豆腐柴果膠凝膠特性及其凝膠食品應(yīng)用

趙若寒，劉佳奇，張 藝，張 娜，李梅青，2，*

(1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 茶與食品科技學(xué)院，安徽 合肥 230036； 2.安徽省農(nóng)產(chǎn)品加工工程實驗室，安徽 合肥230036)

豆腐柴(Turcz)，又名豆腐木、腐婢等，屬馬鞭草科多年生落葉灌木。我國華東、華中、中南、西南等區(qū)域均有分布，野生資源豐富，其葉和嫩枝中果膠含量較高，約10%～30%。我國多地山區(qū)民間都有用豆腐柴葉制成消暑佳品“神仙豆腐”的習(xí)俗。

近年來，越來越多的學(xué)者對豆腐柴果膠開展研究。Chen等對4種提取方式(酸、堿、水和草酸銨提取)的豆腐柴果膠進行理化性質(zhì)分析，結(jié)果顯示，草酸銨提取法提取的豆腐果膠微觀結(jié)構(gòu)較完整且黏度較高。Lu等通過響應(yīng)面優(yōu)化得到最佳的酸性提取條件，并進行進一步的理化性質(zhì)測定。此外，還有Zhou等和Pan等對豆腐柴果膠的凝膠特性進行研究，將其與大豆分離蛋白制備成復(fù)合凝膠，并考察了不同條件對復(fù)合凝膠特性的影響。

果膠作為常用的食品添加劑，其使用范圍廣、用量大。商品果膠主要提取自柑橘皮、蘋果渣等，來源單一、有限，含量也普遍低于20%。因此，拓展果膠資源具有現(xiàn)實的意義。本研究以豆腐柴葉為原料，在前期研究基礎(chǔ)上，采用超聲輔助草酸銨法提取豆腐柴果膠，分析測定其商品品質(zhì)及凝膠特性，并以果凍產(chǎn)品為載體，考察其凝凍應(yīng)用特性，以期為豆腐柴資源開發(fā)利用提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豆腐柴(Turcz)葉，由河南興霖農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司采集并提供，由安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院何金玲教授進行植物學(xué)鑒定。

商品柑橘果膠(蘭博利德Lab公司，下文簡稱柑橘果膠)；卡拉膠、黃原膠、D-半乳糖醛酸(上海源葉生物科技有限公司)；大孔吸附樹脂(安徽三星樹脂科技有限公司，X-5型)；透析袋(合肥新恩源生物技術(shù)有限公司，3MM型，截留分子量8 000～14 000)；草酸銨、氫氧化鈉、鹽酸、無水乙醇、95%乙醇、酚酞、咔唑、氯化鈉均為分析純，蔗糖、檸檬酸為食品級(國藥集團化學(xué)試劑有限公司)；屈臣氏蒸餾水(廣州屈臣氏食品飲料有限公司)。

1.2 儀器與設(shè)備

Haizbad Hei-VAP旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(德國Heldolph公司)；KQ-250DE型數(shù)控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)；Alphal-2冷凍干燥機(英國LABCONCO公司)；DHR-1流變儀(英國TA公司)；PE-Lambda35紫外分光光度計(美國PE公司)；TA-XT質(zhì)構(gòu)儀(英國諾頓科技有限責(zé)任公司)等。

1.3 實驗方法

1.3.1 豆腐柴果膠的提取

參照王媛莉等方法，稱取豆腐柴粉末并加入草酸銨溶液，料液比1∶50，70 ℃超聲輔助提取70 min，冷卻后離心15 min，取上清液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積1/3，4 ℃下透析24 h，加入95%乙醇沉淀。靜置1 h后抽濾，95%乙醇洗滌濾直至濾液無色，真空冷凍干燥48 h后粉碎得到粗果膠。將粗果膠配置成10 mg·mL溶液過X-5大孔吸附樹脂柱純化，使用30%乙醇以1.0 mL·min的流速洗脫并收集樣液，經(jīng)透析袋透析后凍干得到精制果膠。

