賈 豐，郭玉蓉，劉 冬，楊 曦，鄧 紅，孟永宏

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發(fā)酵對(duì)蘋果渣多糖加工特性的影響

賈 豐，郭玉蓉，劉 冬，楊 曦，鄧 紅，孟永宏

（陜西師范大學(xué)食品工程與營養(yǎng)科學(xué)學(xué)院，西安710119）

【目的】中國蘋果年均產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的50%以上，其中約有20%用于工業(yè)化深加工。因此，每年將產(chǎn)生數(shù)以萬噸的蘋果渣，這些蘋果渣一般作為廉價(jià)飼料出售或作為廢料丟棄，造成資源極大浪費(fèi)。比較蘋果渣發(fā)酵前后多糖的物理特性、流變特性、黏均分子量及基本結(jié)構(gòu)等加工特性，為蘋果渣多糖的開發(fā)利用提供新的思路和依據(jù)?！痉椒ā恳蕴O果原渣多糖（apple pomace polysaccharides，AP）、蘋果酒渣多糖（wine fermented apple pomace polysaccharides，WFP）、蘋果醋渣多糖（vinegar fermented apple pomace polysaccharides，VFP）為原料，通過對(duì)蘋果渣多糖提取率、溶解性、乳化性及其穩(wěn)定性、起泡性及其穩(wěn)定性、吸濕性與保濕性等物理指標(biāo)進(jìn)行全面測(cè)定、利用流變儀測(cè)定多糖溶液流變學(xué)特性、利用臺(tái)式掃描電鏡（DSEM）對(duì)多糖微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，同時(shí)利用烏氏粘度計(jì)對(duì)多糖進(jìn)行黏均分子量測(cè)定，從而對(duì)加工特性進(jìn)行全方位的對(duì)比研究?！窘Y(jié)果】AP提取率為5.68%，發(fā)酵蘋果渣多糖提取率為6%—7%，與AP差異顯著（＜0.05）。VFP、WFP在水中溶解度分別為0.1405 g·mL-1、0.0771 g·mL-1，均與AP（0.0283 g·mL-1）存在顯著差異（＜0.05）。與AP相比，發(fā)酵蘋果渣多糖起泡穩(wěn)定性有所增加，吸濕性、保濕性明顯升高（＜0.05），但吸油性、乳化性及乳化穩(wěn)定性均顯著降低（＜0.05）。此外，在流變學(xué)方面，AP、VFP、WFP均為典型的非牛頓流體，其表觀黏度存在明顯的濃度依賴特征；WFP、VFP 具有良好的溫度抗逆性。黏均分子量和微觀結(jié)構(gòu)分析表明，AP、WFP、VFP黏均分子量在15—130 kDa，黏均分子量的大小順序依次為：AP＞W(wǎng)FP＞VFP。臺(tái)式掃描電鏡微觀結(jié)構(gòu)圖像顯示，AP主要由條帶、棒狀、片狀組成，結(jié)構(gòu)間相互交聯(lián)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；WFP主要由齒狀、棒狀和片狀組成，有一定交聯(lián)性，但交聯(lián)程度相對(duì)較低；VFP主要由較大的片狀組成，彎曲折疊在一起，交聯(lián)程度相對(duì)最低?！窘Y(jié)論】發(fā)酵蘋果渣多糖在物理特性、流變學(xué)特性、基本結(jié)構(gòu)、黏均分子量等方面均有所提升，蘋果酒渣多糖、醋渣多糖加工特性優(yōu)于原渣多糖。

