紅薯的高氧前處理對其濃縮汁品質(zhì)的影響

張文濤,李喜宏,2,*,潘艷芳,賈曉昱,劉　霞,姜　南,宋新飛

(1.天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院,天津 300457;2.天津食品安全低碳制造協(xié)同創(chuàng)新中心,天津 300457;3.天津捷盛東輝保鮮科技有限公司,天津 300300;4.國投中魯果汁股份有限公司乳山研發(fā)中心,山東煙臺 264500)

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紅薯的高氧前處理對其濃縮汁品質(zhì)的影響

張文濤1,李喜宏1,2,*,潘艷芳1,賈曉昱3,劉霞1,姜南4,宋新飛4

(1.天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院,天津 300457;2.天津食品安全低碳制造協(xié)同創(chuàng)新中心,天津 300457;3.天津捷盛東輝保鮮科技有限公司,天津 300300;4.國投中魯果汁股份有限公司乳山研發(fā)中心,山東煙臺 264500)

為明確高氧前處理對濃縮紅薯汁品質(zhì)的影響,以空氣處理為對照(CK),分別測定了12 ℃下經(jīng)100% O2處理12、24、48 h后的紅薯,制得的濃縮清汁的理化品質(zhì)、感官品質(zhì)和揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。結(jié)果表明:高氧處理24 h的紅薯制得的濃縮汁綜合評價最佳,可溶性固形物含量(TSS)和澄清度分別為(59.21%±0.96%)和(93.07%±0.34%),顯著高于其他處理,且感官品質(zhì)和風(fēng)味也優(yōu)于其他處理。高氧處理12 h和48 h的紅薯所制得濃縮汁的綜合評價也優(yōu)于CK,但兩處理間理化品質(zhì)差異不顯著。

高氧前處理,紅薯,濃縮汁,品質(zhì),揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

紅薯(IpomoeabatatasL.),又名甘薯、番薯、地瓜、山芋、紅苕等,屬于旋花科甘薯屬一年生或多年生草本植物,是世界上重要的糧食、飼料和工業(yè)原料作物[1-2]。我國紅薯資源豐富,種植面積和總產(chǎn)量分別約占全球70%和85%,年產(chǎn)量在1億噸以上,僅次于水稻、小麥和玉米,居世界首位[3-4]。紅薯營養(yǎng)全面,富含淀粉、膳食纖維、胡蘿卜素、維生素及鉀、鐵、銅、硒、鈣等10余種微量元素[5],是一種理想的食品加工原料。紅薯除了用于生產(chǎn)淀粉[6-7]、罐頭和休閑食品外,紅薯飲料的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)是當(dāng)前的一個重要發(fā)展方向。目前,國內(nèi)外很多專家學(xué)者在紅薯清汁[8]、濁汁[5]的加工工藝,以及加工過程中化學(xué)成分的變化[4,9]研究上取得了一定進展,但這些研究大都關(guān)注于紅薯飲料的生產(chǎn)過程,對紅薯原料前處理的研究未見報道。

表1　PE保鮮袋性能參數(shù)

高氧氣調(diào)是近年來興起的一種新型果蔬保鮮技術(shù),它不僅可以抑制果蔬腐爛病原微生物生長繁殖[10],降低果蔬貯藏期內(nèi)的腐爛率,還能抑制果蔬生理代謝[11],提高貯藏品質(zhì)。此外,高氧氣調(diào)能避免貯藏過程中,果蔬呼吸作用造成的低O2和高CO2環(huán)境,在一定程度上避免無氧酵解導(dǎo)致的乙醛、乙醇等異味物質(zhì)積累[12]。該法已在草莓[13]、藍(lán)莓[14]、桑葚[15]等水果貯藏,以及胡蘿卜[16]、蓮藕[17]、萵苣[18]等鮮切蔬菜的保鮮中取得了較好的效果,具有廣闊的應(yīng)用前景,但在食品加工上的應(yīng)用較少。

本文將高氧氣調(diào)作為前處理應(yīng)用于濃縮紅薯汁的加工,濃縮汁生產(chǎn)前先對原料進行100% O2氣調(diào)處理,旨在探索高氧前處理對濃縮紅薯汁品質(zhì)的影響,為濃縮紅薯汁乃至植物飲料的生產(chǎn)開辟新的思路。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

