馬建勇,李夢麗,李春美,2,*

(1.華中農業(yè)大學食品科技學院,湖北武漢 430070;2.華中農業(yè)大學環(huán)境食品學重點實驗室,湖北武漢 430070)

兩種不同成熟度樹莓營養(yǎng)成分分析及果膠酶對樹莓出汁率的影響

馬建勇1,李夢麗1,李春美1,2,*

(1.華中農業(yè)大學食品科技學院,湖北武漢 430070;2.華中農業(yè)大學環(huán)境食品學重點實驗室,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、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。通過單因素實驗、正交實驗對八到九成熟樹莓的酶解條件進行了優(yōu)化,結果表明:果膠酶添加量0.05%、酶解溫度45 ℃、酶解時間1.75 h,在此條件下樹莓出汁率可達到80.63%。優(yōu)化的酶解條件合理、可行,可以應用于樹莓果汁加工。

樹莓,營養(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黑樹莓[1]?，F(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,抑制脂質和低密度脂蛋白以及內皮細胞氧化損傷[5];此外,樹莓中SOD含量更是居各種水果之首[6],具有很高的利用價值。

目前我國國內樹莓加工產品極少,超市中樹莓加工產品大多來自國外[7],包括果醬、果酒、果凍、果汁飲料等[8]。國內對樹莓果汁的酶解條件作了一些研究,但是存在出汁率低、酶解時間長等問題,如馬榮山等的研究結果樹莓出汁率僅有71.50%,而酶解時間需要2.8 h[9]。樹莓果實出汁率受品種、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,難以貯藏和運輸,因此一般不等完全成熟便采收?，F(xiàn)有文獻鮮見成熟度對果實營養(yǎng)和出汁率影響的具體報道,因此本文選擇了六到七成熟和八到九成熟兩個不同成熟度的樹莓,對其營養(yǎng)成分含量和出汁率進行了比較,并進一步優(yōu)化了樹莓果汁的酶解條件,旨在為樹莓果汁飲料的生產提供參考和科學依據。

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成熟度,果實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、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,國藥集團化學試劑有限公司;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,酶活力30000 U/g,和氏璧生物技術有限公司。

HH-2型數(shù)顯恒溫水浴鍋 國華電器有限公司;SHB-3型循環(huán)水式多用真空泵 鄭州長城科工貿有限公司;UV-1700型紫外可見分光光度計 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 賽多利斯公司;SKG1246型高效破壁料理機 佛山愛斯凱奇電器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 營養(yǎng)成分測定 水分測定:烘干法;總酸測定:GB/T12456-2008[11];總糖測定:苯酚-硫酸法;果膠測定:果膠酸鈣重量法[12];蛋白測定:考馬斯亮藍法;總酚測定:福林酚法;維生素C測定:GB/T5009.159-2003[13];總花色苷測定:pH示差法;鞣花酸測定: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),流動相甲醇-0.3%三氟乙酸(50∶50),流速1.0 mL/min,檢測波長254 nm,進樣體積20 μL,以色譜峰面積定量;樹莓酮測定: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),流動相甲醇-水(30∶70),檢測波長271 nm,流速1.0 mL/min,進樣體積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,分別計算出汁率。

樹莓出汁率(%)=濾液質量/樹莓漿質量×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 果膠酶酶解實驗

1.2.3.1 果膠酶添加量對樹莓出汁率的影響 按1.2.2方法對樹莓進行打漿,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,計算樹莓果實的出汁率。

1.2.3.2 果膠酶酶解溫度對樹莓出汁率的影響 按1.2.2方法對樹莓進行打漿,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,計算樹莓果實的出汁率。

1.2.3.3 果膠酶酶解時間對樹莓出汁率的影響 按1.2.2方法對樹莓進行打漿,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,計算樹莓果實的出汁率。

1.2.3.4 酶解條件優(yōu)化 在果膠酶添加量、酶解溫度、酶解時間等單因素實驗的基礎上,按照表1進行L9(33)正交優(yōu)化實驗,以出汁率為指標,確定酶解的最佳條件。

