肖川泉 张楠 罗小丹 秦中维 王洋 叶阳
摘要:为了改善以南酸枣为原料的复合果泥的褐变情况,在感官评价法确定复合果泥最佳配方的基础上,设计单因素试验和正交试验,以褐变度、色差、pH、抗坏血酸添加量和还原糖含量为指标,研究不同护色工艺对复合果泥贮藏期护色效果的影响。结果表明,南酸枣复合果泥最佳配方为南酸枣泥50%、苹果泥36%、柠檬汁添加量14%、麦芽糖添加量9%;最佳护色工艺为1.00%柠檬酸、0.70%抗坏血酸、0.01%植酸、85 ℃灭菌20 min。在此条件下贮藏24 d时,与空白组褐变度(0.399)增长28.30%相比,此时褐变度(0.264)最低增长5.18%,色差值低至3.33,VC保存率最高,为82.65%,有效抑制了还原糖的消耗,此结果对南酸枣相關产品的加工具有重要意义。
关键词:南酸枣;果泥;褐变;热处理;护色
中图分类号:TS255.4文献标志码:A 文章编号:1000-9973(2024)01-0025-08
Study on Optimization of Formula and Color Protection Process of Choerospondias axillaris Compound Puree
XIAO Chuan-quanZHANG NanLUO Xiao-danQIN Zhong-weiWANG YangYE Yang
Abstract: In order to improve the browning condition of compound puree with Choerospondias axillaris as the raw material, based on the optimal formula of compound puree determined by sensory evaluation method, single factor test and orthogonal test are designed to study the effect of different color protection processes on the color protection effect of compound puree during storage period with browning degree, color difference, pH, ascorbic acid addition amount and reducing sugar content as the indexes. The results show that the best formula of Choerospondias axillaris compound puree is 50% Choerospondias axillaris puree, 36% apple puree, 14% lemon juice and 9% maltose. The optimum color protection process is 1.00% citric acid, 0.70% ascorbic acid, 0.01% phytic acid, sterilization at 85 ℃ for 20 min. When being stored for 24 days under such conditions, compared with a 28.30% increase in browning degree of the blank group (0.399), the browning degree (0.264) at this time increases by a minimum of 5.18%. The color difference is as low as 3.33, and VC preservation rate is the highest of 82.65%, which has effectively inhibited the consumption of reducing sugar. This result is of great significance for the processing of Choerospondias axillaris related products.
