柑橘在贮藏加工过程中酚类化合物的变化

敖淼，李福香，赵吉春,2，李富华,2，曾凯芳,2，明建,2*

1(西南大学 食品科学学院，重庆，400715) 2(西南大学，食品贮藏与物流研究中心，重庆，400715)

图1 柑橘中常见酚类化合物种类Fig.1 Common phenolic compounds in citrus

我国柑橘产量居世界首位，但深加工比例小，果品供应局限于冬春两季，与世界柑橘生产强国相比存在较大差距[2]。大多数研究集中在贮藏过程中柑橘外观品质的变化，而对功能成分多酚化合物的变化并未重视；同样柑橘加工过程也会导致多酚化合物大量损失，因此通过改善贮藏条件和加工方式，保证柑橘产品的功能营养是我国柑橘产业发展的关键。本文从营养角度，综述了柑橘果实在贮藏、加工过程中多酚化合物的变化规律，为探索保持果实、产品营养与品质的合理贮藏和加工方式的研究提供参考。

图2 柑橘中常见酚类化合物的结构Fig 2 Structure of common phenolic compounds in citrus

1 影响贮藏过程中柑橘多酚变化的因素

1.1 原料及采收期

柑橘品种、采收期等决定其品质与成熟度，体现在糖酸比、维生素C、糖类、多酚物质等的差异。从营养价值的角度来说，不同品种和采收期的柑橘果实在贮藏期间多酚化合物的变化非常值得关注。

RAPISARDA等[3]研究发现5种不同基因型柑橘在冷藏期间黄烷酮含量变化趋势不同，其中血橙(Citrussinensiscv. Tarocco Messina, T. Messina)、血橙(C.sinensiscv. Tarocco Meli, T. Meli)、血橙(C.sinensiscv. Moro, Moro)和夏橙(C.sinensiscv. Ovale, Ovale)在整个贮藏期间先增后减，而夏橙(C.sinensiscv. Valencia late, Valencia)则呈现出逐步降低。据报道，类黄酮物质在果蔬采后可能会继续合成，因此贮藏后含量有所增加，而贮藏后期果实衰老、失水则导致其减少[4]。就花青素而言，Ovale和Valencia不含花青素，而T. Messina、T. Meli和Moro花青素含量在贮藏中均有所增加，增量分别为9.17、18.94、72.47 mg/L，这可能与羟基肉桂酸在花青素生物合成中的参与有关，Moro中羟基肉桂酸含量最大[3]。总酚含量除Moro呈持续增加外，其余4种柑橘几乎都呈先升后降趋势，这可能是由于多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)活性的差异[5]和花青素的合成所引起，并且有机酸可以为酚类物质的合成提供碳骨架，包括花色素和非花青素酚类物质[3]。

对于不同采收期的蜜柑(C.unshiuMarc. cv. Owari)，11月采收的果实中阿魏酸、橙皮苷和柚皮芸香苷含量在贮藏过程中显著高于12月份采收的果实[4]。早采收果实中总黄酮和酚类物质含量较晚采收果实高，且采收时间对多酚物质的影响大于贮藏时间，从而使早采果实的酚类物质含量在贮藏期间均高于晚采果实[4]。因此，适当早采在一定程度上可保持柑橘果实贮藏过程中较高的酚类物质水平。

1.2 物理化学处理

柑橘果实在贮藏过程中，由于后熟衰老致使柑橘品质出现不同程度的降低，对柑橘果实进行一定的物理/化学处理能在一定程度上缓解其在贮藏期间的品质劣变，保持柑橘优良的品质。