紅薯品種為紅香蕉,2015年10月采自河北雄縣,物流運抵實驗室后,挑選出大小均一、薯塊色澤和硬度正常、薯形完整無病蟲害、無機械傷的果實,每筐約15 kg分裝后,貯藏于溫度為(12±2) ℃、相對濕度為80%～95%的保鮮庫內(nèi)備用,經(jīng)檢測,該批次紅薯水分含量(80.85%±0.55%)、淀粉含量(11.14%±0.60%)、出汁率(43.05%±1.88%);聚乙烯保鮮袋(PE)國家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心(天津)提供,性能參數(shù)見表1;淀粉酶(2000 U/g)、果膠酶(50 U/g)、糖化酶(104U/mL)國藥集團化學(xué)試劑有限公司;氫氧化鈉、草酸、碳酸氫鈉均為分析純,天津市江天化工有限公司;2,6-二氯酚靛酚鈉分析純,北京索萊寶科技有限公司;2-辛酮上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

PAL-1手持折光儀日本ATAGO株式會社;CheckPoint便攜氣體分析儀丹麥PBI Dansensor公司;SY-2-6恒溫水浴鍋天津市歐諾儀器儀表有限公司;5804R高速冷凍離心機德國Eppendorf公司;RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上海越磁電子科技有限公司;CP114電子天平西杰天平(北京)儀器有限公司;4000MS氣相色譜-質(zhì)譜(gas chromatography-mass spectrometer,GC-MS)聯(lián)用儀美國瓦里安技術(shù)有限公司;PDMS/DVB萃取頭美國Supelco公司。

1.2實驗方法

1.2.1高氧處理將紅薯裝入已均勻打孔(每面各三個,孔徑0.5 cm)的PE保鮮袋,袋口扎緊,每袋果重約2 kg,每3袋紅薯置于一個專用氣調(diào)瓶中。以空氣處理為對照(CK),采用100% O2氣流(40 mL/min)分別處理紅薯12、24、48 h,每個處理設(shè)置3次重復(fù)。氣調(diào)結(jié)束后,取出紅薯并制作濃縮汁,測定其品質(zhì)指標(biāo)。

1.2.2濃縮紅薯汁的制備

1.2.2.1工藝流程濃縮紅薯汁的制作工藝基于紅薯清汁[1]和紫薯清汁[19]的前期研究,并根據(jù)預(yù)實驗結(jié)果稍作優(yōu)化,具體流程如下:

原料清洗→機械去皮→破碎→薯漿加熱→壓榨→加熱/冷卻→酶解→加熱/冷卻→過濾→濃縮→成品。

1.2.2.2操作要點機械去皮:去皮率應(yīng)高于60%。

破碎:使用50 ℃以上的軟化水(水∶紅薯漿=0.5∶1)和已經(jīng)稀釋到5%～20%的淀粉酶溶液(紅薯原漿∶淀粉酶=1∶0.0025)。

薯漿加熱:加熱至85 ℃,保溫2 h。

加熱/冷卻:加熱至95 ℃,保溫30 s,冷卻至55 ℃。

酶解:酶解前調(diào)酸,pH控制在在4～6之間;然后依次加入糖化酶(紅薯汁∶糖化酶=1∶0.001),酶解2.5 h;果膠酶(紅薯汁∶糖化酶=1∶0.0015),酶解2.5 h;活性炭或脫色樹脂(紅薯汁∶活性炭或脫色樹脂=1∶0.0015),作用3 h;膨潤土(紅薯汁∶膨潤土=1∶0.002),作用2 h。

加熱/冷卻:加熱到100 ℃,保溫30 s,然后冷卻至50～55 ℃。

過濾:25 ℃下,以5000 r/min離心30 min。

濃縮:60 ℃下,以0.095 MPa壓力旋蒸50 min。

1.2.3品質(zhì)指標(biāo)測定

1.2.3.1 理化品質(zhì)可溶性固形物含量(TSS)用PAL-1型手持折光儀測定,單位:%。

可滴定酸含量(TA)用NaOH滴定法測定[20],結(jié)果以蘋果酸計,單位:%。

抗壞血酸含量(VC):采用2,6-二氯靛酚滴定法測定[20],單位:mg/100 g。

澄清度:采用分光光度法,以蒸餾水為參比,比色杯厚1 cm,在波長650 nm下,將濃縮汁稀釋至TSS含量為10%時測定其透光率,以透光率表示果汁澄清度,單位%。

1.2.3.2感官品質(zhì)感官評價:感官評價小組由20名食品專業(yè)的研究生組成,其中男女生各10名,評價內(nèi)容包括風(fēng)味、口感、色澤與組織狀態(tài),每項滿分5分(表2)。感官評價時,需將制得的濃縮紅薯汁稀釋至TSS含量為10%。

表2　濃縮紅薯汁感官評價評分表

表3　不同處理濃縮紅薯汁的理化品質(zhì)

注:同行不同小寫字母代表差異顯著(p<0.05)。

1.2.3.3揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)測定樣品前處理:準(zhǔn)確稱取紅薯濃縮汁5 mL,用旋渦混合儀充分混勻,備用。