1.3.2 豆腐柴理化指標(biāo)的測定

采用GB 25533—2010方法對豆腐柴果膠半乳糖醛酸含量和酸不溶灰分進行測定，采用GB 5009.3—2010直接干燥法測定水分。干燥溫度為105 ℃，時間為2 h。酯化度采用酸堿滴定法進行測定。

1.3.3 豆腐柴果膠的凝膠特性

根據(jù)影響果膠形成凝膠的因素，分別選擇了不同溫度、蔗糖含量、pH，考察豆腐柴果膠黏度與剪切速率的關(guān)系。將豆腐柴果膠溶液分別在不同溫度、蔗糖含量、pH下，加熱20 min。加熱溫度分別為25、40、60、80、100 ℃；豆腐柴果膠溶液的蔗糖含量分別為20%、30%、40%、50%、60%；用1 mol·LHCl和NaOH溶液將豆腐柴果膠溶液pH值分別調(diào)至2、3、4、5、6。使用配有P 0.5探頭的TA-XT質(zhì)構(gòu)儀，在25 ℃起重力為20 g，壓縮率為50%，且測前、中、后速度分別為5.0、2.0、5.0 mm·s的TPA模式下，測定其凝膠樣品的質(zhì)構(gòu)特性。

1.3.4 豆腐柴果膠在果凍中的應(yīng)用

由于卡拉膠的凝膠通透性較好，是果凍中常用的增稠劑，所以分別采用豆腐柴果膠、柑橘果膠與卡拉膠按比例復(fù)配成質(zhì)量體積比為2.0%的混合膠溶液，加入0.1%檸檬酸和20%蔗糖，加熱攪拌至沸，冷卻，放入4 ℃冰箱保存24 h后，測定其凝膠特性。復(fù)配比例分別為1∶0.5、1∶1.0、1∶1.5、1∶2.0、1∶2.5；配制質(zhì)量體積比分別為1.2%、1.6%、2.0%、2.4%、2.8%，復(fù)配膠中豆腐柴果膠與卡拉膠比例為1∶2，柑橘果膠與卡拉膠比例為1∶2.5。

1.3.5 果凍的感官評定

選取10名經(jīng)過訓(xùn)練的人員組成評價小組，采用簡單評分法對果凍產(chǎn)品進行感官評定。評價指標(biāo)由產(chǎn)品的色澤、口感、組織、風(fēng)味組成，總分為100分。具體標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 果凍感官評價標(biāo)準(zhǔn)

1.4 統(tǒng)計分析

除非另有說明，數(shù)據(jù)以三重測定的方式表示，并使用Origin 9(OriginLab Corporation，USA)繪制圖譜。用SPSS20.0(SPSS Inc.，Chicago，USA)for Windows程序進行單因素方差分析(ANOVA)評估統(tǒng)計學(xué)意義。顯著性水平設(shè)置為<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 豆腐柴理化指標(biāo)的測定

由表2可知，本文采用的草酸銨法豆腐柴果膠總半乳糖醛酸含量、酸不溶灰分含量均符合GB25533—2010要求，且總半乳糖醛酸含量顯著高于國標(biāo)及商品果膠；酯化度為63.74%，屬于高甲氧基果膠。這說明草酸銨法豆腐柴果膠是一種純度較高、符合商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的果膠，具備作為商品果膠應(yīng)用的基質(zhì)。值得關(guān)注的是，本文豆腐柴果膠的半乳糖醛酸含量和酯化度與Lu等采用酸法提取得到的結(jié)果相近，盡管兩者的提取方法不同，但豆腐柴葉都取自河南，且均為高甲氧基果膠；而上述提到的Chen等采用4種方法提取得到的豆腐柴果膠酯化度各不相同，其原料來自江西，但均屬于低甲氧基果膠。這或許說明豆腐柴果膠的性質(zhì)與產(chǎn)地、提取方法有一定的關(guān)系。

