甘蔗汁褐变抑制研究

1、学号： 毕业论文说明书甘蔗汁褐变的抑制工艺研究Study on the technology of browning inhibition of sugarcane juice学院 专业 班级 学生 指导教师（职称） 完成时间 年 月 日 至 年 月 日摘要摘要 本实验以蔗汁为试材，研究蔗汁经漂烫灭酶、添加、柠檬酸复合液及亚硫酸钠溶液处理后的褐变抑制情况，分析其多酚氧化酶活性变化，探讨不同灭酶温度、和亚硫酸钠添加量对蔗汁的保鲜效果以及抑制褐变的最适处理方法。结果表明：蔗汁褐变抑制工艺参数为：75漂烫灭酶、添加0.009%、0.004%柠檬酸复合液以及0.006%亚硫酸钠处理可有效保护蔗汁中的酚

2、类物质、花色苷和可溶性固形物含量，降低褐变指数和抑制多酚氧化酶的活性，保持蔗汁较高品质。关键词 蔗汁 褐变 抑制IAbstract In this paper, we studied the influence of browning, polyphenol oxidase activity of the fresh sugarcane juice in order to explore the best preservation conditions. The effects of vitamin C and sodium sulfite were compared for sugar ca

3、ne juice. The results showed that: It is a effective way to protect the polyphenols of samples. It can not only reduce the browning index inhibition of polyphenol oxidase activity but also keep freshly squeezed sugarcane juice higher quality through blanching enzyme inactivation in 75C, adding 0.009

4、%, 0.004% citric acid mixture, and 0.006% sodium sulfite. The effectively of protecting the sugarcane juice polyphenols, anthocyanins and soluble solids content were affirmed.Keywords sugarcane juice browning inhibitionIV目录目 录摘要IAbstractII目 录I第一章 绪论11.1 甘蔗11.2 甘蔗生产现状11.3 国内甘蔗加工现状21.4 蔗汁褐变类型21.4.1 酶促

5、褐变31.4.2 非酶促褐变31.4.3 抑制褐变手段31.5 酶促褐变抑制方法31.5.1 加热漂烫处理31.5.2 pH影响31.5.3 驱氧法41.5.4 改变底物结构41.6 非酶促褐变抑制方法41.6.1 降温贮藏41.6.2 水分含量51.6.3 亚硫酸盐51.6.4 氧气51.7 实验中褐变抑制方法51.7.1 热处理61.7.2 酸处理61.7.3 亚硫酸钠处理61.8 本项目研究的目的、意义及内容61.8.1 目的及意义61.8.2 主要研究内容6第二章 实验部分72.1 实验材料、试剂72.1.1 实验材料72.1.2 实验试剂7I2.2 实验仪器72.3 实验方法82.3

6、.1 榨汁与处理82.3.2 操作要点82.4 总酚测定82.5 花色苷测定92.6 褐变指数测定92.7 可溶性固形物测定92.8 PPO酶活性测定9第三章 结果与分析113.1 总酚测定11 3.2 漂烫温度对各项指标的影响.113.2.1 总酚含量影响123.2.2 褐变指数影响123.2.3 花色苷含量影响13 3.2.4 可溶性固形物含量影响133.2.5 PPO酶活性影响143.3 添加量对各项指标的影响143.3.1 总酚含量影响153.3.2 褐变指数影响153.3.3 花色苷含量影响163.3.4 可溶性固形物含量影响163.3.5 PPO酶活性影响173.4 亚硫酸钠添加量

7、对各项指标的影响173.4.1 总酚含量影响183.4.2 褐变指数影响183.4.3 花色苷含量影响193.4.4 可溶性固形物含量影响193.4.5 PPO酶活性影响20第四章 结论21心得体会22致谢23参考文献24I第一章 绪论第一章 绪论1.1 甘蔗 甘蔗，又称薯蔗、糖蔗、黄皮果蔗，是一种一年生或多年生宿根热带和亚热带草本植物，是极其重要的经济作物。甘蔗喜温、喜光，年积温需55008500，无霜期330 d以上，年均空气湿度不低于60%，年降水量要求达到800 mm1200 mm，日照时间在1195 h以上。甘蔗对土壤的适应性比较广泛，以粘壤土、壤土、砂壤土较好。土壤pH在4.58.

8、0范围内，甘蔗都能生长，但以土壤pH值6.57.5最为适宜。 甘蔗含糖量极其丰富，其中主要是蔗糖、葡萄糖及果糖，含量达到12。此外，经科学分析，甘蔗还含有人体所需的其他物质，每千克甘蔗含蛋白质0.2 g、脂肪0.5 g、钙8 g、磷4 mg、铁1.3 mg。另外，甘蔗还含有天门冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、丙氨酸等多种对人体有利的氨基酸，以及维生素B1、维生素B6和维生素C等等。而且甘蔗的含铁量在各种水果中，雄踞“冠军”宝座1。甘蔗榨成汁，并不会破坏以上营养成分，而且口感更佳，是夏季消暑解渴的不错选择。1.2 甘蔗生产现状 甘蔗原产于热带、亚热带地区，是一种高光效的植物，光饱和点高，二氧化碳补偿点低

9、，光呼吸率低，光合强度大，因此甘蔗生物产量高，收益大。新植甘蔗采用栽种甘蔗苗繁殖，栽种后不久即生根，长出许多嫩芽，形成丛状。收割时仅收割甘蔗茎，将根仍留在土壤内，即宿根，来年宿根重新分枝生茎。因此，甘蔗为多年生植物，它的收获多的可达78次，在中国一般为3次，即3年后挖去宿根，重新种植。据考证，甘蔗原产地为印度或者新几内亚，现广泛种植于热带及亚热带地区。世界甘蔗种植面积最大的国家是巴西，其次是印度，我国排名第3位。甘蔗在我国农业经济中占有重要地位，其产量和产值仅次于粮食、油料和棉花，居第4位2。 甘蔗在我国种植历史悠久，大约在周朝周宣王时甘蔗由南洋群岛传入中国。中国蔗区主要分布在广西（产量占全国

