《食品科学》：南昌大学陈军研究员等：护色剂对全组分芒果汁高温灭菌过程的品质和风味影响

芒果（Mangifera indica L.）是重要的热带水果，因其风味独特和营养丰富深受消费者喜爱。芒果的成熟季节主要集中在夏季，且采收后呼吸代谢活动强，极易腐烂变质。全组分果汁是将一种或多种水果原料的所有可食用部分进行加工利用，以最大限度地保留其固有营养成分的果汁产品。开发全组分芒果汁（WMJ）不仅可以保留果肉中的所有营养成分，顺应当前的健康消费理念，而且其生产过程无果渣排放，符合绿色环保理念。在芒果汁加工过程中，高温杀菌处理会导致产品发生色泽劣变，甚至产生不良风味，

护色剂的使用可以有效缓解果汁的色泽、风味等品质劣变现象。常见的果汁护色剂可以分为4 类：还原剂、酸化剂、离子化合物、螯合剂。然而，护色剂在不同的果汁体系中的护色效果和对果汁品质的影响各异。此外，护色剂还会影响果汁体系的风味。

南昌大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室的方锐琳、邓利珍、陈军*等人研究选择5 种果汁常用护色剂，包括β-环糊精、柠檬酸、氯化钙、植酸、抗坏血酸，分析不同种类护色剂在高温灭菌过程中对WMJ色泽和风味的影响，并从抑制美拉德反应、多酚氧化和类胡萝卜素降解等角度揭示护色机制。此外，现有果汁护色研究的内容主要是阐明色泽变化和机制，缺少护色剂对果汁风味品质的影响研究。为此，本研究进一步系统比较不同护色剂对WMJ风味品质的影响，旨在为WMJ护色剂的选用提供理论依据和参考。

1 护色剂对WMJ色泽的影响

果汁的色泽直接影响着消费者的选择。如图1所示，经过高温灭菌处理后，无添加组的

L

a

b

*值下降，说明高温灭菌会造成WMJ色泽劣变，在樱桃汁、西瓜汁中也发现同样的现象。由于芒果汁的主要颜色为黄色，故对

a

*值不作进一步比较。

L

*值的下降可能是由于高温灭菌过程中发生美拉德反应产生褐色的类黑精类物质或是酚类氧化产生深色聚合物，

b

*值的下降可能与类胡萝卜素降解有关。

与无添加组相比，所有添加护色剂样品的L*值均升高；除抗坏血酸组外，b*值均低于无添加组。说明5 种护色剂都对WMJ的亮度有保护作用，但只有抗坏血酸能保护WMJ的黄色。添加护色剂组样品的L*值从大到小分别为抗坏血酸组（54.49）、氯化钙组（53.00）、柠檬酸组（52.91）、植酸组（52.51）、β-环糊精组（52.25），说明抗坏血酸对WMJ亮度保护效果最佳，而β-环糊精效果最弱。抗坏血酸组的b*值比无添加组高2.18，与对照组最接近。吕莹的研究同样表明抗坏血酸能保护类胡萝卜素不被降解，从而保护胡萝卜片的色泽。张慧敏等在浓缩青梅汁非酶褐变研究中，发现抗坏血酸作为非竞争抑制剂可通过消耗自身保护酚类物质。综上，抗坏血酸对于WMJ的护色效果最好，其护色机制将在后续进行深入研究。

2 护色剂对美拉德反应的影响

美拉德反应是果汁非酶促褐变的主要因素之一。还原糖为美拉德反应的发生提供羰基，而氨基酸提供羧基。5-HMF是美拉德反应的重要中间体，可在反应的最后阶段参与黑色素的形成，造成果汁的褐变。为了研究5 种护色剂是否可以抑制芒果汁中的美拉德反应，测定了WMJ中还原糖（图2A）、游离氨基酸（表1）和5-HMF（图2B）的含量。如图2A和表1所示，与对照组相比，经高温灭菌处理后，无添加组的还原糖和总游离氨基酸含量分别显著（

P

＜0.05）下降了41.5%和8.17%，其中甘氨酸、谷氨酸、天冬氨酸下降明显，分别下降了62.61%、52.75%、41.97%。这说明高温灭菌期间发生了美拉德反应，导致还原糖和游离氨基酸的消耗。