蘋果渣多糖；發(fā)酵；物性；流變性；結(jié)構(gòu)；加工特性

0 引言

【研究意義】陜西是中國目前蘋果種植面積最大的省份，有著巨大的蘋果生產(chǎn)力，截至2015年底，陜西果業(yè)面積和產(chǎn)量連續(xù)增長(zhǎng)，蘋果產(chǎn)量占全國25%，世界14%，蘋果汁產(chǎn)量占世界30%。陜西果業(yè)已成為陜西省大農(nóng)業(yè)中效益最好、風(fēng)險(xiǎn)最小、競(jìng)爭(zhēng)力最強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)[1]。在大產(chǎn)業(yè)條件下，每年將產(chǎn)生大量蘋果渣，目前這些蘋果渣的利用多集中在飼料或飼料加工，甚至丟棄，不但造成浪費(fèi)，還對(duì)環(huán)境造成影響，因此，尋求新方法或途徑來實(shí)現(xiàn)蘋果渣的利用，不但可有效利用蘋果渣營養(yǎng)成分，同時(shí)可延長(zhǎng)蘋果加工企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值，為蘋果渣加工提供理論支持和保證?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】劉杰超[2]、李錦運(yùn)[3]、李倩[4]、張麗萍[5]、蘇鈺琦[6]、馬惠玲[7]、馬文杰[8]、耿乙文[9]、尤毅娜[10]等主要集中在蘋果渣中多糖的提取、分離、純化、改性及其生物活性等方面研究；李潔[11]、毛英麗[12]等雖然進(jìn)行了物性或者流變學(xué)研究。LOHANI[13]、Madrera[14]、Evcan[15]、Macagnan[16]等主要進(jìn)行了多酚、纖維素以及發(fā)酵香氣與生產(chǎn)飼料研究。此外，根據(jù)現(xiàn)有研究，植物多糖具有極好的生物活性，如抗腫瘤、抗癌、防衰老、抗高血脂、抗炎、抗病毒，同時(shí)提高免疫力等[17-18]作用?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】但在發(fā)酵蘋果渣多糖物性、流變性與結(jié)構(gòu)等方面研究鮮有報(bào)道，且多數(shù)是對(duì)新鮮蘋果渣或干蘋果渣進(jìn)行研究。在良好生物活性前提下，對(duì)其加工特性進(jìn)行研究，可以更有效利用蘋果加工產(chǎn)業(yè)副產(chǎn)物——蘋果渣，達(dá)到為企業(yè)創(chuàng)收和保護(hù)環(huán)境的雙重目的[19-21]?！緮M解決的關(guān)鍵問題】通過探究發(fā)酵蘋果渣多糖與蘋果渣多糖在物性、流變性、結(jié)構(gòu)等方面的加工特性，為發(fā)酵蘋果渣多糖的加工與利用提供理論支撐，同時(shí)為蘋果加工企業(yè)蘋果渣的綜合利用提供新思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蘋果（‘秦冠’）原渣：2015年4月，陜西藍(lán)海果業(yè)有限公司蘋果酒加工副產(chǎn)物原渣，烘箱50℃烘干，破碎，過40目篩，待用。蘋果酒渣：陜西藍(lán)海果業(yè)有限公司蘋果酒加工副產(chǎn)物原渣在陜西師范大學(xué)食品工程與營養(yǎng)科學(xué)學(xué)院中試工廠接種安琪酵母DV10，常溫（約25℃）固態(tài)發(fā)酵20 d，取渣，烘箱50℃烘干，破碎，過40目篩，待用。蘋果醋渣：陜西藍(lán)海果業(yè)有限公司蘋果酒加工副產(chǎn)物原渣經(jīng)陜西咸陽三原甘露池醋廠釀醋工藝（添加5%左右蔗糖，3—5 d安琪酵母固態(tài)發(fā)酵，6—15 d醋酸菌固態(tài)發(fā)酵，室溫發(fā)酵）獲得醋渣，烘箱50℃烘干，破碎，過40目篩，待用。95%糧食酒精，西安市晶博生物有限公司；其余藥品均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

EQUINX55傅里葉變換紅外光譜儀，德國Brucher公司；烏氏粘度計(jì)，上海EHSY西域儀器公司；AR-G2流變儀，美國TA公司；Multiskan Go全波長(zhǎng)酶標(biāo)儀，美國熱電公司；TM3030臺(tái)式掃描電子顯微鏡，日立公司等。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 發(fā)酵蘋果渣多糖的制備

1.3.2 發(fā)酵蘋果渣多糖的鑒定 參照李潔[11]方法，利用溴化鉀壓片法在4 000—400 cm-1區(qū)間進(jìn)行紅外光譜掃描，觀察譜峰情況[22-25]。

1.3.3 發(fā)酵蘋果渣多糖物性研究

1.3.3.1 溶解性 參照毛英麗等[12]方法，稱量少量樣品多糖溶于蒸餾水（先稱取0.05 g加入溶解，快到達(dá)飽和溶液時(shí)每次稱取0.001 g加入溶解），記下溶解質(zhì)量，即為溶解性。以相同方法將樣品溶解于乙醇、丙酮、乙酸乙酯、四氯化碳等常見溶劑中，進(jìn)行研究。

1.3.3.2 吸油性及蔗糖、NaCl對(duì)其影響 準(zhǔn)確稱取0.10 g多糖樣品，再加入5.0 mL植物油，6 000 r/min離心10 min，測(cè)定游離油的體積（V）；分別添加0.01 g、0.03 g、0.05 g NaCl、蔗糖觀察吸油性變化[12,17]：吸油性（mL·g-1）=(5-V)×10。

1.3.3.3 起泡性及其穩(wěn)定性研究 （1）起泡性稱取0.50 g多糖樣品加入50 mL 蒸餾水中，測(cè)定溶液的初始體積V0，高速攪拌1 min后，測(cè)定總體積V；分別添加0.01、0.02、0.03、0.04和0.05 g NaCl與蔗糖研究起泡特性。調(diào)節(jié)pH在4—10范圍，研究多糖起泡特性，以起泡率表示：起泡率（%）=×100。