10、60%）、广东、台湾、福建、四川、云南、江西、贵州、湖南、浙江、湖北等南方省(自治区)，是我国南方食用糖类制作的主要原料。现在我国北方部分地区也可以种植甘蔗，近年来主要在辽宁、河北、山东、天津的部分地区种植成功。我国最常见的食用甘蔗为竹蔗，在我国广西和广东西部地区，将甘蔗加工成汁进行饮用已经非常普遍，其可口清甜的味感，深受消费者青睐。加上饮用甘蔗汁避免了鲜食甘蔗因其皮硬纤维粗带来的糟糕口感，所以甘蔗汁的生产前景非常可观。1.3 国内甘蔗加工现状 甘蔗中含有丰富的糖分、水分，还含有对人体新陈代谢非常有益的各种维生素、脂肪、蛋白质、有机酸、钙、铁等物质。现今国内甘蔗生产主要利用其蔗糖含量高的特点制

11、糖。国内甘蔗生产目前主要集中在蔗糖的生产方面，属于粗加工类型，以甘蔗为原料生产食糖是我国南方地区食用糖类的主要来源，其单位食糖产生量远远高于北方的甜菜。甘蔗加工制作成食用糖类，制糖过程中主要利用甘蔗中含量较高的蔗糖等糖类，其他营养物质都在蔗糖熬制过程中流失，这些营养物质的流失在工业化生产中所造成的损失是巨大的。 近年来，由于甘蔗含水量很高的特点，甘蔗汁的生产开始成为果蔬加工业的一项新兴工艺，特别是在粤西和广西等地，蔗汁成为夏季消暑解渴、保健提神的优质饮料，而且蔗汁的生产还能够很好地保留甘蔗中对人体有益的营养物质，所以具有不可估量的潜在发展空间。作为新兴的饮料生产工艺，甘蔗汁的生产在国内还比较少

12、，而且主要集中在中小型企业，生产工艺没有完全成熟，所以具有很大的工艺提升空间和广阔的消费市场。值得关注的是，甘蔗汁虽是饮料中佳品，但在大规模生产时亦存在很大的生产隐患，这个隐患就是甘蔗汁若保管欠妥易于褐变。那种色泽呈现“死色”的甘蔗汁，观察甘蔗汁表面，呈黄色或猪肝色，闻之有霉味，喝一口带酸味、酒糟味的蔗汁，误饮后容易引起霉菌中毒，导致视神经或中枢神经系统受到损害，严重者还会双目失明，患全身痉挛性瘫痪等难以治愈的疾病。所以随着甘蔗汁的日益商品化，甘蔗汁褐变抑制将是一门充满前景的重要果蔬加工工艺。 虽然甘蔗汁生产工艺上还有很多不完善之处，导致甘蔗汁不能够大规模工业化生产，但必须看到的是，甘蔗汁加工

13、是提高甘蔗附加值的一种有效途径，还可以大大降低甘蔗不能及时出售造成的经济损失。甘蔗汁褐变一直是甘蔗汁加工业面临的难题。褐变是指果汁在加工和贮藏过程中发生颜色变化，不仅影响果汁产品感官，还造成营养物质的流失，同时影响产品保质期，使产品稳定性降低。1.4 蔗汁褐变类型 蔗汁褐变遵循褐变的两大类：酶促褐变和非酶促褐变。1.4.1 酶促褐变 酶促褐变反应需要三个条件：多酚氧化酶、氧气和酚类物质。酶促褐变发生的原因主要是当果蔬在加工过程中受到机械损伤或处于不良环境，如受冻、受热时，果蔬内的多酚类物质在多酚氧化酶的催化作用下氧化而呈现褐色。对酶促褐变机理的研究，目前国内外比较接受的是酚、酚酶的区域性分布假

14、说。酚类物质和酶在细胞内通过一系列膜系统实现区域化分布而不能直接接触，加工过程中切分、高温等胁迫条件引起膜系统的破坏，从而打破了区域化分布，使酶和底物相互接触而引起褐变3。1.4.2 非酶促褐变非酶促褐变按其机理分为美拉德反应、焦糖化反应、抗坏血酸氧化分解、多元酚氧化缩合四种。人体必需氨基酸-赖氨酸,就很容易在美拉德反应中丢失，从而导致蛋白质营养价值的降低4。苹果汁非酶促褐变随加热温度的提高和时间的延长而加重。主要原因可能是苹果汁中的糖类受热生成呋喃类化合物，呋喃化合物参加美拉德反应的后阶段而形成褐色物质5,6。1.4.3 抑制褐变方法 在蔗汁饮料的加工和贮藏过程中两种褐变均存在，实验表明果汁

15、褐变由酶促褐变和非酶促褐变共同作用产生。其中，酶促褐变主要与多酚氧化酶活性相关，非酶褐变则与总酚密切相关。另外在加工的不同阶段，两种褐变的影响也各不相同。原料破碎、压榨工序中以酶促褐变为主；经过巴氏杀菌工序后，甘蔗汁加工中褐变以非酶褐变为主。由果蔬酶促褐变产生的机理可知，抑制酶促褐变可从三方面入手：（1）减少多酚类物质的含量；（2）控制多酚氧化酶的活性；（3）降低含氧浓度。1.5 酶促褐变抑制方法1.5.1 加热和漂烫处理 香蕉一般在90100的热水中处理10 min酶的活性才能完全丧失7。相比非酶促褐变，酶促褐变受温度的影响更大，PPO最适温度为20左右。PPO耐热性不强，在90下处理1 m

