大豆種皮多糖對低糖型櫻桃醬流變性質(zhì)的影響

朱丹實 魏立威 任曉俊 寇程程 曹雪慧 劉 賀

（渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院 生鮮農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工及安全控制技術(shù)國家地方聯(lián)合工程研究中心遼寧省食品安全重點實驗室 遼寧省高等學(xué)校生鮮食品產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院 遼寧錦州121013）

櫻桃色澤鮮艷，酸甜可口，營養(yǎng)豐富[1-2]，不僅含有豐富的蛋白質(zhì)、碳水化合物[3]、維生素C、維生素B、維生素A，還含有鈣、磷、鐵等多種微量元素。據(jù)報道，櫻桃的鐵含量居眾水果之首，是蘋果的20～30 倍[4]。櫻桃果肉中的花色苷、花青素、紅色素等物質(zhì)，具有比維生素E 更強的抗氧化能力。櫻桃熱量低，膳食纖維含量高，具有很高的養(yǎng)生價值和藥用價值[5-6]。櫻桃的營養(yǎng)保健功能還源于它富含多種生物活性物質(zhì)，如含有極強抗氧化作用的褪黑素，可以清除多種自由基[7-8]。然而，櫻桃肉軟、皮薄、汁液豐富、易腐爛[9]，其采收期較短，一般在5～6月的高溫季節(jié)，采后貯藏運輸過程中極易出現(xiàn)果實軟化、褐變、風(fēng)味變淡和腐爛變質(zhì)等現(xiàn)象，因此櫻桃的采后處理是目前亟待解決的首要問題[10-11]。

果醬是以新鮮水果為主料，經(jīng)揀選、去核、護色、滅酶、殺菌等工序，采用不同配方進行加工制得。雖經(jīng)過高溫處理，但仍能保持新鮮水果特有的天然風(fēng)味，滋味香甜，且易于運輸和貯藏。近幾年消費者對果醬的需求量迅速增長，將櫻桃加工成櫻桃醬，是一種有效的櫻桃貯藏方法[12]。

大豆種皮是大豆加工業(yè)的主要副產(chǎn)物，是潛在的廉價果膠的商業(yè)來源[13]。大豆種皮多糖（Soy hull polysaccharide，SHP） 作為原料制備的生物大分子，不僅具有高甲氧基果膠的特性和良好的增稠作用[14-15]，而且作為一種水溶性植物多糖，SHP具有黏度較高，吸水性強，分散性好等功能特性，因此可廣泛用于改善食品穩(wěn)定性。另外，SHP 還具有良好的益生功能。作為一種膳食纖維，可以抑制胃腸道消化，增強飽腹感，而且發(fā)酵纖維作為益生元，可以增加益生菌，如雙歧桿菌和乳酸桿菌的數(shù)量，從而具有抗癌，降血脂，降血糖等功效[16]。

本研究以櫻桃為主要原料制備櫻桃醬，通過響應(yīng)面法優(yōu)化產(chǎn)品的工藝參數(shù)及配方，研究添加SHP 對其流變學(xué)性質(zhì)的影響，通過添加不同分子質(zhì)量（低分子質(zhì)量、中間分子質(zhì)量、高分子質(zhì)量）的SHP 和商業(yè)果膠作對照，在靜態(tài)流動和動態(tài)流動模式（溫度掃描、時間掃描）下，測定果醬的流變特性并做比較分析，旨在提高櫻桃醬的品質(zhì)和營養(yǎng)價值，拓寬SHP 的應(yīng)用范圍。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

櫻桃：新鮮紅燈櫻桃（Prunus avium L.），6月中旬采購于錦州水果批發(fā)市場，挑選成熟度一致，無機械損傷和病蟲害并帶有果梗的櫻桃果實作為試驗材料。

大豆種皮多糖（Soy hull polysaccharide，SHP）：低分子質(zhì)量（5 000～10 000 u），中間分子質(zhì)量（10 000～50 000 u）和高分子質(zhì)量（>50 000 u），由渤海大學(xué)糧油及植物蛋白實驗室自制。

商業(yè)果膠（食品級），有效物質(zhì)含量99%，酯化度50%，河南興源化工產(chǎn)品有限公司。

JA21002 型精密電子天平，上海舜宇恒平科技儀器有限公司；美斯特MST-502W 打漿機，美斯特電器旗艦店；WYT-2WAJ 單目阿貝折射儀，上海申光儀器儀表有限公司；DHR-1 流變儀，美國TA 公司；C21-WK2102 電磁爐，廣東美的生活電器制造有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程 櫻桃→挑選→清洗→修整→去核→浸泡→打漿→配料（糖和果膠）→濃縮→成品