（2）泡沫穩(wěn)定性按照1.3.3.3（1）操作后，分別記錄攪打停止10、30、60、90和120 min后的泡沫初始體積V0和溶液的總體積Vi，用穩(wěn)定系數(shù)衡量泡沫的穩(wěn)定性，穩(wěn)定系數(shù)K表示：K=。

1.3.3.4 乳化性及其穩(wěn)定性 1% 多糖5 mL和同體積大豆油混合，記錄液體高度H0，15 000 r/min高速乳化2 min，3 000 r/min離心5 min，記錄乳化層高度H，重復(fù)3次，取平均值計(jì)算乳化活性：

EA（%）=×100

將乳化樣品80℃水浴30 min，冷卻15 min，3 000 r/min離心5 min，如上，計(jì)算乳化穩(wěn)定性ES：

ES（%）=×100。

1.3.3.5 吸濕性與保濕性 稱取0.50 g干燥多糖置于稱量杯中，放入兩個(gè)干燥器中（形成相對(duì)濕度分別為RH=81%和RH=43%的環(huán)境)，然后將干燥器置于25℃的恒溫箱中，每隔12 h稱量多糖的質(zhì)量，研究其吸濕性；相對(duì)濕度換為RH=43%和放置硅膠干燥劑的干燥器中，用水分殘存率來表示保濕性：

w=×100%

式中，w：吸濕率（%）；Δm：多糖水分的增加量；m0：多糖的質(zhì)量。

R=×100%

式中，M0為放置前多糖中水分含量；M為放置后多糖水分含量。

1.3.4 發(fā)酵蘋果渣多糖流變學(xué)研究

1.3.4.1 剪切速率和濃度對(duì)多糖流體特性影響 參照李潔等[11]方法，配制質(zhì)量濃度為0.1%、0.3%、0.5%多糖溶液進(jìn)行研究。

1.3.4.2 溫度對(duì)多糖流體特性影響 配制質(zhì)量濃度為0.5%的溶液，參照李潔等[11]操作進(jìn)行。

1.3.4.3 放置時(shí)間對(duì)發(fā)酵蘋果渣多糖流體特性的影響 配制0.5% 質(zhì)量濃度的多糖溶液，分別放置1 h、24 h和2 周后，參照李潔等[11]方法進(jìn)行。

1.3.5 黏均分子量的測(cè)定 參照李潔等[11]方法進(jìn)行。

1.3.6 臺(tái)式掃描電子顯微鏡觀察結(jié)構(gòu) 采用TM3030臺(tái)式掃描電子顯微鏡對(duì)發(fā)酵蘋果渣多糖樣品進(jìn)行顯微形態(tài)觀察，在電壓為15 kV的條件下觀察3種多糖樣品的結(jié)構(gòu)特征[12]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)結(jié)果采用DPS v7.05統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，Excel 2010、Origin8.0軟件繪圖制表。

2 結(jié)果

2.1 發(fā)酵對(duì)蘋果渣多糖提取率的影響

多糖制備所得樣品純度70%左右，3種粗多糖純度沒有顯著性差異。提取率如表1，隨著發(fā)酵的進(jìn)一步進(jìn)行，蘋果渣多糖的提取率明顯增強(qiáng)（＜0.05），AP、WFP、VFP的提取率分別為5.68%、6.00%、7.09%。

表1 發(fā)酵對(duì)蘋果渣多糖提取率的影響

同行中不同字母表示數(shù)值間存在顯著差異（＜0.05）。下同

Counterparts in different letters indicate significant differences exist between the matter(＜0.05). The same as below

2.2 發(fā)酵蘋果渣多糖的鑒定

不同的化學(xué)鍵或官能團(tuán)吸收頻率不同，在紅外光譜上將處于不同位置，從而可獲得分子中化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息來鑒定不同物質(zhì)[22-23]。如圖1-a、b、c，AP、WFP、VFP在4 000—400 cm-1區(qū)間均有多糖的特征吸收峰，且吸收峰基本一致，3 450 cm-1處的吸收峰代表多糖的O—H伸縮振動(dòng)，2 875.13 cm-1、2 761.23 cm-1處吸收峰代表多糖的C—H伸縮振動(dòng)，1 748.22 cm-1處吸收峰表示多糖的C=O的非對(duì)稱伸縮振動(dòng)，1 234.97 cm-1處吸收峰表示多糖的C=O的對(duì)稱伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)[23]。每種特定的多糖在1200—1 000 cm-1區(qū)域具有特殊的吸收峰，在此波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)，可以判斷出多糖的主要化學(xué)基團(tuán)，而每種多糖化學(xué)鍵的位置和強(qiáng)度都是特定的，因此，1 200—1 000 cm-1波長(zhǎng)區(qū)間也稱為多糖的指紋區(qū)[24]，1 080.12 cm-1、1 050.33 cm-1為C—OH的伸縮振動(dòng)峰和C—O—C糖苷鍵的振動(dòng)峰[25]，表明AP、WFP、VFP三種多糖中均有吡喃糖單元的存在，可見所提取成分為多糖。

