兩種不同成熟度樹莓營(yíng)養(yǎng)成分分析及果膠酶對(duì)樹莓出汁率的影響

馬建勇,李夢(mèng)麗,李春美,2,*

(1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院,湖北武漢 430070;2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)環(huán)境食品學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北武漢 430070)

兩種不同成熟度樹莓營(yíng)養(yǎng)成分分析及果膠酶對(duì)樹莓出汁率的影響

馬建勇1,李夢(mèng)麗1,李春美1,2,*

(1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院,湖北武漢 430070;2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)環(huán)境食品學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北武漢 430070)

比較了兩種成熟度(六到七成熟和八到九成熟)樹莓營(yíng)養(yǎng)成分含量及出汁率,發(fā)現(xiàn)除水分和果膠含量外,八到九成熟樹莓的總糖、總酸、蛋白質(zhì)、維生素C、總酚、花色苷、鞣花酸、樹莓酮的含量及出汁率均高于六到七成熟的樹莓。通過單因素實(shí)驗(yàn)、正交實(shí)驗(yàn)對(duì)八到九成熟樹莓的酶解條件進(jìn)行了優(yōu)化,結(jié)果表明:果膠酶添加量0.05%、酶解溫度45 ℃、酶解時(shí)間1.75 h,在此條件下樹莓出汁率可達(dá)到80.63%。優(yōu)化的酶解條件合理、可行,可以應(yīng)用于樹莓果汁加工。

樹莓,營(yíng)養(yǎng)成分,成熟度,果膠酶,出汁率

樹莓又稱木莓、托盤、馬林、覆盆子等,屬于薔薇科懸鉤子屬植物,主要品種有歐洲紅樹莓和美國(guó)黑樹莓[1]。現(xiàn)代研究表明,樹莓含有多種生物活性因子,如鞣花酸、樹莓酮、花色苷等。樹莓中的鞣花酸對(duì)癌癥有明顯的抑制作用[2];樹莓酮具有減肥功效[3];樹莓花色苷的抗氧化能力強(qiáng)于紅酒和葡萄皮中的花色苷[4],能有效清除自由基,抑制脂質(zhì)和低密度脂蛋白以及內(nèi)皮細(xì)胞氧化損傷[5];此外,樹莓中SOD含量更是居各種水果之首[6],具有很高的利用價(jià)值。

目前我國(guó)國(guó)內(nèi)樹莓加工產(chǎn)品極少,超市中樹莓加工產(chǎn)品大多來自國(guó)外[7],包括果醬、果酒、果凍、果汁飲料等[8]。國(guó)內(nèi)對(duì)樹莓果汁的酶解條件作了一些研究,但是存在出汁率低、酶解時(shí)間長(zhǎng)等問題,如馬榮山等的研究結(jié)果樹莓出汁率僅有71.50%,而酶解時(shí)間需要2.8 h[9]。樹莓果實(shí)出汁率受品種、成熟度、榨汁工藝等多種因素影響。一般而言,樹莓果成熟度越大,出汁率越高。但完全成熟的樹莓,易自然脫落,且采摘過程中極易破碎,采收困難,難以貯藏和運(yùn)輸,因此一般不等完全成熟便采收?，F(xiàn)有文獻(xiàn)鮮見成熟度對(duì)果實(shí)營(yíng)養(yǎng)和出汁率影響的具體報(bào)道,因此本文選擇了六到七成熟和八到九成熟兩個(gè)不同成熟度的樹莓,對(duì)其營(yíng)養(yǎng)成分含量和出汁率進(jìn)行了比較,并進(jìn)一步優(yōu)化了樹莓果汁的酶解條件,旨在為樹莓果汁飲料的生產(chǎn)提供參考和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

