毛酸浆发酵过程中非酶褐变影响因素研究

王赢; 朱丹; 牛广财; 李世燕; 魏文毅

doi:10.19303/j.issn.1008-0384.2017.07.013

毛酸浆发酵过程中非酶褐变影响因素研究

王赢¹,
朱丹^{2, 3},
牛广财^1, ,,
李世燕¹,
魏文毅¹

1.
黑龙江八一农垦大学食品学院, 黑龙江大庆 163319
2.
黑龙江八一农垦大学生命科学技术学院, 黑龙江大庆 163319
3.
吉林农业大学中药材学院, 吉林长春 130118

基金项目:

黑龙江八一农垦大学出国留学基金项目 BYND2014-Q5

黑龙江八一农垦大学研究生创新科研项目 YJSCX2015-Y49

详细信息

作者简介:
王赢(1992-), 女, 硕士研究生, 研究方向:园艺产品保鲜与加工

通讯作者:
牛广财(1971-), 男, 博士, 教授, 研究方向:发酵食品与园艺产品贮藏加工(E-mail:gcniu@126.com)

中图分类号: TS255.3
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出版历程
- 收稿日期: 2016-06-05
- 修回日期: 2016-07-19
- 刊出日期: 2017-07-27

Factors Affecting Non-enzymatic Browning of Fermented Physalis pubescens L. Juice

1.
Food College, Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing, Heilongjiang 163319, China
2.
College of Life Science and technology, Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing, Heilongjiang 163319, China
3.
College of Chinese Medicinal Materials, Jilin Agricultural University, Changchun, Jilin 130118, China

摘要

摘要: 为解析毛酸浆果汁在发酵过程中非酶褐变的机理，研究在同时接入酵母菌和乳酸菌，于25℃和37℃的发酵过程中各影响因素对非酶褐变的影响。以色差（△E）值为指标，检测其在发酵过程中引起非酶褐变的抗坏血酸（Vc）、5-羟甲基糠醛（5-HMF）、多酚、还原糖、氨基态氮等主要致褐因素的变化。通过通径系数分析方法，分析毛酸浆发酵过程中非酶褐变的主要影响因素。结果表明，在25℃发酵条件下，5-HMF对色差△E值起到的直接作用最强，5-HMF和氨基态氮的交互作用是决定色差△E值的第一决定因素；在37℃发酵条件下，5-HMF对色差△E值起到的直接作用最强，5-HMF和还原糖的交互作用是决定色差△E值的第一决定因素。说明毛酸浆发酵液中5-HMF、还原糖和氨基态氮是导致毛酸浆发酵过程中非酶褐变的最重要因素。
- 毛酸浆 /
- 发酵 /
- 非酶褐变 /
- 色差值 /
- 通径分析
Abstract: Key elements involving in the non-enzymatic browning of fruit juice of Physalis pubescens L. during fermentation were analyzed to understand the underlying mechanism. A symbiotic fermentation on the juice using yeast and lactic acid bacteria simultaneously at 25℃ or 37℃ was conducted. Color changes, △E, along with the contents of vitamin C, total phenols, 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF), reducing sugar, and amino acid nitrogen of the juice during the entire process at various temperatures were monitored for a path coefficient analysis. The results indicated that 5-HMF had the strongest effect on △E, and that its interaction with the amino acids was the main cause of the non-enzymatic browning at 25℃. At 37℃, the interaction between 5-HMF and reducing sugars appeared to be the prime source for the browning of the juice. It was, thus, concluded that 5-HMF, reducing sugars and amino acids were among the key elements that led to the color change of the fruit juice during fermentation.
- Physalis pubescens L. /
- fermentation /
- non-enzymatic browning /
- △E /
- path coefficient analysis

HTML全文

毛酸浆Physalis pubescens L.为茄科酸浆属草本植物^[1]，别名洋菇娘、黄菇娘等。毛酸浆是一种药食两用植物，成熟果实甜美清香，富含维生素C，具有解除疲劳、消除肌肉疼痛、降低血压、预防动脉硬化和心血管疾病的发生和保护皮肤等作用^[2]。作为一种非常有开发价值的珍稀果蔬资源, 毛酸浆又是一种良好的食品加工原料，在内蒙古以及东北高寒地区栽培面积较大。近年来，通过有益微生物发酵方法，获得了毛酸浆果酒、果醋等一些加工产品^[3-4]，较好地保存了毛酸浆的营养成分，其口味酸甜，味道圆润，具有非常好的市场前景。但是，毛酸浆在加工过程中的非酶褐变现象非常严重，产品颜色发生明显改变，降低了毛酸浆发酵产品的商品价值。因此，研究毛酸浆发酵过程中非酶褐变的影响因素，对后续如何抑制毛酸浆发酵中的非酶褐变具有重要的理论价值和指导意义。

