朱 磊，吕珊珊，史文雅，于昕楚，宋晨龙

（1.黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江大庆 163319；2.黑龙江省农产品加工工程技术研究中心，黑龙江大庆 163319；3.国家杂粮工程技术研究中心，黑龙江大庆 163319）

‘贝达（Beta）’葡萄原产于美国，是由河岸葡萄（Vitis ripariaL.）和美洲葡萄（V.labrusca）杂交而成，早年引入我国[1]，具有耐干旱、抗病力强、抗寒等优点，主要作为抗性砧木进行栽培和利用[2-3]。在黑龙江地区，气候寒冷且葡萄生长季短，栽培的加工用葡萄品种较少，除了山葡萄外，‘贝达’也可用于酿酒和制汁。

葡萄中含有大量具有抗氧化活性的植物化学物质，包括花色苷、黄酮醇、原花青素等酚类化合物以及维生素C，这些物质的摄入与降低慢性疾病的风险有关[4-7]，而葡萄汁饮品可为我们的日常饮食补充这些植物化学成分。‘贝达’果实出汁率较高、含糖量低、酸度大、酚类物质丰富、具有典型的麝香气味[8-9]。实验室前期对其中成分进行了测定，2021 年‘贝达’果实的可溶性固形物含量为15.52°Brix、可滴定酸度为2.05%、出汁率为62.33%。如果在寒地就地取材制作葡萄汁，‘贝达’果实是潜在的良好原料。

葡萄汁是近几年来国内外非常流行的健康饮品，它不仅味美可口、营养丰富，而且它富含酚类化合物[10-11]。目前，国内外用于制汁的葡萄品种多为欧亚种、美洲种或欧美杂种，例如：康可、康拜尔、美洲红。我国用于制汁葡萄生产的品种以巨峰、玫瑰露等国外品种为主，但这些品种不适宜在寒地露地栽培[12-13]。我国对于葡萄果汁的开发研究，除了葡萄纯汁生产工艺、调配葡萄汁的配方外[14]，还有关于复配葡萄汁的报道[15]，例如紫甘蓝葡萄汁[16]、猴头菇葡萄汁[17]等，但市场上鲜见寒地葡萄制成的果汁产品。

目前，中国是全球最大的葡萄种植国和消费国之一，葡萄皮渣是葡萄酒和果汁制造的副产品[18-19]。近年来，通过国内外学者的深入研究发现，皮渣中富含多种益于人体健康的成分，尤其是其中的原花青素、白藜芦醇和单宁等酚类物质，具有良好的医疗和保健作用[20-21]。从葡萄皮中提取的白藜芦醇具有很好的保健功能，有调节免疫以及抗炎等作用[22]，葡萄籽中提取的原花青素可以改善血液循环、改善缺氧和保护心脏等一系列功能，是一种纯植物提取的保健品[23]。

本文以寒地栽培的抗性砧木品种‘贝达’果实为原料，为了克服原汁‘糖低酸高’的缺陷、突出其美洲种特有的风味特征，并使果实中的营养活性成分得以充分保留，研制了一款葡萄清汁的产品配方，并实现了榨汁后葡萄皮渣的二次利用，以期为葡萄皮渣综合利用提供新方法，同时也为提高葡萄清汁的营养价值提供重要的理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

成熟的‘贝达’葡萄果实 购自大庆新村，无病虫害及腐烂果；葡萄汁 购于大庆市华联超市，3 种市售葡萄汁均标示100%，葡萄汁A 呈红色，葡萄汁B 呈紫色，葡萄汁C 呈桃红色；硫酸铜、酒石酸钾钠、氢氧化钠、乙酸锌、亚铁氰化钾、福林酚试剂、碳酸钠、甲醇、乙醇、酚酞、浓硫酸、儿茶素、香草醛、氯化钾、醋酸钠、盐酸、葡萄糖 分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司；羧甲基纤维素钠、黄原胶、明胶、琼脂和果胶酶 食品级，天津大茂化学试剂有限公司。