AP：蘋果原渣多糖 Apple pomace polysaccharides；WFP：蘋果酒渣多糖 Wine fermented apple pomace polysaccharides；VFP：蘋果醋渣多糖 Vinegar fermented apple pomace polysaccharides。下同 The same as below

2.3 發(fā)酵對(duì)蘋果渣多糖物性的影響

2.3.1 溶解性 如表2，VFP、WFP、AP在水中溶解性分別達(dá)到0.1405、0.0771和0.0283 g·mL-1，經(jīng)發(fā)酵，蘋果渣多糖溶解性明顯改善（＜0.05），且3種多糖均不溶于乙醇、丙酮、乙酸乙酯、丙三醇、石油醚、氯仿等。

表2 發(fā)酵對(duì)蘋果多糖溶解性的影響

“—”表示不溶解 “—” indicates not dissolve counterparts

2.3.2 吸油性 如圖2-A，AP、WFP、VFP吸油性分別為5.6、2.4和2.9 mL·g-1，經(jīng)發(fā)酵處理，WFP、VFP的吸油性明顯減弱（＜0.05）。如圖2-B、C，添加蔗糖、NaCl對(duì)AP、WFP、VFP吸油性增強(qiáng)作用明顯（＜0.05），對(duì)吸油性影響大小為：WFP＞VFP＞AP。

同組不同小寫字母表示差異顯著（P＜0.05）。下同Different small letters indicate significant difference (P＜0.05). The same as below

2.3.3 起泡性及其起泡穩(wěn)定性

（1）起泡性如圖3-A，3種多糖都具有一定的起泡性，且WFP、VFP起泡性稍高于AP，但WFP、AP之間無顯著性差異，VFP、AP之間差異顯著（＜0.05）。添加NaCl對(duì)多糖起泡性影響如圖3-b，AP加入NaCl其起泡性與濃度成正比。蔗糖對(duì)多糖起泡性影響如圖3-C，添加蔗糖對(duì)3種多糖起泡性影響與添加NaCl基本一致，都有改善作用，特別是VFP。pH對(duì)多糖起泡性影響如圖3-D，酸性條件下成正相關(guān)，堿性條件下成負(fù)相關(guān)，WFP、VFP在酸性條件下起泡性優(yōu)于堿性條件，起泡性都在pH 6—8達(dá)最大，結(jié)果與毛英麗等[12]結(jié)果一致。

圖3 （A）發(fā)酵對(duì)蘋果多糖起泡性以及添加NaCl（B）、蔗糖（C）與調(diào)節(jié)pH（D）對(duì)多糖起泡性的影響

（2）泡沫穩(wěn)定性如圖4，起泡穩(wěn)定性基本趨勢(shì)是VFP＞W(wǎng)FP＞AP，60 min后泡沫大部分消失，75 min后WFP＞VFP＞AP，發(fā)酵蘋果渣多糖泡沫穩(wěn)定性大于AP。

圖4 發(fā)酵對(duì)蘋果渣多糖起泡穩(wěn)定性的影響

2.3.4 乳化性及其乳化穩(wěn)定性 乳化性如圖5-A，AP、WFP、VFP都具有一定的乳化性，且VFP＜WFP＜AP，其中AP乳化活性達(dá)53%，WFP、VFP分別是14%和12%，這說明蘋果渣經(jīng)發(fā)酵改性后獲得的多糖乳化活性明顯降低（＜0.05）；如圖5-B，AP、WFP、VFP乳化穩(wěn)定性分別是94.7%、65.4%、60.5%，乳化穩(wěn)定性還是AP最好，WFP、VFP乳化穩(wěn)定性相對(duì)較差，發(fā)酵后乳化穩(wěn)定性明顯降低（＜0.05）。

圖5 發(fā)酵對(duì)蘋果多糖乳化性、乳化穩(wěn)定性的影響

2.3.5 吸濕性與保濕性 吸濕性如圖6-a、b，分別表示RH=81%和RH=43%環(huán)境中，AP、WFP、VFP吸濕性大小為：WFP＞VFP＞AP，且在前12 h吸濕性快速增大，12 h后吸濕性變化不明顯，24 h后基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，WFP、VFP吸濕性更好。保濕性如圖6-c、d，分別表示RH=81%和干燥硅膠環(huán)境中，AP、WFP、VFP保濕性能較好，72 h保濕性還在20%以上，且始終是AP＜WFP＜VFP。在干燥硅膠環(huán)境中，72 h過程中WFP、VFP始終較AP具有更好的保濕性，前24 h中保濕性始終是WFP＜VFP，24 h以后兩者基本一致。

a：RH=81%；b：RH=43%；c：RH=81%；d：干燥硅膠 Dry silica gel

2.4 發(fā)酵對(duì)蘋果渣多糖流變學(xué)影響

2.4.1 剪切速率對(duì)發(fā)酵蘋果渣多糖流體特性的影響 如圖7所示，隨著剪切速率的增大，3種多糖溶液的表觀黏度均降低（AP＞W(wǎng)FP＞VFP），此外，在低剪切速率范圍（0—150 s-1）內(nèi)，3種多糖溶液，隨著剪切速率升高，多糖溶液的流體特性趨于穩(wěn)定，0.5%（w/w）的AP、WFP、VFP黏度分別為0.03、0.02和0.01 Pa·s。