采前通过不同浓度水杨酸处理的脐橙(C.sinensiscv. Cara cara)果实总酚含量在贮藏各个时期均显著高于对照[6]，而在采后进行水杨酸处理的蜜桔(C.unshiucv. Satsuma)在贮藏过程中也发现了相似的现象[7]，果实中黄酮含量明显增加，主要有圣草次苷、橙皮苷、橙黄酮、芸香柚皮苷等，作为防御相关代谢物，对柑橘贮藏品质保持起非常重要的作用。采后53 ℃热水-钼(molybdenum, Mo)复合浸渍有助于柠檬(C.limon)在贮藏期间果皮中酚类物质及抗坏血酸等抗氧化剂浓度的增加[8]。这是由于两者复合激活热休克蛋白的产生，使参与生物活性化合物生成的酶得以活化；钼浸渍也增加了柠檬氧化应激过程中黄嘌呤脱氢酶的活性，从而增加了活性氧的产生，进而引发抗氧化剂的生成；同时，贮藏期间柠檬皮中抗坏血酸大量增加，而氧化应激过程中抗坏血酸向酚类物质、黄烷酮(柚皮苷和橙皮苷)转化导致多酚物质改变[8]。另外，据报道乙烯处理可以使成熟脐橙果皮中苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia-lyase, PAL)活性增加，导致总酚含量增加，但多酚含量的变化更容易受到品种、温度的影响而呈现差异[9]。

1.3 贮藏温度

常温贮藏面临周期短、腐败率高、品质差等问题；采后冷藏，是延长保质期、保持果实品质的常用方法[10]，温度是决定柑橘贮藏品质的关键因素。因此，寻找延缓果实衰老、促进果实多酚积累的贮藏温度尤为重要。

对Julius使用单词内部与单词之间音素识别的影响。在对实验语料库开发集进行了大量实验之后，发现采用单词之间的音素识别是更好的选择。

研究发现4 ℃和9 ℃均能刺激Moro果肉中花青素的生物合成和积累，含量分别从原来的72.4 mg/L增加至124.5 mg/L和196.4 mg/L[10]。这主要依赖于苯丙烷代谢相关酶的激活，如PAL、查尔酮合成酶(chalcone synthase, CHS)、二氢黄酮醇还原酶(dihydroflavonol4-reductase, DFR)和类黄酮葡糖基转移酶(UDP-glucose-flavonoid 3-O-glucosyltransferase, UFGT)[11]；在9 ℃时,类黄酮途径的基因上调比4 ℃时更高，二氢黄酮醇向花青素合成的通道被增强，从而向下游的酶提供更多的无色花青素[10]，有利于花青素的生物合成和积累(如图3所示)。

下划线表示在9 ℃储存期间比在4 ℃时上调更高的基因图3 柑橘中花青素的类黄酮生物合成途径Fig.3 A schematic representation of the flavonoid biosynthe-tic pathway leading to anthocyanins

另外，HAMEDANI等[12]发现血橙(C.sinensiscv. Tarocco)在8、15 ℃条件下贮藏，多酚含量从521.6 mg/L分别增加至631.6、553.7 mg/L，而在22 ℃常温条件下贮藏，多酚含量则呈递减状态。冷藏过程中总酚的增加可能是由于乙烯[13]生成导致PAL活性增加，PAL是酚酸代谢中的关键酶，通过莽草酸和丙二酸途径产生酚类化合物[14]。而高温则可能抑制相关酶的激活与活性导致多酚在贮藏过程不断分解氧化而减少。因此，促进血橙多酚、花青素积累的最适温度约为8～10 ℃。

1.4 贮藏周期

柑橘贮藏周期长短与果实品质密切相关，贮藏期短，果实可能表现出糖酸比不协调、成熟度欠佳等现象，而贮藏期过长，会直接导致果实脱水、枯萎，甚至无法食用。因此，贮藏周期是保持柑橘品质的关键因素之一。