Key words: Choerospondias axillaris; puree; browning; heat treatment; color protection
南酸枣(Choerospondias axillaris)为漆树科南酸枣属落叶乔木,主要分布在中国长江以南、印度、中南半岛和日本等地[1]。南酸枣果实中的营养成分及生物活性物质含量十分丰富,如氨基酸、多糖、维生素、有机酸、酚类物质等[2],其黄酮类成分具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤、降血糖、增强机体免疫力等功效[3],被广泛应用于食品、药品领域。
果泥不仅可作为婴幼儿辅食,而且可添加到面包、蛋糕、冰激凌等中进行调味,但果泥在加工和贮藏过程中易发生褐变,其中非酶褐变反应生成的黑褐色产物降低了果泥的风味、颜色和营养价值。研究表明,巴氏杀菌可减缓草莓泥的变色程度[4],有效地抑制苹果汁亮度的下降[5],而护色剂的添加可控制褐变,改善产品的品质,目前常用的果蔬护色剂有抗坏血酸[6]、柠檬酸[7]、植酸[8]、异抗坏血酸钠[9]等。Fan等[10]发现柠檬酸、抗坏血酸和N-乙酰-L-半胱氨酸组合可保持切片苹果的新鲜度,Putnik等[11]发现1%抗坏血酸、0.2%柠檬酸、1%钙-抗坏血酸的复配抑制剂是新鲜苹果切片最好的抗褐变溶液,Li等[12]的研究表明植酸可以作为亚硫酸氢钠的替代品来改善南酸枣果饼的颜色。
目前南酸枣相应的开发产品有南酸枣糕、南酸枣饮料、南酸枣软糖等,但以南酸枣为原料制作复合果泥的研究较少,具有广阔的市场发展空间。因此,本文采用巴氏杀菌及护色剂对果泥进行处理,探究贮藏期间果泥色泽、pH及营养物质的变化,开发一款既营养丰富又能迎合大众口味的果泥产品,同时也为南酸枣其他产品的褐变研究提供了参考价值。
1 材料与方法
1.1 主要材料与试剂
南酸枣泥:四川宏野食品有限公司;苹果、柠檬、麦芽糖:市售;抗坏血酸、植酸、柠檬酸(均为食品级):谷知味生物科技公司;草酸(分析纯):天津市津东天正精细化学试剂厂;其余试剂(均为分析纯):成都市科隆化学品有限公司。
1.2 主要仪器与设备
TG16G型离心机 盐城市凯特实验仪器有限公司;UV-1900i型紫外可见光分光光度计 岛津仪器(苏州)有限公司;YMX-958-430型真空包装机 泉州市亿闽信贸易有限公司;UltraScan VIS型色差仪 美国HunterLab公司;FJ200-SH型均质机 上海沪析实业有限公司;ZDJ-4A型自动电位滴定仪 上海精密科学仪器有限公司。
1.3 试验方法
1.3.1 工艺流程
原料预处理→切块→预煮→护色并打浆→调配→灌装→杀菌→检验→成品。
选择无斑点、无烂果、新鲜、成熟的红富士苹果和柠檬作为原料,洗净后对柠檬进行去皮榨汁处理,苹果去皮切成2 cm×2 cm×2 cm左右的块状,切块后的苹果于90 ℃热烫处理8 min,再置于护色液中浸泡40 min,沥干后放入打浆机中,打浆至无明显颗粒状。打浆好的苹果泥和南酸枣泥、柠檬汁、糖水按比例进行调配,并搅拌均匀。将调配好的果泥装入无菌食品袋中,食品袋进行封盖并检查气密性,最后将食品袋放入常压沸水中进行巴氏杀菌。
1.3.2 复合果泥配方的确定
1.3.2.1 南酸枣泥与苹果泥的配比
本试验在柠檬汁添加量为10%、麦芽糖添加量为10%的条件下,设定南酸枣泥和苹果泥的比例分别为5∶4、6∶3、7∶2。以感官评分作为考察指标,确定最佳配比。
1.3.2.2 柠檬汁添加量的确定
根据前期试验结果,在南酸枣泥50%、苹果泥36%的条件下,设定柠檬汁添加量分别为10%、12%、14%、16%、18%。以感官评分作为考察指标,确定最佳添加量。
