发酵对苹果渣多糖加工特性的影响

贾 丰，郭玉蓉，刘 冬，杨 曦，邓 红，孟永宏



发酵对苹果渣多糖加工特性的影响

贾 丰，郭玉蓉，刘 冬，杨 曦，邓 红，孟永宏

（陕西师范大学食品工程与营养科学学院，西安710119）

【目的】中国苹果年均产量占世界总产量的50%以上，其中约有20%用于工业化深加工。因此，每年将产生数以万吨的苹果渣，这些苹果渣一般作为廉价饲料出售或作为废料丢弃，造成资源极大浪费。比较苹果渣发酵前后多糖的物理特性、流变特性、黏均分子量及基本结构等加工特性，为苹果渣多糖的开发利用提供新的思路和依据。【方法】以苹果原渣多糖（apple pomace polysaccharides，AP）、苹果酒渣多糖（wine fermented apple pomace polysaccharides，WFP）、苹果醋渣多糖（vinegar fermented apple pomace polysaccharides，VFP）为原料，通过对苹果渣多糖提取率、溶解性、乳化性及其稳定性、起泡性及其稳定性、吸湿性与保湿性等物理指标进行全面测定、利用流变仪测定多糖溶液流变学特性、利用台式扫描电镜（DSEM）对多糖微观结构进行观察，同时利用乌氏粘度计对多糖进行黏均分子量测定，从而对加工特性进行全方位的对比研究。【结果】AP提取率为5.68%，发酵苹果渣多糖提取率为6%—7%，与AP差异显著（＜0.05）。VFP、WFP在水中溶解度分别为0.1405 g·mL-1、0.0771 g·mL-1，均与AP（0.0283 g·mL-1）存在显著差异（＜0.05）。与AP相比，发酵苹果渣多糖起泡稳定性有所增加，吸湿性、保湿性明显升高（＜0.05），但吸油性、乳化性及乳化稳定性均显著降低（＜0.05）。此外，在流变学方面，AP、VFP、WFP均为典型的非牛顿流体，其表观黏度存在明显的浓度依赖特征；WFP、VFP 具有良好的温度抗逆性。黏均分子量和微观结构分析表明，AP、WFP、VFP黏均分子量在15—130 kDa，黏均分子量的大小顺序依次为：AP＞WFP＞VFP。台式扫描电镜微观结构图像显示，AP主要由条带、棒状、片状组成，结构间相互交联，形成网状结构；WFP主要由齿状、棒状和片状组成，有一定交联性，但交联程度相对较低；VFP主要由较大的片状组成，弯曲折叠在一起，交联程度相对最低。【结论】发酵苹果渣多糖在物理特性、流变学特性、基本结构、黏均分子量等方面均有所提升，苹果酒渣多糖、醋渣多糖加工特性优于原渣多糖。

苹果渣多糖；发酵；物性；流变性；结构；加工特性

0 引言

【研究意义】陕西是中国目前苹果种植面积最大的省份，有着巨大的苹果生产力，截至2015年底，陕西果业面积和产量连续增长，苹果产量占全国25%，世界14%，苹果汁产量占世界30%。陕西果业已成为陕西省大农业中效益最好、风险最小、竞争力最强的产业[1]。在大产业条件下，每年将产生大量苹果渣，目前这些苹果渣的利用多集中在饲料或饲料加工，甚至丢弃，不但造成浪费，还对环境造成影响，因此，寻求新方法或途径来实现苹果渣的利用，不但可有效利用苹果渣营养成分，同时可延长苹果加工企业产业链，创造经济价值，为苹果渣加工提供理论支持和保证。【前人研究进展】刘杰超[2]、李锦运[3]、李倩[4]、张丽萍[5]、苏钰琦[6]、马惠玲[7]、马文杰[8]、耿乙文[9]、尤毅娜[10]等主要集中在苹果渣中多糖的提取、分离、纯化、改性及其生物活性等方面研究；李洁[11]、毛英丽[12]等虽然进行了物性或者流变学研究。LOHANI[13]、Madrera[14]、Evcan[15]、Macagnan[16]等主要进行了多酚、纤维素以及发酵香气与生产饲料研究。此外，根据现有研究，植物多糖具有极好的生物活性，如抗肿瘤、抗癌、防衰老、抗高血脂、抗炎、抗病毒，同时提高免疫力等[17-18]作用。【本研究切入点】但在发酵苹果渣多糖物性、流变性与结构等方面研究鲜有报道，且多数是对新鲜苹果渣或干苹果渣进行研究。在良好生物活性前提下，对其加工特性进行研究，可以更有效利用苹果加工产业副产物——苹果渣，达到为企业创收和保护环境的双重目的[19-21]。【拟解决的关键问题】通过探究发酵苹果渣多糖与苹果渣多糖在物性、流变性、结构等方面的加工特性，为发酵苹果渣多糖的加工与利用提供理论支撑，同时为苹果加工企业苹果渣的综合利用提供新思路。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

