果胶与氢气强化酸樱桃汁对贮藏过程中理化、营养及微生物稳定性的维持作用

果汁会发生氧化反应，造成品质下降与营养价值损失。本研究以氢气（）作为抗氧化剂、果胶作为气体滞留剂，探究二者复配添加对酸樱桃汁在 4 ℃条件下贮藏 30 d 期间化学、微生物及营养稳定性的影响。试验设置 4 组样品：对照组、果胶组、氢气组、氢气‑果胶复配组。分别测定其理化指标（褐变指数、酸度）、物理指标（pH、氧化还原电位 ORP、氢气含量、白利糖度、黏度）、营养组分（总酚、黄酮、花青素、抗氧化能力）、组分谱（酚类物质、糖类、有机酸）以及微生物稳定性。主成分分析（PCA）结果表明：氢气‑果胶复配组可在 21 d 内最大程度保留酚类、黄酮、抗氧化物质与花青素；添加 0.20% 果胶的氢气‑果胶复配样品氢气留存时间最长（26 h）。初始氢气浓度：氢气组为 0.739 mg/L，氢气‑果胶复配组为 0.934 mg/L。贮藏期间，两个氢气处理组的氧化还原电位（Eh）均显著更低。所有组别 pH 与可滴定酸度均发生变化，其中氢气组酸度上升幅度最大。贮藏至第 14 天，氢气‑果胶复配组褐变指数最低、色泽稳定性最优。添加果胶的组别白利糖度出现显著变化，果胶组与氢气‑果胶复配组黏度最高。色泽分析显示，果胶组、值更高；氢气组与氢气‑果胶复配组值更低，说明红色色调得到更好保留。第 0 天与第 21 天，氢气组与氢气‑果胶复配组总酚含量（TPC）最高；氢气组总黄酮含量（TFC）在第 21 天达到峰值。氢气组与氢气‑果胶复配组的 ABTS⁺抗氧化活性保留效果更好，同时对花青素起到保护作用；该两组原儿茶酸、儿茶素、绿原酸、木犀草素含量更高。氢气‑果胶复配处理能够抑制乳酸与乙酸含量升高；氢气或果胶处理均不会影响糖类物质稳定性。两种处理均可有效抑制微生物生长。综上，单独添加氢气，或氢气与果胶复配强化酸樱桃汁，均可提升贮藏过程中的产品品质、营养价值与微生物稳定性，其中氢气‑果胶复配处理效果尤为突出。

引言

近年来，果汁产业愈发重要。果汁富含生物活性物质与人体必需营养素，具备健康功效，其经济价值持续提升（Brito & Silva，2024）。酸樱桃是全球广泛消费的水果，2022 年全球产量约 159 万吨（Chen，2022）。土耳其酸樱桃产量居全球首位，其次为乌克兰、俄罗斯与波兰（FAOSTAT，2017；Grafe & Schuster，2014；Yaman，2022）。酸樱桃（Prunus cerasus L.）属于蔷薇科，抗氧化物质含量高，可视为一种功能性食品（Konczak & Zhang，2004）。酸樱桃果实结构与普通樱桃相近，特征为苹果酸带来的强烈酸味，且糖含量较低；同时富含色素、维生素与矿物质，包括 β‑胡萝卜素、维生素 C、B、A、E、K 以及钙、钾、磷、镁（Önem，2017）。酸樱桃中羟基肉桂酸类、黄酮醇、黄烷‑3‑醇含量丰富，花青素含量尤为突出。上述物质具有抗氧化、抗癌、心血管保护作用，还可缓解肌肉疼痛（Kang 等，2003；Tantoush 等，2011；Yılmaz 等，2015）。色泽、风味以及糖酸平衡是酸樱桃果汁消费选择的重要考量指标（Başyiğit 等，2021；Caswell，2009；Ferretti 等，2010；Rajauria & Tiwari，2018）。

水胶体（增稠剂）在食品工业常用于改善饮料质构，可优化口感、提高黏度、锁香、防止相分离，维持产品稳定性（Gao 等，2017；Imeson，2011）。水胶体是果蔬加工领域的重要原料，来源分为天然与半合成，典型代表包括果胶、黄原胶、羧甲基纤维素（CMC）、瓜尔豆胶、卡拉胶（Li & Nie，2016）。羧甲基纤维素成本低廉、增黏能力强，可在低黏度饮料体系中构建稳定结构，广泛应用于果汁行业（Abedi 等，2014；Imeson，2011）。果胶是常用凝胶剂与稳定剂，不仅能够提升果汁理化稳定性，相比其他增稠剂还具备更优异的气体截留能力（Preibisch 等，2022）。尽管澄清型果汁（例如酸樱桃汁）一般不倾向添加水胶体，但已有文献报道果汁中水胶体使用质量分数范围为 0.1%‑2%（Imeson，2011）。

