利用猕猴桃发酵副产物制作复合果酱的工艺研究

向丽萍，余有贵，魏玉萍，范柳，万常，伍强

(邵阳学院 食品与化学工程学院，湖南 邵阳，422000)

猕猴桃营养丰富，富含维生素C、氨基酸、亚麻酸、高钙、高钾及人体所需的微量元素，被誉为“水果之王”和“天然植物维生素C”，对防治癌症、心血管病、高血压、习惯性便秘等疾病能起到很好的食疗作用，具有较高的医疗价值和保健功能[1]。猕猴桃鲜果属软质水果，在自然条件下，放置时间过长易导致过熟变软变质而失去食用价值，给贮藏和运输带来不便，也不能满足人们长期食用的需求。现阶段，猕猴桃常用于果酱[2]、果汁[3]、果酒[4]、白兰地[5]等产品的生产，产品因褐变难以保持诱人的绿色，且口味过于单一。而加工过程中产生的果渣、醪渣、酒渣等副产物利用率低，甚至被直接扔弃，造成严重的资源浪费及环境污染，如何高效利用猕猴桃醪渣、酒渣等发酵副产物具有现实意义。

当前市售果酱主要有单一口味果酱、低糖果酱、复合果酱及婴幼儿果泥制品等种类[6]，单一口味果酱和复合果酱制作多采用蔗糖作为甜味剂，水果风味和口感易被蔗糖遮盖，且口味过于甜腻，不利于健康[2]。复合果酱具有营养成分互补、口味独特等特点，特别是低糖果酱以其风味浓郁、营养健康而深受消费者喜爱。近年来，猕猴桃[7]、香蕉[8]、红枣[9]、柚皮[10]、雪梨-菠萝[11]、蓝莓[12-13]等低糖复合果酱的研制受到广泛关注，而以猕猴桃发酵副产物为原料制作果酱的研究未见报道。葛根富含葛根素、大豆苷、芒柄花素等异黄酮类化合物，具有极高的营养价值和药理功效[14-15]。该研究以猕猴桃醪渣、酒渣为主料，以葛根粉为辅料，并用蛋白糖代替白砂糖、葡萄糖等甜味剂，魔芋粉代替传统增稠剂，菠菜汁调节果酱颜色，研制成风味独特、色泽碧绿、天然健康的猕猴桃果酱，迎合了低糖、低热量、高营养的果酱产品消费趋势。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

猕猴桃醪渣,为鲜果经发酵过滤所获得的滤饼(湖南省邵阳市金水湾现代生态农业示范园)；猕猴桃酒渣,为猕猴桃白兰地制备过程中加热蒸馏所产生的残渣(湖南省邵阳市金水湾现代生态农业示范园)；葛根粉、菠菜、魔芋粉(步步高商业连锁股份有限公司邵阳分公司)；食品级蛋白糖、柠檬酸钠(长沙肯基科技发展有限公司)；1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH·)(伯乐生命医学产品(上海)有限公司)；维生素C、草酸、偏磷酸、2,6-二氯靛酚、碳酸氢钠、乙醇等所有试剂，均为国产分析纯(邵阳市科仪化玻有限公司)。

1.2 仪器与设备

LE204E/02型分析天平(梅特勒-托利多仪器有限公司)；HT2109型电磁炉(广东美的生活电器制造有限公司)；JYL-C012型打浆机(九阳股份有限公司)；S-3C型pH计(上海理达仪器厂)；UV-1780型紫外可见分光光度计(岛津(上海)实验器材有限公司)。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

