加工工艺对绿芦笋汁品质和抗氧化活性的影响

摘要

绿芦笋(Asparagas OfficinalisL.)嫩茎味美鲜嫩，富含维生素、矿物质、氨基酸以及其它营养物质，是一种低热量、营养价值高的蔬菜，深受广大消费者的喜爱。但绿芦笋采收期相对集中，采后呼吸旺盛，常温下2-3d后即木质化变老而失去商品性。除了利用控制贮藏条件来延长芦笋的货架寿命外，还需开发芦笋加工产品以延长供应期。芦笋汁是一种相对较新的加工产品，其加工过程一般要进行热烫、榨汁、酶解和杀菌等加工单元操作。研究表明这些加工操作对果蔬汁的品质和风味均会产生不同程度的影响，但有关加工工艺条件对芦笋汁品质和抗氧化活性的影响缺乏系统研究。本论文以绿芦笋为试验材料，在研究不同品种、不同采收期绿芦笋的品质、抗氧化活性及其制汁适应性的基础上，重点研究了不同取汁方法、酶澄清、真空浓缩、热力杀菌和超高压杀菌等加工工艺对芦笋汁品质、抗氧化活性和风味的影响，同时还研究了贮藏温度、光照条件和包装材料对芦笋汁贮藏期色泽和汁液稳定性的影响，以期为绿芦笋汁产品的开发提供科学依据。研究结果分述如下:
　　 1.不同品种、不同采收期绿芦笋的品质、抗氧化活性及制汁适应性存在很大差异。通过主成分分析筛选出6项具有代表性的品质指标a*、维生素C、木质素、微量元素、氨基酸(或总黄酮)和总酚，利用模糊数学隶属函数法对绿芦笋的品质进行综合评价，不同品种绿芦笋的品质优劣排列顺序依次是“格兰德”、“阿特拉斯”、“UC301”、“UC157”和“UC800”。不同采收期“格兰德”绿芦笋的品质排列顺序依次是5月、4月、7月和6月，春季采收的绿芦笋的品质优于夏季。“格兰德”和“UC157”的抗氧化活性最强，其次依次分别是“阿特拉斯”、“UC301”和“UC800”。5月份采收的“格兰德”绿芦笋抗氧化活性最强，其次是4、7和6月份采收的绿芦笋。“格兰德”绿芦笋的出汁率和可溶性固形物含量位列5种绿芦笋之首，且芦笋汁在贮藏期间色泽稳定性好，沉淀量少，较适宜制作芦笋汁。5月份采收的“格兰德”绿芦笋所制汁在贮藏期间色泽稳定性高，沉淀量少，较适宜制作芦笋汁。
　　 2.91℃、3 min热烫处理能够将绿芦笋中的POD钝化，且能很好地保持绿芦笋的色泽。取汁工艺显著影响绿芦笋汁的品质和抗氧化活性。热烫、破碎取汁能够保持芦笋汁的色泽，提高维生素C的稳定性。热烫、破碎、榨汁及纤维素酶处理后取汁有利于提高芦笋汁的可溶性固形物、总糖及总黄酮含量，维持芦笋汁的品质，增强芦笋汁的抗氧化活性。但这两种取汁工艺均降低了芦笋汁中的可溶性蛋白和总酚含量。
　　 3.利用响应曲面法(RSM)建立了不同条件下纤维素酶和果胶酶处理芦笋汁的二次多项式的数学模型，经检验该模型极显著，拟合度高。通过响应曲面分析，确定纤维素酶的最佳作用条件是温度42.96℃，pH5.03，酶用量0.07％，果胶酶的最佳作用条件是温度40.56℃，pH4.43，酶用量1.45％。经复合酶处理的芦笋汁出汁率和可溶性固形物含量显著提高，同时1，1-二苯基苦基苯肼(DPPH)自由基清除能力无显著改变。