圖7 剪切速率對(duì)多糖黏度影響

2.4.2 濃度對(duì)發(fā)酵蘋果渣多糖流體特性的影響 如圖8-a、b、c，在剪切速率0—700 s-1，AP、WFP、VFP表觀黏度隨著濃度的增加而增大[26]，且AP＞W(wǎng)FP＞VFP，0.5%的AP、WFP、VFP溶液的表觀黏度分別為0.0255—0.2527、0.012—0.1854和0.0116—0.2089 Pa·s。0.3%的AP、WFP、VFP溶液的表觀黏度分別為0.0183—0.2164、0.0115—0.1898和0.0111— 0.213 Pa·s。0.1%的AP、WFP、VFP溶液的表觀黏度分別為0.0139—0.2033、0.0105—0.2119和0.0105—0.195 Pa·s。

圖8 濃度對(duì)多糖黏度影響

2.4.3 溫度對(duì)發(fā)酵蘋果渣多糖流體特性的影響 如圖9，AP、WFP、VFP表觀黏度隨溫度的升高而迅速降低，AP表觀黏度受溫度影響最大，WFP、VFP表觀黏度降低趨勢(shì)稍緩，溫度升高對(duì)AP的流體特性影響較大，對(duì)WFP、VFP流體特性影響不大[27-28]。

圖9 溫度對(duì)多糖黏度影響

2.4.4 放置時(shí)間對(duì)發(fā)酵蘋果渣多糖流體特性的影響 如圖10-a、b、c，放置1 d、2周后，AP、WFP、VFP表觀黏度均下降，放置1 d后，多糖溶液的初始黏度有明顯的降低。

圖10 放置時(shí)間對(duì)多糖黏度影響

2.5 發(fā)酵對(duì)蘋果渣多糖黏均分子量的影響

由表3可知，AP、WFP、VFP黏均分子量在15—130 kDa，AP的分子量最大，其次是WFP，VFP最小，發(fā)酵蘋果渣多糖分子量明顯減小。

表3 3種多糖的黏均分子量

MH為哈金斯黏均分子量；MK為克萊默黏均分子量；MAV為平均黏均分子量

MHis Huggins viscosity average molecular weight; MKis Kramer viscosity-average molecular weight; MAVis average viscosity average molecular weight

2.6 發(fā)酵對(duì)蘋果渣多糖微觀結(jié)構(gòu)的影響[29-30]

如圖11，AP、WFP、VFP掃描圖像分別如圖Ai、Wi、Vi（i=1，2，3），分別是在100、500、2 000倍條件下獲得。由A1、A2、A3可以看出AP多由條帶、棒狀（A1、A2）、片狀（A3）組成，AP結(jié)構(gòu)之間相互交聯(lián)，組成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。W1、W2、W3可以看出WFP主要有齒狀（W1）、棒狀（W2）和片狀（W3），與AP相比，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，有一定交聯(lián)性，但交聯(lián)性低（W2、W3）。V1、V2、V3可以看出VFP主要有片狀結(jié)構(gòu)（V1、V2、V3），結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要由較大的片狀組成，彎曲重疊在一起（V2、V3）。

圖11 臺(tái)式掃面電鏡圖

3 討論

WFP、VFP提取率明顯高于AP（＜0.05），主要是因?yàn)樘O果原渣含有較多的醇溶性物質(zhì)，以及小分子糖，經(jīng)醇沉、透析等步驟后除去單糖與醇溶性物質(zhì)，導(dǎo)致多糖含量偏低，而蘋果渣在發(fā)酵過程中部分果膠在發(fā)酵過程中有所降解，導(dǎo)致最終多糖含量提高。

