石榴汁加工和模拟消化中多酚及保健功能性质的变化研究

【摘要】由于富含多酚和具有突出的抗氧化性，石榴和石榴汁的保健功能已引起广泛兴趣和密集研发。由于石榴皮的多酚含量远高于果粒（假种皮），部分带皮榨汁产品和皮、渣多酚补品的研发已成为学术研究和技术开发焦点之一。研发品质更高、保健作用更强的石榴汁和保健品需要解决好两个科学问题：1.如何选择带皮量？这个问题不简单是因为石榴汁及其他产品的多酚含量、抗氧化性、苦涩味、色度等都带皮量密切相关，而且又受到品种、成熟度、石榴保鲜、加工等条件的影响。2.带皮加工产品多酚的吸收利用性和在体内发挥的作用有何变化？这个问题也不简单是因为皮多酚主要是单宁，带皮加工品的单宁和皮的其他成分难免会影响产品多酚在消化道里发生的化学变化、酶解作用和微生物作用，从而影响多酚脱离食糜束缚而游离的效率，以及多酚在消化道发挥活力和被吸收时的存在形式和有效性。本研究以陕西临潼主产的净皮甜石榴为原料自制4种产品，以临潼产粉红石榴（‘净皮甜’）、白石榴（‘三白甜’）和酸石榴（‘酸石榴’）三个品种自制5种带皮量的系列果汁。通过测定和比较它们的理化、感官、多酚含量和体外抗氧化性等多种指标，研究带皮量、品种、贮藏和加工等因素对石榴产品多酚和抗氧化性的影响。通过体外模拟实验，研究不同品种和不同带皮量制备的石榴果汁在体外消化和吸收过程中多酚含量及其体外保健功能性的变化。取得了以下主要研究结果：通过对净皮甜4种制品的研究观察到：外皮的醇-水溶剂提取物（ER）、假种皮-中果皮-外果皮榨汁渣的醇-水溶剂提取物（EAME）、假种皮-中果皮-外果皮榨汁（AMEJ）和净果粒榨汁（AJ）的总酚含量（TPC）和总黄酮含量（TFC）排序均为ER>EAME>AMEJ>AJ，总花色素含量和安石榴苷含量排序分别为EAME>AMEJ>AJ>ER和ER>AMEJ>EAME>AJ。它们的单位总多酚具有的总抗氧化活力（TAA）排序为ER>AJ>EAME>AMEJ，总还原力（TRA）排序为AMEJ>ER>EAME>AJ，ABTS+清除能力（ARS）排序为AMEJ≧ER>AJ>EAME，DPPH清除能力（DRS）排序为ER>AMEJ>EAME>AJ。带皮榨汁显著增高了净皮甜石榴汁的TPC和TFC但降低了其TAC。护色和果胶酶处理少量提高AMEJ和AJ的TPC和TAC，但澄清、过滤和杀菌使它们的TPC和TAC降低。AMEJ和AJ的总固形物含量（SSC）和总糖含量（TSC）在护色、酶解、澄清和过滤后有所提高，但在杀菌过程中降低。净皮甜鲜果在4℃下冷藏两月后再加工，果汁（AMEJ和AJ）的总酸含量（TA）升高而TPC、抗氧化性和感官评分降低。经过加工的耐存成品汁（SJFA和SJFAME）中，SJFA比SJFAME的TAC高，但SJFA比SJFME的TRC、羟自由基清除能力（HRS）、DRS、ARS和超氧阴离子清除能力（SAS）低。带皮榨汁极显著提高了果的自由基清除能力。通过对‘净皮甜’（JPT），‘三白甜’（SBT）和‘酸石榴’（SSL）系列带皮量榨汁(带0全皮、1/4全皮、2/4全皮、3/4全皮和4/4全皮,并标记为S1、S2、S3、S4和S5)制备的15种汁样的研究观察到：随着带皮量增加，SBT和JPT果汁的SSC呈波动性变化，而SSL果汁呈下降变化。加工所有果汁的SSC改变都不大。虽然带皮量增加和加工处理都使SBT和JPT果汁的TA增高而使SSL果汁的TA降低或不变，但在相同带皮量下，不同品种石榴果汁的TA总是遵循以下顺序：SSL>JPT>SBT。虽然带皮量增加和加工处理也对果汁的TSC有所改变，但在相同带皮量下，不同品种石榴果汁的TSC总是遵循以下顺序：JPT>SBT>SSL。带皮量增加时石榴汁的TSC下降但降幅呈波动性，而且三个品种不很一致，这可能是由于各品种的皮、果粒和种子的质量比不同。随着带皮量增加，所有品种的果汁的红色和聚合色的色度都增加，但始终保持以下顺序：JPT≧SSL>SBT。从3品种的5种带皮量果汁的横向比较中观察到，三品种系列汁的TPC基本顺序为SSL>JPT>SBT，TFC基本彼此相当，TTC基本顺序为SBT>JPT>SSL，TAC基本顺序为SSL≧JPT>>SBT。