苹果（‘秦冠’）原渣：2015年4月，陕西蓝海果业有限公司苹果酒加工副产物原渣，烘箱50℃烘干，破碎，过40目筛，待用。苹果酒渣：陕西蓝海果业有限公司苹果酒加工副产物原渣在陕西师范大学食品工程与营养科学学院中试工厂接种安琪酵母DV10，常温（约25℃）固态发酵20 d，取渣，烘箱50℃烘干，破碎，过40目筛，待用。苹果醋渣：陕西蓝海果业有限公司苹果酒加工副产物原渣经陕西咸阳三原甘露池醋厂酿醋工艺（添加5%左右蔗糖，3—5 d安琪酵母固态发酵，6—15 d醋酸菌固态发酵，室温发酵）获得醋渣，烘箱50℃烘干，破碎，过40目筛，待用。95%粮食酒精，西安市晶博生物有限公司；其余药品均为分析纯。

1.2 仪器与设备

EQUINX55傅里叶变换红外光谱仪，德国Brucher公司；乌氏粘度计，上海EHSY西域仪器公司；AR-G2流变仪，美国TA公司；Multiskan Go全波长酶标仪，美国热电公司；TM3030台式扫描电子显微镜，日立公司等。

1.3 试验方法

1.3.1 发酵苹果渣多糖的制备

1.3.2 发酵苹果渣多糖的鉴定 参照李洁[11]方法，利用溴化钾压片法在4 000—400 cm-1区间进行红外光谱扫描，观察谱峰情况[22-25]。

1.3.3 发酵苹果渣多糖物性研究

1.3.3.1 溶解性 参照毛英丽等[12]方法，称量少量样品多糖溶于蒸馏水（先称取0.05 g加入溶解，快到达饱和溶液时每次称取0.001 g加入溶解），记下溶解质量，即为溶解性。以相同方法将样品溶解于乙醇、丙酮、乙酸乙酯、四氯化碳等常见溶剂中，进行研究。

1.3.3.2 吸油性及蔗糖、NaCl对其影响 准确称取0.10 g多糖样品，再加入5.0 mL植物油，6 000 r/min离心10 min，测定游离油的体积（V）；分别添加0.01 g、0.03 g、0.05 g NaCl、蔗糖观察吸油性变化[12,17]：吸油性（mL·g-1）=(5-V)×10。

1.3.3.3 起泡性及其稳定性研究 （1）起泡性称取0.50 g多糖样品加入50 mL 蒸馏水中，测定溶液的初始体积V0，高速搅拌1 min后，测定总体积V；分别添加0.01、0.02、0.03、0.04和0.05 g NaCl与蔗糖研究起泡特性。调节pH在4—10范围，研究多糖起泡特性，以起泡率表示：起泡率（%）=×100。

（2）泡沫稳定性按照1.3.3.3（1）操作后，分别记录搅打停止10、30、60、90和120 min后的泡沫初始体积V0和溶液的总体积Vi，用稳定系数衡量泡沫的稳定性，稳定系数K表示：K=。