16、in左右即可使95以上的酶失活8。锥栗加工过程中热稳定性试验表明，90处理1 min，85处理3 min，80处理4 min，70 处理6 min，60处理10 min，PPO活性基本消失9。 所以一般来说，在6595之间热处理适当时间可使大部分酶失活。但是必须注意，热处理使酶变性的同时也会影响蔗汁风味，而且处理过后的产品易被微生物污染。1.5.2 pH影响 引起酶促褐变最适pH范围在47之间。降低介质中的pH，可以控制酚酶的活性，抑制其催化作用。一般通过添加酸将pH控制在3以下，酚酶的活性就几乎可以完全被抑制。常用的酸有柠檬酸、苹果酸、抗坏血酸及其它有机酸复合溶液。Weller等发现在包装前

17、将阳桃用质量分数为2.5%的柠檬酸和0.25%的抗坏血酸水溶液处理对抑制褐变十分有效10。范明辉等从富士苹果中提取的PPO最适pH为6.5左右，pH4.0左右的环境对该酶有激活作用。植物中PPO的最适pH一般在5.07.0左右，随着pH的下降，多酚氧化酶的活性直线下降，特别是pH在3.0以下时，高酸性环境会使酶蛋白上的铜离子解离下来，导致PPO逐渐失活，酶活性趋于最低11。pH对于非酶促褐变也有很大影响，pH值对非酶褐变的影响表现为，在pH值3时，非酶褐变反应速度随pH值的升高而加快，抗坏血酸亦在pH为3左右时较为稳定，接近碱性时则不稳定，易褐变，所以降低果汁的pH是控制褐变的方之一。然而，考

18、虑到甘蔗汁甘甜的口感风味，pH不能太低，否则酸味太重影响蔗汁风味，失去研究意义。1.5.3 驱氧法 氧气的存在是酶促褐变产生的一个必要因素，因此减少氧气含量是阻止酶促褐变的重要方法。将蔗汁中的部分氧气排除，就能在一定程度上抑制酶促褐变的作用。使用抗坏血酸，浸涂在果蔬表面，可螯合铜离子，还原醌，它比醌更容易氧化，可取到保护果蔬的作用。在产品中加入适量葡萄糖氧化酶或过氧化氢酶，不但可以去除或减少产品中的氧气，达到抑制褐变的目的，而且还能防止好气菌的生长繁殖，同时由于产生过氧化氢，因此还能起到杀菌作用12。1.5.4 改变底物结构 使褐变反应底物酚形成甲基取代物，底物结构不同，褐变能力也有差距，周会

19、玲等对3个不同品种苹果汁褐变能力及其不同抑制方法的研究结果表明，不同品种苹果汁的OD值和褐变能力不同，其中黄元帅和乔纳金苹果汁的OD值和褐变能力较低。除了底物中含有的多酚物质，糖类等也是影响褐变的重要因素13。1.6 非酶促褐变抑制方法1.6.1 降温贮藏 对于非酶促褐变，温度每相差10，褐变速度可相差35倍，如美拉德反应一般在30 以上发生较快，而大部分果汁在10以下存放则能防止褐变。Antonio和Adel在探讨贮存期间浓缩果汁非酶褐变反应情况，其贮存温度为5、20、37，结果发现颜色随温度增加而变深，以高温对贮存期间果汁非酶褐变反应的影响较大，所以低温贮存可有效防止褐变14。另外温度的稳

20、定性对褐变也有一定影响，在恒温条件下贮藏褐变速度及酚类物质的损失也远远小于变温储存。Antonio，Marrero等在实验中证明10下菠萝货架期为4 d，而在0下延长到14 d9。Shi Pingtian等实验证明3储藏荔枝在降低总酚含量、抑制褐变方面有很好的效果15。1.6.2 水分含量 10%15%的含水量最容易发生褐变。蔗汁属于高含水量的饮料产品，其含水量远远高于10%15%，所以这方面的影响比较小。但是在甘蔗浓缩汁的生产中就必须注意水分含量对蔗汁褐变的影响，必须控制其含量，不要让其落在这个水分含量区间。1.6.3 亚硫酸盐 褐变反应底物中的羰基可以和亚硫酸根结合形成加成化合物，加成物能

21、与氨基化合物缩合，缩合产物不能再进一步生成碱和N-葡萄糖基胺，阻止了美拉德反应的进一步发生，因而有明显的抑制效果。此外，亚硫酸根还能与中间产物的羰基结合形成加成化合物，这些加成化合物的褐变活性远低于氨基化合物和还原糖所形成的中间产物，使后面生成类黑精的反应难以进行。加成反应抑制褐变的原理是使有机物失去或减少双键，因而使颜色消失或变浅，所以亚硫酸盐抑制美拉德反应褐变主要是因为亚硫酸盐捕获了强褐变活性的中间体，而生成了褐变活性很低的中间产物，从而抑制了褐变反应16。另外采用亚硫酸及其盐类既可避免VC的氧化，还具有防腐作用，且成本低、方便有效。但亚硫酸盐对色素有漂白作用，对Vb1有破坏作用，对机械有