恒溫萃取吸附:將裝有樣品的頂空瓶置于預(yù)設(shè)水浴溫度為60 ℃的磁力攪拌器中保溫20 min,采用帶有65 μm PDMS/DVB萃取頭的固相微萃取裝置插入頂空瓶約1 cm處,推出萃取頭對濃縮汁樣品進行頂空萃取40 min,隨后將萃取頭轉(zhuǎn)入GC進樣口解析5 min。

檢測條件:色譜柱:VF-5ms色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)。質(zhì)譜條件:質(zhì)量分離器為離子阱,電離方式EI,發(fā)射電流150 μA,電子能量70 eV,離子阱溫度220 ℃,傳輸線溫度280 ℃。檢測器:FID,載氣:He,柱流量49.8 mL/min。不分流,流速1.0 mL/min,速率39 cm/s,總流量53.3 mL/min。

1.2.4數(shù)據(jù)處理與分析每組實驗設(shè)置三個重復(fù),實驗數(shù)據(jù)取其均值,應(yīng)用SPASS 19.0軟件對實驗數(shù)據(jù)的顯著性進行SNK檢驗,顯著水平0.05。

2　結(jié)果與分析

2.1高氧前處理對濃縮紅薯汁理化品質(zhì)的影響

理化指標(biāo)中,TSS和TA含量是影響果實風(fēng)味的重要因素[21],也是評價果汁品質(zhì)的重要指標(biāo);VC是果實主要的抗氧化成分之一,是評價營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo);澄清度是反映紅薯清汁透光率的重要指標(biāo)。通過對上述指標(biāo)的測定,能客觀地評價高氧前處理對濃縮紅薯汁理化品質(zhì)的影響。由表3知,高氧24 h組的TSS為(59.21%±0.96%),顯著高于高氧12 h組和CK(p<0.05),與高氧48 h組差異不顯著(p>0.05);各處理間TA和VC差異均不顯著(p>0.05);高氧24 h組的澄清度為(93.07%±0.34%),顯著高于其他處理(p<0.05),高氧48 h組的澄清度為(91.78%±0.44%)顯著高于CK(p<0.05),但與高氧12 h組差異不顯著(p>0.05)。表明,適當(dāng)?shù)母哐跚疤幚碛兄谔岣邼饪s紅薯汁的TSS含量和澄清度,改善濃縮紅薯汁的理化品質(zhì)。綜合考慮不同處理濃縮紅薯汁的理化品質(zhì),確定各處理的優(yōu)劣次序為高氧24 h>高氧48 h>高氧12 h>CK。

2.2高氧前處理對濃縮紅薯汁感官品質(zhì)的影響

雷達(dá)圖可以在同一張圖上體現(xiàn)多方面特征,評價多方面特性。通過雷達(dá)圖的形式表示感官特性強度的大小,揭示各處理間感官特性的差別,結(jié)果如圖1所示。由圖1可以看出,不同處理對濃縮紅薯汁口感和風(fēng)味影響明顯,對色澤影響次之,對組織狀態(tài)影響不大。高氧前處理組的感官品質(zhì)均優(yōu)于CK,說明高氧前處理有助于提高紅薯汁的口感和風(fēng)味。其中,高氧24 h組的風(fēng)味和口感評價分別為(4.3±0.3)和(4.5±0.3),顯著高于其他處理(p<0.05);高氧12 h組的口感和風(fēng)味優(yōu)于高氧48 h組,但二者的風(fēng)味評價差異不顯著(p>0.05);高氧處理組的色澤評價均顯著高于CK(p<0.05),但各處理組織狀態(tài)評分差異不顯著(p>0.05)。

圖1　不同處理濃縮紅薯汁的感官品質(zhì)Table 1　Sensory quality of sweet potato juiceconcentrate of different treatments

2.3高氧前處理對濃縮紅薯汁風(fēng)味的影響

紅薯經(jīng)不同前處理后制備濃縮汁,檢測其揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),高氧24 h組的總離子質(zhì)譜圖如圖2所示。由圖2可以看出,分離效果較好,可進一步對揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進行定性及相對定量分析。各樣品揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的名稱和相對含量詳見表4。

表4　不同處理濃縮紅薯汁的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)GC/MS分析

圖2　高氧24 h組紅薯濃縮汁揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的GC/MS總離子質(zhì)譜圖Table 2　The GC/MS total ion mass spectrum of volatile compounds of concentrate juice sample made by sweet potato treated with high oxygen for 24 h