1.2.2 SHP 的制備 將大豆種皮去除雜質(zhì)，粉碎后過60 目篩，按料液比1∶10 加入1%的乙醇溶液，攪拌30 min 后用雙層紗布過濾，取殘渣置于65 ℃鼓風(fēng)干燥箱中烘干。將烘干后的大豆皮殘渣按料液比1∶20 加入0.6%的草酸，在85 ℃條件下微波處理20 min，雙層紗布過濾后，取濾液在3 500 r/min 條件下離心15 min，取上清液用不同孔徑的超濾膜進行分級純化，分別取超濾液濃縮至原體積的1/3，調(diào)節(jié)pH 值至4.0，緩慢加入雙倍濃縮液質(zhì)量的無水乙醇并不斷攪拌，4 ℃下放置40 min 后，在25 ℃，4 000 r/min 條件下離心30 min，取沉淀于65 ℃恒溫干燥箱中烘干制得SHP[17-18]。

1.2.3 濃縮比的影響 分別按照原料濃縮比為30%，40%，50%，60%，70%的比例混合，在木糖醇的含量為20%，SHP 的添加量為0.6%的情況下，研究濃縮比對櫻桃醬的影響。

1.2.4 木糖醇的影響 在濃縮比為50%，SHP 的添加量為0.6%時，改變木糖醇的添加量為0，10%，20%，30%，40%，根據(jù)感官評分找出木糖醇的合適添加量。

1.2.5 SHP 添加量的確定 高分子質(zhì)量SHP 的添加量為0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%，濃縮比為50%，加入糖的含量為20%。根據(jù)感官評定結(jié)果找出較佳的SHP 添加量。

1.2.6 不同分子質(zhì)量的SHP 對果醬流變性的影響 根據(jù)得到的SHP 最適添加量，考察不同分子質(zhì)量SHP 和商業(yè)果膠對果醬儲能模量及黏度的影響。

1.2.7 果醬工藝及參數(shù)的響應(yīng)面優(yōu)化 選擇濃縮比、木糖醇和高分子質(zhì)量SHP 添加量為影響因子，以感官評定得分和可溶性固形物含量為響應(yīng)值，在單因素試驗的基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面設(shè)計建立數(shù)學(xué)模型，從而確定櫻桃醬的最佳配方。以A（濃縮比）、B（木糖醇）、C（SHP）為變量，以櫻桃醬的感官評分為響應(yīng)值Y，確定各成分的最佳比例。櫻桃醬的響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計見表1。

1.2.8 感官評價和可溶性固形物分析 由15 名食品科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生組成評價小組，根據(jù)表2所示感官評價表對果醬品質(zhì)進行感官品評，取其平均值作為最終評價結(jié)果?？扇苄怨绦挝锖糠治鍪窃谑覝兀?5 ℃）條件下，利用阿貝折射儀對櫻桃醬的可溶性固形物含量進行測定，每個樣品測3 次，結(jié)果用平均值表示。

1.2.9 流變學(xué)評價方法 流變學(xué)中各參數(shù)的測定采用TA 流變儀進行測定，設(shè)定儀器參數(shù)：溫度掃描范圍4～25 ℃，升溫速率2 ℃/min；時間掃描范圍0～20 min，振蕩頻率5 Hz，測定櫻桃醬貯藏模量G′與黏度的變化[19-20]。

1.2.10 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 所有試驗均3 次重復(fù)，采用Origin 8.5 軟件作圖，利用Design-Expert 8.0.6軟件進行響應(yīng)面設(shè)計。

表2 櫻桃醬的感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 The sensory evaluation criteria for cherry jam

2 結(jié)果與分析

2.1 濃縮比對櫻桃醬感官質(zhì)量的影響

濃縮比對櫻桃醬感官評價的影響見圖1。從圖中可以看出，隨著濃縮比的不斷增大，感官評分處于先升高后降低的趨勢。當(dāng)濃縮比為50%時，感官評分最高；當(dāng)濃縮比大于50%時，感官評分反而處于降低趨勢。由此可以初步確定濃縮比為50%。

圖1 濃縮比對櫻桃醬感官品質(zhì)的影響Fig.1 The effect of concentration ratio on sensory quality of cherry jam