1.3.2.3 麦芽糖添加量的确定
在南酸枣泥50%、苹果泥36%、柠檬汁添加量10%的条件下,设定麦芽糖添加量分别为6%、7%、8%、9%、10%。以感官评分作为考察指标,确定最佳添加量。
1.3.3 单因素试验设计
护色剂选用抗坏血酸、柠檬酸和植酸,设计抗坏血酸添加量分別为0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%;柠檬酸添加量分别为1%、2%、3%、4%、5%;植酸添加量分别为0.008%、0.010%、0.012%、0.014%、0.016%,研究不同种类和不同浓度的护色剂对果泥褐变的影响。将护色处理后的果泥密封后分别置于75,80,85,90 ℃下灭菌15,20,25 min,研究不同灭菌条件对果泥褐变的影响。
1.3.4 抑制剂正交试验设计
根据单因素试验结果,采用L9(34)正交表设计正交试验,各因素水平见表1。
1.3.5 贮藏期非酶褐变
在单因素试验和正交优化试验的基础上,选取2.00%柠檬酸、0.70%抗坏血酸、0.012%植酸、1.00%柠檬酸-0.70%抗坏血酸-0.01%植酸复合抑制剂及空白对照5组样品,分别经80 ℃-25 min、85 ℃-20 min、90 ℃-15 min灭菌后置于4 ℃冰箱中保存,研究其在24 d贮藏期内的非酶褐变情况。
1.4 测定指标
1.4.1 感官评定
选择10名感官评定人员,对样品进行随机编号,评定人员在品评每个样品前进行漱口,具体评分标准见表2。
1.4.2 褐变指数的测定
称取复合果泥样品5 g,加入15 mL浓度为95%的乙醇,混匀,在离心机中以3 500 r/min的转速离心20 min,在420 nm波长下测定其吸光度值。
1.4.3 色差的测定
采用台式色差仪,用标准白板校正,D65光源,测定复合果泥的L*(亮度)、a*(红度)、b*(黄度)值,总色差可用ΔE表示。
定期测定贮藏期果泥的L*、a*、b*值,并计算出果泥的ΔE值,ΔE值表示样品与未处理样品的颜色变化程度,其值越大,代表颜色变化越明显。
1.4.4 pH的测定
依据国标GB 5009.237-2016《食品安全国家标准 食品pH值的测定》进行测定。
1.4.5 VC含量的测定
参考付晓伟等[13]的方法并进行改进。准确称取5.00 g预处理后的样品匀浆于烧杯中,按料液比1∶2 (g/mL)的比例加入2%醋酸溶液,在室温下避光浸提30 min,将浸提液在10 000 r/min条件下离心处理10 min,取上层清液定容至100 mL,采用紫外可见分光光度计在243 nm波长下测定其吸光度。
VC标准曲线的绘制:先配制1 mg/mL的VC标准溶液,稀释成 0.02,0.04,0.06,0.08,0.12,0.16,0.20 mg/mL的溶液,测定其在243 nm波长下的吸光度。VC标准曲线:y=21.023x+0.007 6,R2=0.999 1。
1.4.6 还原糖含量的测定
依据国标GB 5009.7-2016《食品安全国家标准 食品中还原糖的测定》中的直接滴定法进行测定。
1.5 数据处理方法
各个指标平行测定3次,采用IBM SPSS Statistics 26.0进行ANOVA检验,各组数据之间采用最小显著差异法(LSD)比较,P<0.05表示差异显著。采用Origin 2021进行绘图。
2 结果与分析
2.1 南酸枣复合果泥配方的确定
由表3可知,当南酸枣∶苹果为5∶4时,果泥香味浓郁,酸甜适中,该比例所得总分(82.93分)显著高于其他比例(P<0.05),但此时果泥酸甜味不够柔和,为了改善果泥的酸甜度和适口感,在此基础上添加不同浓度的柠檬汁和麦芽糖。
柠檬汁的添加不仅可作为酸度调节剂改善果泥的口感,其含有的丰富VC还具有抗氧化作用,可有效改善果泥的色泽,延长产品的保质期。由表4可知,柠檬汁的添加对果泥的口感影响较大,当柠檬汁添加量过低或过高时果泥的口感均不佳,当柠檬汁添加量为14%时,果泥的柠檬风味适宜,且感官评分最高(70.07分),因此,柠檬汁的添加量选择14%。