通径分析方法是建立在通径系数概念基础上的一种多元统计分析方法^[5]。以往主要应用在遗传育种中，近年来在果汁褐变上也开始应用^[6]。通径系数是用来表示相关变数间因果关系的一种统计量，它能够估计出原因因素对效应因素的间接效应，从而比较各原因因素对结果的相对重要性。在褐变研究中，褐变指数A420是通过吸光值大小表达色泽变化程度。但是，它只能反映水溶性物质的色泽，其数值越大，褐变程度越严重；反之，数值越小，褐变程度则较小；而颜色体系CIELab体系是目前研究果蔬汁等果蔬制品色泽变化广泛使用的一种方法，体系中L^*、a^*、b^*、△E(色差值)能够很好地说明不同果蔬制品可见的颜色变化。因此，采用色差值△E不仅能反映水溶性物质色泽的变化，更能反映脂溶性物质导致的复杂色泽变化。本研究通过检测毛酸浆发酵过程中可能引起非酶褐变的抗坏血酸(Vc)、5-羟甲基糠醛(5-HMF)、多酚、还原糖、氨基酸态氮等化学组分的变化以及对应△E的变化，采用通径分析得出各种发酵条件下引起非酶褐变的主要因素，以及各个因素之间的相互作用程度，为如何有效控制其褐变提供理论依据。

1. 材料与方法

1.1 材料与试剂

成熟毛酸浆鲜果，黑龙江省大庆市地产；安琪牌葡萄酒用高活性干酵母，安琪酵母股份有限公司；植物乳酸菌，中科院微生物研究所；蔗糖：白砂糖，黑龙江北方糖业股份有限公司；没食子酸、5-羟甲基糠醛(5-HMF)，分析纯，为sigma公司出品；Pectinex XXL果胶酶，诺维信(中国)生物技术有限公司；其余试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

HR7633型打浆机，珠海经济特区飞利浦家庭电器有限公司；WS113手持糖度仪，上海测维光电技术有限责任公司；DRP-9052型电热恒温培养箱，上海森信实验仪器有限公司产品；UV-1100型紫外可见分光光度计，上海美谱达仪器；Exploter分析天平，奥豪斯仪器上海有限公司制造；BCN-1360型超净工作台，北京东联哈尔仪器有限公司；湘仪L420台式低速自动平衡离心机，长沙湘仪离心机仪器有限公司；美能达CR-410型色差仪，广州市统富机电设备有限公司。

1.3 毛酸浆发酵工艺流程与操作要点

毛酸浆发酵工艺流程如下：

$\begin{gathered} 毛酸浆 \to 挑选 \to 去萼片 \to 清洗 \to 破碎 \to 酶解 \to 调糖 \to \hfill \\ 加{\text{S}}{{\text{O}}_2} \to 冷却 \to 接种 \to 发酵 \to 发酵液 \to 测定 \hfill \\ \;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\; \uparrow \hfill \\ 酵母菌、乳酸菌 \to 活化 \to 扩大培养 \hfill \\ \end{gathered}$

毛酸浆发酵操作要点：取成熟度好、粒大饱满、无病虫害、无霉变的毛酸浆鲜果，去除萼片，清水洗净后热烫300 s，沥干后将其破碎，得到毛酸浆果汁原浆；在毛酸浆原浆中加入1.6 mL·kg^-1的Pectinex XXL果胶酶，于50℃下酶解2 h，用蔗糖调整糖度至22%。在超净工作上同时接入已活化好的0.2%的酵母菌和1%的乳酸菌，分别置于25℃和37℃条件下进行发酵。每隔1 d取样1次，在3 600 r·min^-1离心15 min后，取上清液用于测定各项指标。

1.4 指标测定方法

1.4.1 抗坏血酸(Vc)含量测定

采用2, 6-二氯酚靛酚法^[7]。

1.4.2 5-羟甲基糠醛(5-HMF)含量测定

参考Cohen的测定方法^[8]。以5-HMF为横坐标，吸光度值为纵坐标绘制标准曲线，得到线性回归方程为：y=0.0608x-0.004，R²=0.9988。

1.4.3 多酚含量测定

采用Folin-Cioealteu方法^[9]。以没食子酸为横坐标，吸光度值为纵坐标绘制标准曲线，得到线性回归方程为：y=0.1006x+0.0405，R²=0.9990。