物性方面主要有以下幾個(gè)方面的提升：（1）發(fā)酵蘋果渣多糖在水中的溶解性明顯改善（＜0.05），但不溶于乙醇、丙酮、乙酸乙酯、丙三醇、石油醚、氯仿等。原因是采用水提醇沉法來獲得多糖，等質(zhì)量溶解時(shí)AP黏度明顯高于WFP、VFP，這對(duì)溶解性有一定的阻滯作用，導(dǎo)致AP溶解性較差[9]。此外，WFP、VFP水溶性高于AP的原因還可能是發(fā)酵中多糖支鏈打開，多糖分子減小，脂肪鏈縮短、部分親水基團(tuán)裸露，導(dǎo)致溶解性較好。（2）發(fā)酵蘋果渣多糖起泡性有所改善（＜0.05）。主要與黏度、溶解性有關(guān)，黏度越大，表面張力越大，導(dǎo)致起泡性減弱。起泡穩(wěn)定性基本趨勢(shì)是VFP＞W(wǎng)FP＞AP，但在75 min后，WFP＞VFP，主要原因可能是VFP溶解性大于WFP，導(dǎo)致在等質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液中VFP的黏度偏大，直接影響其泡沫穩(wěn)定性，這與黏度、溶解性的結(jié)論相統(tǒng)一。pH對(duì)物質(zhì)起泡性有一定的影響，不同物質(zhì)存在較大差異，AP在pH 3—10范圍內(nèi)，起泡性在酸性條件下成正相關(guān)，堿性條件下成負(fù)相關(guān)；WFP、VFP在酸性條件下的起泡性優(yōu)于堿性條件，但3種多糖的起泡性基本都在pH 6—8達(dá)最大；對(duì)于AP而言，加入NaCl對(duì)其起泡性的影響基本與濃度成正比，WFP、VFP則在較低濃度減弱起泡性，而較高濃度則具有增強(qiáng)作用，但改善作用有限，其結(jié)果與毛英麗等[12]結(jié)果基本一致。蔗糖對(duì)AP、WFP、VFP起泡性影響趨勢(shì)基本一致，添加蔗糖對(duì)于3種多糖的起泡性有改善作用，特別是VFP，而對(duì)于AP、WFP而言，一定濃度增強(qiáng)其起泡性，濃度稍大時(shí)作用就不再明顯[30-33]。起泡性在食品加工等方面有著重要的作用，一般起泡性較好的物質(zhì)都是良好的表面活性劑，有助于氣體在液體中形成穩(wěn)定的形態(tài)[11,34]，穩(wěn)定系數(shù)K直接關(guān)系到泡沫穩(wěn)定性，而泡沫持久性與起泡性在食品加工中所發(fā)揮的作用息息相關(guān)，因此物質(zhì)具有良好的泡沫穩(wěn)定性，才能更好的發(fā)揮起泡性的作用[35-37]。（3）WFP、VFP吸濕性、保濕性能優(yōu)于AP。主要原因可能與溶解性、黏度和分子量大小有關(guān)，溶解性在一定程度上就反映了物質(zhì)吸濕性和保濕性，而分子量較大時(shí)分子中的脂肪鏈較長(zhǎng)，親水性基團(tuán)包裹在脂肪鏈中，經(jīng)發(fā)酵改性，導(dǎo)致脂肪鏈斷開來，親水性基團(tuán)裸露，導(dǎo)致其吸濕性和保濕性明顯改善。吸濕性和保濕性是加工食品或者保證食品口感、貨架期、營養(yǎng)等方面的重要條件。（4）發(fā)酵蘋果渣多糖吸油性、乳化性及其乳化穩(wěn)定性有所減弱，但可通過添加蔗糖、NaCl、調(diào)節(jié)pH得以改善。原因可能是發(fā)酵過程多糖分子減小，親水基團(tuán)—OH裸露，親油基團(tuán)脂肪鏈被打開，導(dǎo)致最終親水性增加，親油性降低，這與溶解性是統(tǒng)一的，3種蘋果渣多糖吸油性都大于毛英麗等[12]研究的葡萄多糖吸油性2.8 mL·g-1，這對(duì)于加工食品有積極作用，可在加工面包等需要油脂起酥或者獲得良好的烘烤特性時(shí)使用[35,38-42]。此外，添加蔗糖、NaCl對(duì)AP、WFP、VFP吸油性有增強(qiáng)作用，而蔗糖、NaC1不具有吸油性，可能是添加物導(dǎo)致多糖對(duì)植物油的阻滯性增強(qiáng)，從而導(dǎo)致多糖的吸油性增加[11]。AP乳化活性可達(dá)53%，WFP、VFP分別是14%和12%，這說明蘋果渣經(jīng)發(fā)酵改性后獲得的多糖其乳化活性有所降低。AP、WFP、VFP三種多糖的乳化穩(wěn)定性分別是94.7%、65.4%，60.5%，可見3種多糖的乳化穩(wěn)定性以AP最好，WFP、VFP乳化穩(wěn)定性和乳化性相對(duì)較差，這可能與多糖溶液本身的pH、黏度、黏均分子量和粒子大小有關(guān)[8]。