1.3.3.4 乳化性及其稳定性 1% 多糖5 mL和同体积大豆油混合，记录液体高度H0，15 000 r/min高速乳化2 min，3 000 r/min离心5 min，记录乳化层高度H，重复3次，取平均值计算乳化活性：

EA（%）=×100

将乳化样品80℃水浴30 min，冷却15 min，3 000 r/min离心5 min，如上，计算乳化稳定性ES：

ES（%）=×100。

1.3.3.5 吸湿性与保湿性 称取0.50 g干燥多糖置于称量杯中，放入两个干燥器中（形成相对湿度分别为RH=81%和RH=43%的环境)，然后将干燥器置于25℃的恒温箱中，每隔12 h称量多糖的质量，研究其吸湿性；相对湿度换为RH=43%和放置硅胶干燥剂的干燥器中，用水分残存率来表示保湿性：

w=×100%

式中，w：吸湿率（%）；Δm：多糖水分的增加量；m0：多糖的质量。

R=×100%

式中，M0为放置前多糖中水分含量；M为放置后多糖水分含量。

1.3.4 发酵苹果渣多糖流变学研究

1.3.4.1 剪切速率和浓度对多糖流体特性影响 参照李洁等[11]方法，配制质量浓度为0.1%、0.3%、0.5%多糖溶液进行研究。

1.3.4.2 温度对多糖流体特性影响 配制质量浓度为0.5%的溶液，参照李洁等[11]操作进行。

1.3.4.3 放置时间对发酵苹果渣多糖流体特性的影响 配制0.5% 质量浓度的多糖溶液，分别放置1 h、24 h和2 周后，参照李洁等[11]方法进行。

1.3.5 黏均分子量的测定 参照李洁等[11]方法进行。

1.3.6 台式扫描电子显微镜观察结构 采用TM3030台式扫描电子显微镜对发酵苹果渣多糖样品进行显微形态观察，在电压为15 kV的条件下观察3种多糖样品的结构特征[12]。

1.4 数据分析

试验结果采用DPS v7.05统计软件进行统计分析，Excel 2010、Origin8.0软件绘图制表。

2 结果

2.1 发酵对苹果渣多糖提取率的影响

多糖制备所得样品纯度70%左右，3种粗多糖纯度没有显著性差异。提取率如表1，随着发酵的进一步进行，苹果渣多糖的提取率明显增强（＜0.05），AP、WFP、VFP的提取率分别为5.68%、6.00%、7.09%。

表1 发酵对苹果渣多糖提取率的影响

同行中不同字母表示数值间存在显著差异（＜0.05）。下同

Counterparts in different letters indicate significant differences exist between the matter(＜0.05). The same as below

2.2 发酵苹果渣多糖的鉴定

不同的化学键或官能团吸收频率不同，在红外光谱上将处于不同位置，从而可获得分子中化学键或官能团的信息来鉴定不同物质[22-23]。如图1-a、b、c，AP、WFP、VFP在4 000—400 cm-1区间均有多糖的特征吸收峰，且吸收峰基本一致，3 450 cm-1处的吸收峰代表多糖的O—H伸缩振动，2 875.13 cm-1、2 761.23 cm-1处吸收峰代表多糖的C—H伸缩振动，1 748.22 cm-1处吸收峰表示多糖的C=O的非对称伸缩振动，1 234.97 cm-1处吸收峰表示多糖的C=O的对称伸缩振动和弯曲振动[23]。每种特定的多糖在1200—1 000 cm-1区域具有特殊的吸收峰，在此波长区间内，可以判断出多糖的主要化学基团，而每种多糖化学键的位置和强度都是特定的，因此，1 200—1 000 cm-1波长区间也称为多糖的指纹区[24]，1 080.12 cm-1、1 050.33 cm-1为C—OH的伸缩振动峰和C—O—C糖苷键的振动峰[25]，表明AP、WFP、VFP三种多糖中均有吡喃糖单元的存在，可见所提取成分为多糖。

AP：苹果原渣多糖 Apple pomace polysaccharides；WFP：苹果酒渣多糖 Wine fermented apple pomace polysaccharides；VFP：苹果醋渣多糖 Vinegar fermented apple pomace polysaccharides。下同 The same as below