随着带皮量的增加，三品种石榴汁的TPC和TTC显著增加，TFC也有所增加，但净皮甜和酸石榴果汁的TAC降低。三个品种相同带皮量果汁的多酚提取物的UV扫描图谱和HPLC图谱均彼此十分相似，它们的主要成分都是鞣花单宁，安石榴苷也都是其最主要的多酚成分。三品种的5种不同带皮量的果汁的单位总多酚具有的抗氧化活力指标值彼此大体相当。TRC、DRS和SAS都随带皮量增加而增加，当带皮量到达25%时TRA增幅最大，当带皮量到达50%时DRS增幅最大，当带皮量到达75%时SAS增幅最大。三品种的不带皮和带皮量为50%的果汁（S1和S3）的感官评分有所不同，SBT的两种汁比JPT和SSL汁的两种汁的综合评分略高。三品种的S3果汁比S1果汁的颜色深、涩味重，它们的香气也略不同，其中JPT（S3）和SBT（S3）汁的综合评分较它们的S1汁下降，而SSL（S3）汁的综合评分较其S1有所增高，这可能是因为酸石榴净籽粒汁太酸，而带皮后果汁的酸量降低而且风味更加复合的缘故。4℃下鲜果贮藏两个月后再加工制出的三个品种的净果粒汁和带皮压榨汁的SSC都有所增加，但其TA和TSC都有所降低。而且，贮藏使这三种指标在加工过程中的变化减轻。贮藏也使得三品种鲜榨果汁的TPC,TFC,TTC有所增加，且分别使得SSL和JPT鲜榨果汁的TAC增加和降低，分别使得SSL和JPT果汁的TAC在加工过程中的变化加重和减轻。通过对JFA、JFAME以及三个品种石榴的净果粒简易加工(即仅仅90℃处理)汁（JPTAJ，SBTAJ，和SSLAJ）和三种石榴的带50%皮压榨并简易加工汁（JPTPJ，SBTPJ和SSLPJ）在体外模拟消化实验，并同步跟踪测定研究不同石榴汁的多酚含量、抗氧化性、亚硝酸盐清除能力、亚硝胺合成抑制能力、抗蛋白质抗变性能力和抑制黄素蛋白氧化酶活性在体外模拟消化过程中的变化趋势，得到了以下主要实验结果：JFA和JFAME与唾液作用后，样品的TPC、TFC和TAC分别降低55%和42%、45%和45%、及50%和50%。进一步与胃液作用后，它们分别又降低39%和39%、15%和37%、及36%和42%。进一步与小肠液作用后，它们分别又降低49%和55%、15%和37%、及15%和34%。JFA和JFAME的模拟血清与小肠作用后的样品相比TPC、TFC和TAC分别又降低55%和49%、21%和34%、及62%和57%。这些降低主要由样品与消化液混合造成的稀释作用引起，所以，TPC、TFC和TAC的化学降低有限，甚至在某些阶段增高。JPTPJ、SBTPJ和SSLPJ的TPC和TTC分别显著高于JPTAJ、SBTAJ和SSLAJ的TPC和TTC。所有样品的TPC随体外消化吸收进程而降低，带皮压榨汁的降低速度快于净果粒汁。各种模拟血清的TPC都很低。JPTAJ和SBTAJ的TFC的变化趋势与TPC的相似，但SSLAJ、JPTPJ，SBTPJ和SSLPJ的TFC在模拟口腔和胃消化阶段降低，而在小肠消化阶段升高，并且在模拟血清中较高。JPTPJ，SBTPJ和SSLPJ的TTC比JPTAJ、SBTAJ和SSLAJ的TTC降低速度快，各模拟血清的TTC均非常低。扣除稀释作用，可以认为参试果汁的TPC、TFC和TTC在模拟消化吸收中存在有限而不一致的变化，其中带皮压榨汁的TPC和TTC降低速度快于净果粒汁的。在模拟口腔消化阶段，JFA和JFAME的TAA分别降低42%和28%，它们的TRC分别降低56%和7%。在模拟胃消化阶段，JFA和JFAME的TAA分别降低42%和50%，它们的TRC分别降低37%和9%。在模拟小肠消化阶段，JFA和JFAME的TAA分别降低37.5%和60%，它们的TRC分别降低10%和52%。模拟血清的TRC又降低了50%，但JFA和JFAME血清的TAA显著高于其小肠消化样品。JPTPJ，SBTPJ和SSLPJ的TRC、DRS和SAS分别高于、高于和低于JPTAJ、SBTAJ和SSLAJ的TRC、DRS和SAS。在整个模拟消化吸收过程中，带皮压榨汁样品和净果粒汁样品的这些抗氧化指标的相对高低大致未变。