添加护色剂组的还原糖含量与无添加组相比变化不显著，其中添加柠檬酸、氯化钙和抗坏血酸后还原糖保留率较高，而植酸组和

-环糊精组的还原糖保留率较低。这可能是由于柠檬酸和抗坏血酸的加入会造成果汁体系pH值降低，进而导致美拉德反应速率降低。因此，柠檬酸和抗坏血酸组的还原糖保留率较高。而氯化钙的作用机制则在于钙离子和氨基酸反应形成非水溶性化合物从而减轻了美拉德反应的发生，因而氯化钙组的还原糖保留率比无添加组高。

在所有添加护色剂的样品中，只有柠檬酸组的总游离氨基酸保留率（99.91%）高于无添加组，柠檬酸的使用保留了57.18%的谷氨酸，缬氨酸含量增加了112.87%。其余添加护色剂组的总游离氨基酸保留率均低于无添加组，保留率分别为

-环糊精组84.56%、氯化钙组82.27%、植酸组82.63%、抗坏血酸组85.80%。正如前面分析，柠檬酸能降低体系pH值从而降低美拉德反应速率，减少游离氨基酸的消耗。

如图2B所示，无添加组的5-HMF含量低于对照组及添加护色剂样品，这可能是由于5-HMF是一种高反应性、不稳定化合物，在高温灭菌期间被迅速消耗以参与随后的美拉德反应。添加护色剂后，各组样品的5-HMF含量都比无添加组高，这说明了5 种添加剂都能减缓5-HMF进一步发生美拉德反应，导致5-HMF在WMJ中积累。氯化钙组的5-HMF含量（0.12 μg/g）最高，说明钙离子对美拉德反应中后阶段减缓作用较明显，导致了5-HMF的累积。抗坏血酸组和柠檬酸组的5-HMF含量仅次于氯化钙组，这可能是由于果汁体系pH值下降从而降低美拉德反应速率，导致5-HMF消耗变慢。植酸组的5-HMF含量最低（0.07 μg/g），与

-环糊精组的5-HMF含量接近。结合

L

*值结果分析，植酸组和

-环糊精组的

L

*值比其他添加组低，且还原糖和氨基酸被消耗、5-HMF含量较少，说明发生了终末期的美拉德反应，这两种护色剂对于美拉德反应的抑制效果较弱。综上，柠檬酸、抗坏血酸、氯化钙抑制美拉德反应的效果较好，植酸和

-环糊精效果较差。

3 护色剂对类胡萝卜素降解的影响

类胡萝卜素是芒果呈现黄色的主要物质基础。由图2C可以看出，与对照组相比，高温灭菌处理后，无添加组的类胡萝卜素含量下降，说明高温灭菌会导致WMJ中的类胡萝卜素发生降解。添加抗坏血酸后，类胡萝卜素含量最高（8.00 μg/g），比无添加组高26.85%，甚至比对照组高16.94%，这一结果与

b

*值变化趋势相对应，说明抗坏血酸能有效提高类胡萝卜素保留率。这一方面可能是由于高温作用提高类胡萝卜素的提取率，而抗坏血酸具有抗氧化性，可以通过消耗氧气降低体系中的溶氧量从而减少类胡萝卜素的损失，同时抗坏血酸的还原特性可以还原发生异构化的类胡萝卜素。 β -环糊精的保护作用微弱，该组的类胡萝卜素含量仅比无添加组高4.05%；而柠檬酸组、氯化钙组和植酸组的类胡萝卜素含量低于无添加组，说明这3 种护色剂对于类胡萝卜素的保留没有发挥作用。由此，抗坏血酸对类胡萝卜素的保护效果最好， β -环糊精次之，柠檬酸、氯化钙和植酸对类胡萝卜素没有保护作用。

4 护色剂对总酚含量的影响

酚类物质会发生自氧化缩合反应，甚至与果汁中的金属离子、有机酸等化合物共着色，引起非酶促褐变。如图2D所示，无添加组的总酚含量高于对照组。这可能是由于高温导致纤维素等大分子多糖物质降解，使结合态的酚类物质变成游离态，从而导致检测到的总酚含量增加。添加护色剂后，各组样品的总酚含量变化程度不同。其中，β-环糊精组、柠檬酸组、植酸组的总酚含量分别比无添加组低6.54%、2.83%、2.95%。抗坏血酸组和氯化钙组的总酚含量比无添加组高39.68%、5.09%，这一结果与图1中抗坏血酸组和氯化钙组较高的L*值相符，这表明抗坏血酸和氯化钙可以在高温灭菌处理过程中抑制酚类氧化从而提升WMJ的亮度。在桑葚汁的加工研究中同样发现，添加抗坏血酸后进行高压处理的桑葚汁中总酚含量比不添加的高，这是由于抗坏血酸可以与酚类物质竞争氧气从而抑制酚类氧化降解。综上，抗坏血酸对于抑制酚类物质氧化效果最好，氯化钙也有一定的抑制酚类物质氧化的效果，β-环糊精、柠檬酸、植酸不能抑制酚类物质氧化。