Valencia在7 ℃贮藏中，果皮中橙皮苷含量随贮藏时间的延长呈急增骤减趋势，贮藏21～42 d时，橙皮苷含量从0.11%增加至0.22%，而在42～63 d时，含量由0.22%骤减到0.07%，果实总酚则在21～42 d时明显增加，随后到贮藏84 d时增加趋势变缓[5]，这与HAMEDANI等[12]的研究一致。另外，SABERI等[15]研究发现，Valencia在5 ℃条件下贮藏4周，总酚、总黄酮逐渐减少，而花青素略有增加。贮藏过程中可能形成一些与福林酚试剂反应的物质，从而显著增加多酚化合物含量[16]， HUANG等[17]研究的结果也支持这一观点；同时，贮藏期间苯丙烷代谢途径相关酶的激活以及柑橘中柠檬酸的还原为酚类物质(尤其是花青素)的合成提供所需的碳骨架，从而促进了多酚物质的积累，贮藏期间总黄酮的减少可能是由于负责黄酮类化合物生物合成的甘露糖基转移酶的活性所致[15]。而总酚的降低则可能是贮藏期间呼吸速率增加、细胞结构衰老和降解以及PPO活性变化导致酚类化合物的损失[15,18]。因此，为了得到更高的多酚含量和更好的柑橘品质，贮藏时间不宜过长，合理的贮藏周期为40 d左右。

2 加工工艺对柑橘多酚变化的影响

柑橘加工是柑橘产业链的重要延伸，发展柑橘加工业对我国柑橘产业竞争力的提升具有重要意义[19]。我国柑橘综合加工利用系统程式如图4所示，柑橘加工过程中涉及的处理方式主要有热烫、干燥、发酵、杀菌和浓缩，另外脱苦处理也是柑橘果醋、果酒等生产中的必要步骤。

图4 柑橘综合加工程式Fig.4 Citrus comprehensive processing program

2.1 热烫工艺

在柑橘加工中，热烫作为预处理工序，可降低果实硬度、钝化酶活、便于果皮与果肉分离，而热烫也会造成营养物质的降解与溶出，降低食用品质[20]。

随热水烫漂温度升高、时间增加，柑橘果肉中总酚和总黄酮含量呈增加趋势，郑平等[20]研究发现当热烫温度为100 ℃，时间为180 s时，柑橘总酚和总黄酮增加量较大，达19.15%和45.20%。主要是由于共轭的酚类物质(单宁等)在热处理过程的氧化聚合作用中降解成单个的酚类物质[21]；同时加热处理可使PPO失活，其活性显著降低，从而使酚类物质有所增加[20]。

柑橘果皮经85 ℃热水烫漂5 min后，苦味黄烷酮(如柚皮苷，新橙皮苷等)的去除率达48%；相比之下，蒸汽烫漂5 min则显示出良好的苦味化合物保留性[22]。热水烫漂导致黄烷酮溶解，被输送到固体基质的外部，然后从表面移动到溶液中从而导致黄烷酮的减少[22]。而蒸汽热烫不会引起黄烷酮的热降解，这与DHUIQUE-MAYER等[23]的研究结果一致。

2.2 干燥工艺

干燥是食品工业中使用率极高的加工手段，主要涉及日晒、热风干燥、真空冷冻干燥、微波和红外干燥等[24]。其中干燥方式、干燥温度是影响柑橘加工过程中多酚化合物变化的重要因素，适宜的干燥条件是保证柑橘产品营养价值的关键。

干燥方法对柑橘果实总黄酮含量影响显著，柑橘经冷冻干燥后总黄酮含量最高，依次是烘箱干燥、微波干燥，空气干燥含量最低。可见冷冻干燥是保持果皮、种子总酚含量最适的干燥方法，加工中应考虑到冷冻干燥对其生理活性的潜在影响。相比果皮，果肉中总酚和总黄酮最大保留率则体现在微波干燥过程中[25]。酚类化合物通常存在于植物液泡中，干燥工艺会破坏细胞壁结构，从而释放出酚类物质，导致更多的酚类化合物被提取[25-26]。同时，干燥对于总酚、总黄酮含量的影响还取决于原料中酚类化合物类型及键连接位置[27]。红外干燥能够破坏共价键并释放出小分子抗氧化物质，如来自聚合物的黄酮和多酚化合物[24]。其他形式的热处理也会破坏多酚化合物的化学键，释放更多的酚类化合物[22]，同时可以显著降低PPO、过氧化物酶(peroxidase, POD)活性[28]，多酚含量因此增加。