樹莓 雙季紅樹莓,參考王有升[10]等按顏色將樹莓分為四個(gè)成熟度,果實(shí)表面顏色黑紅為完全成熟，鮮紅為八到九成熟，淺紅為六到七成熟，青綠到淡紅為一到三成熟，本文研究了六到七成熟和八到九成熟兩個(gè)成熟度的樹莓;氫氧化鈉、濃硫酸、苯酚、葡萄糖、牛血清白蛋白、考馬斯亮藍(lán)、沒食子酸、福林酚、碳酸鈉、氯化鉀、醋酸鈉、氯仿、甲醇、乙醇、丙酮 均為分析純,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;樹莓酮、鞣花酸 均為色譜純,純度≥98%,上海源葉生物科技有限公司;果膠酶 食品級(jí),酶活力30000 U/g,和氏璧生物技術(shù)有限公司。

HH-2型數(shù)顯恒溫水浴鍋 國(guó)華電器有限公司;SHB-3型循環(huán)水式多用真空泵 鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司;UV-1700型紫外可見分光光度計(jì) 日本Shimadzu公司;LC-20A型高效液相色譜儀 日本島津公司;PB-10型pH計(jì) 賽多利斯公司;SKG1246型高效破壁料理機(jī) 佛山愛斯凱奇電器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定 水分測(cè)定:烘干法;總酸測(cè)定:GB/T12456-2008[11];總糖測(cè)定:苯酚-硫酸法;果膠測(cè)定:果膠酸鈣重量法[12];蛋白測(cè)定:考馬斯亮藍(lán)法;總酚測(cè)定:福林酚法;維生素C測(cè)定:GB/T5009.159-2003[13];總花色苷測(cè)定:pH示差法;鞣花酸測(cè)定:采用高效液相色譜法，條件為CAPCELL PAK C18色譜柱(250 mm×4.6 mm,5 μm),流動(dòng)相甲醇-0.3%三氟乙酸(50∶50),流速1.0 mL/min,檢測(cè)波長(zhǎng)254 nm,進(jìn)樣體積20 μL,以色譜峰面積定量;樹莓酮測(cè)定:采用高效液相色譜法，條件為CAPCELL PAK C18色譜柱(250 mm×4. 6 mm,5 μm),流動(dòng)相甲醇-水(30∶70),檢測(cè)波長(zhǎng)271 nm,流速1.0 mL/min,進(jìn)樣體積20 μL,以色譜峰面積定量[14]。

1.2.2 六到七成熟和八到九成熟兩種不同成熟度樹莓出汁率對(duì)比 稱取500 g樹莓,在室溫下自然解凍,放入SKG高效破壁料理機(jī)中5000 r/min打漿3 min,收集樹莓漿備用。

分別稱取打漿后兩種成熟度的樹莓兩份,每份100 g,一份不添加果膠酶,用雙層紗布過濾,稱量濾液質(zhì)量,一份添加果膠酶0.04%,在45 ℃酶解1.5 h,之后用雙層紗布過濾,稱量濾液體積,分別計(jì)算出汁率。

樹莓出汁率(%)=濾液質(zhì)量/樹莓漿質(zhì)量×100

比較加酶和不加酶條件下兩種不同成熟度樹莓的出汁率。

1.2.3 果膠酶酶解實(shí)驗(yàn)

1.2.3.1 果膠酶添加量對(duì)樹莓出汁率的影響 按1.2.2方法對(duì)樹莓進(jìn)行打漿,稱取5份打漿的樹莓,每份100 g,按0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%加入果膠酶,在45 ℃水浴鍋中酶解1.5 h,計(jì)算樹莓果實(shí)的出汁率。

1.2.3.2 果膠酶酶解溫度對(duì)樹莓出汁率的影響 按1.2.2方法對(duì)樹莓進(jìn)行打漿,稱取5份打漿的樹莓,每份100 g,果膠酶添加量0.04%,分別在35、40、45、50、55 ℃水浴鍋中酶解1.5 h,計(jì)算樹莓果實(shí)的出汁率。