2.3 发酵对苹果渣多糖物性的影响

2.3.1 溶解性 如表2，VFP、WFP、AP在水中溶解性分别达到0.1405、0.0771和0.0283 g·mL-1，经发酵，苹果渣多糖溶解性明显改善（＜0.05），且3种多糖均不溶于乙醇、丙酮、乙酸乙酯、丙三醇、石油醚、氯仿等。

表2 发酵对苹果多糖溶解性的影响

“—”表示不溶解 “—” indicates not dissolve counterparts

2.3.2 吸油性 如图2-A，AP、WFP、VFP吸油性分别为5.6、2.4和2.9 mL·g-1，经发酵处理，WFP、VFP的吸油性明显减弱（＜0.05）。如图2-B、C，添加蔗糖、NaCl对AP、WFP、VFP吸油性增强作用明显（＜0.05），对吸油性影响大小为：WFP＞VFP＞AP。

同组不同小写字母表示差异显著（P＜0.05）。下同Different small letters indicate significant difference (P＜0.05). The same as below

2.3.3 起泡性及其起泡稳定性

（1）起泡性如图3-A，3种多糖都具有一定的起泡性，且WFP、VFP起泡性稍高于AP，但WFP、AP之间无显著性差异，VFP、AP之间差异显著（＜0.05）。添加NaCl对多糖起泡性影响如图3-b，AP加入NaCl其起泡性与浓度成正比。蔗糖对多糖起泡性影响如图3-C，添加蔗糖对3种多糖起泡性影响与添加NaCl基本一致，都有改善作用，特别是VFP。pH对多糖起泡性影响如图3-D，酸性条件下成正相关，碱性条件下成负相关，WFP、VFP在酸性条件下起泡性优于碱性条件，起泡性都在pH 6—8达最大，结果与毛英丽等[12]结果一致。

图3 （A）发酵对苹果多糖起泡性以及添加NaCl（B）、蔗糖（C）与调节pH（D）对多糖起泡性的影响

（2）泡沫稳定性如图4，起泡稳定性基本趋势是VFP＞WFP＞AP，60 min后泡沫大部分消失，75 min后WFP＞VFP＞AP，发酵苹果渣多糖泡沫稳定性大于AP。

图4 发酵对苹果渣多糖起泡稳定性的影响

2.3.4 乳化性及其乳化稳定性 乳化性如图5-A，AP、WFP、VFP都具有一定的乳化性，且VFP＜WFP＜AP，其中AP乳化活性达53%，WFP、VFP分别是14%和12%，这说明苹果渣经发酵改性后获得的多糖乳化活性明显降低（＜0.05）；如图5-B，AP、WFP、VFP乳化稳定性分别是94.7%、65.4%、60.5%，乳化稳定性还是AP最好，WFP、VFP乳化稳定性相对较差，发酵后乳化稳定性明显降低（＜0.05）。

图5 发酵对苹果多糖乳化性、乳化稳定性的影响

2.3.5 吸湿性与保湿性 吸湿性如图6-a、b，分别表示RH=81%和RH=43%环境中，AP、WFP、VFP吸湿性大小为：WFP＞VFP＞AP，且在前12 h吸湿性快速增大，12 h后吸湿性变化不明显，24 h后基本达到稳定状态，WFP、VFP吸湿性更好。保湿性如图6-c、d，分别表示RH=81%和干燥硅胶环境中，AP、WFP、VFP保湿性能较好，72 h保湿性还在20%以上，且始终是AP＜WFP＜VFP。在干燥硅胶环境中，72 h过程中WFP、VFP始终较AP具有更好的保湿性，前24 h中保湿性始终是WFP＜VFP，24 h以后两者基本一致。

a：RH=81%；b：RH=43%；c：RH=81%；d：干燥硅胶 Dry silica gel

2.4 发酵对苹果渣多糖流变学影响

2.4.1 剪切速率对发酵苹果渣多糖流体特性的影响 如图7所示，随着剪切速率的增大，3种多糖溶液的表观黏度均降低（AP＞WFP＞VFP），此外，在低剪切速率范围（0—150 s-1）内，3种多糖溶液，随着剪切速率升高，多糖溶液的流体特性趋于稳定，0.5%（w/w）的AP、WFP、VFP黏度分别为0.03、0.02和0.01 Pa·s。