22、腐蚀性，还会使组织软化并产生异味，且添加过量对人体健康有害，使用时要严格控制其浓度。1.6.4 氧气 与酶促褐变一样，氧气是非酶褐变的必要条件，氧气还可促进VC的氧化分解，Johnson和Toledo在浓缩柳橙果汁中，发现H2O2对VC氧化分解等非酶褐变有非常强烈的催化效应，即使H2O2的浓度很低17。陈清泉在混浊番石榴果汁中添加l ppm及10 ppm、100 ppm的H2O2，结果显示l ppm及10 ppm对果汁的非酶褐变并无显著的效应，但添加100 ppm则对非酶褐变有非常显著的促进效应18。现代大型果品加工企业直接从国外引进先进的加工设备，如生产果肉浑浊汁、鲜榨汁的企业都采用瞬时高温

23、和真空脱气，灭菌并防止褐变。1.7 实验中褐变抑制方法 由1.6中酶促褐变和非酶促褐变的抑制的方法可知果汁饮料褐变原理较为复杂，颜色变化的结果一般是两种褐变的共同作用，其影响因素众多。目前褐变的防止一般采用多种方法相结合。不仅从加工工艺方面进行控制，例如对果汁进行高温处理和脱气处理以控制酶促褐变、控制灭酶温度以及果汁pH、加入褐变抑制剂以及低温恒温保藏等。添加褐变抑制剂是非常有效的控制措施，在实际生产中通常采用多种褐变抑制剂组合使用。果汁品种不一样，其底物有差别，引起褐变的原因也会不同，因此果汁褐变抑制剂的选择要因地制宜。根据以上酶促褐变、非酶促褐变的抑制方法原理，结合实际条件，试验选择热处理

24、、酸处理和添加亚硫酸钠处理的方法进行。1.7.1 热处理 热处理可以杀死蔗汁中的致病菌和腐败菌等有害微生物，改善甘蔗的品质和特性，提高甘蔗汁中营养成分的可利用率、可消化性，最主要的作用是利用加温钝化甘蔗汁中酶的活性，特别是多酚氧化酶的活性，同时加热也可以除去溶解在甘蔗汁中一定量的氧气，而且热处理设备需求低、操作简单，即使热处理会对甘蔗汁这种饮料的营养成分特别是热敏性的物质造成一定的损失，导致品质和质量下降，也会造成能量的消耗，但热处理仍然是甘蔗汁抑制褐变的一种好方法。在漂烫灭酶过程中必须严格控制温度的变化，温度太高蔗汁风味和营养成分损失严重；相反，温度太低，达不到抑制酶促褐变的要求。综上所述，

25、本试验设计甘蔗原料经6595处理2 min左右，确定抑制褐变最合适温度。1.7.2 酸处理 羰氨反应中缩合物在酸性条件下易于水解，降低pH就可以防止褐变。多数酚酶的最适pH为67，pH3.0基本失活，降低pH就可以抑制酶促褐变，常用VC、柠檬酸混合使用来降低果汁pH。实验设计柠檬酸与VC混用，0.004%柠檬酸、不同添加量的VC处理蔗汁，观测褐变情况得出VC的最适用量，此处必须考虑pH过低对甘蔗汁甘甜口味的影响。1.7.3 亚硫酸钠处理 在pH=6时，10 ppm的二氧化硫足以使酚酶失活，但考虑到挥发、反应损失等，一般增加为300 ppm，残留低于20 ppm。但是添加此类试剂会造成维生素被破

26、坏11。添加亚硫酸盐能抑制非酶促褐变中的美拉德反应，从而表现为对果汁褐变抑制有明显的效果。本实验采用不同质量分数的亚硫酸钠溶液分别处理甘蔗汁2 min，室温放置5 h后，得出最佳添加浓度。 1.8 本项目研究目的、意义及内容1.8.1 目的及意义 甘蔗汁营养含量很高，含有各种对人体有益的营养物质，具有很高的药用价值，且色、香、味俱佳，拥有优良的口感和味感。由于甘蔗汁水分含量较高，各种营养成分齐全，容易在外界条件的影响下发生褐变，从而使甘蔗汁不便保鲜储藏和长途运输，严重褐变的甘蔗汁甚至带有很大的毒性，如果蔗汁在规模化生产中产生严重褐变必然会造成重大的经济损失，所以甘蔗汁的褐变抑制工艺是非常具有现

27、实意义也非常有发展前途的一项工艺。只要解决了甘蔗汁褐变或者抑制了其褐变程度，就可以规模化生产甘蔗汁，这样不仅能提高甘蔗的商品价值，为扩大甘蔗的栽培提供有利的发展方向。同时，通过对甘蔗汁的研制开发，为当地的农副产品深加工开辟了一条新的途径，不但解决了甘蔗的销路问题，还可增加其产品附加值，促进地区经济的发展。1.8.2 主要研究内容 该试验设计对鲜榨蔗汁通过在65、75、85、95条件下分别漂烫灭酶处理2 min，放置5 h后测定处理后各甘蔗汁中总酚含量、褐变指数、花色苷含量、可溶性固形物含量以及PPO活性，来判定其褐变程度，从而选取最佳处理温度。同上所述，蔗汁经过不同浓度的VC与0.004%柠檬

28、酸复合液处理，VC浓度分别为0.003%、0.006%、0.009%、0.012%，5 h后测量上述各指标含量，判断褐变程度，从而得出VC的最佳处理浓度。最后采用0.004%、0.006%、0.008%、0.010%的亚硫酸钠分别处理甘蔗汁，室温放置5 h后，同理得出最佳添加浓度。25第二章 实验部分第二章 实验部分2.1 实验材料、试剂2.1.1 实验材料 青皮甘蔗，茂名市茂南区本地甘蔗，挑选出外表完好无虫咬，内部没有坏死的甘蔗，去除头尾叶以及幼嫩部分，经高速组织捣碎机捣碎过滤出原汁。2.1.2 实验试剂本实验中主要用到的试剂如表2.1所示。表2.1 试验试剂名称规格生产厂家邻苯二酚分析纯天