1.2.3.3 果膠酶酶解時(shí)間對(duì)樹莓出汁率的影響 按1.2.2方法對(duì)樹莓進(jìn)行打漿,稱取5份打漿的樹莓,每份100 g,果膠酶添加量0.04%,酶解溫度45 ℃,分別酶解0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 h,計(jì)算樹莓果實(shí)的出汁率。

1.2.3.4 酶解條件優(yōu)化 在果膠酶添加量、酶解溫度、酶解時(shí)間等單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,按照表1進(jìn)行L9(33)正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn),以出汁率為指標(biāo),確定酶解的最佳條件。

表1 正交因素水平表

1.3 數(shù)據(jù)處理

以上實(shí)驗(yàn)均重復(fù)3次,使用SPSS 19.0進(jìn)行顯著性分析,使用Origin 8.5作圖。

表2 不同成熟度樹莓主要營(yíng)養(yǎng)成分含量

注:*表示兩種成熟度之間同一營(yíng)養(yǎng)成分含量差異顯著(p<0.05),**表示兩種成熟度之間同一營(yíng)養(yǎng)成分含量差異極顯著(p<0.01)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同成熟度樹莓營(yíng)養(yǎng)成分比較分析

表2為兩種不同成熟度樹莓的營(yíng)養(yǎng)成分含量。由表2可知,兩種成熟度的樹莓中水分含量差異不顯著,總糖、總酸有極顯著差異。砂梨酸甜可口,樹莓與砂梨相比糖含量約為砂梨(5.00～7.49×103mg/100 g)的1.5倍,但是酸含量約是砂梨(0.14～0.34×103mg/100 g)的9倍[15],這使得樹莓果實(shí)的酸性較強(qiáng),糖酸比不協(xié)調(diào),口感較差。蛋白質(zhì)、總酚和維生素C在兩種不同成熟度的樹莓中差異極顯著,說明隨著樹莓的不斷成熟,這些成分積累量逐漸增多。維生素C是人體必需營(yíng)養(yǎng)成分,攝入不足容易引發(fā)壞血病,因此在加工和食用時(shí)最好選擇成熟度較高的果實(shí)。水果中果膠含量高不利于果實(shí)出汁,常見不易出汁的水果蘋果、梨、桃等果實(shí)果膠含量為0.5～1.0%[16],而兩種成熟度的樹莓中果膠含量都大于1.0%,且低成熟度的樹莓果膠含量更高,這使得樹莓出汁更困難,不利于加工。

樹莓含有豐富的花色苷、鞣花酸、樹莓酮等功能成分,其中花色苷和鞣花酸能夠有效清除自由基,抑制腫瘤和癌癥,而樹莓酮具有抗氧化、抗癌及抑制肥胖的作用[17]。研究發(fā)現(xiàn),不同成熟度的樹莓花色苷和鞣花酸的含量有極顯著差異,高成熟度的樹莓中花色苷含量約為低成熟度樹莓中的3倍,鞣花酸含量約為低成熟度樹莓中的2倍。

與現(xiàn)有文獻(xiàn)比較發(fā)現(xiàn),本文所測(cè)高成熟度的雙季紅樹莓總酸含量與趙利群等[18]所測(cè)的九個(gè)樹莓品種基本在同一范圍(1.02×103～2.24×103mg/100 g)內(nèi),總糖含量高于樹莓和黑莓引種馴化品種(4.80×103～5.90×103mg/100 g)[19],低于新疆樹莓(10.62×103mg/100 g)[20]。維生素C的含量高于趙利群[18]等所測(cè)的九個(gè)樹莓品種(15.20～40.00 mg/100 g)和樹莓、黑莓引種馴化品種(35.00～72.30 mg/100 g)[19],這主要是因?yàn)槠贩N和產(chǎn)地不同,造成樹莓營(yíng)養(yǎng)成分的含量存在一定差異。