图7 剪切速率对多糖黏度影响

2.4.2 浓度对发酵苹果渣多糖流体特性的影响 如图8-a、b、c，在剪切速率0—700 s-1，AP、WFP、VFP表观黏度随着浓度的增加而增大[26]，且AP＞WFP＞VFP，0.5%的AP、WFP、VFP溶液的表观黏度分别为0.0255—0.2527、0.012—0.1854和0.0116—0.2089 Pa·s。0.3%的AP、WFP、VFP溶液的表观黏度分别为0.0183—0.2164、0.0115—0.1898和0.0111— 0.213 Pa·s。0.1%的AP、WFP、VFP溶液的表观黏度分别为0.0139—0.2033、0.0105—0.2119和0.0105—0.195 Pa·s。

图8 浓度对多糖黏度影响

2.4.3 温度对发酵苹果渣多糖流体特性的影响 如图9，AP、WFP、VFP表观黏度随温度的升高而迅速降低，AP表观黏度受温度影响最大，WFP、VFP表观黏度降低趋势稍缓，温度升高对AP的流体特性影响较大，对WFP、VFP流体特性影响不大[27-28]。

图9 温度对多糖黏度影响

2.4.4 放置时间对发酵苹果渣多糖流体特性的影响 如图10-a、b、c，放置1 d、2周后，AP、WFP、VFP表观黏度均下降，放置1 d后，多糖溶液的初始黏度有明显的降低。

图10 放置时间对多糖黏度影响

2.5 发酵对苹果渣多糖黏均分子量的影响

由表3可知，AP、WFP、VFP黏均分子量在15—130 kDa，AP的分子量最大，其次是WFP，VFP最小，发酵苹果渣多糖分子量明显减小。

表3 3种多糖的黏均分子量

MH为哈金斯黏均分子量；MK为克莱默黏均分子量；MAV为平均黏均分子量

MHis Huggins viscosity average molecular weight; MKis Kramer viscosity-average molecular weight; MAVis average viscosity average molecular weight

2.6 发酵对苹果渣多糖微观结构的影响[29-30]

如图11，AP、WFP、VFP扫描图像分别如图Ai、Wi、Vi（i=1，2，3），分别是在100、500、2 000倍条件下获得。由A1、A2、A3可以看出AP多由条带、棒状（A1、A2）、片状（A3）组成，AP结构之间相互交联，组成网状结构。W1、W2、W3可以看出WFP主要有齿状（W1）、棒状（W2）和片状（W3），与AP相比，结构相对简单，有一定交联性，但交联性低（W2、W3）。V1、V2、V3可以看出VFP主要有片状结构（V1、V2、V3），结构简单，主要由较大的片状组成，弯曲重叠在一起（V2、V3）。

图11 台式扫面电镜图

3 讨论

WFP、VFP提取率明显高于AP（＜0.05），主要是因为苹果原渣含有较多的醇溶性物质，以及小分子糖，经醇沉、透析等步骤后除去单糖与醇溶性物质，导致多糖含量偏低，而苹果渣在发酵过程中部分果胶在发酵过程中有所降解，导致最终多糖含量提高。