2.3 脱苦工艺

脱苦工艺可以降低柑橘中类黄酮和柠檬苦素类似物等苦味物质的含量，解决柑橘果汁的“后苦”问题，保证果汁良好口感和风味，促进柑橘产品商业化发展。

与未处理甜橙(C.sinensiscv. Salustiana)果汁相比，树脂吸附脱苦后，橙汁羟基肉桂酸、黄酮和黄烷酮含量分别降低32%、28%和41%，总酚含量减少24%，其中柚皮苷衍生物降低60%，橙皮苷衍生物降低55%，芥子酸减少36%，阿魏酸减少33%[29-30]。红葡萄柚汁经XAD-16吸附柱浓缩后，苦味物质去除量超78%，但一些非苦味类黄酮，如柚皮芸香苷和橙皮苷也几乎完全被除去[29]。柚皮苷酶具有α-L-鼠李糖苷酶和β-D-葡萄糖苷酶的活性，可以特异性地将苦味柚皮苷水解为非苦味柚皮素，有效去除柑橘汁中的柚皮苷，0.4 U/g的柚皮苷酶足以使柚子汁达到脱苦目的[31]。另外，提高果汁pH值，破坏柠檬苦酸-A-环内酯((limonoate A-ring lactone, LARL)的作用环境阻止其向柠檬苦素转化；添加甜味剂抑制苦味；添加β-环糊精单体形成柠檬苦素包合物以及通过固定化细菌的作用将苦味成分转化为非苦味成分[32]，都能在一定程度上降低苦味类黄酮与柠檬苦素的含量，解决柑橘果汁强烈的苦味现象。

2.4 发酵工艺

发酵是柑橘果酒、果醋生产必备的工艺流程，通过微生物和酶的一系列反应产生新的营养物质、风味物质和生理活性物质，使产品具有更好的风味和品质。

在胡柚醋的生产中，胡柚酱到胡柚酒发酵阶段，体系类黄酮、总酚含量显著增加，并产生一些新的化合物。在发酵过程中，果胶酶的酶解作用促进了胡柚酱中营养素的释放[34]，有利于胡柚酒阶段细胞的生长和微生物代谢；同时随着微生物的呼吸代谢，体系乙醇含量不断上升，乙醇的累积增加了黄酮类化合物和酚类物质的提取率[33]，从而导致多酚含量的增加。此外，在酱油酿造前阶段的制曲过程中添加橘皮，总酚和总黄酮含量持续增加[35]，比PENG等[36]报道的高0.5～1倍，这与YANG等[37]的结果相似，并且在酱油的醪发酵期间，多甲氧基黄酮含量持续增加，其中橙皮苷和柚皮芸香苷不断积累，而川陈皮素逐渐减少[35]。微生物和酶的作用协助发酵过程中多甲氧基黄酮的生物转化，促进橙皮苷和柚皮苷的合成以及川陈皮素转变为其他未知代谢物[35]。通常高发酵温度和长发酵时间不会导致多甲氧基黄酮含量的急剧增加，然而制曲过程中添加橘皮却能改变此现象，利于酱油中橙皮苷和柚皮苷的合成[35]。同时，橘皮中的纤维素、果胶在纤维素酶和果胶酶的作用下被分解，许多具有高度生物活性的酚类化合物被释放到醪液中[38]，导致体系中多酚含量的增加。

2.5 杀菌工艺

杀菌是柑橘加工中的关键工艺之一[39]。柑橘产品中多酚含量受产品类型和杀菌方法的影响，多酚化合物属于热敏性物质，传统热杀菌工艺极易造成多酚化合物损失，产品营养价值降低；而冷杀菌工艺能降低热效应，杀菌效果较好，较大程度上可以保持产品品质和营养价值。