由表5可知,当麦芽糖添加量为9%和10%时,果泥酸甜合适,整体评分较显著(P<0.05),但由于麦芽糖添加量的增加,美拉德反应程度增大,果泥的颜色加深,无光泽,且考虑到成本问题,优先选择9%麦芽糖添加量。因此,确定柠檬味南酸枣复合果泥的最佳配方为南酸枣泥50%、苹果泥36%、柠檬汁添加量14%、麦芽糖添加量9%。
2.2 单因素试验
2.2.1 护色剂对复合果泥褐变度的影响
由图1可知,柠檬酸、抗坏血酸和植酸均对果泥褐变的抑制效果显著(P<0.05)。柠檬酸作为螯合剂和酸化剂对褐变反应有很好的抑制作用,不仅可以降低体系的pH,而且能影响多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)和过氧化物酶(peroxidase,POD)的活性,从而延缓果蔬褐变[14];抗坏血酸作为最常用的抗氧化剂之一,自身并不具备抑制作用,但它能将酶氧化的醌类产物还原为酚类物质或直接被酶氧化从而减少褐色物质的生成[15];植酸则是一种新型护色剂,可通过螯合金属离子来防止果蔬中的脂质过氧化和酶褐变[16]。当添加2.00%柠檬酸、0.70%抗坏血酸和0.012%植酸时果泥的褐变度最低,分别为0.188,0.232,0.235,比未添加抑制剂时的褐变度分别下降了24.80%、27.70%、7.20%。但护色剂添加量不宜过多,抗坏血酸添加量过多会导致自身氧化分解,造成果泥褐变加深;柠檬酸和植酸添加量过多会使果泥的pH过低,促进褐变的发生,影响口感[17]。
2.2.2 灭菌条件对复合果泥褐变度的影响
热加工是一种传统的食品保存方法,它利用热量来保存和加工食品,通过热处理灭活PPO是控制酶促褐变最有效和最標准的方法[18]。由图2可知,灭菌时间不变,随着温度的升高,果泥的褐变度先升后降,可能是在一定范围内温度升高,酶与底物分子热运动加剧,导致酶活性增强,从而引起果泥褐变度的增加,而温度过高,酶蛋白分子受热变性失活,又减弱了果泥的褐变程度。大量研究表明,热巴氏杀菌(80~100 ℃,>30 s)可有效控制果蔬产品在贮藏过程中的微生物生长[19],考虑到果泥的杀菌效果,温度过低,杀菌不够彻底,在贮藏期容易受到微生物污染从而缩短产品的货架期;而加热温度过高和时间过长则会加剧褐变的发生[20]。综上,选择80 ℃-25 min、85 ℃-20 min和90 ℃-15 min 3种灭菌条件进行贮藏期试验。
2.2.3 正交试验结果分析
由表6可知,正交试验得到的最佳抑制剂组合为A1B2C1,即1.00%柠檬酸、0.70%抗坏血酸、0.01%植酸。3个因素的极差值从大到小排序为A>C>B,表明影响复合果泥褐变度的因素依次为柠檬酸、植酸和抗坏血酸。
2.3 复合果泥贮藏期的非酶褐变研究
2.3.1 护色剂对果泥贮藏期褐变度的影响
由图3可知,果泥在贮藏期间总体褐变度呈上升趋势,3种灭菌方式均表明添加复合抑制剂和0.70%抗坏血酸的护色效果较好,显著优于其他组(P<0.05),而植酸、柠檬酸对果泥褐变度的影响与空白组相比差异不大。其中复合抑制剂组和抗坏血酸组的褐变度变化无明显差异,在贮藏前期褐变度明显上升,可能是包装内残留的氧气促进酚类物质自氧化,但随着时间的延长,褐变度略有下降并趋于稳定,尤其是复合抑制剂组(85 ℃-20 min)贮藏24 d时果泥的褐变度最低,与空白组的褐变度(0.399)增长28.30%相比,此时贮藏期的褐变度(0.264)最低增长5.18%,可有效减缓果泥在贮藏期间发生的非酶褐变。
2.3.2 护色剂对果泥贮藏期色差的影响
一般认为当ΔE≥2时,色泽变化可以被肉眼察觉;当ΔE<2时,肉眼无法分辨色泽变化[21]。由表7可知,复合抑制剂组贮藏24 d时的ΔE值最小,为4.57,与褐变度结果一致,抑制褐变效果最佳,其余样品之间色差值无明显差异(P>0.05)。
由表8可知,不同添加剂在贮藏期间对果泥褐变的抑制强弱为复合抑制剂>抗坏血酸>柠檬酸>植酸,且各组间存在显著差异(P<0.05)。尤其是添加复合抑制剂的样品在整个贮藏期间的色差值均保持在最低水平,贮藏期结束时其色差值低至3.33。