近年来，分子氢（）凭借独特性质受到众多科研人员与食品企业关注：氢气无毒、无色无臭无味，且具备选择性抗氧化能力（Alwazeer & Engin，2022；Kawamura 等，2020；Ohsawa 等，2007）。与亲水性、亲脂性抗氧化剂不同，具备抗氧化活性的分子氢能够穿透生物膜，抵达细胞质（Ohta，2012）。氢气是唯一具有还原性的挥发性抗氧化剂，食品添加剂编号 E949（Alwazeer，2024a），在包括有机质在内的多种介质中扩散速率很高（Alwazeer，2024c）。分子氢可作为抗应激物质，通过调控抗氧化酶减轻氧化损伤（Cui 等，2014）。尽管标准常温常压下水中溶解度仅 1.6 mg/L，氢气仍具备多种生物活性：抗氧化、清除自由基、抗炎、抗凋亡、抗肿瘤（Alwazeer，2020；Hancock，2022；Köktürk 等，2022）。但氢气分子量小，溶解于液相后极易逸出。因此学界正在开发多种技术，延长氢气在液相体系中的留存时间。多项专利指出，增黏型水胶体有助于在部分体系中锁住氢气（Pittz，2022；Tarnava & Holland，2019；Yoshito 等，2019）。在低热量甜味碳酸饮料中添加卡拉胶、果胶及其复配水胶体，能够降低二氧化碳逸出速率（Boston，1987）。

大量近期研究证实氢气可保护多种食品（水果、乳制品、肉、鱼、薄荷、葡萄皮、面团、葡萄籽等）的化学、微生物、感官、营养与安全品质（Alwazeer，2018；Alwazeer & Örs，2019；Alwazeer & Özkan，2022；Alwazeer 等，2003；Hu 等，2014；Alwazeer 等，2020，2024；Bulut 等，2022；Ceylan 等，2022；Martin 等，2009，2011；Çelebi 等，2024；Kavrut 等，2025；Bulut 等，2023；Çiğdem 等，2026；Alwazeer 等，2026；Karaogul 等，2025；Chen 等，2025；Engin 等，2026；Kavrut 等，2026）。最新研究表明氢气能够抑制芬顿反应产生羟基自由基（・OH）诱导的罗非鱼肌原纤维蛋白氧化（Gan 等，2026）。

向食品中添加氢气可改善产品稳定性、感官品质与安全性，但食品行业面临的主要难题是氢气挥发性强、在食品基质中溶解度有限。因此亟需开发工艺，帮助食品加工与科研人员维持食品中氢气含量（Alwazeer，2019；Alwazeer 等，2003b）。近期研究显示，在橙汁中使用产氢镁制剂可以维持产品各项品质指标（Çiğdem & Alwazeer，2026）。

受果胶截留二氧化碳等气体的相关研究，以及氢气在食品中正向作用的启发，本研究提出假设：利用水胶体截留果汁中的氢气，或可提升果汁贮藏期间的稳定性与品质。

本研究旨在评价不同水胶体对酸樱桃汁中氢气的稳定效果，以及对产品各项品质指标的影响。向添加果胶、黄原胶、羧甲基纤维素的酸樱桃汁中通入氢气，监测贮藏过程溶解氢含量变化，同时分析样品理化、感官、微生物、抗氧化、酚类、有机酸、糖类组分变化。

目前，尚无研究探究氢气强化结合果胶处理对酸樱桃汁理化、营养、微生物稳定性的影响。本研究填补该空白，探究氢气‑果胶复配作为一种创新手段维持果汁贮藏品质与稳定性的应用潜力。

结论

本研究探究果胶、黄原胶、羧甲基纤维素几种增稠剂结合氢气强化酸樱桃汁，对化学组成、营养与品质的影响。0.20% 果胶果汁氢气留存时间最长，可达 26 h。色泽分析：氢气组最低；果胶组最高；氢气、果胶均可护色，体现为相比对照组更低的色调角。贮藏全程氢气组、氢气‑果胶复配组 Eh 电位最低，组间差异显著。pH、可滴定酸度、褐变指数组间差异明显，尤其氢气组与氢气‑果胶复配组之间。全部组别可滴定酸度上升，氢气组上升最显著；氢气‑果胶复配组褐变最低，第 14 天色泽稳定性最佳。果胶组、氢气‑果胶复配组白利糖度变化显著；果胶添加显著提升黏度，氢气‑果胶复配组黏度最高。总酚含量波动明显，第 0 天氢气组、氢气‑果胶复配组总酚更高，7、14、30 d 组间差异突出。黄酮整体贮藏下降，但氢气处理组黄酮不降反升，最终含量最高。

DPPH、ABTS⁺、FRAP 抗氧化测定：贮藏 30 d 后 DPPH、FRAP 变化显著；ABTS⁺活性相对稳定，氢气组、氢气‑果胶复配组抗氧化指标整体最高。花青素、色泽强度、聚合色存在显著变化，氢气处理组 30 d 周期内稳定性更好，体现氢气保护效果。主成分分析解释 73% 总变异，证实氢气组、氢气‑果胶复配组可以维持更高抗氧化物质、花青素、色泽指标，在第 0、21 天效果突出。本实验检出羟基苯甲酸、羟基肉桂酸、黄酮醇、橙皮苷、白藜芦醇等酚类；氢气‑果胶复配体系对部分关键酚类保护效果更好，体现氢气的保护作用。贮藏过程有机酸发生波动，氢气‑果胶复配有助于稳定有机酸水平；果糖、葡萄糖糖类保持稳定。微生物计数整体处于低水平；第 14 天之后氢气、氢气‑果胶复配组无微生物检出，巴氏杀菌结合氢气实现微生物稳定。综上，氢气与果胶添加，可以有效维持酸樱桃汁贮藏品质与营养价值。

后续仍需要开展更多研究：评估该工艺在其他饮料的适用性，考察加工参数、包装、贮藏条件、长期稳定性；开展感官与消费者接受度测试；面向工业化应用优化配方、包装与工艺条件。

支持单位：