物性方面主要有以下几个方面的提升：（1）发酵苹果渣多糖在水中的溶解性明显改善（＜0.05），但不溶于乙醇、丙酮、乙酸乙酯、丙三醇、石油醚、氯仿等。原因是采用水提醇沉法来获得多糖，等质量溶解时AP黏度明显高于WFP、VFP，这对溶解性有一定的阻滞作用，导致AP溶解性较差[9]。此外，WFP、VFP水溶性高于AP的原因还可能是发酵中多糖支链打开，多糖分子减小，脂肪链缩短、部分亲水基团裸露，导致溶解性较好。（2）发酵苹果渣多糖起泡性有所改善（＜0.05）。主要与黏度、溶解性有关，黏度越大，表面张力越大，导致起泡性减弱。起泡稳定性基本趋势是VFP＞WFP＞AP，但在75 min后，WFP＞VFP，主要原因可能是VFP溶解性大于WFP，导致在等质量分数的溶液中VFP的黏度偏大，直接影响其泡沫稳定性，这与黏度、溶解性的结论相统一。pH对物质起泡性有一定的影响，不同物质存在较大差异，AP在pH 3—10范围内，起泡性在酸性条件下成正相关，碱性条件下成负相关；WFP、VFP在酸性条件下的起泡性优于碱性条件，但3种多糖的起泡性基本都在pH 6—8达最大；对于AP而言，加入NaCl对其起泡性的影响基本与浓度成正比，WFP、VFP则在较低浓度减弱起泡性，而较高浓度则具有增强作用，但改善作用有限，其结果与毛英丽等[12]结果基本一致。蔗糖对AP、WFP、VFP起泡性影响趋势基本一致，添加蔗糖对于3种多糖的起泡性有改善作用，特别是VFP，而对于AP、WFP而言，一定浓度增强其起泡性，浓度稍大时作用就不再明显[30-33]。起泡性在食品加工等方面有着重要的作用，一般起泡性较好的物质都是良好的表面活性剂，有助于气体在液体中形成稳定的形态[11,34]，稳定系数K直接关系到泡沫稳定性，而泡沫持久性与起泡性在食品加工中所发挥的作用息息相关，因此物质具有良好的泡沫稳定性，才能更好的发挥起泡性的作用[35-37]。（3）WFP、VFP吸湿性、保湿性能优于AP。主要原因可能与溶解性、黏度和分子量大小有关，溶解性在一定程度上就反映了物质吸湿性和保湿性，而分子量较大时分子中的脂肪链较长，亲水性基团包裹在脂肪链中，经发酵改性，导致脂肪链断开来，亲水性基团裸露，导致其吸湿性和保湿性明显改善。吸湿性和保湿性是加工食品或者保证食品口感、货架期、营养等方面的重要条件。（4）发酵苹果渣多糖吸油性、乳化性及其乳化稳定性有所减弱，但可通过添加蔗糖、NaCl、调节pH得以改善。原因可能是发酵过程多糖分子减小，亲水基团—OH裸露，亲油基团脂肪链被打开，导致最终亲水性增加，亲油性降低，这与溶解性是统一的，3种苹果渣多糖吸油性都大于毛英丽等[12]研究的葡萄多糖吸油性2.8 mL·g-1，这对于加工食品有积极作用，可在加工面包等需要油脂起酥或者获得良好的烘烤特性时使用[35,38-42]。此外，添加蔗糖、NaCl对AP、WFP、VFP吸油性有增强作用，而蔗糖、NaC1不具有吸油性，可能是添加物导致多糖对植物油的阻滞性增强，从而导致多糖的吸油性增加[11]。AP乳化活性可达53%，WFP、VFP分别是14%和12%，这说明苹果渣经发酵改性后获得的多糖其乳化活性有所降低。AP、WFP、VFP三种多糖的乳化稳定性分别是94.7%、65.4%，60.5%，可见3种多糖的乳化稳定性以AP最好，WFP、VFP乳化稳定性和乳化性相对较差，这可能与多糖溶液本身的pH、黏度、黏均分子量和粒子大小有关[8]。

