摘要 通过对浓缩苹果汁在不同贮存条件下色值的测定，并对实验数据进行回归分析，找到了浓缩苹果清汁在贮藏过程中色泽变化的一般规律，并进一步建立了相关的数学模型，为生产和贮藏中浓缩苹果清汁色值指标的控制提供了有效的途径。
关键词 浓缩苹果清汁 色值 数学模型
The change law of the apple juice concentrate color in different storage term
Abstract:, Pass to measure color of the concentrated apple juice at different store term, and return to return the analysis to the experiment data. found out the change law of the apple juice concentrate color during storage, derived the way to control the change of the apple juice concentrate color by the multiparameter models.
Keywords: apple juice concentrate color multiparameter models
0 前言
果汁的褐变主要有两种方式：酶促褐变和非酶褐变。在浓缩苹果清汁中，澄清过滤及高温灭酶工序去除了大部分的酚类物质，故多酚聚合及酶促褐变反应可以不予考虑。由美拉德反应引起的非酶褐变是浓缩苹果清汁色泽加深的主要原因。所谓美拉德反应就是苹果汁中氨基酸和还原糖在一定条件下发生缩合反应，生成中间产物羟甲基糠醛,该中间产物进一步降解产生最终产物——类黑色素。该反应也称为羰氨反应。在浓缩苹果清汁中，还原糖的含量远远大于氨基酸的含量，当苹果汁中氨基酸都与还原糖结合生成中间产物时，中间产物就达到了最大值,当中间产物全部转化为类黑色素时，类黑色素就达到了最大值,此时褐变反应就达到了终点。浓缩苹果清汁色值越低，则其色泽越深，褐变越严重。该现象的实质是美拉德反应终产物——类黑色素含量的增加。
色泽加深是浓缩苹果清汁贮藏期间最常见的质量问题。如何定量地描述浓缩苹果清汁在贮藏中色泽的变化情况；预测在特定储存温度、时间条件下，浓缩苹果清汁的色值或确定一个合适的冷却和贮藏温度，使浓缩苹果清汁色泽的变化在我们所要求的范围之内。这些问题的解答，有助于我们采取相应的措施来控制浓缩苹果清汁在贮藏过程中色泽的变化，并达到我们的预期要求。
1 材料与方法
1.1 仪器材料
RX5000α数字折射仪：日本爱拓
HH601超级恒温水浴锅：金坛荣华
723型可见分光光度计：上海精密科学仪器公司
电冰箱：青岛海尔
浓缩苹果汁：本公司生产
1.2 实验方法
取刚生产下线浓缩苹果汁样品测定其糖度和色值，然后分装19个样品瓶分别放置于不同的温度条件下，每隔一定时间取出用723型可见分光光度计在波长440nm条件下测定其色值。
取不同糖度和色值的浓缩苹果汁样品测定其糖度和色值，然后分别放置于一定的温度条件下，每隔一定时间取出用723型可见分光光度计在波长440nm条件下测定其色值。
2 结果与分析
2.1贮存温度对色值稳定性的影响
将分别贮存于-15℃------55℃不同温度条件下的15个浓缩苹果汁样品每隔三十天取出用723型可见分光光度计在波长440nm条件下测定其色值，测得结果见表1
表1：不同贮存温度浓缩苹果汁的色值
|
样品：糖度70BRIX，初始色值80% |
|
温度℃ |
-15 |
-10 |
-5 |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
55 |
|
最终色值 |
30天 |
80 |
79.18 |
78.48 |
77.25 |
75.17 |
71.78 |
66.52 |
58.86 |
48.63 |
36.51 |
24.19 |
13.87 |
6.94 |
3.21 |
1.54 |
|
60天 |
79 |
78.37 |
76.99 |
74.61 |
70.69 |
64.56 |
55.69 |
44.12 |
31.07 |
18.84 |
9.74 |
4.44 |
1.99 |
1.02 |
0.67 |
|
90天 |
79 |
77.57 |
75.54 |
72.09 |
66.52 |
58.19 |
46.92 |
33.67 |
20.75 |
10.79 |
4.87 |
2.12 |
1.05 |
0.68 |
0.57 |
|
120天 |
78 |
76.78 |
74.12 |
69.66 |
62.65 |
52.58 |
39.79 |
26.12 |
14.43 |
6.74 |
2.88 |