發(fā)酵蘋果渣流變學(xué)改善主要有以下幾個(gè)方面：（1）發(fā)酵蘋果渣多糖表觀黏度明顯降低，且黏度呈明顯濃度依賴性，有利于工業(yè)加工。一方面表現(xiàn)在隨著剪切速率的增大，3種多糖溶液的表觀黏度降低，且AP＞W(wǎng)FP＞VFP，呈典型的非牛頓流體性質(zhì)，表現(xiàn)為假塑性流體行為。此外，在低剪切速率范圍（0—150 s-1）內(nèi)，3種多糖溶液表現(xiàn)為典型的剪切稀化流體，隨著剪切速率升高，多糖溶液的流體特性趨于穩(wěn)定，表現(xiàn)為由剪切稀化的非牛頓流體轉(zhuǎn)向理想狀態(tài)的牛頓流體，這是因?yàn)樵谒芤褐校嗵欠肿訒?huì)通過分子間相互作用形成一定的結(jié)構(gòu)，當(dāng)剪切速率增加的時(shí)候，剪切力也隨之增加，這會(huì)破壞多糖分子間的相互作用，從而導(dǎo)致多糖溶液的黏度降低，出現(xiàn)剪切稀化現(xiàn)象[35]；另一方面，多糖溶液的表觀黏度隨濃度的增大而升高，呈明顯濃度依賴性，且在較低的濃度范圍內(nèi)，剪切稀化現(xiàn)象隨濃度的增大而進(jìn)一步加強(qiáng)，這是因?yàn)槎嗵鞘怯H水性高分子化合物，隨著溶液濃度的增加，分子間弱作用力增大，使流體流動(dòng)阻力增大，從而使多糖溶液黏度增大[11,36]。（2）WFP、VFP溫度抗逆性明顯優(yōu)于AP，特別是WFP。主要原因是溫度升高導(dǎo)致多糖分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，削弱了分子間的纏結(jié)，分子間距離增大，分子間作用力減弱，流動(dòng)時(shí)內(nèi)摩擦減少，分子鏈的柔順程度加強(qiáng)而使流動(dòng)特性提高。在較低溫度范圍（20—40℃）時(shí)，隨著溫度的升高，3種多糖溶液中分子間的纏結(jié)體迅速被削弱，因此表觀黏度迅速降低；而在較高溫度范圍（50—80℃）時(shí)，分子間的纏結(jié)體幾乎完全被削弱，因此表觀黏度下降幅度減緩，表現(xiàn)為趨于理想狀態(tài)牛頓流體的特性[37]。（3）WFP、VFP流變特性隨放置時(shí)間明顯減弱，表觀黏度受放置時(shí)間影響較小。不同放置時(shí)間多糖溶液剪切速率在較低的范圍（0—150 s-1）時(shí)，兩者均表現(xiàn)為剪切稀化流體；當(dāng)剪切速率在較高范圍（150— 700 s-1）時(shí)，表觀黏度下降幅度均趨緩且趨于一致。放置2周后，多糖溶液的初始黏度有明顯的降低，該現(xiàn)象表明多糖分子間所形成的纏結(jié)體為一種不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，隨著放置時(shí)間的延長(zhǎng)，多糖分子的水合作用加強(qiáng)，分子間的相互作用力減弱，導(dǎo)致多糖溶液表觀黏度的下降，進(jìn)而影響多糖的應(yīng)用特性[9,39-42]，因此，多糖溶液放置時(shí)間最好不要超過1 d。

發(fā)酵蘋果渣多糖基本結(jié)構(gòu)存在明顯差異，發(fā)酵蘋果渣多糖黏均分子量明顯小于AP，且VFP＜WFP＜AP。此外，微觀結(jié)構(gòu)也存在明顯差異，這些更好的解釋了物性、流變學(xué)特性。一方面，AP 的分子量最大，其次是WFP，VFP 最小，可能是由于發(fā)酵能打開大分子多糖，形成分子量稍小的多糖分子，分子量比較低時(shí)，分子鏈短，不能發(fā)生纏結(jié)，表觀黏度較小，隨著分子量增大，分子鏈變長(zhǎng)，容易纏結(jié)，分子間相對(duì)位移困難，故多糖溶液的特性黏度隨黏均分子量的增加而增大。黏均分子量的測(cè)定結(jié)果很好地解釋和驗(yàn)證了多糖流變學(xué)特性[9]。另一方面，微觀結(jié)構(gòu)[43-44]顯示，如圖11（A1、A2、A3），AP結(jié)構(gòu)中條狀與棒狀、或者片狀與片狀之間相互交聯(lián)，組成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這一現(xiàn)象剛好解釋AP宏觀上看起來呈棉網(wǎng)狀、質(zhì)軟，AP結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，這也能解釋AP黏均分子量偏大，溶解性差、黏度大。如圖11（W1、W2、W3），WFP主要有齒狀、棒狀和片狀，與AP相比結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，有一定交聯(lián)性但交聯(lián)性低，這也能解釋W(xué)FP宏觀上呈棉薄層狀、相對(duì)質(zhì)軟，由于交聯(lián)性較低所以其溶解性大于AP，黏均分子量、黏度小于AP。如圖11（V1、V2、V3），VFP主要有片狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要由較大的片狀組成，彎曲重疊在一起，這也恰好能解釋VFP為層狀結(jié)構(gòu)且由于彎曲重疊導(dǎo)致質(zhì)硬，另外，VFP交聯(lián)性極低導(dǎo)致其黏均分子量偏小、溶解性好、黏度小。