29、津市大茂化学试剂厂柠檬酸分析纯天津市百世化工有限公司抗坏血酸 分析纯广州金华大化学试剂有限公司磷酸氢二钠分析纯天津市大茂化学试剂厂磷酸二氢钠分析纯广州市广成化学试剂有限公司硫代硫酸钠分析纯天津市大茂化学试剂厂钼酸钠分析纯广州鑫钼化工有限公司福林酚试剂分析纯国药集团化学试剂有限公司没食子酸分析纯天津市光复精细化工研究所亚硫酸钠分析纯天津市大茂化学试剂厂2.2 实验仪器本实验中主要用到的仪器如表2.2所示。表2.2实验仪器仪器名称规格型号生产厂家可见分光光度计722N上海仪电分析仪器分析有限公司高速组织捣碎机DS-1上海标本模型厂分析天平FA2004上海方瑞仪器有限公司高速冷冻离心机80-2常州奥

30、华仪器有限公司电热恒温水浴锅DK-S24型上海精宏实验设备有限公司循环水式真空泵SHZ-D（）巩义市英峪予华仪器厂手持糖度计WS广州市铭睿电子科技有限公司电子万用炉单联天津市泰斯特仪器有限公司2.3 试验方法2.3.1 榨汁与处理2.3.1.1 工艺流程 制备不同浓度VC与柠檬酸的复合液 添加VC+柠檬酸复合液测定 原料选择去头尾清洗去皮榨汁过滤澄清试验用品加热漂烫测定 制备不同浓度的亚硫酸钠溶液添加亚硫酸钠测定 2.3.1.2 操作要点1.原料选择：按原料的质量要求进行验收，合格者除去蔗叶、蔗头及蔗尾。原 料要求同一甘蔗品种，且自收割至试验不得超过4 d。2.清洗：用洗蔗机或人工将甘蔗在流动

31、的清水中清洗干净。3.榨汁：将甘蔗放入高速组织捣碎机中进行榨汁，蔗汁用棕色玻璃仪器收集起来备用。4.过滤：用24目尼龙绒作为过滤介质进行过滤，除去粗纤维和其他杂质，之后用循环水式真空泵进行抽滤得到清液。5.澄清：将自然澄清处理后的蔗汁打入棕色玻璃容器内静置12 h，以蔗汁基本澄清为准。6.漂烫灭酶：将准备好的装有试验用蔗汁的4个棕色容量瓶分别在65、75、85、95的恒温水浴锅中处理2 min，放置5 h后测定经加热漂汤处理后的各甘蔗汁中总酚含量、褐变指数、花色苷含量、可溶性固形物含量以及PPO活性，测定方法见2.42.8。7.添加VC：制备好4份不同浓度的VC与0.004%柠檬酸的复合液，V

32、C的浓度分别为0.003%、0.006%。0.009%和0.012%。准备四份制备好的甘蔗汁，分别加入以上制备好的4份复合液各2 mL，充分混匀后放置5 h，测定酸处理后的各甘蔗汁中总酚含量、褐变指数、花色苷含量、可溶性固形物含量以及PPO活性，测定方法见2.42.8。8.添加亚硫酸钠：制备4份浓度分别为0.004%、0.006%、0.008%和0.010%的亚硫酸钠溶液，准备四份制备好的甘蔗汁，分别加入以上制备好的4种不同浓度的亚硫酸钠溶液各2 mL，充分混匀后放置5 h，测定亚硫酸钠处理后的各甘蔗汁中总酚含量、褐变指数、花色苷含量、可溶性固形物含量以及PPO活性，测定方法见2.42.8。2

33、.4 总酚测定（1）标准曲线的制作 称取没食子酸0.010 g，用蒸馏水溶解并定容至100 mL，得浓度为0.1 mg/mL的标准液。取此液5 mL，用蒸馏水定容至10 mL，得浓度为0.05 mg/mL的标准液。准确吸取标准液0 mL、0.2 mL、0.4 mL、0.6 mL、0.8 mL、1.0 mL 置于50 mL的容量瓶中，分别加入福林试剂2.5 mL，混匀，在0.58 min内加入2.5 mL10%的碳酸钠溶液，充分混合后定容，30避光放置1 h，以不加标准液的溶液为空白对照，在765 nm波长下测定吸光值，每个样品平行测定三次。以没食子酸在反应体系中的质量浓度为横坐标，吸光度值为纵

34、坐标，绘制标准曲线。（2）样品总酚含量的测定 吸取5 mL处理后的蔗汁置于50 mL的容量瓶中定容。加福林试剂2.5 mL，混匀，在0.58min内加入2.5 mL10%的碳酸钠溶液，充分混合后定容，30避光放置1 h，以不加标准液的溶液为空白对照，在按上述标准曲线制作方法测定样品反应液在765 nm波长下的吸光值，用回归方程计算总酚含量19。2.5 花色苷测定 无色花色素与硫代硫酸钠在钼酸钠缓冲溶液中反应生成黄色物质，其颜色与花色苷含量成正比，符合朗伯-比尔定律，在420 nm处测其吸光度，再根据换算系数计算得出花色苷含量。 在a、b两个25 mL容量瓶中，加入经前处理的甘蔗汁清液5 mL，