表2 果膠理化指標(biāo)分析

2.2 豆腐柴果膠凝膠特性

2.2.1 溫度對果膠特性的影響

隨著熱處理溫度的升高，豆腐柴果膠溶液的黏度逐漸降低(圖1)。當(dāng)溫度達到60 ℃以上時果膠成液態(tài)，沒有明顯的黏稠特征，這與寧海鳳等的研究基本一致。溫度升高會加劇果膠分子間的運動，分子鏈間的氫鍵被破壞，分子間的作用力減弱，導(dǎo)致黏度下降。當(dāng)加熱到100 ℃時，果膠大分子裂解，分子間纏結(jié)減少，溶液的黏度曲線趨于水平。結(jié)果表明，當(dāng)豆腐柴果膠作為食品添加劑時，為使產(chǎn)品具有良好的口感，應(yīng)避免在較高的溫度下使用。

圖1 溫度對果膠黏度的影響Fig.1 Effect of temperature on pectin viscosity

2.2.2 蔗糖含量對果膠特性的影響

當(dāng)果膠濃度一定時，隨著蔗糖含量的增大，豆腐柴果膠溶液的黏度上升，但影響效度較小(圖2)，與寧海鳳等的豆腐柴果膠流變結(jié)果一致。而吳劍夫研究的秋葵高甲氧基果膠中，蔗糖濃度的增加對溶液表觀黏度幾乎沒有影響，可能是因為蔗糖并未與果膠分子發(fā)生聯(lián)合，或者糖濃度增大并未使體系水分活度降低。蔗糖的添加是為了增加產(chǎn)品甜味和體系的穩(wěn)定性，所以蔗糖對豆腐柴果膠黏度影響較小這一結(jié)果可以為其在低糖甜性產(chǎn)品的應(yīng)用中提供一定的參考。

圖2 蔗糖含量對果膠黏度的影響Fig.2 Effect of sucrose content on pectin viscosity

2.2.3 pH值對果膠特性的影響

從圖3可以看出，豆腐柴果膠溶液的黏度在pH 2～4時影響較大。當(dāng)pH 2時，果膠溶液的黏度達到最大，當(dāng)pH值大于5時，果膠溶液黏度急劇下降，且黏度受剪切速率的影響較弱。pH值對豆腐柴果膠溶液的影響與寧海鳳等的結(jié)果一致。但與陳憶研究的黃秋葵果膠相比，當(dāng)pH 2時，豆腐柴果膠的黏度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于黃秋葵果膠，說明豆腐柴果膠耐酸效果較好。因此，豆腐柴果膠可應(yīng)用于酸性較高的食品。

圖3 pH值對果膠黏度的影響Fig.3 Effect of pH on pectin viscosity

2.3 豆腐柴果膠在果凍中的應(yīng)用

2.3.1 復(fù)配膠比例對果凍質(zhì)構(gòu)的影響

不同復(fù)配比對果凍質(zhì)構(gòu)特性的影響如圖4所示。隨著復(fù)配膠中卡拉膠比例上升，果凍硬度與咀嚼性均呈增大趨勢，而彈性則先上升后下降，當(dāng)復(fù)配比為1∶1.5時，果凍的彈性達到最大值。當(dāng)兩種復(fù)配膠濃度與比例均相同時，豆腐柴果膠與卡拉膠的復(fù)配膠制成的果凍的硬度和咀嚼性均顯著優(yōu)于柑橘果膠與卡拉膠復(fù)配所制成的果凍，這說明與一般商品果膠相比，豆腐柴果膠更適合應(yīng)用于果凍的制作。

A， 復(fù)配膠彈性；B，復(fù)配膠硬度；C，復(fù)配膠咀嚼性。同一種果膠不同處理間沒有相同字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。A， Springiness of compound colloid； B， Hardness of compound colloid； C， Chewiness of compound colloid. The bars of the same compound without the same letters showed the significant difference (P<0.05). The same as below.圖4 復(fù)配膠比例對果凍質(zhì)構(gòu)的影響Fig.4 Effect of compound ratio on the texture of jelly

