超高压草莓汁贮藏期间的非酶褐变机制研究

Non-enzymatic browning is a major factor resulting in color and quality deterioration in fruit juice during storage. To better maintain the quality of HHP-treated juice, the mechanism on color deterioration of HHP treated strawberry juice during storage will be studied. Firstly, kinetics of non-enzymatic browning reaction substrate, products and browning evaluation criteria in HHP strawberry juice during storage will be studied. Then, maillard reaction model solution containing glucose, fructose, asparagine (Asp), aspartate (Asp), glutamate (Glu), polyphenols condensation containing catechin and pelargonidin 3-glucoside (Pg-3-glu), ascorbic acid degradation model solution containing ascorbic acid will be prepared. The degradation of non-enzymatic browning reaction substrates and formation of non-enzymatic browning reaction products including 2-furfural (2-F), 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF) and 3-hydroxy-2-pyrone (3OH2P) will be examined during storage, and meanwhile the correlation analysis of browning evaluation criteria including browning degree (BD), polymeric color and total color difference (ΔE) also will be measured. Kinetic Analysis and path analysis will be used to discuss the reasons of non-enzymatic browning by energy activation (Ea) and path coefficient, to reveal the mechanism of non-enzymatic browning of HHP strawberry juice during storage. The study will provide information which will benefit the HHP processing fruit juice industry.

非酶褐变是果汁贮藏期间颜色和品质劣变的重要因素，本项目以超高压（HHP）草莓汁为研究对象，针对贮藏期间颜色劣变的科学问题，研究HHP草莓汁在贮藏期间与非酶褐变相关的化学物质、褐变标志物及褐变表征指标的动力学变化规律，通过化学反应速度k和活化能Ea初步推断HHP草莓汁贮藏期间可能发生的非酶褐变反应类型；进一步选择草莓汁中主要的非酶褐变底物（葡萄糖、果糖、Asp、Asn、Glu、Vc、Pg-3-glu、儿茶素），按照美拉德反应途径、Vc降解途径和多酚缩合途径分别构建模拟体系，评价贮藏期间褐变底物与产物的变化规律，并进行通径分析，通过直接和间接通径系数分别推断非酶褐变反应类型的主次及各类型间的关系。本研究旨在揭示HHP草莓汁在贮藏期间发生非酶褐变的机制，为寻找有效的抑制非酶褐变发生的措施提供理论依据，提高HHP草莓汁的货架期品质，对实现HHP果汁的产业化应用具有实际意义。

非酶褐变是果汁贮藏期间颜色和品质劣变的重要因素。本项目首先对草莓中与颜色及非酶褐变相关的指标进行定性定量分析，确定草莓中色泽相关物质花色苷、Vc、多酚、氨基酸、还原糖的种类与含量；研究HHP草莓汁在贮藏期间与非酶褐变相关的化学物质，褐变标志物及褐变表征指标的动力学变化规律，发现草莓汁贮藏期间的颜色劣变可能与Vc降解、花色苷降解、多酚缩合、美拉德反应有关。根据草莓汁中的褐变相关物质的实际含量，分别构建了Vc降解、多酚缩合、美拉德反应的单独及混合模拟体系，评价贮藏期间褐变底物与产物的变化规律，发现：（1）草莓汁中的Vc降解产物主要是脱氢型抗坏血酸（DHAA）、2.3-二酮古洛糖酸（DKGA）、5-羟甲基糠醛（5-HMF）、2-糠醛（2-F）和2-呋喃甲酸（2-FA），在贮藏前期降解生成DHAA和DKGA，贮藏后期生成5-HMF、2-F和2-FA，导致体系褐变度（BD）增大；（2）美拉德反应模拟体系中，葡萄糖的反应活性高于果糖，乙酸的生成及累积导致体系pH值降低。同时生成了1-氨基-1-脱氧-2-己酮糖、2-氨基-2-脱氧-葡萄糖及5-HMF，通过相关性分析发现5-HMF与BD呈正相关；（3）在花色苷多酚缩合模拟体系中，花色苷和儿茶素均呈一级动力学趋势下降，聚合色度及BD的增加与花色苷的降低呈正相关；（4）通过通径分析，从直接通径系数判断，Vc降解是草莓汁模拟体系在贮藏期间发生非酶褐变的第一决定因素，对BD增加起到的直接作用最强，通过间接通径系数可知，Vc降解还会通过影响花色苷降解及缩合进一步影响BD。花色苷的降解及其与多酚的缩合是影响褐变度的第二因素，美拉德反应对BD的影响最小。因此，为减少浆果加工产品在贮藏期间的色泽劣变，采取措施控制Vc降解是缓解非酶褐变所致的颜色劣变的关键途径。