工艺流程为：

1.3.2 操作要点

1)打浆。取猕猴桃果酒发酵醪液，自然沥干后获得酒渣，加入2倍体积冰水，于打浆机中打浆，备用；取新鲜菠菜，于打浆机中打浆，用4层纱布过滤取滤液，备用。

2)混合调配。依次加入准备好的葛根粉、蛋白糖、柠檬酸钠，并不断搅拌，混合均匀，备用。

3)均质。将上述混合物于高压均质机中均质，均质压力10 MPa，备用。

4)浓缩。置于电磁炉上加热浓缩，温度控制在80 ℃，均匀加入魔芋粉，加热15 min后迅速降温，加入菠菜汁继续浓缩至可溶性固形物达50 °Bx时即可出锅。

1.3.3 单因素实验

1)葛根粉不同添加量对猕猴桃果酱品质的影响。往猕猴桃酒渣中加入葛根粉，添加量分别为0，0.5%，1.0%，1.5%，2.0%和2.5%。然后，依次加入0.15%蛋白糖与0.2%柠檬酸钠，混合均质后，再加入1.4%魔芋粉与4.5%菠菜汁加热浓缩，出锅，测定DPPH·清除率、维生素C质量分数及评定感官。

2)蛋白糖不同添加量对猕猴桃果酱品质的影响。往猕猴桃酒渣中依次加入葛根粉、蛋白糖和柠檬酸钠，蛋白糖添加量分别为0，0.05%，0.1%，0.15%，0.2%和0.25%，柠檬酸钠添加量为0.2%，葛根粉添加量则根据单因素结果确定。混合均质后，加入1.4%魔芋粉与4.5%菠菜汁加热浓缩，出锅，测定DPPH·清除率、维生素C质量分数及评定感官。

3)魔芋粉不同添加量对猕猴桃果酱品质的影响。往猕猴桃酒渣中依次加入葛根粉、蛋白糖和柠檬酸钠，柠檬酸钠添加量为0.2%，葛根粉与蛋白糖添加量则根据单因素实验确定。混合均质后，加入魔芋超微粉，添加量分别为1.0%，1.2%，1.4%，1.6%和1.8%，再加入4.5%菠菜汁加热浓缩，出锅，测定DPPH·清除率、维生素C质量分数及评定感官。

4)菠菜汁不同添加量对猕猴桃果酱品质的影响。往猕猴桃酒渣中依次加入葛根粉、蛋白糖和柠檬酸钠，柠檬酸钠添加量为0.2%，葛根粉与蛋白糖添加量则根据单因素实验确定。混合均质后，加入魔芋超微粉，其添加量由单因素实验确定。继续加入菠菜汁，其添加量分别为0，1.5%，3.0%，4.5%，6.0%和7.5%，加热浓缩，出锅，测定DPPH·清除率、维生素C质量分数及评定感官。

1.3.4 响应面试验设计

在单因素实验的基础上，根据Box-Behnken设计原理[16]，以蛋白糖、葛根粉、魔芋粉及菠菜汁的添加量为响应变量，以果酱的维生素C质量分数为响应值Y，进行4因素3水平分析，共29个试验点，试验设计见表1。

表1 响应面试验设计表

1.3.5 测定方法

1)猕猴桃酒渣基本组成成分测定。水分测定参照《食品安全国家标准 食品中水分的测定(GB 5009.3—2016)》进行；蛋白质测定参照《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定(GB 5009.5—2016)》进行；还原糖及乙醇测定参照《固态发酵酒醅分析方法(DB 34/T 2264—2014)》进行；灰分测定参照《食品安全国家标准 食品中灰分的测定(GB 5009.4—2016)》进行；可溶性固形物质量分数测定参照《水果和蔬菜固形物质量分数的测定 折射仪法(NY/T 2637—2014)》进行。

2)DPPH·清除率的测定。将果酱用4倍体积水稀释，4 000 r/min离心20 min，取上清液。参考WU等[17]方法，在2.0 mL离心管中依次加入500 μL上清液和500 μL 0.2 mmol·L-1DPPH·乙醇溶液，充分混匀后避光反应30 min。反应结束后，4 000 g离心20 min，吸取上清在517 nm波长下测定吸光度，对照组用缓冲液代替样品，空白组则用乙醇代替DPPH·溶液。DPPH自由基清除率η的计算如下：

