南酸棗皮脫澀工藝優(yōu)化及其對(duì)棗皮品質(zhì)影響

劉成梅，褚貝貝，陳軍*，劉繼延

1. 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（南昌 330047）；2. 江西齊云山食品有限公司（崇義 341300）

南酸棗（Choerospondias axillaris）是一種常年生落葉喬木，主要分布于中國(guó)南方、日本、印度東北部[1]。其果酸味獨(dú)特，在民間食用歷史悠久，主要用來制作南酸棗糕、南酸棗軟糖等[2-3]。南酸棗皮是南酸棗產(chǎn)品加工副產(chǎn)物，營(yíng)養(yǎng)豐富[4]。Li等[5]研究發(fā)現(xiàn)南酸棗皮富含多酚、黃酮類物質(zhì)，且含量高于南酸棗肉；王召君[6]報(bào)道南酸棗皮中有機(jī)酸組成與南酸棗肉相似，其中乳酸、醋酸和琥珀酸高于棗肉。然而，南酸棗皮澀味較重，不能直接添加到食品中，所以在南酸棗產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，經(jīng)常被作為廢棄物丟棄[7]。因此，研究南酸棗皮脫澀工藝將推動(dòng)南酸棗皮產(chǎn)品開發(fā)利用，不僅可解決南酸棗皮的資源利用率問題和南酸棗皮因丟棄造成的環(huán)境污染問題，同時(shí)可為廣大消費(fèi)者提供營(yíng)養(yǎng)健康的功能性產(chǎn)品，滿足消費(fèi)者需求。

與澀柿相似，南酸棗皮澀味去除關(guān)鍵在于使其單寧含量的下降[8]。目前，關(guān)于南酸棗皮脫澀方法還未見報(bào)道，但澀柿的脫澀研究相對(duì)成熟，可以作為參照。Khademi等[9]采用乙醇和CO2對(duì)柿子果實(shí)進(jìn)行脫澀，并取得了良好效果，然而，南酸棗在去皮過程中經(jīng)過熱燙處理，不適于此種方法。王輝等[10]采用食鹽、明礬溶液浸泡柿果，將柿子中可溶性單寧含量降至0.14%。但是，食鹽浸泡會(huì)使南酸棗皮產(chǎn)生異味，不利于后續(xù)南酸棗皮產(chǎn)品開發(fā)，而明礬浸泡容易使南酸棗皮鋁離子含量超標(biāo)，引發(fā)安全問題。Chung等[11]比較了溫水浸泡法與氣調(diào)脫澀法，表明水浴能有效對(duì)柿子單寧進(jìn)行脫除，且溫水脫澀處理對(duì)鮮切柿子貯藏過程中褐變和軟化也具有一定的抑制作用。因此，試驗(yàn)選取水浴脫澀法對(duì)南酸棗皮進(jìn)行除澀，并用正交試驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，以期得到最佳脫澀條件，最后對(duì)最優(yōu)條件下脫澀前后的棗皮品質(zhì)進(jìn)行比較（色差、總黃酮含量、DPPH自由基清除能力、鐵離子還原能力、總酸和pH），評(píng)價(jià)脫澀工藝對(duì)棗皮品質(zhì)的影響。

1 試劑與方法

1.1 材料與儀器

南酸棗皮，江西省齊云山食品有限公司；福林酚（AR），北京索萊寶科技有限公司；沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品，阿拉丁試劑有限公司；蘆?。ǎ?9.9%）、抗壞血酸（＞99.9%）、DPPH（＞99.9%）、TPTZ（＞99.9%），美國(guó)Sigma公司；無水乙醇、氯化鐵、碳酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉均為分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠。

722N紫外可見分光光度計(jì)，上海精密科學(xué)儀器有限公司；FA2004電子天平，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；HWS12型電子恒溫水浴鍋，上海恒科科學(xué)儀器有限公司；料理機(jī)，九陽(yáng)股份有限公司；TDL-5-A型臺(tái)式離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠；便攜式色差儀HP-2136，上海譜熙光電科技有限公司；酸度計(jì)，上海精密儀器儀表有限公司。