5 护色剂对WMJ滋味的影响

滋味是果汁的重要风味参数，为此利用电子舌对芒果汁的滋味进行了分析。其中，酸味、咸味、其他滋味（苦味、涩味、后苦味等）的无味点分别为-13.00、-6.00、0.00。如图3所示，WMJ主要表现为酸味、鲜味。对照组的酸味值为-5.22，鲜味值为4.56。进行高温灭菌处理后，无添加组的酸味值降低至无味点以下，苦味值增加7.77 倍，鲜味值增加1.34 倍，咸味和后涩味产生，滋味的丰富度提升3.88 倍。结合表1的氨基酸组成变化，苦味和鲜味的增强可能是由于高温条件下蛋白或多肽分解，苦味和鲜味氨基酸含量的增加。与无添加组相比，添加护色剂后各组WMJ的酸味值增加但仍位于无味点以下，后涩味增强，鲜味和苦味减弱；植酸组、柠檬酸组和

-环糊精组的咸味降低，氯化钙组和抗坏血酸组咸味增加；除氯化钙组外其余添加护色剂组的丰富度都降低。其中，柠檬酸组的苦味值（0.33）和鲜味值（9.30）最低，但柠檬酸组的后涩味最重，比无添加组的后涩味高3.78 倍。植酸组的苦味最明显，苦味值仅比无添加组低0.03，咸味值（-5.20）在所有添加护色样品中最高，其后涩味值（0.16）最低、鲜味值（10.64）最高。抗坏血酸组的咸味值最低，比无添加组下降了7.55%。氯化钙的添加使WMJ的滋味丰富度增加了4.70%，抗坏血酸组的滋味丰富度最低，比无添加组减少了50.51%。总体来说，5 种护色剂对于WMJ的滋味都没有显著的不良影响。

6 护色剂对WMJ挥发性化合物的影响

挥发性香气是芒果汁受消费者喜爱的重要原因，而热加工会对果汁的挥发性香气造成不良影响。本研究采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用法对热加工前后的挥发性化合物进行测定，对比高温灭菌对于芒果汁挥发性化合物的影响。如表2所示，在未经热处理的WMJ（对照组）中检测到17 种挥发性化合物，包括4 种萜类物质、1 种酯类物质、4 种醇类物质、2 种酮类物质、4 种醛类物质和2 种其他类化合物；在高温灭菌后样品（无添加组）中也检测到17 种挥发性化合物，但与对照组的化合物组成不同，包括5 种萜类物质、1 种酯类物质、1 种醇类物质、3 种酮类物质、5 种醛类物质和2 种其他类化合物。WMJ中的萜类物质含量占比最高（图4），尤其是对照组中萜类物质占总挥发性化合物的93.9%，其中3-蒈烯是各组样品中含量最高的挥发性化合物。无添加组样品中的挥发性物质总量减少，这可能是由于香气物质发生了热降解反应或因受热而挥发。高温灭菌处理后，无添加组的萜类、醇类和醛类物质含量减少，但酯类和酮类物质含量增加，在黑醋栗果汁杀菌过程中也观察到了类似的现象。

与无添加组相比，添加护色剂的柠檬酸组、氯化钙组和植酸组中挥发性物质总量降低，而β-环糊精组和抗坏血酸组样品的挥发性物质总量增加。其中，β-环糊精组的萜类物质含量比无添加组高，保留了较多的3-蒈烯（松香味）和β-石竹烯（丁香味）。抗坏血酸组的挥发性物质总量比无添加组高出约1.67 倍，其中萜类物质含量高1.88 倍，保留大量的3-蒈烯，酮类物质含量也较多。柠檬酸组中，萜类物质占大部分，但相比无添加组仍有较多的损失，含量只有无添加组的69.0%。氯化钙组的萜类物质最少，醛类比其他样品组多，占总挥发性化合物的15.6%。植酸组的醇类物质占比明显高于其他组，占总挥发性化合物的13.6%。从挥发性物质总量上看，β-环糊精和抗坏血酸能较好地保留WMJ挥发性香气。

