不同貯藏溫度下山梨酸鉀和焦亞硫酸鈉對(duì)南酸棗皮漿品質(zhì)的影響

王日思 - 褚貝貝 - 凌華山 - 陳明舜 -陳 軍 劉成梅 - 劉繼延 -

(1. 江西旅游商貿(mào)職業(yè)學(xué)院經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，江西 南昌 330100；2. 南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330047；3. 江西齊云山食品有限公司，江西 崇義 341000)

南酸棗又名廣棗，主要分布于中國(guó)江西、湖南、湖北、云南和廣西等氣候溫濕適宜、土壤條件合適的暖溫帶地區(qū)，其干燥成熟果實(shí)為蒙藥的習(xí)用藥材，可用于治療心肌缺血、心律失常等心腦血管疾病。南酸棗鮮果味酸、澀，不耐儲(chǔ)藏，主要用于加工棗糕，而南酸棗糕加工過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的棗皮[1-2]，常作為廢棄物被丟棄，不僅造成資源浪費(fèi)，還污染環(huán)境。將南酸棗皮處理成其他產(chǎn)品的原料是一種有效的轉(zhuǎn)化途徑[3]。南酸棗皮在加工前通常需要打漿處理，而打漿過(guò)程往往伴隨褐變反應(yīng)及營(yíng)養(yǎng)物的損失。因此，研究南酸棗皮在打漿及棗皮漿貯藏過(guò)程的品質(zhì)變化，對(duì)開發(fā)南酸棗皮具有非常重要的意義。

在食品加工貯藏過(guò)程中通常會(huì)加入防腐劑，山梨酸鉀和焦亞硫酸鈉是兩種常用的防腐劑，能有效抑制食品微生物生長(zhǎng)繁殖、保持品質(zhì)、延長(zhǎng)貨架期[4-6]。研究表明，山梨酸鉀可有效保持羅望子產(chǎn)品貯藏期間營(yíng)養(yǎng)和外觀品質(zhì)[7]；焦亞硫酸鈉對(duì)雙孢蘑菇有保鮮和護(hù)色的效果[8]，對(duì)核桃青果有較好的保藏效果[9]。然而，關(guān)于山梨酸鉀和焦亞硫酸鈉在南酸棗皮打漿及貯藏過(guò)程中的應(yīng)用尚未見諸于報(bào)道。貯藏過(guò)程中，溫度對(duì)食品顏色和營(yíng)養(yǎng)素影響較大[10]；Liu等[11]報(bào)道溫度對(duì)紅蘿卜花色苷有一定影響；Pinheiro等[12]研究表明較低溫不利于番茄貯藏，并對(duì)各指標(biāo)建立了動(dòng)力學(xué)模型。

試驗(yàn)擬選擇4 ℃作為低溫貯藏溫度、25 ℃作為常溫貯藏溫度、35 ℃作為加速貯藏溫度，分別對(duì)3個(gè)貯藏溫度下南酸棗皮漿的重要指標(biāo)(菌落總數(shù)、L*值、多酚含量、DPPH自由基清除力和pH)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并分析L*值和多酚降解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，評(píng)價(jià)山梨酸鉀和焦亞硫酸鈉對(duì)南酸棗皮漿貯藏品質(zhì)的影響，旨在為南酸棗皮產(chǎn)品的開發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

南酸棗皮：江西省齊云山食品有限公司；

山梨酸鉀、焦亞硫酸鈉：食品級(jí)，河南千志商貿(mào)有限公司；

平板計(jì)數(shù)瓊脂：北京陸橋技術(shù)股份有限公司；

福林酚：分析純，北京索萊寶科技有限公司；

沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)品：分析純，阿拉丁試劑有限公司；

蘆丁(>99.9%)、DPPH(>99.9%)：美國(guó)Sigma公司；

氯化鈉、無(wú)水乙醇、氯化鐵、碳酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉：分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