4 結(jié)論

發(fā)酵蘋果渣可以提高酒渣多糖、醋渣多糖提取率。在物理特性方面，酒渣多糖、醋渣多糖溶解性、起泡性、吸濕性、保濕性等方面得到了較大改善，明顯優(yōu)于原渣多糖（＜0.05）；雖然AP在吸油性、乳化性方面表現(xiàn)出較好的物理特性，但可通過添加NaCl、蔗糖以及調(diào)節(jié)pH來得以提高。在流變學(xué)方面，多糖溶液的表觀黏度呈現(xiàn)濃度依賴性，且在較低的濃度范圍內(nèi)，剪切稀化現(xiàn)象隨濃度的增大而進(jìn)一步加強(qiáng)；同時(shí)，酒渣多糖、醋渣多糖具有明顯的溫度抗逆性，特別是酒渣多糖；此外，發(fā)酵蘋果渣多糖溶液放置時(shí)間應(yīng)控制在1 d以內(nèi)?；窘Y(jié)構(gòu)方面，發(fā)酵蘋果渣多糖黏均分子量明顯小于原渣多糖，同時(shí)微觀結(jié)構(gòu)也與原渣多糖存在較大差異。綜上，發(fā)酵蘋果渣多糖加工特性明顯優(yōu)于原渣多糖，在生產(chǎn)加工中可通過發(fā)酵蘋果渣后提取多糖的方法來獲得更好的加工特性。

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（責(zé)任編輯 趙伶俐）

Effect of Fermentation on the Polysaccharides Processing Characteristics in Apple Pomace

JIA Feng , GUO Yu-rong, LIU Dong, YANG Xi, DENG Hong, MENG Yong-hong

(College of Food Engineering and Nutritional Science, Shaanxi Normal University, Xi’an 710119)

【Objective】The output of apple in China accounts for over 50% of the world annually. Among those apples, there are about 20% of apple fruits are used as raw materials to produce deep-processed products. As a result, apple pomace of thousands of tons are produced each year, which has caused the tremendous waste of apple recourse because these pomace are generally sold as a cheap fertilizer or are discarded directly as junks. The difference of physical and rheological property, viscosity-average molecular weight, and basic structure of polysaccharides between raw pomace and fermented apple pomace was studied in order to provide innovative thoughts and a theoretical basis for the exploitation of apple polysaccharides.【Method】Apple pomace (AP), wine fermented apple pomace polysaccharides (WFP), vinegar fermented apple pomace polysaccharides (VFP) were used as experimental materials, the paper investigated overall the processing properties of polysaccharides in fermented apple pomace through comparing with the extract ratio, solubility, hygroscopicity, moisture retention, and emulsifiability, foaming capacity and stability among AP, WFP and VFP. Besides, the rheological properties, microstructure, viscosity-average molecular weight were determined by using rheometer, desktop scanning electron microscope (DSEM), ubbelohde viscometer, respectively.【Result】The extraction ratio of AP was 5.68%, while that of polysaccharide in fermented apple pomace was 6%-7%, both of which had a significant difference (＜0.05). The solubilities of VFP and WFP were, respectively, 0.1405 g·mL-1and 0.0771 g·mL-1, and significantly higher (＜0.05) than AP (0.0283 g·mL-1). Compared to AP, the stability of foaming, hygroscopicity, moistureretention of polysaccharides, fermented apple pomace were significantly increased (＜0.05), while oil absorption, emulsifiability and its stability obviously decreased (＜0.05). According to analysis on rheological property, AP, WFP, VFP could be attributed to typical non-Newtonian fluid, and the apparent viscosity showed obvious dependent-characteristic of concentration. Besides, VFP and WFP had great resistance against temperature change. The findings of analysis of viscosity-average molecular weight and DESM indicated that the viscosity-average molecular weight of AP, WFP, VFP all distributed in the range of 15-130 kDa, and AP＞W(wǎng)FP＞VFP. Additionally, the microstructure analysis showed that AP consisted of band, bar and flake, twining with each other and forming firm network. WFP contained dentation, bar and flake, so its cross-linking was comparatively lower. But VFP mainly consisted of flake, overlapping with one another, and cross-linking was the lowest.【Conclusion】WFP, VFP were greatly improved in physicaland rheological properties, microstructure and viscosity-average molecular weight, indicating the processing property of polysaccharides in fermented apple pomace was superior to AP.

apple pomace polysaccharide; fermentation; properties; rheology; structure; processing characteristics

2016-03-22；接受日期：2016-08-11

農(nóng)業(yè)部現(xiàn)代蘋果產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS-28）

賈豐，E-mail：feng_juslin@163.com。通信作者郭玉蓉，E-mail：yurongguo730@163.com