　　 4.浓缩工艺对芦笋汁的品质和抗氧化活性有明显影响。随着浓缩汁固形物含量的增加，芦笋汁的绿色加深，可溶性蛋白、总糖扣总酚含量增加，而芦笋汁的色泽亮度、维生素C、总黄酮含量和抗氧化活性逐渐降低。采用SPME方法富集芦笋汁中的挥发性风味化合物，经GC-MS检测，鉴定结果表明芦笋汁中主要的挥发性风味成分是醛类。其次是醇类、酮类、含氮化合物和酚类，还含有少量的酯类和有机酸。浓缩处理对芦笋汁挥发性风味成分有明显影响。浓缩芦笋汁固形物含量达10％时，芦笋汁中主要挥发性风味物质醛、醇和酮均有损失;随着浓缩程度的增大，风味成分含量增加，当固形物含量达30％时，风味成分含量最高，其醇、醛、酮及其它化合物的含量均达到最高，风味最佳;进一步浓缩至固形物含量达45％时，芦笋汁的风味成分含量降低，风味变差。
　　 5.121℃、3min的热杀菌(TP)处理能有效杀灭芦笋汁中的微生物至未检测出水平，延长芦笋汁的贮藏寿命。TP处理有效抑制了芦笋汁可溶性蛋白和总糖含量的降低，抑制了芦笋汁总酚、总黄酮含量和DPPH自由基清除能力的下降。这些研究结果充分表明了热力杀菌技术在延长芦笋汁贮藏寿命、保存芦笋汁品质方面的有效性。然而热力杀菌技术也在一定程度上对芦笋汁的品质产生了负面影响，如维生素C的破坏和绿色的损失等。超高压杀菌(HPP)处理较TP处理能更有效地保持芦笋汁的绿色，保存较高的维生素C、芦丁含量及较强的抗氧化活性，保留了更多的醇和酮类物质含量，并且显著增加了醛类物质的含量。400-600 MPa的HPP处理能够确保芦笋汁的安全性，有效保持其品质和抗氧化活性，并有利于保留芦笋汁中的风味成分。经GC-MS检测鉴定，结果表明醛类物质是芦笋汁中的主要风味成分，代表性物质是已醛，其次是2-庚烯醛、戊醛、2-丁烯醛(或2-甲基-2-丙烯醛)、2-戊烯醛、2-辛烯醛、2-已烯醛、壬醛和辛醛。醇类物质的含量仅次于醛类，代表性物质是1-辛烯-3-醇，其次是壬醇。酮类物质的代表性物质是1-辛烯-3-酮，其次是3-辛酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、香叶基丙酮和β-紫罗兰酮。在其它化合物中，甲氧基苯基肟含量最高，其次是2，4-二叔戊基苯酚和2-戊呋喃。酯类物质主要是异丁基邻苯二甲酸酯。有机酸主要是已酸。
　　 6.贮藏温度、光照和产品包装材料对芦笋汁色泽稳定性产生很大影响。采用低温(5℃)、玻璃瓶包装和避光贮藏可有效延缓芦笋汁叶绿素、维生素C、总酚和还原糖含量的降低，抑制类胡萝卜素含量的上升和聚合体色泽的产生，从而较好地维持了芦笋汁色泽的稳定性。芦笋汁沉淀物的主要成分是糖，其次还包括蛋白质、果胶和总酚。果糖是芦笋汁沉淀物中主要的糖，葡萄糖也参与了沉淀的形成。芦笋汁沉淀物中的酚类物质主要是酚酸类和黄酮类物质，芦笋汁贮藏前后酚酸类物质明显减少，这些酚酸如绿原酸、咖啡酸和阿魏酸等有可能与芦笋汁沉淀的形成有关。芦笋汁贮藏前后组氨酸和赖氨酸明显降低，而沉淀中这两种氨基酸的比例相对较高，因而它们有可能是易与多酚发生相互作用的氨基酸。芦笋汁沉淀中脯氨酸含量虽相对较高，但由于芦笋汁贮藏前后脯氨酸含量并没有明显降低，因而芦笋汁沉淀的形成有可能与脯氨酸没有直接关系。