发酵苹果渣流变学改善主要有以下几个方面：（1）发酵苹果渣多糖表观黏度明显降低，且黏度呈明显浓度依赖性，有利于工业加工。一方面表现在随着剪切速率的增大，3种多糖溶液的表观黏度降低，且AP＞WFP＞VFP，呈典型的非牛顿流体性质，表现为假塑性流体行为。此外，在低剪切速率范围（0—150 s-1）内，3种多糖溶液表现为典型的剪切稀化流体，随着剪切速率升高，多糖溶液的流体特性趋于稳定，表现为由剪切稀化的非牛顿流体转向理想状态的牛顿流体，这是因为在水溶液中，多糖分子会通过分子间相互作用形成一定的结构，当剪切速率增加的时候，剪切力也随之增加，这会破坏多糖分子间的相互作用，从而导致多糖溶液的黏度降低，出现剪切稀化现象[35]；另一方面，多糖溶液的表观黏度随浓度的增大而升高，呈明显浓度依赖性，且在较低的浓度范围内，剪切稀化现象随浓度的增大而进一步加强，这是因为多糖是亲水性高分子化合物，随着溶液浓度的增加，分子间弱作用力增大，使流体流动阻力增大，从而使多糖溶液黏度增大[11,36]。（2）WFP、VFP温度抗逆性明显优于AP，特别是WFP。主要原因是温度升高导致多糖分子的热运动加剧，削弱了分子间的缠结，分子间距离增大，分子间作用力减弱，流动时内摩擦减少，分子链的柔顺程度加强而使流动特性提高。在较低温度范围（20—40℃）时，随着温度的升高，3种多糖溶液中分子间的缠结体迅速被削弱，因此表观黏度迅速降低；而在较高温度范围（50—80℃）时，分子间的缠结体几乎完全被削弱，因此表观黏度下降幅度减缓，表现为趋于理想状态牛顿流体的特性[37]。（3）WFP、VFP流变特性随放置时间明显减弱，表观黏度受放置时间影响较小。不同放置时间多糖溶液剪切速率在较低的范围（0—150 s-1）时，两者均表现为剪切稀化流体；当剪切速率在较高范围（150— 700 s-1）时，表观黏度下降幅度均趋缓且趋于一致。放置2周后，多糖溶液的初始黏度有明显的降低，该现象表明多糖分子间所形成的缠结体为一种不稳定的结构，随着放置时间的延长，多糖分子的水合作用加强，分子间的相互作用力减弱，导致多糖溶液表观黏度的下降，进而影响多糖的应用特性[9,39-42]，因此，多糖溶液放置时间最好不要超过1 d。

发酵苹果渣多糖基本结构存在明显差异，发酵苹果渣多糖黏均分子量明显小于AP，且VFP＜WFP＜AP。此外，微观结构也存在明显差异，这些更好的解释了物性、流变学特性。一方面，AP 的分子量最大，其次是WFP，VFP 最小，可能是由于发酵能打开大分子多糖，形成分子量稍小的多糖分子，分子量比较低时，分子链短，不能发生缠结，表观黏度较小，随着分子量增大，分子链变长，容易缠结，分子间相对位移困难，故多糖溶液的特性黏度随黏均分子量的增加而增大。黏均分子量的测定结果很好地解释和验证了多糖流变学特性[9]。另一方面，微观结构[43-44]显示，如图11（A1、A2、A3），AP结构中条状与棒状、或者片状与片状之间相互交联，组成网状结构，这一现象刚好解释AP宏观上看起来呈棉网状、质软，AP结构更加复杂，这也能解释AP黏均分子量偏大，溶解性差、黏度大。如图11（W1、W2、W3），WFP主要有齿状、棒状和片状，与AP相比结构相对简单，有一定交联性但交联性低，这也能解释WFP宏观上呈棉薄层状、相对质软，由于交联性较低所以其溶解性大于AP，黏均分子量、黏度小于AP。如图11（V1、V2、V3），VFP主要有片状结构，结构简单，主要由较大的片状组成，弯曲重叠在一起，这也恰好能解释VFP为层状结构且由于弯曲重叠导致质硬，另外，VFP交联性极低导致其黏均分子量偏小、溶解性好、黏度小。