紫外—可見分光光度計(jì)：722N型，上海精密科學(xué)儀器有限公司；

電子天平：FA2004型，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；

立式壓力蒸汽滅菌器：LDZX-50KB型，上海申安醫(yī)療器械廠；

恒溫恒濕培養(yǎng)箱：HWS-250型，上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；

電子恒溫水浴鍋：HWS12型，上海恒科科學(xué)儀器有限公司；

冷凍干燥機(jī)：AlpHa1-2LD型，德國(guó)Christ公司；

高速組織搗碎機(jī)：DS-1型，上海精科實(shí)業(yè)有限公司；

臺(tái)式離心機(jī)：TDL-5-A型，上海安亭科學(xué)儀器廠；

便攜式色差儀：HP-2136型，上海譜熙光電科技有限公司；

pH計(jì)：PHSJ-4F型，上海精密儀器儀表有限公司。

1.3 方法

1.3.1 南酸棗皮漿制備及貯藏 選取同批次，顏色一致，無(wú)腐爛變質(zhì)的新鮮南酸棗皮，用流動(dòng)水清洗并瀝干。南酸棗皮與水按質(zhì)量比5∶2混合，各處理組分別添加焦亞硫酸鈉或山梨酸鉀至不同濃度(以南酸棗和水的總質(zhì)量計(jì)，見表1)。將南酸棗皮用高速組織搗碎機(jī)打成勻漿，分裝，分別于4，25，35 ℃下貯藏，測(cè)定不同貯藏時(shí)間(0，10，30，60，90 d)的菌落總數(shù)、L*值、多酚、DPPH自由基清除率和pH，并對(duì)L*值和多酚降解動(dòng)力學(xué)進(jìn)行模擬，研究不同貯藏溫度下山梨酸鉀和焦亞硫酸鈉對(duì)南酸棗皮漿貯藏品質(zhì)的影響。

表1南酸棗皮漿中山梨酸鉀和焦亞硫酸鈉的質(zhì)量濃度?

Table 1 Mass concentration of potassium sorbate and sodium metabisulfite inChoerospondiasaxillarispeel pulp

組號(hào)濃度/%組號(hào)濃度/%控制組—B10.015A10.015B20.025A20.025B30.035A30.035B40.050A40.050

? Ai為山梨酸鉀試驗(yàn)組；Bi為焦亞硫酸鈉試驗(yàn)組。

1.3.2 菌落總數(shù)測(cè)定 按GB 4789.2—2016執(zhí)行。

1.3.3L*值測(cè)定 采用色差儀[13]。

1.3.4 多酚含量測(cè)定 參考李倩等[14]的方法稍作修改。將南酸棗皮漿進(jìn)行冷凍干燥，凍干后的南酸棗皮進(jìn)行粉碎，精確稱取0.5 g南酸棗皮粉末，用60%乙醇以料液比1∶60 (g/mL)、60 ℃水浴提取1.5 h，冷卻至室溫后，定容至50 mL容量瓶中，搖勻。4 000 r/min 離心10 min，棄沉淀。取0.1 mL上清液于10 mL離心管，加8.15 mL蒸餾水，混合后加0.25 mL福林酚試劑，混勻，在5～8 min內(nèi)加入7.5% Na2CO3溶液0.5 mL，混勻，室溫下避光靜置2 h，于760 nm處測(cè)吸光度。以0.1 mL蒸餾水作為空白對(duì)照，以沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)樣品為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照，結(jié)果表示為每克干物質(zhì)的沒(méi)食子酸當(dāng)量。

1.3.5 DPPH自由基清除能力測(cè)定 參考Miao等[15]的方法并稍作修改。吸取1.3.4中上清液0.1 mL，加入DPPH 溶液5.9 mL，充分震蕩，暗處反應(yīng)30 min，515 nm處測(cè)定吸光度。按式(1)計(jì)算DPPH自由基清除率。

(1)

式中：

c——清除率，%；

A0——空白對(duì)照組吸光值；

A1——樣品組吸光值。

1.3.6 pH測(cè)定 參考Liang等[4]的方法稍作修改。準(zhǔn)確稱取凍干的南酸棗皮粉末0.5 g，加入30 mL蒸餾水，80 ℃水浴0.5 h，冷卻至室溫，定容至50 mL，搖勻，過(guò)濾取上清液，用pH計(jì)直接測(cè)定pH值。

1.3.7 降解動(dòng)力學(xué)分析 參考Valdivia-Nájar等[16-17]的方法，分別按式(2)、(3)對(duì)儲(chǔ)藏過(guò)程中L*值和多酚數(shù)據(jù)進(jìn)行零級(jí)或一級(jí)降解動(dòng)力學(xué)模型擬合。

Kt=C0-C，

(2)

Kt=ln(C0/C)，

(3)

式中：

K——降解速率常數(shù)；

t——時(shí)間，d；

C——研究因子；

C0——初始因子。

1.3.8 數(shù)據(jù)分析 采用SPSS 25.0軟件的Tukey方法對(duì)各組變量進(jìn)行顯著性分析，小寫字母不同表示在同溫度下各組之間具有顯著性差異；采用Origin 2017軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖和線性擬合。