1.4.4 还原糖含量测定

采用3, 5-二硝基水杨酸法^[10]。

1.4.5 氨基态氮含量测定

采用GB/T 12143-2008，饮料通用分析方法(甲醛法测氨基态氮)测定^[11]。

1.4.6 色差△E值的测定

采用美能达CR-410型色差仪测定各发酵液的L^*、a^*、b^*值，色差值计算如下：△E^*=[(L^*+L₀^*)²+(a^*-a₀^*)²+(b^*-b₀^*)²]^1/2

式中：L₀^*、a₀^*、b₀^*表示标准白板的读数；L^*值表示亮度，L^*值越高表明样品表面越白；a^*＞0表示红值、a^* < 0表示绿值；b^*＞0表示黄值、b^* < 0表示蓝值。

1.5 数据分析方法

以Vc(X₁)、5-HMF(X₂)、多酚(X₃)、还原糖(X₄)、氨基态氮(X₅)为自变量因子，以色差△E值为依变量Y值，对可能引起发酵液非酶褐变的各因素进行通径分析。试验数据参照文献[12]进行处理，运用SPSS 20.0软件，采用Duncan极差法对各项指标进行统计分析。

2. 结果与分析

2.1 毛酸浆发酵过程中的主要指标的变化

分别以X₁、X₂、X₃、X₄、X₅代表Vc、5-HMF、多酚、还原糖、氨基态氮，以色差△E值为Y值，在25℃和37℃发酵条件下的毛酸浆发酵液的主要指标的数据变化见表 1。

表 1 毛酸浆发酵过程中的主要指标变化

Table 1. Changes on key indices in fermentation of P. pubescens juice

发酵温度 /℃	发酵天数 /d	X₁抗坏血酸/ (mg·hg^-1)	X₂5-HMF/ (μg·mL^-1)	X₃多酚/ (μg·mL^-1)	X₄还原糖 /mg	X₅氨基酸态氮 /(mg·100mL^-1)	Y色差值 /(△E)
25	0	26.676±0.221	5.306±0.082	93.705±0.063	3.924±±0.000	40.00±0.000	38.252±0.007
	2	22.620±0.221	10.592±0.087	85.289±0.070	3.675±0.002	42.01±0.000	39.098±0.007
	4	16.380±0.441	13.449±0.087	84.293±0.070	3.372±0.001	42.00±0.000	39.930±0.014
	6	14.820±0.221	16.735±0.058	83.496±0.211	3.260±0.005	49.05±0.491	41.253±0.028
	8	11.701±0.221	20.592±0.029	81.753±0.000	3.087±0.002	54.25±0.247	42.121±0.042
	10	7.488±0.110	23.694±0.202	79.761±0.000	2.937±0.002	58.00±0.282	43.274±0.007
	12	5.928±0.221	24.898±0.058	78.367±0.000	2.790±0.006	60.07±0.000	43.915±0.000
	14	3.432±0.110	26.469±0.029	77.271±0.282	2.695±0.002	61.50±0.701	44.950±0.000
	16	2.184±1.044	28.011±0.115	75.627±0.070	2.607±0.007	62.25±0.000	45.114±0.014
	18	0.936±0.221	29.184±0.058	75.378±0.000	2.542±0.001	63.05±0.000	45.358±0.069
	20	0.936±0.044	30.102±0.317	68.705±0.000	2.462±0.009	63.50±0.707	45.885±0.051
	22	0.936±0.022	30.775±0.058	61.036±0.126	2.426±0.003	64.00±0.000	46.181±0.052
37	0	26.676±0.221	5.306±0.082	93.705±0.063	3.924±0.000	40.00±0.000	38.252±0.007
	2	16.848±0.221	15.612±0.087	80.956±0.563	3.069±0.009	60.50±0.566	40.076±0.014
	4	10.920±0.110	20.469±0.144	78.068±0.000	2.971±0.005	69.05±0.141	42.781±0.014
	6	9.204±0.221	25.326±0.029	77.271±0.000	2.788±0.000	72.00±0.282	44.149±0.021
	8	6.864±0.441	29.857±0.202	75.578±0.070	2.706±0.005	75.12±0.141	45.587±0.007
	10	2.808±0.441	34.735±0.115	73.884±0.000	2.602±0.002	77.15±0.424	46.712±0.000
	12	0.624±0.110	37.571±0.144	72.445±0.077	2.509±0.008	83.00±0.424	47.737±0.007
	14	0.468±0.221	39.633±0.115	70.996±0.423	2.400±0.001	87.50±0.707	48.682±0.014
	16	0.156±0.000	42.204±0.173	68.008±0.563	2.331±0.006	92.00±0.000	49.317±0.014
	18	0.156±0.000	45.184±0.520	61.833±0.704	2.291±0.005	97.05±0.141	50.330±0.000
	20	0.156±0.000	47.531±0.029	55.757±0.000	2.260±0.002	99.01±0.141	51.740±0.014
	22	0.156±0.000	49.755±0.058	43.406±0.563	2.230±0.006	102.00±0.000	52.554±0.021