1.31 |
0.76 |
0.57 |
0.55 |
按照表1中数据绘制浓缩苹果汁色值随温度变化曲线见图1
从图1可以看出随着贮存温度的升高浓缩苹果汁色值迅速下降，由此可见贮存温度对浓缩苹果汁色值影响比较大。
2.2 贮存时间对色值稳定性的影响
将分别贮存于0℃、15℃、30℃、45℃条件下的4个浓缩苹果汁样品每隔十天取出用723型可见分光光度计在波长440nm条件下测定其色值，测得结果见表2
表2 不同贮存时间浓缩苹果汁的色值
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样品：糖度70BRIX，初始色值80% |
|
时间 |
|
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
110 |
120 |
130 |
140 |
|
最终色值 |
0℃ |
80 |
79.07 |
78.15 |
77.25 |
76.36 |
75.48 |
74.61 |
73.76 |
72.92 |
72.08 |
71.26 |
70.46 |
69.66 |
68.87 |
68.1 |
|
15℃ |
80 |
75.17 |
70.68 |
66.52 |
62.64 |
59.04 |
55.68 |
52.56 |
49.64 |
46.92 |
44.38 |
42.01 |
39.79 |
37.22 |
35.77 |
|
30℃ |
80 |
60.67 |
46.72 |
36.51 |
28.92 |
23.2 |
18.84 |
15.48 |
12.86 |
10.79 |
9.14 |
7.82 |
6.74 |
5.86 |
5.14 |
|
45℃ |
80 |
29.35 |
13.17 |
6.94 |
4.16 |
2.76 |
1.99 |
1.53 |
1.24 |
1.05 |
0.92 |
0.83 |
0.76 |
0.71 |
0.67 |
按照表2中数据绘制浓缩苹果汁色值随时间变化曲线见图2
从图2可以看出不同贮存温度条件下浓缩苹果汁色值随贮存时间的变化速度有很大不同。贮存温度低浓缩苹果汁色值随贮存时间的变化缓慢，贮存温度高浓缩苹果汁色值随贮存时间的变化剧烈，由此可见贮存温度是影响浓缩苹果汁色值稳定性的主要因素。
2.3 初始色值对浓缩苹果汁色值稳定性的影响
选择初始色值不同的15个浓缩苹果汁样品贮存于5℃条件下，每隔30天取出用723型可见分光光度计在波长440nm条件下测定其色值，测得结果见表3
表3 不同初始色值浓缩苹果汁的贮存过程色值
|
样品:糖度70BRIX，储存温度5℃ |
|
色值 |
时间 |
71 |
72 |
73 |
74 |
75 |
76 |
77 |
78 |
79 |
80 |
81 |
82 |
83 |
84 |
85 |
|
最终色值 |
30天 |
66 |
67.06 |
68.07 |
69.09 |
70.01 |
71.11 |
72.13 |
73.14 |
74.16 |
75.17 |
76.18 |
77.2 |
78.21 |
79.22 |
80.23 |
|
60天 |
62 |
62.52 |
63.54 |
64.56 |
65.58 |
66.6 |
67.62 |
68.64 |
69.67 |
70.69 |
71.71 |
72.73 |
73.75 |
74.77 |
75.79 |
|
90天 |
57 |
58.34 |
59.36 |
60.39 |
61.41 |
62.43 |
63.45 |
64.48 |
65.5 |
66.52 |
67.54 |
68.57 |
69.59 |
70.61 |
71.64 |
|
120天 |
53 |
54.5 |
55.52 |
56.54 |
57.55 |
58.57 |
59.59 |
60.61 |
61.63 |
62.65 |
63.67 |
64.69 |
65.71 |
66.73 |
67.76 |
按照表3中数据绘制浓缩苹果汁色值随初始色值变化曲线见图3
从图3可以看出初始色值对在一定温度条件下贮存的浓缩苹果汁色值的变化有影响，但是影响不是很大。由此可见尽可能提高浓缩苹果汁初始色值在贮存温度一定的条件下可以延长贮存时间。
2.4 糖度对浓缩苹果汁色值稳定性的影响
选择糖度不同的15个浓缩苹果汁样品贮存于5℃条件下，每隔30天取出用723型可见分光光度计在波长440nm条件下测定其色值，测得结果见表4
表4不同糖度浓缩苹果汁的贮存过程色值
|
样品：初始色值80%，储存温度5℃ |
|
糖度 |
时间 |
60 |
61 |
62 |
63 |
64 |
65 |
66 |
67 |
68 |
69 |
70 |
71 |
72 |
73 |