注:-代表未檢出,表5同。

由表4知,各樣品分別檢出24、34、22、18種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),按照物質(zhì)種類對其進行歸納,得各樣品揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類及相對含量(表5)。由表5知,高氧12 h組、高氧48 h組和CK組的主要揮發(fā)性組分均為醛類和烴類,分別約占總揮發(fā)性成分的90%、70%和87%;而高氧24 h組的主要揮發(fā)性組分是醛類和醇類,約占總揮發(fā)性成分的85%,其組成特征較其他處理有所區(qū)別。

從相對含量上看,濃縮紅薯汁的主要風(fēng)味物質(zhì)是苯乙醛,分別占各樣品總揮發(fā)性成分的51.66%、32.51%、49.02%和34.52%,苯乙醛具有類似風(fēng)信子的花香[22],高氧12 h組和高氧48 h組苯乙醛的相對含量高于CK,芳香物質(zhì)保留效果最佳,高氧24 h組苯乙醛的相對含量最低,但其揮發(fā)性成分的組成特征有別于其他組,橙花醇的相對含量占其總揮發(fā)性成分的12.98%,它帶有令人愉快的玫瑰和橙花的香氣,是杏的一種芳香物質(zhì)[23],其他醇類如(S)-順式-馬鞭草烯醇等,雖然相對含量較低,但都是有別于其他組的特征揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),有研究證實7～12個碳原子的醇類呈現(xiàn)特有的香氣[24]。由此推測,高氧24 h組的感官品質(zhì)最佳,可能與其特殊的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)有關(guān)。

表5　不同處理濃縮紅薯汁揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類及相對含量

3　結(jié)論

高氧前處理提高了濃縮紅薯汁的理化品質(zhì)。其中,高氧24 h組的TSS為(59.21%±0.96%),高氧24 h組和高氧48 h組的澄清度為分別為(93.07%±0.34%)和(91.78%±0.44%),結(jié)果均顯著高于CK(p<0.05)。

高氧前處理改善了濃縮紅薯汁的感官品質(zhì)。其中,高氧24 h組的風(fēng)味和口感評分為(4.3±0.3)和(4.5±0.3),顯著高于CK(p<0.05),且高氧處理組的色澤評分均顯著高于CK(p<0.05);

高氧12 h組、高氧48 h組和CK的揮發(fā)性物質(zhì)主要由醛類和烴類組成,前兩種處理使主要風(fēng)味物質(zhì)苯乙醛得到更好的保留,高氧24 h組苯乙醛含量低于其他處理,但其揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的組成特征有別于其他處理,主要是醛類和醇類,具有獨特的風(fēng)味特征。

研究初步證實,高氧前處理可改善濃縮紅薯汁的品質(zhì)和風(fēng)味,為其在濃縮紅薯汁品質(zhì)提升實踐中的應(yīng)用提供了依據(jù),但高氧前處理能改善濃縮紅薯汁品質(zhì)的機理有待進一步研究。

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Effects of high oxygen pretreatment on sweet potato on its juice concentrate quality

ZHANG Wen-tao1,LI Xi-hong1,2,*,PAN Yan-fang1,JIA Xiao-yu3,LIU Xia1,JIANG Nan4,SONG Xin-fei4

(1.College of Food Engineering and Biotechrology,Tianjin University of Science and Technology,Tianjin 300457,China;2.Tianjin Food Safety & Low Carbon Manufacturing Collaborative Innovation Center,Tianjin 300457,China;3.Tianjin Gasin-brilliant Fresh Technology Co.,Ltd.,Tianjin 300300,China;4.Rushan R & D Center of SDIC Zhonglu Fruit Juice Co.,Ltd.,Yantai 264500,China)

Physical-chemical quality,sensory quality and volatile flavor compounds of condensed juice made from sweet potatoes treated with 100% O2for 12,24,48 h or air(CK)at 12 ℃ were analyzed in order to understand the effect of high oxygen pretreatment on quality of sweet potato juice concentrate. The results showed that pretreatment with 100% O2for 24 h had the best combined evaluation. Condensed juice made from sweet potatoes treated with 100% O2for 24 h had significantly higher total soluble solids content(TSS)and clarity,which were(59.21%±0.96%)and(93.07%±0.34%)respectively,and also had better sensory quality and flavor than others. Pretreatments with 100% O2for 12 h and 48 h were also better than CK,while the difference between them was not significant.

high oxygen pretreatment;sweet potato;condensed juice;quality;volatile flavor compounds

2015-12-25

張文濤(1990-)，男，碩士研究生，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏，E-mail:zhangwentao_14@126.com。

李喜宏(1960-)，男，博士，教授，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏，E-mail:lixihong@tust.edu.cn。

國家科技支撐計劃(2015BAD16B00)；“十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國家科技計劃(2015BAD19B02-03)；天津市科技計劃項目(14RCHZNC00107，15YFYSNC00010)。

TS255.44

A

1002-0306(2016)12-0108-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.12.013