η=(A1-Asample+A0)/A1× 100%

式中：A1为对照组测得的吸光值；Asample为实验组测得的吸光值；A0为空白组测得的吸光值。

3)维生素C质量分数的测定。参照杜鹏飞和杨国慧[18]中的方法并作修改，取10 g果酱于烧杯中，用偏磷酸溶液将果酱转移至100 mL容量瓶，稀释至刻度并摇匀。吸取10 mL混合液于容量为50 mL的三角瓶中，用标定过的2,6-二氯靛酚溶液滴定，直至溶液呈粉红色15 s不褪色为止。维生素C质量分数的计算公式如下：

Y=(V-V0)×T×A/m×1 000

式中：Y为维生素C质量分数，mg/kg；V为滴定试样所消耗2,6-二氯靛酚溶液的体积，mL；V0为滴定空白所消耗2,6-二氯靛酚溶液的体积,mL；T为2,6-二氯靛酚溶液的滴定度,mg/mL；A为稀释倍数；m为试样质量，g。

4)感官评定。由10位食品专业人员组成感官评价小组，根据《GB/T 22474-2008果酱》要求，对该果酱进行感官评定，见表2。

表2 猕猴桃发酵副产物复合果酱的感官评价标准

2 结果与分析

2.1 猕猴桃酒渣基本组成成分的测定

对猕猴桃酒渣的物理性质进行检测，结果见表3。得出猕猴桃酒渣的水分质量分数为8.35%，蛋白质质量分数为0.97%，乙醇质量分数为0.4%，还原糖质量分数为4.13%，灰分质量分数为0.12%，可溶性固形物质量分数为5.03%。因此，猕猴桃酒渣中乙醇质量分数低，并不会对果酱造成影响，为果酱提供一定质量分数蛋白质和还原糖，保证其营养价值。

表3 猕猴桃酒渣基本组成成分

2.2 单因素试验对果酱品质的影响

2.2.1 葛根粉不同添加量对果酱品质的影响

葛根中富含黄酮等活性物质，添加葛根粉能使果酱的营养更加丰富，增强其抗氧化活性。由图1可知：随着葛根粉添加量的上升，DPPH·清除率不断增强；但当葛根粉添加量超过1.0%时，葛根粉风味浓郁，该果酱呈现出葛根特有的苦涩味。因此，选择1.0%作为最佳的葛根粉添加量，既可保留野生猕猴桃果香，又具有较强的自由基清除能力，最大限度地提升其营养价值。

图1 葛根粉不同添加量下果酱的维生素C质量分数和DPPH·清除率

2.2.2 蛋白糖不同添加量对果酱品质的影响

维生素C作为一种还原剂，具有很强的抗氧化活性。蛋白糖的添加量与果酱的口感密切相关，蛋白糖添加量影响着果酱品质[19]。由图2可知：随着蛋白糖添加量的增加，维生素C和DPPH·清除率均无明显变化；当蛋白糖添加量上升至0.15%时，维生素C质量分数为0.710‰，DPPH·清除率为62.0%；继续增加蛋白糖也会导致果酱过甜，影响口感。因此，蛋白糖的最佳添加量应为0.15%。

图2 蛋白糖不同添加量下果酱的维生素C质量分数和DPPH·清除率

2.2.3 魔芋粉不同添加量对果酱品质的影响

魔芋富含膳食纤维、甘露聚糖等减肥、降血脂、降血糖等功效成分，因其具有良好的增稠性、凝胶性和成膜性等特性广泛用于食品工业[20]。适宜的魔芋粉添加量能使酱体呈软胶凝状，保持部分果粒，无汁液无糖析出。魔芋粉不同添加量下果酱的维生素C质量分数和DPPH·清除率见图3。由图3可知，果酱维生素C呈现先上升后下降的趋势，当添加量为1.4%时,达到最高值。维生素C质量分数下降的原因可能是：当魔芋粉添加量过多时,果酱胶凝性过大，果酱变硬、结块，影响维生素C的溶出测定。果酱DPPH·清除率的变化与魔芋粉添加量呈正相关，可能是魔芋粉中具有抗氧化活性物质，加入时果酱迅速凝胶，能避免有效成分因高温而分解。因此，选取1.4%作为最佳的魔芋粉添加量。