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2.2 25℃发酵条件下非酶褐变通径分析

在25℃发酵条件下，非酶褐变因子X₁、X₂、X₃、X₄、X₅和色差△E值Y之间的相关系数见表 2。

表 2 各因子间相关系数

Table 2. Correlation coefficients among factors

因素	X₁	X₂	X₃	X₄	X₅	Y
X₁	1	-0.988	0.844	0.988	-0.971	-0.980
X₂	-0.988	1	-0.892	-0.996	0.983	0.993
X₃	0.844	-0.892	1	0.901	-0.840	-0.894
X₄	0.988	-0.996	0.901	1	-0.972	-0.992
X₅	-0.971	0.983	-0.840	-0.972	1	0.987

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通径系数表示各因素对改变Y值的相对重要性的统计数。设P_i为X_i对Y的直接作用，分别称为X₁、X₂、X₃、X₄、X₅对Y的通径系数，并计为P₁，P₂，P₃，P₄。这些通径系数可由式(1) 来求解。

$\left[\begin{gathered} 1\;\;\;\;{{\text{r}}_{12}}\;\;\;{{\text{r}}_{13}}\;\;\;{{\text{r}}_{14}}\;\;\;{{\text{r}}_{15}} \hfill \\ {{\text{r}}_{21}}\;\;\;1\;\;\;\;{{\text{r}}_{23}}\;\;\;{{\text{r}}_{24}}\;\;\;{{\text{r}}_{25}} \hfill \\ {{\text{r}}_{31}}\;\;\;{{\text{r}}_{32}}\;\;\;1\;\;\;\;{{\text{r}}_{34}}\;\;\;{{\text{r}}_{35}} \hfill \\ {{\text{r}}_{41}}\;\;\;{{\text{r}}_{42}}\;\;\;{{\text{r}}_{43}}\;\;\;1\;\;\;\;\;{{\text{r}}_{45}} \hfill \\ {{\text{r}}_{51}}\;\;\;{{\text{r}}_{52}}\;\;\;{{\text{r}}_{53}}\;\;\;{{\text{r}}_{54}}\;\;\;\;1 \hfill \\ \end{gathered} \right]\left[\begin{gathered} {{\text{P}}_1} \hfill \\ {{\text{P}}_2} \hfill \\ {{\text{P}}_3} \hfill \\ {{\text{P}}_4} \hfill \\ {{\text{P}}_5} \hfill \\ \end{gathered} \right] = \left[\begin{gathered} {{\text{r}}_1} \hfill \\ {{\text{r}}_2} \hfill \\ {{\text{r}}_3} \hfill \\ {{\text{r}}_4} \hfill \\ {{\text{r}}_5} \hfill \\ \end{gathered} \right]$

(1)

将表 2中的相关系数带入式(1)，即得到式(2)，如下：

$\begin{gathered} \left[\begin{gathered} 1\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;-0.988\;\;\;\;0.844\;\;\;\;\;\;\;0.988\;\;\;\;\;\;-0.971 \hfill \\ -0.988\;\;\;\;\;\;\;\;1\;\;\;\;\; - 0.892\;\;\;\;\; - 0.996\;\;\;\;\;0.983 \hfill \\ 0.844\;\;\;\; - 0.892\;\;\;\;\;\;\;1\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;0.901\;\;\;\;\; - 0.840 \hfill \\ 0.988\;\;\;\; - 0.996\;\;\;\;0.901\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;1\;\;\;\;\;\;\;\;\;\; - 0.972 \hfill \\ - 0.971\;\;\;\;0.983\;\;\;\; - 0.840\;\;\;\;\; - 0.972\;\;\;\;\;\;\;\;\;1 \hfill \\ \end{gathered} \right] \hfill \\ \left[\begin{gathered} {{\text{P}}_1} \hfill \\ {{\text{P}}_2} \hfill \\ {{\text{P}}_3} \hfill \\ {{\text{P}}_4} \hfill \\ {{\text{P}}_5} \hfill \\ \end{gathered} \right] = \left[\begin{gathered} -0.980 \hfill \\ 0.993 \hfill \\ -0.894 \hfill \\ -0.992 \hfill \\ 0.987 \hfill \\ \end{gathered} \right] \hfill \\ \end{gathered}$

(2)