R47F 型瑞彤减速机 温州瑞通减速机有限公司；722S 型可见分光光度计 上海精密科学仪器有限公司；DK-98-1 型电热恒温水浴锅 天津市泰斯特仪器有限公司；AR153CN 型电子分析天平 奥豪斯仪器有限公司；PXSJ-216 型离子计 广州市新英电器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 葡萄清汁制备工艺流程 原料→除梗破碎→压榨→加硫处理→除酒石→调配→过滤→杀菌→灌装密封→冷却→成品[24]。

操作要点：选取新鲜完整、成熟良好、呈蓝黑色或紫色、无霉烂及无病虫害的果实，利用小型除梗破碎机进行除梗破碎，然后先进行自流汁的分离，再压榨固体皮渣得到压榨汁，将自流汁与压榨汁混合，在果汁中加入偏重亚硫酸钾，使二氧化硫浓度达到350 mg/L，作为抗褐变剂和澄清剂。将葡萄汁冷却至-2 ℃使酒石析出，静置使大部分酒石析出，将上层清汁进行过滤后，再重复2 次除酒石操作。向果汁中加入糖、酸和葡萄皮渣酚类提取物进行调配，用果胶酶进行澄清，果胶酶的添加量为0.2 g/L，采用聚偏氟乙烯超滤膜对果汁进行过滤，获得葡萄清汁。将葡萄清汁和玻璃瓶分别在85 ℃条件下杀菌15 min，灌装后立即将玻璃瓶密封，玻璃瓶倒置1～2 min 后迅速冷却至低于30 ℃。

1.2.2 葡萄皮和籽酚类化合物提取

1.2.2.1 葡萄皮渣酚类提取物的制备 收集压榨后的‘贝达’葡萄皮渣，在阴凉处室温风干72 h，手动分离葡萄皮和葡萄籽，利用粉碎机将样品粉碎。准确称取1.000 g 粉碎的葡萄皮/籽，按照一定的料液比加入一定体积分数的乙醇-水（Vol）溶液，放入水浴振荡器以300 r/min 在室温下避光提取，提取结束后4000 r/min 离心15 min，重复提取若干次，合并上清液。提取液利用旋转蒸发仪在40 ℃下除去乙醇并浓缩，制成10 mL 的浓缩液后，密封避光于-20 ℃下保存。

1.2.2.2 酚类化合物提取的单因素实验 对乙醇浓度、料液比、浸提时间、浸提次数四个因素进行单因素实验。选择乙醇浓度为50%、60%、70%、80%、90%，其中单因素固定条件为料液比1：25、浸提时间1.5 h、浸提1 次；料液比为1:5、1:15、1:25、1:35、1:45，其中单因素固定条件为乙醇浓度60%、浸提时间1.5 h、浸提1 次；浸提时间为0.5、1、1.5、2 h，其中单因素固定条件为乙醇浓度60%、料液比1：25、浸提1 次；浸提次数为1、2、3、4 次，其中单因素固定条件为乙醇浓度60%、料液比1：25、浸提时间1.5 h。以提取物中总酚和花色苷的提取量为指标确定最佳单因素水平，总酚和花色苷的测定方法见1.2.6。

1.2.3 葡萄皮渣酚类提取物添加量的单因素实验通过预实验初步确定：葡萄汁与水的配比为4.5:5.5，白砂糖含量为8.25%，柠檬酸含量为0.03%，葡萄籽酚类化合物添加量为0.4%，进行葡萄皮酚类提取物添加量分别为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%的单因素实验。葡萄汁与水的配比为4.5：5.5，白砂糖含量为8.25%，柠檬酸含量为0.03%，葡萄皮酚类化合物添加量为0.3%，进行葡萄籽酚类提取物添加量分别为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%的单因素实验。根据感官评定结果确定最佳添加量。