图3 魔芋粉不同添加量下果酱的维生素C质量分数和DPPH·清除率

2.2.4 菠菜汁不同添加量对果酱品质的影响

菠菜汁添加与果酱的色泽密切相关，猕猴桃酒渣pH为4.5，菠菜汁呈碧绿色且为酸性，添加至猕猴桃酒渣中因不受影响，而使果酱持有猕猴桃果实原有的绿色。菠菜汁不同添加量下果酱的维生素C质量分数和DPPH·清除率见图4。由图4可知：果酱维生素C质量分数和DPPH·清除率随着菠菜汁的添加量增加而上升，在菠菜汁添加量为4.5%时维生素C质量分数达最高值0.810‰，而在添加量为6.0%时DPPH·清除率达最大值62.0%；当菠菜汁添加量大于4.5%时，猕猴桃果香会被菠菜汁风味掩盖，且魔芋粉的凝胶能力下降，影响果酱的感官品质。因此，最佳的菠菜汁添加量为4.5%。

图4 菠菜汁不同添加量下果酱的维生素C质量分数和DPPH·清除率

2.3 响应面试验设计的果酱制作工艺优化

利用Design Expert 8.0.6.1软件，以蛋白糖添加量、葛根粉添加量、菠菜汁添加量及魔芋粉添加量为响应变量，以猕猴桃发酵副产物果酱的维生素C质量分数为响应值，对表4中响应面设计试验结果进行回归分析，得到预测模型如下：

表4 响应面试验设计与结果

Y=0.85-1.750×10-4A-8.250×10-3B+9.167×10-4C+8.583×10-3D+3.500×10-3AB+5.500×10-3AC+4.250×10-3AD-4.250×10-3BC-2.500×10-3BD-1.000×10-3CD-0.048A2-0.082B2-0.035C2-0.068D2

表5 回归模拟及方程系数的方差分析

根据回归方程得对应的响应面图，见图5。对任意两因素交互影响猕猴桃果酱维生素C质量分数的效应进行分析与评价，确定最佳因素水平。

图5 两两因素交互作用对果酱维生素C质量分数影响的响应曲面

响应面图能够体现出各因素交互作用的强弱[22]，可直观地看出两两因素交互作用对果酱维生素C质量分数的影响。蛋白糖与葛根粉添加量、蛋白糖与菠菜汁添加量、魔芋粉与菠菜汁添加量两因素之间的交互作用较为明显，而葛根粉与魔芋粉添加量两因素交互作用相对较弱。

经响应面回归分析得到最佳该果酱的制作工艺如下：葛根粉添加量为0.97%，魔芋粉添加量为1.40%，蛋白糖添加量为0.15%，菠菜汁添加量为4.59%。在此优化条件下，果酱维生素C质量分数的理论值为0.846‰，稍高于单因素试验结果。根据实际试验操作的可行性，将工艺参数进行取整处理，葛根粉添加量调整为1.0%，魔芋粉添加量为1.4%，蛋白糖添加量为0.15%，菠菜汁添加量为4.6%，在此优化条件下，野生猕猴桃果酱的维生素C质量分数为0.848‰，接近预测值，表明回归方程对优化果酱的加工工艺是可行的。同时，感官评分为84分，果酱DPPH·清除率为65.4%，说明其具有较强的抗氧化活性。

3 结论

为研制低糖营养型果酱，以猕猴桃果酒发酵酒渣为主料，并以葛根粉为辅料。同时，用蛋白糖代替传统甜味剂，魔芋粉代替传统增稠剂，菠菜汁用以调节果酱色泽。猕猴桃酒渣含有蛋白质、还原糖、乙醇、灰分、水分等成分，具有营养利用价值。通过单因素实验、Box-Behnken 试验设计原理及响应面分析法对其添加量进行优化，确定其最佳工艺如下：葛根粉添加量为1.0%，魔芋粉添加量为1.4%，蛋白糖添加量为0.15 %，菠菜汁添加量为4.6%。在此最优工艺下制作的产品其质地均匀，酸甜可口，组织状态良好，呈猕猴桃天然的碧绿色和清香，具有低糖、高维生素C、强抗氧化活性等特点，适用于糖尿病人。