OAV可以有效评估香气组分对WMJ整体香气的贡献度，OAV＞1的化合物被认为是关键香气成分。7 组样品中关键香气化合物共有13 种，相比对照组，经过热处理后，无添加组中(Z)-6-壬烯-1-醇、反式-2-壬醛、反-2-,顺-6-壬二烯醛、2-正戊基呋喃消失，β-紫罗酮、壬醛、β-环柠檬醛含量明显减少，相比对照组多了(+)-柠檬烯、正己醛、(E,E)-2,4-壬二烯醛。添加5 种护色剂后，各组WMJ中反式-2-壬醛均保留，且β-紫罗酮、β-环柠檬醛含量比无添加组高，氯化钙组的β-紫罗酮含量最高，与对照组相比保留了71.50%；β-环糊精组、氯化钙组和抗坏血酸组的β-环柠檬醛含量较高，均能保留66.83%以上。β-环糊精组、氯化钙组和植酸组的反-2-,顺-6-壬二烯醛得到保留，其中氯化钙组的含量是3 组中最高的。根据文献报道的香气活性物质对应的气味，可以发现，对照组WMJ的香气由松香、柑橘香、紫罗兰香、黄瓜香气、果香、油脂气味和甜橙香气组成，加热后，无添加组WMJ的果香、紫罗兰香和黄瓜香气减弱的同时增加了油脂香气。添加5 种护色剂均能保留WMJ的果香、紫罗兰香和黄瓜香气，氯化钙保留果香、紫罗兰叶香、黄瓜香气的效果最佳。

结论

本实验研究了添加不同护色剂对WMJ在高温灭菌处理过程中的品质及风味的影响。WMJ高温灭菌处理过程中，发生了美拉德反应、类胡萝卜素和酚类物质氧化，对WMJ的色泽有明显不良影响。添加不同护色剂均能在一定程度减少色泽劣变，其中抗坏血酸的护色作用效果最佳，能有效保持产品的亮度和黄度。护色机理的研究结果表明，柠檬酸、抗坏血酸和氯化钙可以减缓美拉德反应的发生，而β-环糊精和植酸减缓美拉德反应的效果不明显；抗坏血酸对于类胡萝卜素和酚类物质均有着明显的保护作用，β-环糊精仅对类胡萝卜素具有保护作用，氯化钙仅能减缓酚类氧化，而柠檬酸和植酸对类胡萝卜素和酚类均没有保护作用。风味分析的结果表明，在高温灭菌处理后，WMJ的滋味会发生明显变化，主要表现为酸味下降，鲜味和咸味增加。添加5 种护色剂都会使得WMJ的酸味和后涩味增加，苦味和鲜味降低，其中氯化钙的使用增加了WMJ的滋味丰富度。高温灭菌处理还会导致WMJ的挥发性香气损失，而β-环糊精和抗坏血酸的使用可以明显减少挥发性物质的损失，更好地保留WMJ的香气。本研究结果可为WMJ的生产提供理论指导。

作者简介

通信作者：

陈军 研究员

南昌大学食品学院 副院长

博士，研究员，博士生导师。现任南昌大学食品学院副院长，入选国家高层次人才-“长江学者奖励计划”，江西省“双千计划”科技创新高端青年人才，江西省首届“青年井冈”学者，全球前2%顶尖科学家。全国普通高等学校本科教育教学评估专家，《食品工业科技》第二届青年编委会主任委员，中国热带作物学会农产品加工专业委员会委员，中国食品科学技术学会果蔬加工技术分会委员，全谷物产学研联盟第一届理事会常务理事。主要从事食品（含生物质）资源的开发利用、食品加工新技术。近5 年主持国家自然科学基金（面、地、青）、江西省重点研发等项目20余项，发表科研论文200余篇，其中SCI论文150余篇；授权国际专利2 件，发明专利20余件。获江西省科技进步二等奖（排名第1）、一等奖（排名第2）、教育部高等学校科学研究优秀成果奖二等奖（排名第3）等奖项7 项。

第一作者：

方锐琳 硕士研究生

南昌大学 食品学院，硕士研究生。研究方向：全组分果汁开发。

本文《护色剂对全组分芒果汁高温灭菌过程的品质和风味影响》来源于《食品科学》2025年46卷第8期72-80页，作者：方锐琳，邓利珍，田煜琦，柯莹莹，杜丽清，戴涛涛，刘成梅，陈军* 。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20241105-028。点击下方 阅读原文 即可查看文章相关信息。

实习编辑：东北林业大学 生命科学学院 刘芯 ；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网。

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