2.3.2 復(fù)配膠的比例對果凍感官品質(zhì)的影響

由表3可知，當(dāng)復(fù)配膠添加量一定時，柑橘果膠與卡拉膠復(fù)配制成的果凍澄清透明，口感較細(xì)膩順滑，但復(fù)配膠中卡拉膠含量較少時組織松散，未成凝膠狀，酸甜可口。豆腐柴果膠與卡拉膠復(fù)配所得的果凍隨復(fù)配膠中卡拉膠含量的增多，色澤顯著由黃褐色至淺黃褐色，口感上較柑橘果膠比卡拉膠復(fù)配制成的果凍顯著細(xì)膩順滑且富有彈性，組織緊密呈凝膠狀，酸甜可口。故綜合考慮果凍質(zhì)構(gòu)以及感官評定，豆腐柴果膠與卡拉膠比例為1∶2時所制得的果凍較優(yōu)，而柑橘果膠與卡拉膠比例則為1∶2.5時最優(yōu)。

表3 復(fù)配比例對果凍感官品質(zhì)的影響

2.3.3 不同復(fù)配膠的添加量對果凍質(zhì)構(gòu)的影響

按照1.3.4節(jié)操作復(fù)配豆腐柴果膠和柑橘果膠，不同復(fù)配膠添加量對果膠質(zhì)構(gòu)的影響如圖5所示。兩種果凍的硬度與咀嚼性均隨復(fù)配膠添加量的增加而呈顯著上升的趨勢。當(dāng)復(fù)配膠添加量為1.2%～1.6%時，隨著復(fù)配膠添加量的增加，果凍彈性呈顯著上升趨勢；當(dāng)復(fù)配膠添加量為1.6%時，果凍的彈性達到最大值。不同添加量的豆腐柴果膠與卡拉膠的復(fù)配膠制成的果凍的硬度、咀嚼性均優(yōu)于商品柑橘果膠與卡拉膠復(fù)配所制成的果凍，也對應(yīng)前文中豆腐柴果膠更適用于果凍制作的結(jié)果。

圖5 復(fù)配膠添加量對果凍質(zhì)構(gòu)的影響Fig.5 Effect of the amount of compound colloid on the texture of jelly

2.3.4 復(fù)配膠的添加量對果凍感官品質(zhì)的影響

復(fù)配膠的添加量對果凍感官品質(zhì)的影響如表4所示。當(dāng)復(fù)配膠添加量為1.6%時，豆腐柴果膠與卡拉膠復(fù)配的果凍感官評分最高，果凍為淺黃褐色，組織緊密，且口感較其他復(fù)配膠添加量的果凍顯著細(xì)膩順滑富有彈性，而復(fù)配膠添加量為2.0%時商品柑橘果膠與卡拉膠復(fù)配的果凍感官評分最高，但豆腐柴果膠顯著適用于果凍的制作。故綜合考慮果凍質(zhì)構(gòu)、工藝成本以及感官評定，選取復(fù)配膠添加量為1.6%，豆腐柴果膠與卡拉膠比例為1∶2作為果凍制作的最佳方案。

表4 復(fù)配膠添加量對果凍感官品質(zhì)的影響

3 結(jié)論

草酸銨法豆腐柴果膠符合商品果膠國家標(biāo)準(zhǔn)。半乳糖醛酸含量達80.08%，純度較高；酯化度為63.74%，屬于高甲氧基果膠。豆腐柴果膠具有較好的凝膠性，其黏度隨著熱處理溫度的升高而降低，隨蔗糖含量的增大而略微增加，隨pH值的增大而降低，但即使pH很低時，仍有一定的膠凝強度。當(dāng)豆腐柴果膠與卡拉膠比例為1∶2、添加量為1.6%，果凍的綜合性能最優(yōu)。本研究為豆腐柴果膠在凝凍性食品領(lǐng)域的應(yīng)用提供了一定的參考。