尽管带皮压榨汁样品比净果粒汁样品的TRC在模拟消化吸收过程中降低更快，所有模拟血清样品的TRC排序仍然为SSLPJ>JPTPJ>其他血清。在模拟口腔和胃消化阶段，带皮压榨汁样品的DRS轻度降低，但果粒汁样品的DRS显著升高。在模拟小肠消化阶段，所有汁的DRS降低90%。所有带皮压榨汁样品的和酸石榴果粒汁样品的模拟血清的DRS高于相应的小肠消化样品的DRS，但净皮甜和三白甜的模拟血清的DRS低于相应的小肠消化样品的DRS。所有参试石榴汁样品在口腔、胃和小肠消化阶段及在模拟血清中，SAS变化趋势为升高、升高、降低和再升高。在模拟口腔消化阶段，所有带皮压榨汁样品和净果粒汁样品的亚硝胺抑制能力（NIA）降低25-60%。在模拟胃消化阶段，SSLAJ和SBTPJ样品的NIA升高30%，而其他样品的NIA降低5-30%。在模拟小肠消化阶段，绝大多数样品的NIA降低60-80%，只有SSLAJ的NIA提高了约10%.。净果粒汁样品模拟血清样品的NIA较小肠消化样品降低20-75%，JPT和SBT带皮压榨汁的模拟血清样品的NIA与模拟小肠消化样品的相当，SSL带皮压榨汁的模拟血清样品的NIA较小肠消化样品升高约30%。在模拟口腔消化阶段，除了JPTPJ和SSLPJ样品的亚硝酸盐消除能力（NEA）降低30%和10%外，SBTPJ和所有净果粒汁样品的NEA有所增高。在模拟胃消化阶段和模拟小肠消化阶段，所有果汁样品的NEA分别降低25-40%和35-65%。在绝大多数果汁的模拟血清样品中NEA几乎全失，唯有JPTPJ的模拟血清样品的NET反而高于相应的模拟小肠消化样品。在模拟口腔消化阶段，净果粒汁样品的抑制蛋白质变性能力（PDIC）大约降低一半，带皮压榨汁样品的PDIC增高数倍。在模拟胃消化阶段，净果粒汁样品的PDIC降低26.2-54.4%，而带皮压榨汁样品的PDIC降低73.6-95.2%。在模拟小肠消化阶段，所有样品的PDIC增高数倍。所有模拟血清的PDIC重新降低，其中SBTAJ和JPTAJ模拟血清的PDIC显著高于其他汁的模拟血清的。在模拟口腔消化阶段，唯有SSLPJ样品具有一定的黄嘌呤氧化酶抑制活力（XOIA），其他样品的XOIA很小。在模拟胃消化阶段，除了SSLPJ样品外，其他样品的XOIA增高。在模拟小肠消化阶段，除了SBTPJ和SSLPJ样品的XOIA升高外，其他汁样品的XOIC显著降低。除了JPTAJ和SBTAJ的模拟血清的XOIA显著低于相应的小肠消化样品外，所有带皮压榨汁和SSLAJ的模拟血清的XOIA高于或数倍高于相应的小肠消化样品。根据以上研究结果可得出以下结论：不同的石榴产品的TPC、TFC和TAC有很大差异，但安石榴苷同是它们含量最高的多酚成分。三个石榴品种制出的同类果汁之间有许多细微差异，但它们的主要差异仅在于酸度和花青素含量。在榨汁原料中加入石榴皮可极有效地提高果汁的TPC和TTC并降低TAC，同时加深颜色、带来苦涩感、和降低酸石榴汁总酸含量。4℃下鲜果贮藏两月可使果汁的多酚增加，对其他理化性质影响不显著。果汁的澄清、过滤和杀菌可降低其TPC和TAC。石榴产品的多种体外功能性（除了SAS外）都随着原料果皮量的增加而提高。在体外模拟消化吸收过程中，石榴果汁的多酚含量和体外功能性质发生着很大变化，但扣除稀释效应后，多酚含量和体外功能性质在模拟胃消化和/或模拟小肠消化中的降低有限甚至反而增高。各种参试石榴汁的模拟血清的多酚含量和功能性质评价值都很低，唯有带皮压榨汁和SSLAJ模拟血清的XOIA特别高。在模拟消化吸收过程中，带皮压榨汁样品和净果粒汁样品的多酚和功能性变化速度和趋势有所不同，不同石榴品种的同类果汁间也有所不同，特别是酸石榴有较多特殊方面，但对多数多酚类别和多数功能性指标来说，不同石榴品种的同类果汁样品在模拟消化吸收过程中的变化趋势基本相似。
【作者】HUMAIRAWASILA；
【导师】刘邻渭；
【作者基本信息】西北农林科技大学，食品科学，2014，博士
【关键词】石榴汁；模拟消化；多酚与功能变化；

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