2.2 兩種不同成熟度的樹莓出汁率對(duì)比

樹莓由于果膠含量較高,在不添加果膠酶的條件下出汁率很低。由圖1可知,六到七成熟的樹莓出汁率僅有48.86%,八到九成熟的樹莓出汁率也只有56.89%,因此,需要采用適量的果膠酶處理才能提高其出汁率。兩種不同成熟度的樹莓用果膠酶在相同酶解條件下處理,六到七成熟的樹莓出汁率提高了20.30%,八到九成熟的樹莓出汁率提高了21.42%,證明果膠酶可以提高樹莓出汁率,這與李淑芳等的研究結(jié)果是一致的[21],且高成熟度的樹莓出汁率更高。

圖1 兩種不同成熟度樹莓出汁率Fig.1 Juice yield of two different mature raspberry

2.3 樹莓出汁工藝優(yōu)化

果膠對(duì)樹莓出汁率有較大影響,所以進(jìn)一步探究果膠酶對(duì)樹莓出汁率的影響十分必要。由于六到七成熟的樹莓營(yíng)養(yǎng)成分含量較低,果汁色澤和口感均不佳,同時(shí)出汁率也相對(duì)較低,利用價(jià)值低,因此后續(xù)的研究選用八到九成熟的樹莓為研究對(duì)象。

2.3.1 果膠酶添加量對(duì)樹莓出汁率的影響 果膠酶添加量對(duì)樹莓出汁率的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 果膠酶添加量對(duì)樹莓出汁率影響Fig.2 Effect of pectase content on juice yield of raspberry

如圖2所示,果膠酶添加量在0.01%～0.04%的范圍內(nèi)時(shí),樹莓的出汁率不斷增加,開始增加較快,果膠酶添加量從0.03%增加到0.04%時(shí)出汁率增加變慢,當(dāng)果膠酶添加量大于0.04%后,出汁率變化不明顯,這是因?yàn)閯傞_始酶量少,底物充足,酶量增加出汁率會(huì)迅速上升,隨著酶量繼續(xù)增加,能與酶結(jié)合的底物減少,出汁率增加變慢,當(dāng)酶增加到0.05%時(shí),沒有多余底物與酶結(jié)合,出汁率不再明顯變化,因此確定果膠酶的適宜添加量為0.04%。

2.3.2 果膠酶酶解溫度對(duì)樹莓出汁率的影響 果膠酶酶解溫度對(duì)樹莓出汁率的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖3 酶解溫度對(duì)樹莓出汁率影響Fig.3 Effect of enzymolysis temperature on juice yield of raspberry

如圖3所示,在35 ℃到45 ℃范圍內(nèi),隨著溫度升高,樹莓出汁率開始增加較快,溫度繼續(xù)升高,出汁率增加變慢,溫度升高到50 ℃時(shí),樹莓出汁率開始下降,當(dāng)溫度升高到55 ℃時(shí),由于溫度偏高,影響果膠酶的活力,樹莓出汁率下降明顯,說明45 ℃是適宜的酶解溫度,因此選用45 ℃作為樹莓的酶解溫度。

2.3.3 果膠酶酶解時(shí)間對(duì)樹莓出汁率的影響 果膠酶酶解時(shí)間對(duì)樹莓出汁率的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖4 酶解時(shí)間對(duì)樹莓出汁率影響Fig.4 Effect of enzymolysis time on juice yield of raspberry

如圖4所示,在0.5 h到1.5 h的范圍內(nèi),隨著時(shí)間增加,樹莓出汁率開始增加較快,之后變慢,當(dāng)酶解時(shí)間大于1.5 h后,時(shí)間繼續(xù)增加,出汁率變化不明顯,且時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)增加生產(chǎn)成本,加大果汁營(yíng)養(yǎng)成分的破壞,因此確定1.5 h為適宜的酶解時(shí)間。

2.3.4 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果 在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn),優(yōu)化制取樹莓汁的酶解條件,得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 樹莓酶解正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