2.2 木糖醇添加量對櫻桃醬感官質(zhì)量的影響

木糖醇添加量對櫻桃醬感官評價的影響見圖2。由圖可知，隨著木糖醇添加量的不斷增加，感官評定得分處于先逐漸升高后降低的趨勢。當(dāng)木糖醇添加量為20%時，感官評定得分最高，說明櫻桃醬酸甜適口；當(dāng)木糖醇添加量大于20%時，甜度過高，感官得分處于降低趨勢。由此可以初步確定木糖醇添加量為20%。

圖2 木糖醇對櫻桃醬感官品質(zhì)的影響Fig.2 The effect of xylitol on sensory quality of cherry jam

2.3 SHP 添加量對櫻桃醬感官質(zhì)量的影響

濃縮比對櫻桃醬感官評價的影響見圖3，由圖可知，隨著高分子質(zhì)量SHP 添加量的不斷增加，感官評定得分處于先升高后降低的趨勢。當(dāng)SHP 添加量為0.6%時，感官評定得分最高；當(dāng)其添加量大于0.6%時，感官得分反而處于降低趨勢。由此，可以初步確定最適SHP 添加量為0.6%。

2.4 SHP 種類對櫻桃醬流變性質(zhì)的影響

不同多糖類型在溫度掃描過程中儲能模量的變化見圖4。從圖中可以看出，隨著溫度的升高，櫻桃醬的儲能模量呈下降趨勢且高分子質(zhì)量SHP與商業(yè)果膠的下降速度快。在整個溫度掃描范圍內(nèi)，與低分子質(zhì)量和中間分子質(zhì)量相比，添加高分子質(zhì)量和商業(yè)果膠的儲能模量值較大，并且隨著溫度的升高下降越迅速，表明其黏性成分比例較大且對溫度變化的影響更加敏感。

圖3 SHP 對櫻桃醬感官品質(zhì)的影響Fig.3 The effect of soy hull polysaccharides on sensory quality of cherry jam

圖4 溫度對櫻桃醬儲能模量的影響Fig.4 The effect of temperature on the storage modulus of cherry jam

通過時間掃描可以測定櫻桃醬樣品的穩(wěn)定性，不同多糖通過時間掃描所得到的果醬儲能模量的變化見圖5。從圖中可以看出，在整個時間掃描范圍內(nèi)，櫻桃醬的儲能模量成穩(wěn)步上升的趨勢，說明隨著時間的延長，添加不同果膠的櫻桃醬的穩(wěn)定性都很好，果膠分子質(zhì)量越大其穩(wěn)定性越好，尤其以商業(yè)果膠的穩(wěn)定性最好。

不同多糖的黏度差異結(jié)果見圖6。從圖中可以看出，低分子質(zhì)量與中間分子質(zhì)量的SHP 的黏度很小，二者黏度接近；高分子質(zhì)量果膠與商業(yè)果膠的黏度很大，二者黏度也很接近。說明添加不同SHP 的櫻桃醬的黏度差別較大。

圖5 時間對櫻桃醬儲能模量的影響Fig.5 The effect of time on the storage modulus of cherry jam

圖6 不同多糖對櫻桃醬黏度的影響Fig.6 The effect of different polysaccharide on viscosity of cherry jam

2.5 響應(yīng)面優(yōu)化試驗結(jié)果

在單因素試驗和不同多糖流變試驗基礎(chǔ)上，選取濃縮比、木糖醇和高分子質(zhì)量SHP 這3 個因素進行響應(yīng)面優(yōu)化，其感官評分和可溶性固形物含量結(jié)果見表3。

表3 響應(yīng)面試驗結(jié)果Table 3 The results of response surface test

由表3可知，當(dāng)櫻桃醬的濃縮比為45%，木糖醇的添加量為20%，高分子質(zhì)量SHP 的添加量為0.8%時，感官評分較高。當(dāng)櫻桃醬的濃縮比為50%，木糖醇的添加量為30%，SHP 的添加量為0.6%時，其可溶性固性物的含量也較高，表明此時果醬的黏稠度最好。

利用Design-Expert 8.0.6 數(shù)據(jù)分析軟件對表3試驗數(shù)據(jù)進行回歸擬合，得到感官評分對濃縮比、木糖醇量和SHP 這3 個因素的二次多項回歸方程：