1.2.4 葡萄清汁配方的正交试验 正交试验包括5 个因素（表1），A 为葡萄原汁添加量，B 为白砂糖添加量，C 为柠檬酸添加量，D 为葡萄皮酚类提取物添加量（SkPP），E 为葡萄籽酚类提取物添加量（SePP），进行五因素四水平正交试验设计。根据感官评定结果确定最优组合。

表1 五因素四水平正交试验表Table 1 Factors and levels of orthogonal test

1.2.5 葡萄汁的感官评定方法 品评人员为食品行业训练有素的8 名学生与教师，4 男4 女，年龄20～35 岁，在评定前先熟悉葡萄汁品评试验的评价项目及评定方法，培训所用葡萄汁为本研究的‘贝达’葡萄清汁和市售葡萄汁。单因素实验结果只进行基本特点描述，正交试验结果进行系统评分。葡萄清汁感官质量鉴定评分标准参照参考文献[22]的标准，具体见表2。

表2 葡萄清汁感官评分标准Table 2 Sensory evaluation standard of grape clear juice

1.2.6 理化指标的测定方法

1.2.6.1 总酸含量的测定 按照GB 12456-2021 中的滴定法进行[25]。

1.2.6.2 总糖含量的测定 按照GB 5009.8-2016 中的滴定法进行测定[26]。

1.2.6.3 维生素C 含量的测定 按照GB 5009.86-2016中的滴定法进行测定[27]。

1.2.6.4 总酚含量的测定 采用Singleton 等[28]的方法并略做修改，吸取100 µL 提取液和3 mL 蒸馏水至10 mL 具塞试管，混匀后依次加入250 µL 福林酚、750 µL 20%的Na2CO3溶液混匀，用蒸馏水定容至5 mL。测试溶液在40 ℃水浴中避光反应30 min，反应完毕于760 nm 波长下测定吸光度值。根据没食子酸标准曲线y=0.9197x-0.0241（R2=0.9992）计算总酚含量，结果表示为毫克没食子酸当量每克鲜果皮（mg GAE/g FM）。计算公式如下：

式中，X 为质量浓度，mg/mL；V 为样液体积，mL；N 为稀释倍数；m 为葡萄皮样品质量，g。

式中，X 为质量浓度，mg/mL；N 为稀释倍数。

1.2.6.5 黄烷-3-醇含量的测定 采用Sun 等[29]的方法并略做修改，吸取400 µL 葡萄清汁提取液至10 mL 棕色容量瓶中，加入甲醇补足至1 mL，依次加入2.5 mL 1%香草醛-甲醇溶液，2.5 mL 25%浓硫酸-甲醇溶液混匀，测试溶液在30 ℃水浴中避光反应15 min，反应完毕于500 nm 波长下测定吸光度值。根据儿茶素标准曲线y=0.823x-0.0104（R2=0.9994）计算黄烷-3-醇含量，结果表示为毫克儿茶素当量每升葡萄清汁（mg CAE/L），计算同式（2）。

1.2.6.6 花色苷含量的测定 采用pH 示差法[30]并略作修改，吸取800 µL 提取液2 份至试管中，分别加入pH1.0 和pH4.5 缓冲液，用蒸馏水定容至10 mL，测试溶液在室温下反应2 h，反应完毕分别在500、700 nm 波长下测定吸光度值。结果表示为毫克二甲花翠素葡萄糖苷当量每克鲜果皮（mg CGE/g FM）。计算公式如下：

式中，MW 为449.2 g/mol；DF 为稀释倍数；V为提取液体积，mL；ε为26900 L·mol-1·cm；L 为光程，1 cm；m 为葡萄皮样品质量，g。

式中，MW 为449.2 g/mol；DF 为稀释倍数；ε为26900 L·mol-1·cm；L 为光程，1 cm。

1.2.6.7 DPPH 自由基清除能力的测定 采用Brand 等[31]的方法并略做修改，吸取200 µL 葡萄清汁提取液和7.8 mL DPPH 甲醇溶液至10 mL 棕色容量瓶中，测试溶液在室温下反应60 min，反应完毕于515 nm 波长下测定吸光度值。根据Trolox 标准曲线y=-0.3651x+0.9007（R2=0.9995）计算DPPH 自由基清除能力，结果表示为毫摩尔Trolox 当量每升葡萄清汁（mmol Trolox/L）。