目录

声明

表格索引

图形索引

摘要

缩略词

第一章 文献综述

1 芦笋资源分布

2 绿芦笋的营养品质和功能特性

3 绿芦笋的加工研究现状

3．1 速冻加工

3．2 罐头加工

3．3 鲜切加工

3．4 干制加工

3．5 芦笋汁及其饮料加工

4 加工工艺对果蔬汁品质和活性成分的影响

4．1 热烫对果蔬汁品质和活性成分的影响

4．2 澄清对果蔬汁品质和活性成分的影响

4．3 浓缩对果蔬汁品质和活性成分的影响

4．4 杀菌对果蔬汁品质和活性成分的影响

4．5 包装和贮藏条件对果蔬汁品质和活性成分的影响

5 立题背景及主要研究内容

5．1 立题背景

5．2 主要研究内容

第二章 绿芦笋原料品质、抗氧化活性和制汁适应性研究

1 材料与方法

1．1 材料及处理

1．2 色差测定

1．3 叶绿素和类胡萝卜素测定

1．4 维生素C和可溶性蛋白测定

1．5 总糖和木质素测定

1．6 氨基酸和微量元素测定

1．7 总酚、酚类物质和总黄酮测定

1．8 DPPH和·OH自由基清除能力测定

1．9 绿芦笋出汁率和可溶性固形物测定

1．10 芦笋汁色泽和聚合体色泽测定

1．11 芦笋汁沉淀量测定

1．12 数据处理

2 结果与分析

2．1 不同品种绿芦笋的品质

2．2 不同品种绿芦笋的制汁适应性评价

2．3 不同采收期绿芦笋的品质

2．4 不同采收期绿芦笋的制汁适应性评价

3 讨论

4 本章小结

第三章 取汁工艺对芦笋汁品质和抗氧化活性的影响

1 材料与方法

1．1 材料

1．2 热烫工艺条件确定

1．3 取汁工艺

1．4 POD活性测定

1．5 色差测定

1．6 维生素C和总糖测定

1．7 可溶性蛋白和可溶性固形物测定

1．8 总酚和总黄酮测定

1．9 DPPH和·OH自由基清除能力测定

1．10 数据处理

2 结果与分析

2．1 绿芦笋热烫工艺条件的确定

2．2 取汁工艺对芦笋汁色泽的影响

2．3 取汁工艺对芦笋汁维生素C和总糖含量的影响

2．4 取汁工艺对芦笋汁可溶性蛋白和可溶性固形物含量的影响

2．5 取汁工艺对芦笋汁总酚和总黄酮含量的影响

2．6 取汁工艺对芦笋汁清除DPPH和·OH自由基能力的影响

3 讨论

4 本章小结

第四章 酶澄清处理对芦笋汁品质和抗氧化活性的影响

1 材料与方法

1．1 材料及处理

1．2 出汁率测定

1．3 澄清度测定

1．4 DPPH自由基清除能力测定

1．5 芦笋汁其它品质指标测定

1．6 响应曲面优化试验设计

1．7 数据处理

2 结果与分析

2．1 纤维素酶作用条件的优化

2．2 果胶酶作用条件的优化

2．3 酶处理对芦笋汁品质和抗氧化活性的影响

3 讨论

4 本章小结

第五章 真空浓缩对芦笋汁品质、风味和抗氧化活性的影响

1 材料与方法

1．1 材料及处理

1．2 色差测定

1．3 可溶性蛋白和pH测定

1．4 维生素C、总糖、总酚和总黄酮测定

1．5 DPPH和·OH自由基清除能力测定

1．6 风味成分测定

1．7 数据处理

2 结果与分析

2．1 浓缩对芦笋汁色泽的影响

2．2 浓缩对芦笋汁可溶性蛋白含量和pH值的影响

2．3 浓缩对芦笋汁维生素C和总糖含量的影响

2．4 浓缩对芦笋汁总酚和总黄酮含量的影响

2．5 浓缩对芦笋汁DPPH和·OH自由基清除能力的影响

2．6 浓缩对芦笋汁风味成分的影响

3 讨论

4 本章小结

第六章 杀菌处理对芦笋汁品质、风味和抗氧化活性影响

1 材料与方法

1．1 材料

1．2 热处理

1．3 超高压处理

1．4 菌落总数测定

1．5 色差测定

1．6 可溶性蛋白和总糖测定

1．7 维生素C、总酚、总黄酮和芦丁测定

1．8 DPPH和·OH自由基清除能力测定

1．9 风味成分测定

1．10 数据处理

2 结果与分析

2．1 热杀菌处理芦笋汁的品质和抗氧化活性研究

2．2 超高压杀菌与热杀菌的比较研究

3 讨论

4 本章小结

第七章 芦笋汁贮藏稳定性研究

1 材料与方法

1．1 材料及处理

1．2 芦笋汁贮藏期色泽稳定性研究

1．3 芦笋汁沉淀物组分分析

1．4 数据处理

2 结果与分析

2．1 贮藏温度对芦笋汁色泽稳定性的影响

2．2 光照对芦笋汁色泽稳定性的影响

2．3 包装对芦笋汁色泽稳定性的影响

2．4 芦笋汁沉淀物组分分析

3 讨论

4 本章小结

参考文献

全文总结

论文创新点

附录

致谢

攻读博士学位期间发表的论文