35、各加入1.5 mL硫代硫酸钠溶液，其中在a容量瓶中加入2.5 mL钼酸钠溶液，用蒸馏水定容至刻度，摇匀，静置2 min，在420 nm处，以b容量瓶液体为空白对照，测定a中液体的吸光值A。根据经验公式20：花色苷(mg/L)=A454.54， 计算花色苷的含量。2.6 褐变指数测定 取一定量经处理的蔗汁样品，加两倍体积的95%乙醇，混匀后振荡20 min，离心10 min，取上清液，在420 nm处测定吸光度值21。2.7 可溶性固形物测定 在20用手持式糖度计测量待测样液的折光率，并用附表查得或从糖度计上直接读出可溶性固形物含量22。2.8 PPO酶性测定（1）多酚氧化酶PPO的提取 将经处

36、理的甘蔗原汁，加入预冷的磷酸盐缓冲液（pH6.2），在冰浴中震荡15 min，然后在4000 r/min、4下离心10 min，取上清液，再次在冰浴中震荡15 min 后，10000 r/min、4下离心20 min，上清液即为PPO粗酶液。（2）酶活力的测定以0.05 mol/L邻苯二酚溶液(用磷酸盐缓冲液配制，30保温4.5 mL 为反应底物，置于试管中，加入0.5 mL粗酶液，组成反应体系。迅速混合均匀后倾入1 cm 比色皿，在410 nm波长下进行酶活力测定，从酶液加入起开始计时，以蒸馏水代替酶液的反应体系作为参比液。在该测定条件下，0.001个单位的吸光度变化值定义为一个酶活，活力曲

37、线的直线部分作为时间函数来衡量酶活力。实验结果取3次平行实验的平均值。酶活力计算公式23：X=AD/(0.01T)X 酶活性。 A 反应时间内吸光度的变化。D 稀释倍数即提取的总酶液为反应系统内酶液体积的倍数。T 反应时间，min。相对酶活残留量（%）=（处理后的酶活性/未处理前的酶活性）100%，计算相对酶活残留量。第三章 结果与分析第三章 结果与分析3.1 总酚测定 根据方法2.4制作总酚(F-D法)标准曲线图，以没食子酸为标样，采用F-D法，确定了甘蔗汁总酚测定工作曲线如图1所示。图1 总酚(F-D法)标准曲线图回归方程为， （）其中，吸光值，一浓度(mg/mL)，一相关系数。3.2 漂

38、烫温度对各项指标的影响试验中采用的漂烫温度，分别为65、75、85、95，蔗汁分别在各温度下处理2 min后放置5 h，通过测定不同漂烫温度处理后甘蔗汁的总酚含量、褐变指数、花色苷含量、可溶性固形物含量以及PPO残留活性变化，研究漂烫温度与褐变程度的关系，如下图表。3.2.1 总酚含量影响图2 漂烫温度对蔗汁总酚含量的影响 由图2可以看出，65、75分别处理后5 h酚类含量分别为85 mg/mL和84 mg/mL，虽然有所下降但下降不明显，85处理后酚类含量为52 mg/mL，下降非常明显，说明褐变很严重，酚类物质已经被大幅氧化褐变。加热漂烫后的甘蔗汁酚类含量随着处理温度的增加而大幅减少，可能

39、是因为酚类物质性质及其不稳定，加热极易氧化，故加热漂烫灭酶会减少酚类含量，根据对加热后蔗汁出现不明凝絮物质，褐色物质沉淀增加，说明果汁加热酚类有进一步聚合反应发生，包括了酚聚合体的聚合沉淀从而加剧蔗汁褐变，酚类含量减少。由图1示数据可知到95处理后酚类物质含量为39 mg/mL，下降趋势开始趋于缓和，可见褐变也到了一定程度，加热对酚类的影响开始不明显。由于既要达到漂烫灭酶尽可能高的温度，又要褐变尽可能程度低，即酚类含量尽可能高未被加热氧化，选取65、75均比较理想。3.2.2 褐变指数影响图3 漂烫温度对蔗汁褐变指数的影响 褐变指数是目前国际通用的用来表达果汁褐变的指标，以测定样品在420 n

40、m处的吸光值来表达褐变程度,其值越大就表示其褐变越严重，值越小就表示褐变也较小。由图3所示数据变化可知，65时褐变指数为0.296，75为0.306，变化不明显；85为0.382，95为0.485，可以看出其褐变程度在75以后上升较快，即褐变比较严重。按以上数据显示可知其褐变规律大概与各个因素水平处理甘蔗汁的酚类含量呈负相关，即：随着加热温度升高，褐变指数变大，酚类不断被氧化损失，褐变越来越严重，根据以上分析，采用65或75的灭酶工艺较为适合，结合灭酶所需要求，选取65或者75。3.2.3 花色苷含量影响图4 漂烫温度对蔗汁花色苷含量的影响 由图4，65、75、85加热时花色苷含量在减少，分别

41、为25.15 g/L、15.45 g/L、2.72 g/L；在95时花色苷含量为2.27 g/L，可见其下降速度开始缓和。如图数据可知含量相对于其他因素处理的甘蔗汁少，说明温度对花色苷含量影响很大，特别是由65加热到85时候，花色苷含量明显减少，这与酚类下降趋势有所不同，是由于花色苷是类黄酮以黄酮核为基础的一类物质中能呈现红色的一族化合物，虽然影响果汁颜色变化，但主要存在于红紫色果蔬中，在甘蔗汁中的含量远远低于总酚，所以对褐变的影响没有酚类及其他指标大大，所以根据以上分析，得出65处理后其含量保留得好。3.2.4 可溶性固形物含量影响表3.1 不同漂烫温度对甘蔗汁可溶性固形物含量的影响漂烫温度