2 結(jié)果與分析

2.1 南酸棗皮打漿及貯藏期間菌落總數(shù)變化

由表2可知，控制組在4，25，35 ℃下均不能有效貯藏，25，35 ℃下貯藏10 d菌落總數(shù)超標(biāo)，4 ℃下貯藏60 d菌落總數(shù)超標(biāo)；A1、A2、A3組在25，35 ℃下貯藏10 d菌落總數(shù)超標(biāo)，4 ℃下貯藏90 d有大量菌落生長(zhǎng)；而A4組和B1、B2、B3、B4組在試驗(yàn)過(guò)程中各貯藏溫度下菌落總數(shù)均未超標(biāo)，表明0.050%山梨酸鉀和0.015%～0.050%焦亞硫酸鈉可有效抑制微生物生長(zhǎng)，延長(zhǎng)南酸棗皮漿貯藏期。此外，焦亞硫酸鈉相對(duì)山梨酸鉀具有更好的抑菌效果。山梨酸鉀的作用機(jī)理是損害微生物細(xì)胞中脫氫酶系統(tǒng)，而焦亞硫酸鈉是溶于水后會(huì)產(chǎn)生亞硫酸，其能消耗食品中的O2使好氧性微生物缺氧而致死，并能抑制某些微生物生理活動(dòng)中酶的活性，因此對(duì)細(xì)菌的殺滅作用強(qiáng)，但對(duì)酵母菌的作用弱。綜上可知，菌落總數(shù)增長(zhǎng)與貯藏溫度呈正相關(guān)，低溫有助于抑制南酸棗皮漿微生物繁殖。考慮到生產(chǎn)成本以及兩種防腐劑可能對(duì)南酸棗皮色澤和抗氧化產(chǎn)生影響，后續(xù)研究中焦亞硫酸鈉僅采用最低濃度0.015%作為考察組，與0.050%山梨酸鉀進(jìn)行比較。

表2 不同貯藏溫度下南酸棗皮漿的菌落總數(shù)?

? DB 36/1090—2018《江西省地方標(biāo)準(zhǔn) 南酸棗糕生產(chǎn)衛(wèi)生規(guī)范》規(guī)定菌落總數(shù)超過(guò)3.0×105CFU/g視為超標(biāo)。

2.2 L*值變化

由圖1可知，B1組初始L*值顯著高于控制組和A4組，表明B1組亮度優(yōu)于控制組和A4組的，可能是由于焦亞硫酸鈉在打漿過(guò)程中起到了護(hù)色作用，焦亞硫酸鈉溶解到水中產(chǎn)生的亞硫酸是強(qiáng)還原劑，具有漂白作用[4,18]。4 ℃下各組L*值變化較緩慢，貯藏前10 d，B1組顯著高于控制組和A4組(P<0.05)；當(dāng)貯藏時(shí)間為60 d時(shí)，A4組和B1組間無(wú)顯著差異(P>0.05)。25，35 ℃下L*值變化較快，當(dāng)貯藏時(shí)間為10 d時(shí)，A4組和B1組間無(wú)顯著差異(P>0.05)。這可能是由于低溫(4 ℃)可以有效抑制褐變，而且低溫(4 ℃)條件下，焦亞硫酸鈉能起到更好的護(hù)色作用。因此，焦亞硫酸鈉作為防腐劑，低溫儲(chǔ)藏有利于保持南酸棗皮漿的品質(zhì)，在南酸棗皮開發(fā)時(shí)可優(yōu)先考慮。

2.3 多酚含量變化

多酚類物質(zhì)是南酸棗皮中重要的營(yíng)養(yǎng)物以及抗氧化物質(zhì)之一，也是果蔬發(fā)生酶促褐變的主要因素[19-20]。由圖2可知，A4組、B1組和控制組三者初始值差異不顯著(P>0.05)，說(shuō)明0.050%山梨酸鉀和0.015%焦亞硫酸鈉對(duì)南酸棗皮打漿過(guò)程中多酚含量無(wú)顯著影響；同一溫度下，A4組和B1組貯藏相同時(shí)間，二者多酚含量無(wú)顯著差異(P>0.05)，表明0.050%山梨酸鉀和0.015%焦亞硫酸鈉對(duì)南酸棗皮漿多酚含量影響無(wú)顯著區(qū)別；4 ℃下貯藏90 d后，多酚含量>86.00 mg/g，25 ℃下貯藏90 d后，多酚含量下降至71.00 mg/g，35 ℃下貯藏90 d后，多酚含量下降至53.00 mg/g，與貯藏過(guò)程中南酸棗皮漿L*值變化相似。因此，溫度是影響南酸棗皮漿多酚物質(zhì)的重要因素，低溫(4 ℃)對(duì)南酸棗皮漿多酚降解抑制效果更好，而防腐劑不是影響多酚含量的因素。