解式(2)，得到自变量X对因变量Y独立发生作用的通径系数，P₁= -0.591、P₂= -0.941、P₃= -0.208、P₄= -0.447和P₅=0.728，即Vc、5-HMF、多酚、还原糖、氨基态氮对色差△E值的直接通径系数。间接通径系数是自变量X_i通过自变量X_j(i≠j)对因变量Y的作用。由式(3) 可求出，式中P_ij为间接通径系数，r_ij为各因素间的相关系数，P_j为直接通径系数。计算结果见表 3。

${{\text{P}}_{{\text{ij}}}} = {{\text{r}}_{{\text{ij}}}} \times {{\text{P}}_{\text{j}}}$

(3)

表 3 通径分析

Table 3. Path analysis

因素	X₁	X₂	X₃	X₄	X₅	r_i
X₁	-0.591^*	0.9297	-0.1756	-0.4416	-0.7069	-0.9854
X₂	0.5839	-0.941^*	0.1855	0.4452	0.7156	0.9892
X₃	-0.4988	0.8394	-0.208^*	-0.4027	-0.6115	-0.8816
X₄	-0.5839	0.9372	-0.1874	-0.447^*	-0.7076	-0.9887
X₅	0.5739	-0.9250	0.1747	0.4345	0.728^*	0.9861
注：为直接通径系数P_i，其余为间接通径系数P_ij*；下表同。

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由直接通径系数和间接通径系数得到通径系数分析表 3。其中，每一行中各项数据之和为该项因素对结果的相关系数r_i。

由表 3可知，在研究的主要致褐变因素中，对25℃发酵条件下的色差△E值起首要作用的是5-HMF(X₂)，其P₂= -0.941；其次是氨基态氮(X₅)、Vc(X₁)和还原糖(X₄)，其直接通径系数分别为：P₅=0.728、P₁= -0.591和P₄= -0.447；而多酚(X₃)所起的作用最小，即P₃= -0.208。表 3还表明，5-HMF与Vc、多酚、还原糖、氨基态氮的交互作用也十分明显，而多酚与其他因子的交互作用都很弱。

决定系数表示各因素对结果的相对决定程度，由相关系数和通径系数计算决定系数d。

$单因素对Y的决定系数:{d_i} = P_i^2$

(4)

$两因素对Y的决定系数:{d_{ij}} = 2{r_{ij}}{P_i}{P_j}$

(5)

根据(4) 和(5) 计算，得到的决定系数d如下：

$\begin{gathered} {d_1} = 0.3492\;\;\;\;{d_2} = 0.8854\;\;\;\;{d_3} = 0.0433 \hfill \\ \;\;\;\;\;\;{d_4} = 0.1998\;\;\;\;\;{d_5} = 0.5260 \hfill \\ {d_{12}} =-1.0989\;\;\;\;\;{d_{13}} = 0.2075 \hfill \\ \;\;\;\;\;\;{d_{14}} = 0.5220\;\;\;\;\;{d_{15}} = 0.8355 \hfill \\ {d_{23}} =-0.3492\;\;\;\;\;{d_{24}} =-0.8379 \hfill \\ \;\;\;\;\;\;{d_{25}} = - 1.346 \hfill \\ {d_{34}} = 0.1675\;\;\;\;\;{d_{35}} = 0.2543 \hfill \\ {d_{45}} = 0.6326 \hfill \\ \sum {d = 0.9947} \;\;\;Pe = \sqrt {1 - 0.9947} = 0.0733 \hfill \\ \end{gathered}$

由决定系数可知，5-HMF(X₂)和氨基态氮(X₅)的交互作用是影响25℃条件下色差△E值的第一决定因素，d₂₅= -1.346；Vc(X₁)和5-HMF(X₂)的交互作用是影响色差△E值的第二决定因素，d₁₂= -1.0989；5-HMF(X₂)是影响色差△E值的第三决定因素，d₂=0.8854；其余以此类推。∑d表示各X_i决定的褐变度增加量(Y)的变异平方和占Y的总变异平方和之比率。Pe为剩余通径系数，表示未被考虑的一切可能影响Y的因素和试验误差^[13]。本试验中Pe较小，说明已考虑了影响毛酸浆发酵过程中非酶褐变的主要因素。综上所述，在25℃发酵条件下，5-HMF对色差△E值起到的直接作用最强，5-HMF(X₂)和氨基态氮(X₅)的交互作用是决定色差△E值的第一决定因素。

2.3 37℃发酵条件下非酶褐变通径分析

在37℃发酵条件下，非酶褐变因子X₁、X₂、X₃、X₄、X₅和色差△E值Y之间的相关系数见表 4。采用2.2中计算方法，得出各因素对色差△E值的直接通径系数P₁=-0.211，P₂=0.856，P₃=-0.075，P₄= 0.485，P₅=0.341。通径分析表见表 5。