1.2 方法

1.2.1 單因素條件篩選試驗(yàn)

1.2.1.1 不同脫澀溫度脫澀

準(zhǔn)確稱取50 g南酸棗皮于燒杯中，設(shè)置脫澀水浴溫度分別為40，50，60，70和80 ℃，脫澀時(shí)間2 h、液料比8∶1（mL/g）對(duì)南酸棗皮進(jìn)行脫澀[12-14]。以脫澀率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究不同脫澀溫度對(duì)南酸棗皮脫澀效果的影響。每組試驗(yàn)重復(fù)3次取平均值。

1.2.1.2 不同液料比脫澀

準(zhǔn)確稱取50 g南酸棗皮于燒杯中，設(shè)置液料比分別為2∶1，4∶1，6∶1，8∶1，10∶1和12∶1（mL/g），脫澀溫度60 ℃、脫澀時(shí)間2 h對(duì)南酸棗皮進(jìn)行脫澀[12-14]。以脫澀率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究不同液料比對(duì)南酸棗皮脫澀效果的影響。每組試驗(yàn)重復(fù)3次取平均值。

1.2.1.3 不同脫澀時(shí)間脫澀

準(zhǔn)確稱取50 g南酸棗皮于燒杯中，設(shè)置脫澀時(shí)間分別為1，2，3，4和6 h，脫澀溫度60 ℃、液料比8∶1（mL/g）對(duì)南酸棗皮進(jìn)行脫澀[12-14]。以脫澀率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究不同脫澀時(shí)間對(duì)南酸棗皮脫澀效果的影響。每組試驗(yàn)重復(fù)3次取平均值。

1.2.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)正交設(shè)計(jì)原理，選取脫澀溫度（A）、液料比（B）和脫澀時(shí)間（C）3個(gè)因素作為自變量，每個(gè)因素設(shè)置3個(gè)水平，以南酸棗皮脫澀率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行三因素三水平的正交試驗(yàn)分析，得出最優(yōu)脫澀工藝條件[15]。試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

1.2.3 南酸棗皮脫澀率測(cè)定

樣品單寧測(cè)定參照NY/T 1600—2008的方法，并將脫澀前后南酸棗皮單寧含量代入式（1），即得南酸棗皮脫澀率。

式中：D0為脫澀前單寧含量，mg/g；D1為脫澀后單寧含量，mg/g。

表1 試驗(yàn)因素水平表

1.2.4 水浴脫澀法對(duì)南酸棗皮品質(zhì)影響

選取最優(yōu)脫澀條件對(duì)南酸棗皮進(jìn)行脫澀，并對(duì)脫澀前后的南酸棗皮品質(zhì)（色差、總黃酮含量、DPPH自由基清除能力、鐵離子還原力、總酸和pH）進(jìn)行比較，評(píng)價(jià)最優(yōu)脫澀工藝條件對(duì)南酸棗皮品質(zhì)的影響，每組試驗(yàn)重復(fù)3次取平均值。

1.2.4.1 南酸棗皮色差測(cè)定

用色差儀檢測(cè)每個(gè)南酸棗皮樣品正面的中心，測(cè)定樣品的L*值、a*值、b*值[16]。

1.2.4.2 南酸棗皮總黃酮含量測(cè)定

樣品總黃酮含量測(cè)定參照黎晨晨等[17]的方法。

1.2.4.3 南酸棗皮DPPH自由基清除能力和鐵離子還原力測(cè)定

南酸棗皮DPPH自由基清除能力和鐵離子還原力測(cè)定參照李俶等[18]的方法。

1.2.4.4 總酸和pH的測(cè)定

總酸的測(cè)定參照GB 12293—1990：準(zhǔn)確稱取50 g南酸棗皮，以南酸棗皮與水的質(zhì)量比為1∶1進(jìn)行打漿。稱取制得的勻漿4 g，移入50 mL容量瓶，80 ℃水浴0.5 h，冷卻后定容，搖勻，過濾后取上清液，用0.1 mol/L NaOH溶液進(jìn)行電位滴定，以pH 8.1為滴定終點(diǎn)。用pH計(jì)直接測(cè)得南酸棗皮提取液中的pH，并記錄pH。