1.3 数据处理

每项实验进行三次重复，结果表示为平均值±标准偏差，采用SPSS 22.0 进行方差分析（ANOVA），采用Microsoft excel 2019 进行绘图。

2 结果与分析

2.1 葡萄皮渣酚类提取最优条件的确定

乙醇浓度对酚类化合物含量影响显著（图1A）。在乙醇浓度为60%时，总酚和花色苷提取量达到最大值分别为27.51 mg GAE/g FM、0.19 mg CGE/g FM，乙醇能促进氢键的断裂，聚合物由大分子变成小分子，更易于游离到细胞外，从而萃取到溶剂体系中，适宜的乙醇水溶液有助于酚类化合物的溶出。当乙醇浓度过大时，酚类化合物含量明显减少，原因主要是不同酚类的极性不同。因此，最适乙醇浓度确定为60%。

图1 乙醇浓度（A）、料液比（B）、浸提时间（C）、浸提次数（D）对葡萄皮总酚和花色苷提取量的影响Fig.1 Effects of ehanol concentration (A), mterial-liquid ratio(B), extraction duration (C) and extraction times (D) on the extractions of total phenolics and anthocyanins from grape skins

随着料液比的增大，溶剂量增多，酚类化合物的溶解量逐渐达到饱和，在料液比为1:25 时总酚和花色苷提取量达到最大值分别为28.28 mg GAE/g FM、0.21 mg CGE/g FM（图1B），料液比达到1:25 以后，其他杂质溶出相对增加，会抑制酚类化合物的溶出。溶剂量增加也会造成实验试剂大量消耗，造成浪费。因此，最适料液比确定为1:25。

随着浸提时间的增长，提取量整体呈上升趋势，在提取时间为1.5 h 时，总酚和花色苷提取量达到最大值分别为28.82 mg GAE/g FM、0.18 mg CGE/g FM（图1C）。浸提时间太短酚类化合物不能够完全析出，导致提取量低，浸提时间过长则会破坏一些结构不稳定的酚类物质。因此，最适浸提时间确定为1.5 h。

随着浸提次数的增加，酚类化合物提取量呈上升的趋势。浸提次数3 次时总酚和花色苷提取量达到最大值分别为36.04 mg GAE/g FM、0.22 mg CGE/g FM（图1D）。花色苷提取量在浸提3 次后开始持平，无明显变化，达到稳定状态，因此，选择浸提3 次。

根据以上单因素实验结果，葡萄皮酚类的最佳提取条件确定为：60%的乙醇浓度，料液比1:25，提取1.5 h，浸提3 次。葡萄皮中酚类物质的种类较多，且含有对果汁感官影响重要的花色苷，所以葡萄籽酚类的提取也按照此最优条件进行。

2.2 寒地葡萄清汁最优配方的确定

皮和籽的酚类成分不同，对葡萄汁感官影响不同，葡萄皮富含的花色苷主要影响葡萄汁的颜色，并带有葡萄果实的香气成分，有一定的单宁含量，葡萄籽富含单宁主要影响葡萄汁的涩味。这些酚类物质都能明显提高葡萄汁的营养价值和生物活性。根据SkPP 的单因素实验的感官评定结果（表3），添加量为0.3%和0.4%时，葡萄汁的颜色红、香气和葡萄风味表现较好，确定以0.2%、0.3%、0.4%、0.5%进行后续的正交试验。SePP 的添加量为0.3%和0.4%时，葡萄汁有葡萄单宁的典型风味，口感适中，确定以0.2%、0.3%、0.4%、0.5%进行后续的正交试验。

