菊粉梨汁的研制及其功能評價(jià)

于東寧,于基成,馬卉釧,夏曉楠,劉力濤

(大連民族大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,遼寧大連 116600)

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菊粉梨汁的研制及其功能評價(jià)

于東寧,于基成*,馬卉釧,夏曉楠,劉力濤

(大連民族大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,遼寧大連 116600)

以梨為原料、菊粉為配料研制了一種高膳食纖維梨汁飲品—菊粉梨汁。通過單因素實(shí)驗(yàn)、Box-Behnken(BB)實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn),結(jié)合感官評定的方法優(yōu)化了菊粉梨汁的最佳配方。采用DPPH法和重量法分別評價(jià)、測定了菊粉梨汁的清除自由基能力和膳食纖維的含量。結(jié)果表明,果膠酶添加量為0.05%時(shí)可獲得較高出汁率。菊粉梨汁的最佳配方為梨汁40%,蔗糖添加量為7.0%,檸檬酸為0.15%,菊粉為2.99%,復(fù)合穩(wěn)定劑為CMC-Na 0.15%,黃原膠0.10%,海藻酸鈉0.15%。該菊粉梨汁對自由基清除的IC50為2.64%,膳食纖維含量為4.98%,其抗氧化性和膳食纖維含量均高于不添加菊粉的對照組,說明通過菊粉添加可有效提高果汁飲品中膳食纖維含量和抗氧化性。

梨汁，菊粉，膳食纖維，抗氧化性

菊粉(inulin)又稱菊糖,是由D-呋喃果糖殘基以β(2→1)糖苷鍵連結(jié)而成的線形分子,末端有一個(gè)葡萄糖,聚合度通常為2～60,平均聚合度為30左右。菊粉廣泛存在于植物組織中,尤其在菊芋和菊苣中含量較高[1]。菊粉是一種天然可溶性多聚果糖和膳食纖維,90 ℃時(shí)溶解度可達(dá)35%,具有較好持水性、穩(wěn)定性和抗氧化性[2],較高濃度時(shí)則具有凝膠性。菊粉具有多種重要的生理功能:如低熱量、降血脂、促進(jìn)礦物元素吸收、預(yù)防肥胖、腸道雙向調(diào)節(jié)益生菌以及預(yù)防老年人便秘、結(jié)腸癌和骨質(zhì)疏松等[3-6]。從20世紀(jì)80年代開始,歐美等發(fā)達(dá)國家已將菊粉廣泛應(yīng)用于乳制品、飲料、低脂低熱食品、焙烤食品等中[7-8]。而我國在此方面研究相對滯后,關(guān)于菊粉深加工和應(yīng)用報(bào)道較少,特別是關(guān)于菊粉果汁飲料的研究更少有文獻(xiàn)報(bào)道。梨肉脆汁多、酸甜可口,營養(yǎng)豐富。中醫(yī)認(rèn)為梨性寒、味甘,有潤肺、消痰、止咳、降火、清心等功效[9]。因此,本文根據(jù)菊粉和梨的功能特性研制一種新型的、口味獨(dú)特的功能性飲品,使其既具有清熱潤肺、富含膳食纖維,又具有抗氧化性、有效改善營養(yǎng)素吸收和調(diào)節(jié)生理功能,符合現(xiàn)代人對新型功能飲品消費(fèi)需求,研究結(jié)果同時(shí)也可為菊粉在飲品中的應(yīng)用奠定實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

黃冠梨購自大連開發(fā)區(qū)沃爾瑪超市;蔗糖、檸檬酸、菊粉、CMC-Na、黃原膠、海藻酸鈉、D-異抗壞血酸鈉均為食品級;果膠酶(10000 U/g)東恒華道生物科技有限責(zé)任公司,食品級;DPPH、無水乙醇、丙酮均為分析純試劑。