感官得分=79.90-0.16A-0.15B+1.03C-1.05AB+2.10AC-0.05BC-3.30A2-0.65B2

對該模型進行方差分析，結(jié)果見表4。由表可知，模型極顯著（P<0.01），模型決定系數(shù)R2=0.9917，調(diào)整系數(shù)R2Adj=0.9697，說明模型對試驗擬合程度較好，能夠真實地反映各影響因素與響應(yīng)值之間的關(guān)系，因此可以利用該方程對櫻桃醬的感官評分進行分析和預(yù)測。

由表4回歸模型系數(shù)顯著性檢驗結(jié)果可知，模型的一次項C 影響極顯著 （P<0.01），A 影響顯著（P<0.05），B 影響不顯著（P>0.05），且各因素對感官評分的影響程度依次為：C>A>B，即SHP量>濃縮比>木糖醇量，二次項A2影響顯著（P<0.05），交互項AB、AC 影響顯著（P<0.05），表明濃縮比加木糖醇量、濃縮比加SHP 量對感官評分有交互影響的作用。

響應(yīng)面是響應(yīng)值與各因素所構(gòu)成的三維空間曲面圖，因素對響應(yīng)值影響越大，曲面越陡峭。響應(yīng)面坡度可顯示兩因素交互作用的顯著性程度，坡度平緩，則表示兩兩因素交互作用不顯著；坡度較陡，表示兩兩因素交互作用顯著。而等高線的形狀則可以反映交互效應(yīng)的顯著程度，橢圓形表示兩兩因素交互作用顯著，而圓形則與之相反[21-22]。

濃縮比和加糖量之間的交互作用對櫻桃醬感官評分的等高線和響應(yīng)面如圖7a所示。從圖中可以看出，櫻桃醬的感官評分隨著濃縮比和木糖醇添加量的增加呈先增加后降低的趨勢，濃縮比與木糖醇添加量之間的交互作用對果醬感官評分的影響顯著，表現(xiàn)為曲面較為陡峭。濃縮比和果膠量之間的交互作用對櫻桃醬感官評分的等高線和響應(yīng)面如圖7b所示，櫻桃醬的感官評分隨著濃縮比和SHP 添加量增加呈先增加后降低的趨勢，濃縮比與SHP 添加量之間的交互作用對果醬感官評分的影響顯著，表現(xiàn)為曲面較為陡峭。加糖量和果膠量之間的交互作用對櫻桃醬感官評分的等高線和響應(yīng)面如圖7c所示，櫻桃醬的感官評分隨著木糖醇和SHP 添加量增加變化較小，木糖醇與SHP添加量之間的交互作用對果醬感官評分的影響不

顯著，表現(xiàn)為曲面較為平滑。由上述分析可知，濃縮比與加糖量、濃縮比與SHP 添加量之間的交互作用顯著，而加糖量與果膠量的交互作用不明顯，這與表4方差分析結(jié)果一致，因此試驗結(jié)果是準(zhǔn)確的。

表4 響應(yīng)曲面二次回歸方程模型方差分析結(jié)果Table 4 ANOVA results of quadratic regression model for response surface

圖7 濃縮比、木糖醇量和SHP 添加量對感官評定得分影響的響應(yīng)面和等高線圖Fig.7 Response surface and contour line of effects of ratio of concentration，xylitol and SHP content on sensory evaluation score

利用Design-Expert 8.0.6 軟件分析得到櫻桃醬最佳工藝參數(shù)為：濃縮比45%，木糖醇添加量25%，SHP 添加量0.6%，此時感官評價值可達到80.1。按照上述配方制作櫻桃醬，并請10 人對果醬重新進行感官評價，感官評分平均為84.7 分，與理論預(yù)測值相比，誤差較小，因此驗證了響應(yīng)面分析的結(jié)果。

3 結(jié)論

靜態(tài)和動態(tài)黏彈性測定結(jié)果表明，隨著分子質(zhì)量的增加，SHP 的儲能模量和黏度增加；與添加商業(yè)果膠的櫻桃醬相比，添加高分子質(zhì)量SHP 的果醬儲能模量略低，黏度接近，流變性質(zhì)較好。響應(yīng)面優(yōu)化試驗結(jié)果表明，櫻桃醬為濃縮比45%、木糖醇25%、SHP 0.6%時，果醬的感官評分最高為80.1 分，因此該條件是果醬加工的較佳工藝和配方條件。通過驗證試驗得出果醬感官評分為84.7分，與預(yù)測值接近，說明響應(yīng)面法對櫻桃醬工藝條件的優(yōu)化是可行的。