表1 正交因素水平表

1.3 數(shù)據處理

以上實驗均重復3次,使用SPSS 19.0進行顯著性分析,使用Origin 8.5作圖。

表2 不同成熟度樹莓主要營養(yǎng)成分含量

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

2 結果與分析

2.1 不同成熟度樹莓營養(yǎng)成分比較分析

表2為兩種不同成熟度樹莓的營養(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],這使得樹莓果實的酸性較強,糖酸比不協(xié)調,口感較差。蛋白質、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最好選擇成熟度較高的果實。水果中果膠含量高不利于果實出汁,常見不易出汁的水果蘋果、梨、桃等果實果膠含量為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)有文獻比較發(fā)現(xiàn),本文所測高成熟度的雙季紅樹莓總酸含量與趙利群等[18]所測的九個樹莓品種基本在同一范圍(1.02×103～2.24×103mg/100 g)內,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]等所測的九個樹莓品種(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],這主要是因為品種和產地不同,造成樹莓營養(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

果膠對樹莓出汁率有較大影響,所以進一步探究果膠酶對樹莓出汁率的影響十分必要。由于六到七成熟的樹莓營養(yǎng)成分含量較低,果汁色澤和口感均不佳,同時出汁率也相對較低,利用價值低,因此后續(xù)的研究選用八到九成熟的樹莓為研究對象。

2.3.1 果膠酶添加量對樹莓出汁率的影響 果膠酶添加量對樹莓出汁率的影響實驗結果見圖2。

圖2 果膠酶添加量對樹莓出汁率影響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%的范圍內時,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%時出汁率增加變慢,當果膠酶添加量大于0.04%后,出汁率變化不明顯,這是因為剛開始酶量少,底物充足,酶量增加出汁率會迅速上升,隨著酶量繼續(xù)增加,能與酶結合的底物減少,出汁率增加變慢,當酶增加到0.05%時,沒有多余底物與酶結合,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 果膠酶酶解溫度對樹莓出汁率的影響 果膠酶酶解溫度對樹莓出汁率的影響實驗結果見圖3。

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

如圖3所示,在35 ℃到45 ℃范圍內,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,樹莓出汁率開始下降,當溫度升高到55 ℃時,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 果膠酶酶解時間對樹莓出汁率的影響 果膠酶酶解時間對樹莓出汁率的影響實驗結果見圖4。

圖4 酶解時間對樹莓出汁率影響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,隨著時間增加,樹莓出汁率開始增加較快,之后變慢,當酶解時間大于1.5 h后,時間繼續(xù)增加,出汁率變化不明顯,且時間過長會增加生產成本,加大果汁營養(yǎng)成分的破壞,因此確定1.5 h為適宜的酶解時間。

2.3.4 正交實驗結果 在單因素實驗的基礎上,進行正交實驗,優(yōu)化制取樹莓汁的酶解條件,得到的實驗結果如表3所示。

表3 樹莓酶解正交實驗結果

對表3通過極差分析得到A(果膠酶添加量)、B(酶解時間)、C(酶解溫度)三個因素的主次順序為A>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%,酶解時間1.75 h,酶解溫度45 ℃,按此條件樹莓出汁率可達80.63%。與姚麗敏等的研究結果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%,高于本研究的結果,但是其酶解時間需要3.5 h,時間過長、效率低,而且會增加樹莓汁中主要呈色物質花色苷的降解,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上縮短了酶解時間,減少了營養(yǎng)物質的損失,對樹莓果汁的研制有很高的參考價值。

3 結論

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驗,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 ℃、酶解時間1.75 h。在此條件下樹莓出汁率可達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,而花色苷對溫度敏感,加熱殺菌會對其造成破壞[24],使果汁褪色,pH、光照也對花色苷的穩(wěn)定性有影響[25]。此外,在放置過程中樹莓澄清果汁容易產生沉淀,這些都嚴重影響樹莓果汁的產品品質和貨架期,因此,目前市場上鮮有樹莓澄清果汁銷售。而有效預防樹莓果汁在貯藏過程中產生的褪色、二次沉淀是下一步要重點研究和解決的問題。

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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