由表9可知,复合抑制剂与抗坏血酸的色差值明显低于植酸和柠檬酸(P<0.05),其护色效果优于柠檬酸和植酸,其中柠檬酸的护色效果最差,吴胤霆等[22]在对南酸枣糕的非酶褐变研究中也表明,同其他护色剂相比,柠檬酸的护色效果最差,可能是由于柠檬酸主要作为酸度调节剂,对果泥pH的调节与其他组差别不大,同时对美拉德反应、VC的自身降解抑制作用较小,故整体护色效果不佳。
綜上,当灭菌条件为85 ℃-20 min时复合抑制剂组的色差值最低,对果泥褐变的抑制效果最佳。
2.3.3 护色剂对果泥贮藏期pH的影响
由图4可知,灭菌条件对果泥pH值的影响不大,在整个贮藏期内果泥的pH处于动态变化中,但波动范围基本稳定在2.70~3.30,符合南酸枣复合果泥的酸甜口感。由于抑制剂的抑制能力依赖于pH[23],而南酸枣中PPO最适pH为7[24],在贮藏过程中,果泥所处环境pH均小于南酸枣PPO最适pH,故不同护色剂对果泥的非酶褐变均具有抑制作用。与其他组相比,柠檬酸组的pH波动幅度最大,可能是造成柠檬酸护色效果不佳的原因之一。
2.3.4 护色剂对果泥贮藏期VC含量的影响
抗坏血酸作为抗坏血酸氧化褐变的一种呋喃前体,其含量与非酶褐变程度密切相关[25]。因此,在果泥贮藏过程中降低抗坏血酸的分解速率有助于延缓果泥的非酶褐变。由图5可知,在贮藏期间,VC含量呈下降趋势,尤其在贮藏期前12 d下降趋势明显,这是因为VC极易氧化分解,其分解产物进一步发生氧化、聚合等反应形成有色物质从而引起褐变[26],12 d以后VC含量基本稳定。通过分析VC保存率可知,3种灭菌方式对其VC保存率的影响差别不大,而复合抑制剂组和抗坏血酸组的VC保存率显著高于其他组(P<0.05),其中复合抑制剂组的VC保存率最高,在80 ℃-25 min、85 ℃-20 min和90 ℃-15 min灭菌条件下,复合抑制剂组的VC保存率分别达到61.66%、82.65%和69.55%。黄晓玲等[27]发现,经高温短时杀菌(110 ℃,8.6 s)后的橙汁在贮藏末期VC保存率为37.88%,这是因为高温易导致VC降解,考虑到VC的损耗应选择较低的杀菌温度。
2.3.5 护色剂对果泥贮藏期还原糖含量的影响
由于还原糖是美拉德反应的底物之一,其含量变化在一定程度上可以反映美拉德反应的程度。由图6可知,在贮藏期间还原糖含量出现短暂波动,但整体上呈现递减趋势,这是因为南酸枣复合果泥为酸性体系,其中添加的麦芽糖在酸性条件下会发生水解使还原糖含量增加,但美拉德反应又会消耗还原糖导致其含量减少。而在不同的灭菌条件下,抗坏血酸组和复合抑制剂组的还原糖含量均高于其他组,可能是由于在VC含量较高的果泥中,影响褐变的主要因素是VC的自身降解,而在VC含量不高的果泥中,影响其褐变的主要原因是美拉德反应。此结果与那广宁等[28]对南果梨果汁的非酶褐变研究类似,说明在贮藏期间大部分还原糖参与了美拉德反应,是造成水果加工产品非酶褐变的主要因素。
3 结论
南酸枣复合果泥最佳配方为南酸枣泥50%、苹果泥36%、柠檬汁添加量14%、麦芽糖添加量9%,大大降低了其含糖量,增加了销售范围,对扩大市场具有重要意义;护色剂的添加对果泥的褐变均有抑制效果,尤其是添加0.70%的抗坏血酸比未添加抑制剂时的褐变度下降了27.70%;贮藏期结束时,复合抑制剂组的褐变度和色差值最低,分别为0.264和3.33,VC保存率最高(82.65%),能明显抑制还原糖的消耗,有效缓解了复合果泥褐变的发生。因此,果泥最佳护色工艺为1.00%柠檬酸、0.70%抗坏血酸、0.01%植酸、85 ℃灭菌20 min。
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收稿日期:2023-07-12
基金项目:四川省科技厅重点研发项目(2021YFN0023);四川轻化工大学研究生创新基金项目(Y2022099)
作者简介:肖川泉(1998-),女,硕士研究生,研究方向:农产品精深加工。
*通信作者:叶阳(1982-),女,副教授,博士,研究方向:农畜产品精深加工。