体呈下降趋势(图3-f和图3-g)。在贮藏第14天时，光照处理的橙汁中丁酸乙酯和己酸乙酯均显著高于避光处理(P< 0.05)。说明光照更有利于保持低温贮藏NFC鲜榨橙汁中丁酸乙酯和己酸乙酯含量。

a-β-月桂烯；b-D-柠檬烯；c-己醛；d-壬醛；e-奎醛；f-丁酸乙酯；g-己酸乙酯图3 光照对低温贮藏下NFC鲜榨橙汁挥发性物质含量的影响Fig.3 Effect of light on the content of volatile organic compounds of NFC fresh orange juice during storage at low temperature

3 结论

NFC鲜榨果汁采用透光包装材料，在生产、销售流通中不可避免接受光照。本试验主要研究了光照对低温贮藏NFC鲜榨橙汁维生素C、有机酸、柠檬苦素以及挥发性成分等品质指标的影响。结果表明，光照降低了低温贮藏NFC鲜榨橙汁中维生素C浓度，促进了柠檬苦素生成，也改变了几种特征挥发性物质的浓度，但不影响柠檬酸含量变化。特别是NFC鲜榨橙汁维生素C含量降低，不仅降低果汁的营养品质，而且加剧果汁的褐变从而降低其感官品质。另外，苦味物质的形成也降低NFC鲜榨橙汁的风味和口感。因此，避光条件有利于保持低温贮藏NFC鲜榨橙汁的品质。为给予企业实质性技术指导，后续可研究设计一款既能凸显橙汁视觉感官品质又能避免光照影响果汁品质的新型包装。