式中：C為NaOH溶液的濃度，mol/L；V為滴定消耗NaOH溶液體積，mL；K為換算系數(shù)，即1 mmol NaOH相當(dāng)于主要酸的質(zhì)量，以檸檬酸計(jì)K=0.07；V0為試樣浸提后的定容體積，mL；V1為滴定時(shí)吸取的樣液體積，mL；m為樣品質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 脫澀溫度對(duì)南酸棗皮脫澀效果影響

不同脫澀溫度對(duì)南酸棗皮脫澀效果影響見圖1。由圖1可知，當(dāng)脫澀溫度小于70 ℃時(shí)，脫澀率隨溫度升高而迅速增大，這可能是由于溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越快，單寧擴(kuò)散到溶液速率越大[19]。當(dāng)脫澀溫度大于70 ℃時(shí)，脫澀率增速變緩，原因可能是70 ℃時(shí)脫澀率接近臨界值，溫度對(duì)脫澀效果影響不再顯著[20]。由于高溫會(huì)使南酸棗皮熱敏性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分解，因此，脫澀溫度選取70 ℃為宜。

圖1 溫度對(duì)南酸棗皮脫澀率的影響

2.1.2 液料比對(duì)南酸棗皮脫澀效果的影響

不同液料比對(duì)南酸棗皮脫澀效果影響見圖2。由圖2可看出，當(dāng)液料比低于8∶1（mL/g）時(shí)，南酸棗皮的脫澀率隨液料比增加而顯著增大，這可能是液料比增加使得溶液與南酸棗皮接觸面積增大，顯著提高了單寧傳質(zhì)速率。當(dāng)液料比大于8∶1（mL/g）時(shí)，南酸棗皮脫澀率反而下降，原因可能是過高的液料比使得其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)溶出，阻礙了單寧的擴(kuò)散[21]?？紤]到脫澀效果與溶劑消耗，故液料比選取8∶1（mL/g）為宜。

圖2 不同液料比對(duì)南酸棗皮脫澀率的影響

2.1.3 脫澀時(shí)間對(duì)南酸棗皮脫澀效果的影響

不同脫澀時(shí)間對(duì)南酸棗皮脫澀效果影響見圖3。由圖3可知，當(dāng)脫澀時(shí)間小于3 h時(shí)，南酸棗皮脫澀率隨脫澀時(shí)間增加而急劇增大，當(dāng)脫澀時(shí)間大于3 h時(shí)，脫澀率基本恒定，這可能是由于在最初的3 h內(nèi)南酸棗皮的脫澀率就已達(dá)到該條件下臨界值的[20]。因此，脫澀時(shí)間選取3 h為宜。

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用L9(34)正交表進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)和優(yōu)化。正交試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及結(jié)果見表2。從表2可以看出，R值的大小順序?yàn)锳＞C＞B，這表明影響南酸棗皮脫澀的主次因素依次為脫澀溫度、脫澀時(shí)間、液料比；由K值可以看出，該脫澀工藝的最優(yōu)組合為A3B3C3。因最佳組合A3B3C3不在正交設(shè)計(jì)中，故在該條件下進(jìn)行3次重復(fù)驗(yàn)證試驗(yàn)，得脫澀率為69.41%。此結(jié)果高于正交表中最大脫澀率，因此最佳條件確定為脫澀溫度80 ℃、液料比10∶1（mL/g）、脫澀時(shí)間4 h。

圖3 時(shí)間對(duì)南酸棗皮脫澀率的影響

表2 正交試驗(yàn)L9(34)結(jié)果表

正交試驗(yàn)方差分析結(jié)果見表3。從表3可以看出，南酸棗皮脫澀影響因素中脫澀溫度和脫澀時(shí)間顯著，液料比影響不顯著，影響主次因素依次為脫澀溫度、脫澀時(shí)間、液料比，這與表2中R值結(jié)果一致，說明該模型對(duì)南酸棗皮脫澀條件參數(shù)優(yōu)化可靠可行，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