表 4 各因子间相关系数

Table 4. Correlation coefficients among factors

因素	X₁	X₂	X₃	X₄	X₅	Y
X₁	1	-0.956	0.786	0.978	-0.946	-0.957
X₂	-0.956	1	-0.905	-0.960	0.987	1
X₃	0.786	-0.905	1	0.848	-0.924	-0.05
X₄	0.978	-0.960	0.848	1	-0.972	-0.962
X₅	-0.946	0.987	-0.924	-0.972	1	0.989

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表 5 通径分析

Table 5. Path analysis

因子	X₁	X₂	X₃	X₄	X₅	r_i
X₁	-0.211^*	-0.8183	-0.0590	0.4743	-0.3226	-0.9366
X₂	0.2017	0.856^*	0.0679	-0.4656	0.3366	0.9966
X₃	-0.1659	-0.7747	-0.075^*	0.4113	-0.3151	-0.9194
X₄	-0.2064	-0.8218	-0.0636	0.485^*	-0.3315	-0.9383
X₅	0.1996	0.8448	0.0693	-0.4714	0.341^*	0.9833

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由表 5可知，对37℃发酵条件下的色差△E值起首要作用的是5-HMF(X₂)，其P₂= 0.856；然后依次是还原糖(P₄=0.485)、氨基态氮(P₅=0.341)、Vc(P₁= -0.211)、多酚(P₃=-0.075)。

决定系数计算结果如下[方法同2.2中式(4)、(5)]：

$\begin{gathered} {d_1} = 0.0445\;\;\;\;{d_2} = 0.7327\;\;\;\;{d_3} = 0.0056 \hfill \\ \;\;\;\;\;\;{d_4} = 0.2352\;\;\;\;\;{d_5} = 0.1163 \hfill \\ {d_{12}} = 0.3453\;\;\;\;\;{d_{13}} = 0.0249\;\;\;\;\;{d_{14}} =-0.2002 \hfill \\ \;\;\;\;\;{d_{15}} = 0.1361 \hfill \\ {d_{23}} = 0.1162\;\;\;\;\;{d_{24}} =-0.7971\;\;\;{d_{25}} = 0.5762 \hfill \\ {d_{34}} =-0.0617\;\;\;\;\;{d_{35}} = 0.0472 \hfill \\ {d_{45}} = - 0.3215 \hfill \\ \sum {d = 0.9979} \;\;\;Pe = \sqrt {1 - 0.9979} = 0.0458 \hfill \\ \end{gathered}$

由决定系数可知，5-HMF(X₂)和还原糖(X₄)的交互作用是影响色差△E值的第一决定因素，d₂₄= -0.7971；5-HMF(X₂)是影响37℃条件下色差△E值的第二决定因素，d₂=0.7327；5-HMF(X₂)和氨基态氮(X₅)的交互作用是影响色差△E值的第三决定因素，d₂₅=0.5762；其余以此类推。∑d=0.9979，Pe= 0.0458，说明已考虑了影响毛酸浆发酵过程中非酶褐变的主要因素。综上所述，在37℃发酵条件下，5-HMF(X₂)和还原糖(X₄)的交互作用是决定色差△E值的第一决定因素；而5-HMF对色差△E值起到的直接作用最强。

3. 讨论与结论

褐变是食品在加工和储藏过程中产生褐变物质所发生的颜色变化现象，由于酶促褐变的反应机制已得到广泛研究，一般在加工中采用热处理钝化酶和添加防褐变剂等可防止酶促褐变的发生。而非酶促褐变在不同食品原料和加工工艺下的原因比较复杂，目前普遍认为导致非酶褐变的主要原因有：美拉德(Maillard)反应、维生素C氧化分解、多酚类物质氧化缩合反应以及焦糖化反应等等^[14-16]。例如，连志超等研究表明百香果汁在贮藏过程中Vc的氧化分解以及Maillard反应是造成非酶褐变的主要原因^[17]；罗昱等的研究结果表明刺梨果汁中氨基态氮和抗坏血酸的含量是导致刺梨果汁在储藏过程中非酶褐变的最重要因素^[18]；鲍若晗研究小白杏果汁储藏过程中非酶褐变时发现，4℃条件下主要是多酚的氧化聚合导致褐变，20℃时，β-胡萝卜素降解、异构等变化和5HMF的积累是主要影响因素，37℃和常温光照时的主要影响因素有5-HMF、β-胡萝卜素和抗坏血酸^[6]；曲云卿等研究枸杞汁在较高温度的热处理试验表明，5-HMF生成速度明显加快，含量变化符合一级反应动力学模型，并且5-HMF生成量与褐变度(BD)的关系为显著正相关^[19]。