在热杀菌中，随着杀菌温度的增加，时间延长，热量不断累积，柑橘罐头中黄酮含量不断下降[40]。相同时间下，温度越高，黄酮损失越大，100 ℃ 30 min热杀菌黄酮的损失率是80 ℃ 30 min的2.5倍，高温条件下活性成分降解从而含量减少[40]。而橙汁经巴氏杀菌后，总酚含量显著增加，可能是由于杀菌后，酚类化合物的溶解度更高；细胞组织在低热过程中分解，促进了酚类化合物的释放[41-42]。相比巴氏杀菌，冷杀菌(低频超声技术)在达到理想杀菌效果的同时，对温州蜜柑果汁总酚含量分别提高3.3%，抗氧化能力提升9.69%[43]。低频超声技术的破壁及空化效应引发细胞内含物流出及结合态酚类化合物的释放；同时超声的热效应与空穴效应能显著抑制PPO与POD的活性从而导致总酚含量上升；另外声化学效应产生的OHˉ在多酚苯环结构的羟基邻位或对位添加使其抗氧化能力增强[43]。

2.6 浓缩工艺

果汁加工过程中营养素损耗和芳香物质逸散是果汁浓缩工艺的难点，为了减少营养功能成分的损耗、全面提高果汁品质，浓缩工艺的选择至关重要[44]。

研究发现柑橘汁真空低温浓缩后，总酸、总糖、VC等含量均高于膜浓缩，柠檬苦素含量也明显降低。因此，真空低温浓缩工艺更有利于提高柑橘汁的品质与口感[45]。而真空低温浓缩程度不同，浓缩汁复原后多酚含量也有所不同。当金柑汁浓缩度为10～30 °Brix时，复原后多酚含量不断降低，这是因为前期浓缩蒸发水分所需时间较长，多酚类物质发生了一定的氧化分解；随着浓缩度的升高，浓缩过程中细胞受热释放出酚酸，多酚含量逐渐增加；而浓缩度大于50 °Brix后，较高温度状态使多酚氧化分解加剧，导致复原后多酚含量再次减少[46]。

POLIDORI等[47]以微滤与渗滤相结合浓缩、净化柑橘类果汁中的主要类胡萝卜素和类黄酮，微滤使橙皮苷浓缩8～10倍，在微滤过程中协同渗滤作用，使橙皮苷纯度进一步增加，保留率达到97%，这主要是因为橙皮苷在水中的溶解度极低，以及其与不溶性固体之间的强烈结合所致[47]。而相较于橙皮苷，柚皮苷纯度只增加了2～3倍，即使柚皮苷的结构、分子量与橙皮苷非常相似，但柚皮苷的保留率明显较低[47]。这两者间区别仅在于类黄酮骨架B环的C-4'位置，橙皮苷与柚皮苷分别为甲氧基和羟基，基团的差异使得橙皮苷非极性更强且水溶性更低，有利于其通过疏水相互作用与内膜保留的不溶性部分结合[47]从而得以保留。

3 展望

影响柑橘果实在贮藏、加工过程中酚类化合物变化的因素很多，主要有柑橘品种及采收期、物理/化学处理、温度、贮藏周期等贮藏条件，以及热烫、干燥、脱苦、发酵、浓缩、杀菌等加工工艺。许多研究揭示了柑橘果实采后处理、贮藏条件与柑橘品质、色泽、病害等之间的关系，为柑橘果实的贮藏保鲜及商品化处理提供了很好的研究成果。但对于贮藏加工过程中柑橘多酚化合物的变化研究较少，许多变化机制尚不完全清楚，因此，柑橘果实加工贮藏过程中多酚化合物的变化有待开展深入研究，为柑橘果实(及制品)功能营养品质的稳态化保持技术开发，寻找柑橘果实合适的贮藏加工条件的选择提供理论依据；与此同时，对于系统研究柑橘果实贮藏加工过程中有害物质的变化规律，通过贮藏及加工工艺去除(减缓)柑橘果实中有害成分等都是非常有必要的，这将有利于促进柑橘产业化、商品化的绿色发展。