74 |
|
最终色值 |
30天 |
77 |
77.17 |
77.02 |
76.86 |
76.68 |
76.49 |
76.27 |
76.04 |
75.78 |
75.49 |
75.17 |
74.82 |
74.43 |
74.01 |
73.54 |
|
60天 |
75 |
74.45 |
74.17 |
73.87 |
73.53 |
73.16 |
72.75 |
72.31 |
71.82 |
71.28 |
70.69 |
70.04 |
69.32 |
68.54 |
67.69 |
|
90天 |
72 |
71.85 |
71.45 |
71.01 |
70.53 |
70.01 |
69.43 |
68.8 |
68.11 |
67.35 |
66.52 |
65.62 |
64.63 |
63.56 |
62.39 |
|
120天 |
70 |
69.36 |
68.85 |
68.29 |
67.68 |
67.01 |
66.29 |
65.49 |
64.63 |
63.68 |
62.65 |
61.53 |
60.31 |
59 |
57.57 |
按照表4中数据绘制浓缩苹果汁色值随糖度变化曲线见图4
从图4可以看出糖度对在一定温度条件下贮存的浓缩苹果汁色值的变化有一定的影响，但是影响不是很剧烈。这也说明在其它贮存条件一定的情况下糖度高的浓缩苹果汁比糖度低的浓缩苹果汁更容易褐变。
3 数学模型的建立
利用表1、表2、表3、表4中的数据对图1、图2、图3、图4中的曲线进行回归分析，得到以下回归方程：
A=Am-(Am-A0)EXP{-[REXP(-0.5035E/T)]t} (1)
式中： A ：苹果汁的吸光度
Am ：苹果汁褐变终点的吸光度
A0 ：苹果汁刚生产出来时的吸光度
R ：褐变反应的频率因子
E ：褐变反应的活化能
T ：苹果汁贮藏的绝对温度
t ：苹果汁贮藏的时间
Am 、R、E与浓缩苹果汁的糖度和初始色值有关。通过大量实验和复杂计算求得了它们在糖度在70—71BRIX，初始色值在65%—88%范围内的数值。具体数值可以查阅本文后面的附录1和附录2。
取糖度为70.6BRIX、色值为83.7%的浓缩苹果汁样品分别储存在4℃、19℃、28℃、37℃条件下，每隔一段时间分别测其色值，并通过(10)式计算其理论值，结果如下：
|
样品 |
BX=70.6 T=83.7% |
|
温度 |
4℃ |
19℃ |
28℃ |
37℃ |
|
储存天数(天) |
实测值(%) |
理论值
(%) |
实测值
(%) |
理论值
(%) |
实测值
(%) |
理论值
(%) |
实测值
(%) |
理论值
(%) |
|
3 |
83.2 |
83.23 |
81.2 |
81.41 |
76.6 |
78.27 |
68.5 |
71.76 |
|
6 |
82.6 |
82.78 |
79.7 |
79.23 |
71.6 |
73.28 |
58.7 |
61.83 |
|
9 |
82.2 |
82.34 |
78.4 |
77.09 |
66.6 |
68.66 |
50.6 |
53.51 |
|
12 |
81.7 |
81.88 |
76.3 |
75.04 |
63.0 |
64.37 |
43.6 |
46.51 |
|
18 |
80.9 |
81.00 |
72.2 |
71.10 |
54.1 |
56.75 |
35.9 |
35.58 |
|
27 |
79.5 |
79.69 |
66.8 |
65.67 |
45.8 |
47.26 |
23.9 |
24.52 |
|
39 |
77.6 |
77.98 |
60.3 |
59.18 |
35.9 |
37.45 |
14.8 |
15.71 |
|
54 |
75.5 |
75.90 |
53.4 |
52.13 |
26.7 |
28.46 |
8.7 |
9.76 |
浓缩苹果汁色值的实测值与理论值相关系数r>0.9992，由此可见其实测值与（1）式的吻合性甚好。
因此对于浓缩苹果汁的初始色值A0，贮藏温度T，贮藏时间t，任一时间的色值A，只要知道了其中任何三个参数，均可根据（1）式得到另一个参数。
4 结论
通过对浓缩苹果汁在不同贮存条件下色值的测定，并对实验数据进行回归分析，可以得出：温度是对浓缩苹果汁在贮存过程中影响最大的因素；通过回归分析得出的回归方程能够很好的预测不同贮存条件下浓缩苹果汁的色值变化。
[参考文献]
1、 天津轻工学院、无锡轻工学院. 食品生物化学. 轻工出版社 1985
2、 杜朋. 果蔬汁饮料工艺学. 农业出版社. 1992
3、 黄雪松. 浓缩梨汁密度的动力学方程. 中国果品研究.1994
4、 何晓群等编. 应用回归分析.中国人民大学出版社.2001
[浓缩苹果清汁色泽的变化规律]