非酶褐变也是柑橘类产品加热和长时间贮藏过程中对其品质和颜色改变影响最大的化学反应之一。在柑橘汁中还原糖、氨基酸和抗坏血酸是非酶褐变的主要底物，其中，美拉德反应是果汁加热以及长期贮藏过程中褐变的重要原因，抗坏血酸降解普遍被认为是柑橘汁贮藏过程中导致褐变发生的主要反应，氨基酸被认为是诱发非酶褐变的重要原因，而酚类物质的存在也会导致果汁褐变^[20]。本研究结果表明，毛酸浆发酵液中5-HMF、还原糖、氨基态氮等主要致褐因素是影响色差△E值变化的最重要因素，这说明毛酸浆发酵过程中的非酶褐变主要原因也是Maillard反应。

在25℃发酵条件下，5-HMF对色差△E值起到的直接作用最强，5-HMF(X₂)和氨基态氮(X₅)的交互作用是决定色差△E值的第一决定因素；在37℃发酵条件下，5-HMF对色差△E值起到的直接作用最强，5-HMF(X₂)和还原糖(X₄)的交互作用是决定色差△E值的第一决定因素。表明毛酸浆发酵液中5-HMF、还原糖和氨基态氮等主要致褐因素是影响其色差△E值的最重要因素。

表 1 毛酸浆发酵过程中的主要指标变化

Table 1 Changes on key indices in fermentation of P. pubescens juice

发酵温度 /℃	发酵天数 /d	X₁抗坏血酸/ (mg·hg^-1)	X₂5-HMF/ (μg·mL^-1)	X₃多酚/ (μg·mL^-1)	X₄还原糖 /mg	X₅氨基酸态氮 /(mg·100mL^-1)	Y色差值 /(△E)
25	0	26.676±0.221	5.306±0.082	93.705±0.063	3.924±±0.000	40.00±0.000	38.252±0.007
	2	22.620±0.221	10.592±0.087	85.289±0.070	3.675±0.002	42.01±0.000	39.098±0.007
	4	16.380±0.441	13.449±0.087	84.293±0.070	3.372±0.001	42.00±0.000	39.930±0.014
	6	14.820±0.221	16.735±0.058	83.496±0.211	3.260±0.005	49.05±0.491	41.253±0.028
	8	11.701±0.221	20.592±0.029	81.753±0.000	3.087±0.002	54.25±0.247	42.121±0.042
	10	7.488±0.110	23.694±0.202	79.761±0.000	2.937±0.002	58.00±0.282	43.274±0.007
	12	5.928±0.221	24.898±0.058	78.367±0.000	2.790±0.006	60.07±0.000	43.915±0.000
	14	3.432±0.110	26.469±0.029	77.271±0.282	2.695±0.002	61.50±0.701	44.950±0.000
	16	2.184±1.044	28.011±0.115	75.627±0.070	2.607±0.007	62.25±0.000	45.114±0.014
	18	0.936±0.221	29.184±0.058	75.378±0.000	2.542±0.001	63.05±0.000	45.358±0.069
	20	0.936±0.044	30.102±0.317	68.705±0.000	2.462±0.009	63.50±0.707	45.885±0.051
	22	0.936±0.022	30.775±0.058	61.036±0.126	2.426±0.003	64.00±0.000	46.181±0.052
37	0	26.676±0.221	5.306±0.082	93.705±0.063	3.924±0.000	40.00±0.000	38.252±0.007
	2	16.848±0.221	15.612±0.087	80.956±0.563	3.069±0.009	60.50±0.566	40.076±0.014
	4	10.920±0.110	20.469±0.144	78.068±0.000	2.971±0.005	69.05±0.141	42.781±0.014
	6	9.204±0.221	25.326±0.029	77.271±0.000	2.788±0.000	72.00±0.282	44.149±0.021
	8	6.864±0.441	29.857±0.202	75.578±0.070	2.706±0.005	75.12±0.141	45.587±0.007
	10	2.808±0.441	34.735±0.115	73.884±0.000	2.602±0.002	77.15±0.424	46.712±0.000
	12	0.624±0.110	37.571±0.144	72.445±0.077	2.509±0.008	83.00±0.424	47.737±0.007
	14	0.468±0.221	39.633±0.115	70.996±0.423	2.400±0.001	87.50±0.707	48.682±0.014
	16	0.156±0.000	42.204±0.173	68.008±0.563	2.331±0.006	92.00±0.000	49.317±0.014
	18	0.156±0.000	45.184±0.520	61.833±0.704	2.291±0.005	97.05±0.141	50.330±0.000
	20	0.156±0.000	47.531±0.029	55.757±0.000	2.260±0.002	99.01±0.141	51.740±0.014
	22	0.156±0.000	49.755±0.058	43.406±0.563	2.230±0.006	102.00±0.000	52.554±0.021