UV-2000紫外-可見分光光度計(jì)尤尼柯(上海)儀器有限公司;HH-S型水浴鍋鞏義市英峪予華儀器廠;DS-1型高速組織搗碎機(jī)上海標(biāo)本模型廠;AL204型電子天平梅特勒-托利多有限公司;H-2050R型冷凍離心機(jī)湖南湘儀實(shí)驗(yàn)儀器開發(fā)有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1梨汁工藝流程梨→清洗→去皮、去核→切片→熱燙→護(hù)色、打漿、酶解→過濾→調(diào)配→梨汁。

1.2.2操作要點(diǎn)選用優(yōu)質(zhì)、無損傷和霉?fàn)€的梨,洗凈去皮去核,切成厚度為0.5 cm的薄片,立即放入沸水中熱燙3 min,放入組織搗碎機(jī)中破碎,破碎后加入0.2%(w/w)的D-異抗壞血酸鈉和適量果膠酶,50 ℃處理90 min。用4層紗布過濾,得到的梨汁再加入水、蔗糖、檸檬酸、菊粉和復(fù)合穩(wěn)定劑等,混勻,裝瓶熱力殺菌(100 ℃,20 min)后冷卻。

1.2.3果膠酶的添加量對梨汁出汁率的影響將梨打漿后,加入不同量的果膠酶,50 ℃處理90 min,6000 r/min離心15 min,稱取上清液的質(zhì)量計(jì)算其出汁率。

1.2.4菊粉梨汁的感官評價(jià)本實(shí)驗(yàn)由10名有經(jīng)驗(yàn)的評價(jià)人員組成感官評定小組,根據(jù)表1感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分別從產(chǎn)品的色澤、香氣、質(zhì)地和口感4方面進(jìn)行評分,最后取平均值。

表1　菊粉梨汁的感官評定表

1.2.5單因素實(shí)驗(yàn)分別改變梨汁、蔗糖、檸檬酸和菊粉的添加量,通過單因素的實(shí)驗(yàn)并結(jié)合感官評定評價(jià)各因素對菊粉梨汁的感官影響。固定蔗糖、檸檬酸、菊粉添加量分別為5.5%、0.20%、2.0%時(shí),考察不同梨汁的添加量對菊粉梨汁感官的影響;固定梨汁、檸檬酸、菊粉添加量分別為45.0%、0.20%和2.0%,考察不同蔗糖的添加量對菊粉梨汁感官的影響;在保持梨汁、菊粉和蔗糖的添加量分別為45.0%、2.0%和6.0%時(shí),考察不同檸檬酸的添加量對菊粉梨汁感官的影響;保持梨汁、蔗糖和檸檬酸的添加量分別為45.0%、6.0%和0.20%,考察不同菊粉的添加量對菊粉梨汁感官的影響。

1.2.6Box-Behnken(BB)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,采用BB實(shí)驗(yàn)進(jìn)行配方優(yōu)化,獲得最優(yōu)梨汁、菊粉、蔗糖和檸檬酸添加量(w/v)并進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。BB實(shí)驗(yàn)因素水平見表2。

表2　Box-Behnken實(shí)驗(yàn)因素水平表

1.2.7正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化復(fù)合穩(wěn)定劑配方在BB實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,采用正交實(shí)驗(yàn)法優(yōu)化穩(wěn)定劑羧甲基纖維素鈉(CMC-Na),黃原膠和海藻酸鈉用量,正交實(shí)驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)見表3,菊粉梨汁的感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表3　穩(wěn)定劑正交實(shí)驗(yàn)L9(34)因素水平表

1.2.8抗氧化性的測定參考鄭德勇[10]和嚴(yán)敏[11]等文獻(xiàn)方法,取3支試管,第1支試管中依次加入2.5 mL 6.5×10-5mol·L-1的DPPH溶液和1.5 mL的試樣液,混勻,室溫靜置20 min后,于517 nm處測定其吸光值(As);第2支試管中加入2.5 mL 50%(v/v)的乙醇溶液和1.5 mL的試樣液,室溫靜置20 min后,于517 nm處測定其吸光值(Ar);第3支試管中分別加入2.5 mL 6.5×10-5mol·L-1的DPPH溶液和1.5 mL 50%(v/v)乙醇溶液,室溫靜置20 min后在517 nm處測其吸光值(A0)。計(jì)算DPPH自由基清除率(%)。