42、（）65758595可溶性固形物含量（%）775.54 表3.1数据显示，甘蔗汁中可溶性固形物含量随着温度的增加而不断损失，手持式折光仪测定的可溶性固形物含量主要是可溶性糖类，在甘蔗汁中又主要是蔗糖，蔗糖溶液在常压下经长时间加热沸腾，溶解的蔗糖会缓慢分解为等量的葡萄糖及果糖，即发生转化作用。这些可溶性糖类易溶于冷水，水温上升会产生热分解作用，释放水分，生成褐色物质，所以随着温度升高会减少，由于其生成黑色物质会增加褐变程度，所以需要尽量保留其含量，有表示数据显示65、75均适宜，综上温度对酚类等的影响，选取75漂烫灭酶，可最大限度保留可溶性固形物含量，亦达到灭酶温度。3.2.5 PPO酶活性影响

43、图5 漂烫温度对蔗汁PPO活性的影响 PPO一般在3050活性最强，抑制褐变必须杀灭多酚氧化酶，加热漂烫目的即为灭酶，理论上酶活性减弱酚类含量应该增加，褐变指数减小，但图示数据并非如此，是由于加热分解酚类的作用远大于多酚氧化酶分解酚类的作用，65酶活残留量为51%，75酶活残留量下降为22%，这个温度区间内灭酶效果好。85和95酶活残留量分别为20%和19%，可见85之后温度升高酶活下降不明显，选取7595灭酶均可达到比较理想的灭酶效果，抑制褐变的效果好，考虑到高温漂烫影响蔗汁味感，选择75较为合适。 由图2、3、4、5和表3.1数据分析可知，当漂烫温度在75以上时，多酚氧化酶活性开始下降到一

44、个比较稳定的程度，酚类物质下降也开始减缓，之后的褐变主要是由于非酶促褐变的作用，虽然其他指标显示在65抑制褐变也有较好效果，但蔗汁褐变主要还是酶促褐变，灭酶是抑制酶促褐变最佳方法，所以分析综合可得出最佳漂烫灭酶温度为75。3.3 VC添加量对各项指标的影响 通过测定不同VC与0.004%柠檬酸添加量复合处理甘蔗汁后并测得总酚含量、褐变指数、花色苷含量、可溶性固形物含量以及PPO残留活性变化，研究VC添加量与褐变程度的关系，如下图表。3.3.1 总酚含量影响图6 VC添加量对蔗汁总酚含量的影响 由图6可知在VC添加量为0.003%、0.006%和0.009%时总酚含量分别为112 mg/L、13

45、9 mg/L和162 mg/L，总酚含量随着VC质量分数的增加明显上升，表明总酚被保护地越好；之后VC质量分数继续增加到0.012%，总酚含量为164 mg/L，总酚含量虽有所上升但不明显，可见当VC质量分数在0.009%或者以上时对甘蔗汁总酚具有很好的保存作用，VC、柠檬酸混合抑制剂对酚类含量没有直接影响，酚类增加主要是抑制剂作用于PPO，抑制了PPO以及其他酚酶与总酚的反应，使得残留下来的酚类含量升高。3.3.2 褐变指数影响图7 VC添加量对蔗汁褐变指数的影响 由图7知，蔗汁褐变指数与总酚含量呈较好的负相关，并在0.009%达到最小值0.120，可见该质量分数甘蔗汁处理对褐变抑制效果最好

46、，当VC浓度上升到0.012%时，褐变指数为0.124，褐变指数有所上升，可能是因为VC添加量过大，虽然能抑制酶促何褐变，但在果汁放置过程中会发生非酶促褐变中的一种反应抗坏血酸褐变，导致褐变加重，抗坏血酸的自身褐变一方面是因为抗坏血酸可以在抗坏血酸氧化酶的作用下氧化褐变，另一方面是因为抗坏血酸本身常发生氧化褐变，反过来也会影响产品的色泽，相信上述的实验结果与抗坏血酸的浓度过高有关。0.009%浓度的VC能较好地鳌合铜离子，并将醌类物质还原，0.009%VC和0.004%柠檬酸联合使用对蔗汁有很好的褐变抑制效果。3.3.3 花色苷含量影响图8 添加量对蔗汁花色苷含量的影响 由图8可知VC添加量为

47、0.003%、0.006%、0.009%、0.012%时，花色苷含量分别为28.18 g/L、29.70 g/L、31.36 g/L、31.82 g/L，随着VC含量的增加而增加，其增加关系与总酚含量类似，在0.009%和0.012%时花色苷被保护得较好。由于甘蔗汁中花色苷含量远远少于酚类物质，影响褐变主要是酚类物质的氧化，所以选择VC添加量为0.009%和0.012%均可。3.3.4 可溶性固形物含量影响表3.2 不同质量分数VC添加量对甘蔗汁可溶性固形物的影响 VC添加量（%）0.0030.0060.0090.012可溶性固形物含量（%）9999 由表3.2可知甘蔗汁可溶性固形物含量并没有

48、随着VC含量的增加产生变化，甘蔗汁可溶性固形物中占大多数的可溶性糖类特别是蔗糖溶液为酸性时，蔗糖转化更快。浓酸对糖液的分解作用更大，如浓硫酸能使固体蔗糖迅速脱水，焦化成为黑色产物。在纯蔗糖溶液中，只要有少量的游离酸存在，就能使蔗糖的转化作用迅速进行。但是，对于压榨蔗汁中的蔗糖来说，情况就不是这样，因为蔗汁中含有弱酸的中性盐会抑制蔗糖的转化。3.3.5 PPO酶活性影响图9 添加量对蔗汁酶活性的影响 由图9数据可以看出多酚氧化酶受VC与柠檬酸混合抑制剂的影响很大，当0.003%VC、0.004%柠檬酸含量时，相对酶活残留量有69%，当VC含量增加到0.006%时，相对酶活残留量下降为38%，下降