對(duì)表3通過極差分析得到A(果膠酶添加量)、B(酶解時(shí)間)、C(酶解溫度)三個(gè)因素的主次順序?yàn)锳>C>B,A的影響最大,B的影響最小。綜合各因素K值和極差,確定最佳的因素水平為A3B3C2,即果膠酶添加量0.05%,酶解時(shí)間1.75 h,酶解溫度45 ℃,按此條件樹莓出汁率可達(dá)80.63%。與姚麗敏等的研究結(jié)果64.91%相比有了很大提高[22],趙艷玲等將樹莓出汁率提高到了84.60%,高于本研究的結(jié)果,但是其酶解時(shí)間需要3.5 h,時(shí)間過長(zhǎng)、效率低,而且會(huì)增加樹莓汁中主要呈色物質(zhì)花色苷的降解,不利于果汁顏色的保存[23]。本研究在保持樹莓較高出汁率的基礎(chǔ)上縮短了酶解時(shí)間,減少了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失,對(duì)樹莓果汁的研制有很高的參考價(jià)值。

3 結(jié)論

八到九成熟的樹莓除水分和果膠含量低于六到七成熟的樹莓之外,其它營(yíng)養(yǎng)成分含量均高于后者,且出汁率高、汁液色澤鮮紅,更適于果汁加工。果膠酶可以提高樹莓出汁率,通過單因素和正交實(shí)驗(yàn),確定樹莓的最佳酶解條件為果膠酶添加量0.05%、酶解溫度45 ℃、酶解時(shí)間1.75 h。在此條件下樹莓出汁率可達(dá)80.63%,相比于不加果膠酶出汁率提高了23.74%。

除了出汁率低以外,變色、沉淀也是影響樹莓澄清果汁生產(chǎn)的重要因素。樹莓果汁鮮紅的顏色是由于其富含花色苷,而花色苷對(duì)溫度敏感,加熱殺菌會(huì)對(duì)其造成破壞[24],使果汁褪色,pH、光照也對(duì)花色苷的穩(wěn)定性有影響[25]。此外,在放置過程中樹莓澄清果汁容易產(chǎn)生沉淀,這些都嚴(yán)重影響樹莓果汁的產(chǎn)品品質(zhì)和貨架期,因此,目前市場(chǎng)上鮮有樹莓澄清果汁銷售。而有效預(yù)防樹莓果汁在貯藏過程中產(chǎn)生的褪色、二次沉淀是下一步要重點(diǎn)研究和解決的問題。

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Nutrition analysis of raspberry with two different maturity and effect of pectase on juice yield of raspberry

MA Jian-yong1,LI Meng-li1,LI Chun-mei1,2,*

(1.College of Food Science and Technology,Huazhong Agricultural University,Wuhan 430070,China;2.Key Laboratory of Environment Correlative Food Science(Huazhong Agricultural University)Ministry of Education,Wuhan 430070,China)

The contents of the main nutrients and the juice yield of raspberry with two different maturity(maturity of 60% to 70% and 80% to 90%)were compared. The results showed that except for the water and pectin contents,the contents of total sugar,total acid,protein,vitamin C,total phenol,anthocyanins,ellagic acid,raspberry ketone and juice yield of 80% to 90% mature raspberry were higher than raspberry with maturity of 60% to 70%. The enzymolysis conditions were optimized by single factor and orthogonal experiment. The optimum conditions were determined as follows:pectase 0.05%(w/w),enzymolysis temperature 45 ℃,enzymolysis time 1.75 h. Under these conditions,the juice yield of raspberry was 80.63%. The conditions were reasonable and feasible,and it could be applied in raspberry juice making.

raspberry;nutrients;maturity;pectase;juice yield

2016-09-19

馬建勇(1991-)，男，碩士研究生，研究方向：食品工程，E-mail：m15827255811@163.com。

*通訊作者:李春美(1973-)，女，教授，研究方向：果蔬深加工，E-mail：lichmyl@mail.hzau.edu.cn。

TS255.44

A

1002-0306(2017)06-0213-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.06.032