表3 正交試驗(yàn)方差分析表

2.3 脫澀前后南酸棗皮品質(zhì)變化

L*值代表明暗程度，a*值表示紅綠程度，b*值表示黃藍(lán)程度。脫澀前后L*和b*值無顯著性差異，a*值略微升高。這表明水浴脫澀前后明暗程度和黃藍(lán)程度無顯著變化，脫澀后南酸棗皮稍微變紅，這可能是由于水浴加熱處理對(duì)南酸棗皮中過氧化物酶和多酚氧化酶等氧化酶類活性造成了破壞，使酶鈍化[11]，而南酸棗皮中的抗壞血酸由于非酶促褐變氧化形成脫氫抗壞血酸，再經(jīng)一系列反應(yīng)形成褐色素，從而導(dǎo)致棗皮變紅[22]。

黃酮類物質(zhì)具有抗炎、抗病毒、抗氧化等作用，是南酸棗皮的主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。水浴脫澀后南酸棗皮總黃酮含量由49.47 mg/g下降至19.22 mg/g，說明水浴脫澀法除去澀味的同時(shí)也破壞了南酸棗皮的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，但仍比郭長(zhǎng)江等[23]報(bào)道的黃杏、李子、圣女果、青棗等的黃酮含量高，脫澀后南酸棗皮黃酮含量仍可接受。

DPPH自由基清除率和鐵離子還原力是衡量物質(zhì)抗氧化性的常用指標(biāo)，水浴脫澀后南酸棗皮DPPH自由基清除率由87.28%下降至59.99%，鐵離子還原力（以VC計(jì)）由15.40 mg/g下降至10.62 mg/g，表明水浴脫澀法對(duì)南酸棗皮的抗氧化性有一定的影響，這可能由于是南酸棗皮中黃酮類物質(zhì)溶出引起的，但脫澀后南酸棗皮抗氧化能力較羅青等[24]已報(bào)道的柚子果皮、柚子果肉、鮮玉米、小米椒等的抗氧化能力強(qiáng)，仍具很好的實(shí)用價(jià)值。

由表4中可知，南酸棗皮經(jīng)過水浴脫澀處理后總酸含量（以檸檬酸計(jì)）由3.31%下降至0.69%，表明水浴脫澀對(duì)南酸棗皮的酸度有顯著影響，造成一定酸的損失，但較吳曉紅等[25]測(cè)得的橙子、金橘、柚子等部分水果總酸含量相差不大；從測(cè)得的南酸棗皮提取液的pH可知，水浴脫澀前后pH雖略有增加，但在可接受范圍內(nèi)。

表4 水浴脫澀對(duì)南酸棗皮品質(zhì)的影響

3 結(jié)論

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，運(yùn)用正交試驗(yàn)法對(duì)南酸棗皮脫澀工藝進(jìn)行優(yōu)化，得最佳水浴脫澀工藝條件為脫澀溫度80 ℃、液料比10∶1（mL/g）、脫澀時(shí)間4 h，在此條件下南酸棗皮脫澀率達(dá)69.41%。在選取的試驗(yàn)范圍內(nèi)，脫澀溫度對(duì)南酸棗皮脫澀影響最大，其次為脫澀時(shí)間，液料比影響最小。對(duì)最佳脫澀條件下脫澀前后的南酸棗皮品質(zhì)（色差、總黃酮含量、DPPH自由基清除能力、鐵離子還原力、總酸和pH）進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)南酸棗皮在脫澀前后略微變紅，pH略微升高，總黃酮含量、DPPH自由基清除率、鐵離子還原力和總酸含量均呈下降趨勢(shì)，但均在可接受范圍之內(nèi)。這項(xiàng)研究表明，水浴脫澀法應(yīng)用于南酸棗皮脫澀高效可靠，具有一定的實(shí)用參考價(jià)值。