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表 2 各因子间相关系数

Table 2 Correlation coefficients among factors

因素	X₁	X₂	X₃	X₄	X₅	Y
X₁	1	-0.988	0.844	0.988	-0.971	-0.980
X₂	-0.988	1	-0.892	-0.996	0.983	0.993
X₃	0.844	-0.892	1	0.901	-0.840	-0.894
X₄	0.988	-0.996	0.901	1	-0.972	-0.992
X₅	-0.971	0.983	-0.840	-0.972	1	0.987

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表 3 通径分析

Table 3 Path analysis

因素	X₁	X₂	X₃	X₄	X₅	r_i
X₁	-0.591^*	0.9297	-0.1756	-0.4416	-0.7069	-0.9854
X₂	0.5839	-0.941^*	0.1855	0.4452	0.7156	0.9892
X₃	-0.4988	0.8394	-0.208^*	-0.4027	-0.6115	-0.8816
X₄	-0.5839	0.9372	-0.1874	-0.447^*	-0.7076	-0.9887
X₅	0.5739	-0.9250	0.1747	0.4345	0.728^*	0.9861
注：为直接通径系数P_i，其余为间接通径系数P_ij*；下表同。

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表 4 各因子间相关系数

Table 4 Correlation coefficients among factors

因素	X₁	X₂	X₃	X₄	X₅	Y
X₁	1	-0.956	0.786	0.978	-0.946	-0.957
X₂	-0.956	1	-0.905	-0.960	0.987	1
X₃	0.786	-0.905	1	0.848	-0.924	-0.05
X₄	0.978	-0.960	0.848	1	-0.972	-0.962
X₅	-0.946	0.987	-0.924	-0.972	1	0.989

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表 5 通径分析

Table 5 Path analysis

因子	X₁	X₂	X₃	X₄	X₅	r_i
X₁	-0.211^*	-0.8183	-0.0590	0.4743	-0.3226	-0.9366
X₂	0.2017	0.856^*	0.0679	-0.4656	0.3366	0.9966
X₃	-0.1659	-0.7747	-0.075^*	0.4113	-0.3151	-0.9194
X₄	-0.2064	-0.8218	-0.0636	0.485^*	-0.3315	-0.9383
X₅	0.1996	0.8448	0.0693	-0.4714	0.341^*	0.9833

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参考文献(20)

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施引文献(4)

期刊类型引用(1)

王柳岑，朱永乐，鞠葛金悦，刘至立，李美莹，王晶晶. 乳酸菌混合发酵毛酸浆果汁工艺优化及发酵特性分析. 保鲜与加工. 2022(05): 34-42 .

百度学术

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1. 材料与方法
1.1 材料与试剂
1.2 仪器与设备
1.3 毛酸浆发酵工艺流程与操作要点
1.4 指标测定方法
1.4.1 抗坏血酸(Vc)含量测定
1.4.2 5-羟甲基糠醛(5-HMF)含量测定
1.4.3 多酚含量测定
1.4.4 还原糖含量测定
1.4.5 氨基态氮含量测定
1.4.6 色差△E值的测定
1.5 数据分析方法
2. 结果与分析
2.1 毛酸浆发酵过程中的主要指标的变化
2.2 25℃发酵条件下非酶褐变通径分析
2.3 37℃发酵条件下非酶褐变通径分析
3. 讨论与结论

1. 材料与方法
1.1 材料与试剂
1.2 仪器与设备
1.3 毛酸浆发酵工艺流程与操作要点
1.4 指标测定方法
1.4.1 抗坏血酸(Vc)含量测定
1.4.2 5-羟甲基糠醛(5-HMF)含量测定
1.4.3 多酚含量测定
1.4.4 还原糖含量测定
1.4.5 氨基态氮含量测定
1.4.6 色差△E值的测定
1.5 数据分析方法
2. 结果与分析
2.1 毛酸浆发酵过程中的主要指标的变化
2.2 25℃发酵条件下非酶褐变通径分析
2.3 37℃发酵条件下非酶褐变通径分析
3. 讨论与结论

参考文献(20)

施引文献(4)

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毛酸浆发酵过程中非酶褐变影响因素研究

作者简介: 王赢(1992-), 女, 硕士研究生, 研究方向:园艺产品保鲜与加工

通讯作者: 牛广财(1971-), 男, 博士, 教授, 研究方向:发酵食品与园艺产品贮藏加工(E-mail:gcniu@126.com)

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