表3 葡萄皮渣中皮/籽酚类提取物的添加量对葡萄汁主要感官特征的影响Table 3 Effects of the addition of phenolic extracts from grape skin/seed on the main sensory characteristics of grape juice

根据正交试验结果，各因素对寒地葡萄清汁感官影响的顺序为D=E＞A＞B＞C（表4），说明‘贝达’皮渣的皮和籽酚类提取物的加入量对果汁的感官影响最显著，葡萄原汁添加量次之，而白砂糖和柠檬酸添加量的影响不显著（表5）。最优组合配方为A2B2C4D3E4，即葡萄原汁添加量45%，白砂糖添加量8.2%，柠檬酸添加量0.035%，SkPP 添加量0.4%，SePP 添加量0.5%，此时‘贝达’葡萄清汁的色泽、香气、口感和状态表现最好，其感官评分总分为86 分。

表4 葡萄汁配方L16（45）正交试验结果Table 4 Results of L16 (45) orthogonal test for grape juice formula

表5 正交试验的方差分析Table 5 Variance analysis of orthogonal test

2.2.1 验证实验 根据上述正交试验的结果，使用最优配方和第五组分别进行3 次验证实验（表6），发现最佳配方条件下研制的寒地‘贝达’葡萄清汁评分良好，显著高于第五组，色泽、香气、口感和状态均为最佳水平。

表6 最佳工艺条件下的验证实验Table 6 Validation test under the optimum process conditions

2.3 葡萄汁的理化指标

研制的寒地‘贝达’葡萄清汁总糖和总酸含量均显著高于市售葡萄汁，分别为14.14、11.03 g/L（P＜0.05）（表7）。由于品种特点和寒地气候特点，‘贝达’果实的糖度低而酸度高，调配后的‘贝达’葡萄清汁的甜度酸度得到了调整，减少了原汁的加糖量，同时保留了葡萄典型的感官特征。

表7 不同葡萄汁的理化指标Table 7 Physicochemical index of different grape juice

研制的寒地‘贝达’葡萄清汁的维生素C 含量和酚类含量均高于市售葡萄汁A 和市售葡萄汁C，但低于市售葡萄汁B，抗氧化活性高于市售葡萄汁A，与市售葡萄汁C 没有显著差异，但低于市售葡萄汁B。市售葡萄汁B 颜色较深，很可能是葡萄品种的原因，导致其酚类含量和抗氧化活性明显高于其他样品。而研制产品只有45%的原汁含量，通过添加皮渣酚类提取物来补充酚类物质，使清汁产品的活性物质含量仍高于2 种市售畅销的原汁葡萄汁产品，具有较高的抗氧化活性。

3 结论

以寒地栽培的抗性砧木品种‘贝达’果实为原料，研制了一款葡萄清汁的产品配方，并实现了榨汁后葡萄皮渣的二次利用。利用单因素实验，以总酚和花色苷的提取量为指标，确定了葡萄皮渣酚类化合物提取的最佳工艺条件：乙醇浓度为60%、料液比为1:25、浸提时间为1.5 h、浸提次数为3 次。通过单因素实验和正交试验确定了寒地‘贝达’葡萄清汁的最优配方：原汁添加量为45%、白砂糖添加量为8.2%、柠檬酸添加量为0.035%、SkPP 添加量0.4%，SePP 添加量0.5%。研制的寒地‘贝达’葡萄清汁总糖含量为14.14 g/L，总酸含量为11.03 g/L，维生素C 含量为3.27 mg/100 mL，总酚含量为831.08 mg GAE/L，黄烷-3-醇含量为25.37 mg CAE/L，花色苷含量为15.75 mg CGE/L，DPPH 自由基清除能力为3.71 mmol Trolox/L。与市售纯汁葡萄汁相比，寒地‘贝达’葡萄清汁的纯汁比例下降，但加糖量降低，葡萄皮渣酚类提取物的添加使产品具有较高的酚类物质含量和抗氧化活性，满足消费者对果汁品质和健康的多元需求，并且实现了葡萄皮渣的再利用。

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