1.2.9膳食纖維的測定參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5009.88-2008食品中總膳食纖維的測定[12]。

1.3數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)中每個(gè)處理重復(fù)3次,采用Excel 2010軟件作圖,Box-Behnken實(shí)驗(yàn)采用Design Expert V8.0.6軟件設(shè)計(jì)。

2　結(jié)果與分析

2.1果膠酶的添加量對梨汁出汁率的影響

果膠酶被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)的果汁加工中,可提高果汁產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性和改善果汁的過濾效果以及增強(qiáng)果汁的澄清度等[13]。由圖1可以看出,不同添加量的果膠酶對梨的出汁率有顯著影響。隨著果膠酶添加量的增加,梨的出汁率逐漸增加,在添加量為0.05%時(shí)達(dá)到最大,約為93%。隨后則趨于穩(wěn)定,因此選擇最佳果膠酶添加量為0.05%。

圖1　果膠酶的添加量對梨汁出汁率的影響Fig.1　Effect of different contents of pectinase on juice yield of pear

2.2單因素實(shí)驗(yàn)

2.2.1梨汁的添加量對菊粉梨汁感官的影響由圖2可以看出,鮮榨的梨汁量在30%～45%時(shí),隨著梨汁添加量的增加,感官評分逐漸增加;當(dāng)梨汁添加量超過45%時(shí),則分?jǐn)?shù)呈下降趨勢。說明不同梨汁的添加量對菊粉梨汁的感官具有顯著影響,因此,選擇梨汁的添加量為45%進(jìn)行下一步研究。

圖2　梨汁的添加量對菊粉梨汁感官評分的影響Fig.2　Effect of different content of pear juice on sensory score of inulin pear juice

2.2.2蔗糖添加量對菊粉梨汁感官的影響蔗糖作為菊粉果汁的主要甜味劑,其用量直接影響菊粉果汁的甜度和甜酸比,進(jìn)而影響口感和風(fēng)味。實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖3)發(fā)現(xiàn),隨著蔗糖添加量增加,感官評分呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢,在蔗糖添加量為6.0%時(shí)達(dá)到極值,因此,進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)選擇蔗糖添加量為6.0%。

圖3　蔗糖的添加量對菊粉梨汁感官評分的影響Fig.3　Effect of different content of sugar on sensory score of inulin pear juice

2.2.3檸檬酸的添加量對菊粉梨汁感官的影響檸檬酸是果汁生產(chǎn)中常用的一種酸度調(diào)節(jié)劑,是影響果汁飲料口味的重要因素[14]。圖4數(shù)據(jù)表明,隨著檸檬酸添加量的增加,菊粉果汁的感官評分值逐漸增加,但當(dāng)檸檬酸添加量超過0.2%以后,菊粉果汁的感官評分則急劇下降,因此,進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)選擇檸檬酸添加量為0.2%。

圖4　檸檬酸的添加量對菊粉梨汁感官評分的影響 Fig.4　Effect of different content of citric acid on sensory score of inulin pear juice

2.2.4菊粉的添加量對菊粉梨汁感官的影響由圖5可看出菊粉濃度在0.5%～2.5%時(shí),感官評分隨著菊粉添加量的增加而增加;當(dāng)菊粉濃度大于2.5%,感官評分降低。這可能是由于菊粉濃度過高時(shí),梨汁粘度隨菊粉添加量的增加而增大,影響了菊粉梨汁的口感,這一結(jié)果與湯鋒等人研究結(jié)果相一致[15]。

圖5　菊粉的添加量對菊粉梨汁感官的影響Fig.4　Effect of different content of inulin on sensory of inulin pear juice