圖1 不同貯藏溫度下南酸棗皮漿的L*值

圖2 不同貯藏溫度下南酸棗皮漿的多酚含量

2.4 DPPH自由基清除率變化

雖然山梨酸鉀一般作為防腐劑，其抗氧化能力較弱，焦亞硫酸鈉在作為防腐劑的同時(shí)還具有較好的抗氧化性。由圖3可知，A4組、B1組和控制組三者之間并無(wú)顯著性差異(P>0.05)，說(shuō)明A4組和B1組處理對(duì)南酸棗皮打漿時(shí)DPPH自由基清除率變化無(wú)顯著影響。焦亞硫酸鈉的抗氧化性在試驗(yàn)中未體現(xiàn)出來(lái)，可能是由于添加量太低。同一溫度下，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，防腐劑對(duì)DPPH自由基清除率的影響無(wú)顯著差異(P>0.05)；溫度對(duì)南酸棗皮漿DPPH自由基清除率有顯著影響(P<0.05)，其中低溫(4 ℃)對(duì)抑制DPPH自由基清除率下降有較好效果。此外，DPPH自由基清除率變化趨勢(shì)與多酚相似，可能是由于多酚類物質(zhì)是影響抗氧化能力的主要因素之一[21]。

2.5 pH值變化

pH是南酸棗皮漿和食品貯藏的重要指標(biāo)[22-23]，由圖4可知，A4組初始pH最大，B1組次之、控制組最小，且貯藏期內(nèi)A4組和B1組pH值均高于控制組，可能是因?yàn)樯嚼嫠徕浐徒箒喠蛩徕c酸性較控制組低，與南酸棗皮漿發(fā)生不同程度的中和反應(yīng)從而使pH升高。A4組pH值在4 ℃下無(wú)顯著變化(P>0.05)，在25，35 ℃下有顯著下降的趨勢(shì)(P<0.05)，說(shuō)明低溫(4 ℃)可以抑制0.050%山梨酸鉀南酸棗皮漿的pH值下降。這可能是由于低溫和山梨酸鉀協(xié)同作用抑制了產(chǎn)酸菌的活性，減少了酸性物質(zhì)的產(chǎn)生。B1組pH值在不同貯藏溫度下均產(chǎn)生了顯著下降(P<0.05)，表明所選貯藏溫度對(duì)0.015%焦亞硫酸鈉南酸棗皮漿的pH值影響較小。

2.6 貯藏過(guò)程中L*值和多酚降解動(dòng)力學(xué)分析

由表3可知，L*值在各溫度的一級(jí)反應(yīng)模型決定系數(shù)累加值均大于零級(jí)反應(yīng)模型的，說(shuō)明一級(jí)反應(yīng)降解動(dòng)力學(xué)模型更適合描述南酸棗皮漿貯藏過(guò)程中的L*值變化[24-25]。由表4可知，南酸棗皮漿貯藏過(guò)程中多酚含量變化更符合零級(jí)反應(yīng)降解動(dòng)力學(xué)模型。同一溫度下，0.050% 山梨酸鉀和0.015%焦亞硫酸鈉處理組L*值和多酚降解速率常數(shù)差異不大，與貯藏90 d后A4組和B1組L*值和多酚含量無(wú)顯著差異結(jié)果一致，而同一防腐劑組在不同溫度下L*值和多酚含量降解速率差異顯著(P<0.05)，表明溫度對(duì)L*值和多酚降解影響較大，與2.2、2.3分析結(jié)果一致。

圖3 不同貯藏溫度下南酸棗皮漿的DPPH自由基清除率

圖4 不同貯藏溫度下南酸棗皮漿的pH

表3 南酸棗皮漿L*值反應(yīng)速率及決定系數(shù)

表4 南酸棗皮漿多酚降解速率及決定系數(shù)

3 結(jié)論

研究了不同溫度下山梨酸鉀和焦亞硫酸鈉對(duì)南酸棗皮打漿及其貯藏品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，焦亞硫酸鈉既可以作為防腐劑也可以作為護(hù)色劑，且抑菌效果優(yōu)于山梨酸鉀；防腐劑的加入對(duì)打漿和貯藏過(guò)程中多酚含量和DPPH自由基清除率無(wú)顯著性影響(P>0.05)，但會(huì)不同程度地升高漿液的pH；低溫(4 ℃)有利于南酸棗皮漿貯藏；貯藏過(guò)程中南酸棗皮漿L*值和多酚含量分別符合一級(jí)和零級(jí)降解動(dòng)力學(xué)模型。后續(xù)可考察濃度<0.015%時(shí)焦亞硫酸鈉對(duì)南酸棗皮貯藏效果的影響。