49、了31个百分点。当VC含量达到0.009%以上时，相对酶活残留量只剩1.9%、0.8%，多酚氧化酶几乎失去活性，可见0.009%VC、0.004%柠檬酸混合使用对酶活抑制效果最好，褐变程度也是最低。植物中多酚氧化酶的最适pH一般在5.07.0左右，随着pH的下降，多酚氧化酶的活性直线下降，特别是pH在3.0以下时，高酸性环境会使酶蛋白上的铜离子解离下来，导致PPO逐渐失活，酶活性趋于最低。 由图6、7、8、9和表3.2数据可知，VC可以抑制酶促褐变中PPO活性，但过量的VC也会因为自身的氧化促进非酶促褐变，所以VC添加量选择必须适中，分析综合可得出最佳抑制剂浓度为0.004%柠檬酸+0.009

50、%VC。3.4 亚硫酸钠添加量对各项指标的影响通过测定亚硫酸钠不同添加量处理甘蔗汁后并测得总酚含量、褐变指数、花色苷含量、可溶性固形物含量以及PPO残留活性变化，研究漂烫温度与褐变程度的关系，如下图表。3.4.1 总酚含量影响图10 亚硫酸钠添加量对蔗汁总酚含量的影响 由图10显示酚类含量在亚硫酸钠添加量为0.006%时达到最大值162 mg/mL，添加量为0.004%时含量较低，总酚含量为141 mg/mL；在0.006%达到一个峰值后酚类物质开始缓慢下降，0.008%为159 mg/mL，0.01%为155 mg/mL，可见0.006%的亚硫酸钠含量对甘蔗汁总酚的保护效果好，超过这个浓度酚

51、类有所下降，可能是因为随着亚硫酸钠含量的增加，美拉德反应被抑制，而美拉德反应的产物可以抑制酶促褐变，其产物减少，酶促褐变加剧，酚类即被催化成醌类物质，所以呈现出减少的现象。其原理是美拉德反应的最终产物类黑精的类吡咯结构极强地消除氧的作用以及类黑精结构中还原酮部分具有的还原和螯合特性，还原了PPO中的铜离子而阻止褐变。3.4.2 褐变指数影响图11 亚硫酸钠添加量对蔗汁褐变指数的影响 如图11所示，褐变指数曲线后半段与酚类含量变化并不完全符合，当亚硫酸钠在0.006%以上时，酚类含量在减少，但是褐变指数却在降低，由0.006%时的0.137下降为0.01%时的0.119，这是因为亚硫酸钠不仅对酶

52、促褐变有抑制作用，对非酶促褐变中的美拉德反应也有一定的抑制作用，反应物的羰基可以和亚硫酸根结合形成加成化合物，加成物能与氨基化合物缩合，但缩合产物不能再进一步生成碱和N-葡萄糖基胺，阻止了美拉德反应的进一步发生，因而有明显的抑制效果。此外，亚硫酸根还能与中间产物的羰基结合形成加成化合物，这些加成化合物的褐变活性远低于氨基化合物和还原糖所形成的中间产物， 使后面生成类黑精的反应难以发生。加成的结果：使有机物失去或减少双键，因而使颜色失去或变浅，因此亚硫酸盐抑制美拉德反应褐变主要是因为亚硫酸盐捕获了强褐变活性的中间体，而生成了褐变活性很低的中间产物，从而抑制了褐变反应，所以可能是随着亚硫酸钠含量的

53、不断升高，非酶促褐变也受到了抑制。由于亚硫酸盐是还原剂，能产生还原作用，阻止或减缓某些中间反应，从而避免或减少色素的生成。3.4.3 花色苷含量影响图12 亚硫酸钠添加量对蔗汁花色苷含量的影响 由图12示，花色苷含量在0.004%添加量时为28.68 g/mL，0.006%时为28.77 g/mL，花色苷含量稍有上升。之后三个添加量花色苷含量分别为28.82 g/mL和28.86 g/mL，花色苷残留含量趋于缓和，故选择0.006%、0.008%、0.010%均可。3.4.4 可溶性固形物含量影响表3.3 不同亚硫酸钠添加量对甘蔗汁可溶性固形物含量的影响亚硫酸钠添加量（%）0.0040.006

54、0.0080.010可溶性固形物含量（%）99.59.10 由表3.3数据显示添加亚硫酸钠对甘蔗汁可溶性固形物含量并没有规律性的影响，但在0.010时其含量增加，可能是因为亚硫酸钠对褐变抑制的反应减少了可溶性糖类的损失，所以可溶性固形物含量有所增加。3.4.5 多酚氧化酶活性影响图13 亚硫酸钠添加量对蔗汁酶活性的影响由图13所示可知，甘蔗汁中多酚氧化酶活性在亚硫酸钠含量为0.004%时还有30.1%的活性，当亚硫酸钠含量增加到0.006%的时候1.3%，酶活性开始消失殆尽，因为亚硫酸盐还能消耗氧和降低pH值，这些都可以通过影响多酚氧化酶活性间接地阻止了褐变反应的发生；之后随着亚硫酸钠含量的增加酶活性有所升高，0.008%为4.4%，0.01时为6.5%。对亚硫酸盐控制褐变的机理目前还颇有争论,有人认为它具有抑制酚酶活性的作用,也有人认为它能将醌还原为酚,