2.3BB實(shí)驗(yàn)優(yōu)化菊粉梨汁的配方

在單因素優(yōu)化實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,采用BB實(shí)驗(yàn)并結(jié)合感官評定法,進(jìn)一步對影響菊粉梨汁的主要因素梨汁、菊粉、蔗糖和檸檬酸添加量進(jìn)行優(yōu)化,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4,方差分析結(jié)果見表5。

表4　Box-Behnken 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果

表5　Box-Behnken 實(shí)驗(yàn)方差分析

圖6　蔗糖和梨汁量交互作用對菊粉梨汁感官評分影響的響應(yīng)面圖Fig.6　Response surface showing effects of sucrose and pear juice on the sensory score of inulin pear juice

注:*代表差異顯著(p<0.05),**代表差異極顯著(p<0.01)。

由表5可知,二次回歸方程失擬項(xiàng)影響不顯著(p=0.1094>0.05),方程模型達(dá)到極顯著(p<0.0001),說明該回歸方程能與實(shí)驗(yàn)結(jié)果較好的擬合,模型成立。由二次多項(xiàng)回歸模型方程可知,在各項(xiàng)中,A、A2的置信度均大于99%,對菊粉梨汁有極顯著的影響,B、AB置信度大于95%,對菊粉梨汁有顯著的影響,這表明梨汁添加量和蔗糖添加量之間交互作用明顯(響應(yīng)面圖見圖6)。為進(jìn)一步確定最佳的梨汁添加量和蔗糖、檸檬酸、菊粉添加量,對回歸方程進(jìn)行優(yōu)化,刪除t檢驗(yàn)的不顯著項(xiàng),將回歸方程簡化為:Y=60.18-4.90A+1.99B-1.40C+1.46D-2.91AB-5.15A2。

對方程進(jìn)行最值求解,得到最佳配比為鮮榨梨汁40%、蔗糖7%、檸檬酸0.15%、菊粉2.99%時(shí),感官評定的分?jǐn)?shù)能達(dá)到74分。利用優(yōu)化后配方進(jìn)行菊粉梨汁的調(diào)配,評定平均分值為79.8,和BB實(shí)驗(yàn)預(yù)測值基本吻合。

2.4穩(wěn)定劑對菊粉梨汁感官評分的影響

穩(wěn)定劑能改善產(chǎn)品的物理性質(zhì),增加粘度,賦予產(chǎn)品粘滑適合的口感,并能保持所在體系的相對穩(wěn)定[16]。在BB實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,采用正交實(shí)驗(yàn)對CMC-Na、黃原膠和海藻酸鈉添加量(w/v)進(jìn)行優(yōu)化,正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

表6　L9(34)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表6可知,影響本實(shí)驗(yàn)菊粉梨汁的感官評分的極差R的大小順序?yàn)锳>C>B,即CMC-Na的添加量為主要影響因素,黃原膠的添加量影響最小。根據(jù)k值可知,最佳組合為A2B1C2。綜合考慮菊粉梨汁穩(wěn)定性,確定各穩(wěn)定劑的添加量分別為:CMC-Na 0.15%,黃原膠0.1%,海藻酸鈉0.15%。

2.5菊粉梨汁的抗氧化性測定

DPPH是一種穩(wěn)定的自由基,在可見光區(qū)最大吸收峰為517 nm。DPPH溶液中加入自由基清除劑時(shí),在517 nm處的吸收光度變小。吸收光度降低程度與自由基被清除的程度間呈線性關(guān)系,可用于表示自由基的清除程度,從而可以評價(jià)產(chǎn)品中活性物質(zhì)的抗氧化能力。其能力大小用清除率來表示,清除率越大,抗氧化能力越強(qiáng)[17]。如圖7所示,菊粉梨汁對DPPH自由基清除率線性回歸方程為y1=12.704x1+16.48,其IC50為2.64%;對照組(不含菊粉的梨汁)的線性回歸方程為y2=10.376x2+11.49,IC50為3.71%。結(jié)果表明,菊粉梨汁對DPPH自由基的清除率遠(yuǎn)高于對照組,說明梨汁中加入菊粉后能提高其抗氧化性。