4 结论

发酵苹果渣可以提高酒渣多糖、醋渣多糖提取率。在物理特性方面，酒渣多糖、醋渣多糖溶解性、起泡性、吸湿性、保湿性等方面得到了较大改善，明显优于原渣多糖（＜0.05）；虽然AP在吸油性、乳化性方面表现出较好的物理特性，但可通过添加NaCl、蔗糖以及调节pH来得以提高。在流变学方面，多糖溶液的表观黏度呈现浓度依赖性，且在较低的浓度范围内，剪切稀化现象随浓度的增大而进一步加强；同时，酒渣多糖、醋渣多糖具有明显的温度抗逆性，特别是酒渣多糖；此外，发酵苹果渣多糖溶液放置时间应控制在1 d以内。基本结构方面，发酵苹果渣多糖黏均分子量明显小于原渣多糖，同时微观结构也与原渣多糖存在较大差异。综上，发酵苹果渣多糖加工特性明显优于原渣多糖，在生产加工中可通过发酵苹果渣后提取多糖的方法来获得更好的加工特性。

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（责任编辑 赵伶俐）

Effect of Fermentation on the Polysaccharides Processing Characteristics in Apple Pomace

JIA Feng , GUO Yu-rong, LIU Dong, YANG Xi, DENG Hong, MENG Yong-hong

(College of Food Engineering and Nutritional Science, Shaanxi Normal University, Xi’an 710119)

【Objective】The output of apple in China accounts for over 50% of the world annually. Among those apples, there are about 20% of apple fruits are used as raw materials to produce deep-processed products. As a result, apple pomace of thousands of tons are produced each year, which has caused the tremendous waste of apple recourse because these pomace are generally sold as a cheap fertilizer or are discarded directly as junks. The difference of physical and rheological property, viscosity-average molecular weight, and basic structure of polysaccharides between raw pomace and fermented apple pomace was studied in order to provide innovative thoughts and a theoretical basis for the exploitation of apple polysaccharides.【Method】Apple pomace (AP), wine fermented apple pomace polysaccharides (WFP), vinegar fermented apple pomace polysaccharides (VFP) were used as experimental materials, the paper investigated overall the processing properties of polysaccharides in fermented apple pomace through comparing with the extract ratio, solubility, hygroscopicity, moisture retention, and emulsifiability, foaming capacity and stability among AP, WFP and VFP. Besides, the rheological properties, microstructure, viscosity-average molecular weight were determined by using rheometer, desktop scanning electron microscope (DSEM), ubbelohde viscometer, respectively.【Result】The extraction ratio of AP was 5.68%, while that of polysaccharide in fermented apple pomace was 6%-7%, both of which had a significant difference (＜0.05). The solubilities of VFP and WFP were, respectively, 0.1405 g·mL-1and 0.0771 g·mL-1, and significantly higher (＜0.05) than AP (0.0283 g·mL-1). Compared to AP, the stability of foaming, hygroscopicity, moistureretention of polysaccharides, fermented apple pomace were significantly increased (＜0.05), while oil absorption, emulsifiability and its stability obviously decreased (＜0.05). According to analysis on rheological property, AP, WFP, VFP could be attributed to typical non-Newtonian fluid, and the apparent viscosity showed obvious dependent-characteristic of concentration. Besides, VFP and WFP had great resistance against temperature change. The findings of analysis of viscosity-average molecular weight and DESM indicated that the viscosity-average molecular weight of AP, WFP, VFP all distributed in the range of 15-130 kDa, and AP＞WFP＞VFP. Additionally, the microstructure analysis showed that AP consisted of band, bar and flake, twining with each other and forming firm network. WFP contained dentation, bar and flake, so its cross-linking was comparatively lower. But VFP mainly consisted of flake, overlapping with one another, and cross-linking was the lowest.【Conclusion】WFP, VFP were greatly improved in physicaland rheological properties, microstructure and viscosity-average molecular weight, indicating the processing property of polysaccharides in fermented apple pomace was superior to AP.

apple pomace polysaccharide; fermentation; properties; rheology; structure; processing characteristics

2016-03-22；接受日期：2016-08-11

农业部现代苹果产业技术体系建设专项（CARS-28）

贾丰，E-mail：feng_juslin@163.com。通信作者郭玉蓉，E-mail：yurongguo730@163.com