圖7　菊粉梨汁和對照組對DPPH自由基的清除率Fig.7　Free radical scavenging activities of inulin pear juice and control on DPPH

2.6菊粉梨汁中總膳食纖維含量的測定及優(yōu)化后菊粉梨汁配方的驗(yàn)證

對照組和配方優(yōu)化后的菊粉梨汁膳食纖維含量分析結(jié)果表明,菊粉梨汁的膳食纖維含量(4.98%)明顯高于對照組(2.39%),為對照組的2.08倍,說明通過添加菊粉可較好的提高梨汁中膳食纖維的含量。

根據(jù)BB實(shí)驗(yàn)和復(fù)合穩(wěn)定劑正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化后菊粉梨汁工藝配方,制備10組菊粉梨汁,經(jīng)感官評定后評價(jià)得分為(90±1.5)分,結(jié)果表明經(jīng)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化后的菊粉梨汁工藝配方最優(yōu)且穩(wěn)定。

3　結(jié)論

通過單因素實(shí)驗(yàn)、BB實(shí)驗(yàn)、正交實(shí)驗(yàn)并結(jié)合感官評價(jià)確定了菊粉梨汁飲品的最佳配方為:鮮榨梨汁40%,蔗糖添加量為7.0%,檸檬酸為0.15%,菊粉為2.99%,復(fù)合穩(wěn)定劑的最佳配比為CMC-Na 0.15%,黃原膠0.10%,海藻酸鈉0.15%。產(chǎn)品色澤為淡黃色,有濃郁的梨汁清香,酸甜可口,具有良好的穩(wěn)定性,同時(shí)菊粉梨汁抗氧化性和膳食纖維含量遠(yuǎn)高于對照組,說明梨汁中添加菊粉可有效提高飲品的抗氧化性和膳食纖維含量,從而使飲品具有一定功能性,同時(shí)實(shí)驗(yàn)也為進(jìn)一步開發(fā)功能果汁飲品奠定了基礎(chǔ)。

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Preparation of inulin pear juice and its function evaluation

YU Dong-ning,YU Ji-cheng*,MA Hui-chuan,XIA Xiao-nan,LIU Li-tao

(College of Life Science,Dalian Nationalities University,Dalian 116600,China)

A kind of pear juice with high diet fiber was developed by adding inulin. The formula of inulin pear juice was optimized with the methods of single factor experiment,Box-Behnken(BB)and orthogonal experiment combining sensory evaluation. And free radical scavenging capacity and the dietary fiber content of inulin pear juice were investigated by DPPH and gravimetric analysis methods. The results showed that the higher juice yield of pear treated by 0.05% of pectinase,and the optimization formula of inulin pear juice including 40% of pear juice,7.0% of sugar,0.15% of citric acid,2.99% of inulin,0.15% of carboxymethyl cellulose sodium(CMC-Na),0.10% of xanthan gum and 0.15% of sodium alginate. The IC50of free radical scavenging of the inulin pear juice was 2.64% and the content of diet fibre was 4.98%,and the two indexes were both higher than the control,which indicated that the diet fibre content and anti-oxidation of inulin pear juice were improved by adding inulin.

pear juice;inulin;diet fibre;anti-oxidation

2015-10-08

于東寧(1994-), 女，本科，研究方向：食品科學(xué)，E-mail:360375570@qq.com。

于基成(1968-)，男，博士，教授，研究方向：食品質(zhì)量與安全,E-mail:yujc@dlnu.edu.cn。

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)資助項(xiàng)目(DC201501020201)；遼寧省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃資助項(xiàng)目(S201512026019)。

TS275

B

1002-0306(2016)12-0250-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.12.039