史芳芳，張清安

超聲耦合不同酸度檸檬酸脫苦溶液對苦杏仁品質(zhì)特性的影響

史芳芳，張清安

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

【】探究超聲耦合不同pH檸檬酸溶液脫苦對苦杏仁顏色等品質(zhì)特性的影響；利用相關(guān)性分析明確各指標(biāo)間的關(guān)系，以簡化脫苦酸溶液對苦杏仁品質(zhì)的評價(jià)指標(biāo)；運(yùn)用多元數(shù)據(jù)處理對不同酸度脫苦溶液進(jìn)行分類，為科學(xué)合理選擇脫苦溶液從而減少苦杏仁營養(yǎng)及感官品質(zhì)損失提供理論依據(jù)。以苦杏仁為研究對象，首先利用高效液相色譜儀、分光光度計(jì)、質(zhì)構(gòu)儀等儀器對苦杏仁的質(zhì)構(gòu)、β-葡萄糖苷酶活性、苦杏仁苷和水分含量等進(jìn)行測定，并評定脫苦后杏仁的感官特性。同時(shí)，測定脫苦溶液中總酚、蛋白質(zhì)、還原糖、可溶性固形物的含量，并采用單因素方差分析、相關(guān)性分析對測定結(jié)果進(jìn)行顯著性和相關(guān)性分析。利用主成分分析（PCA）、聚類分析（CA）等多元數(shù)據(jù)處理方法，對6種不同酸度脫苦液中相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析。與未脫苦杏仁相比，6種不同酸度脫苦溶液處理后，脫苦杏仁的顏色、硬度、脆性、咀嚼性、回復(fù)性、膠著性及感官評價(jià)結(jié)果均存在顯著差異，且脫苦杏仁中水分含量增多，β-葡萄糖苷酶活性變化顯著。當(dāng)脫苦檸檬酸溶液pH為5時(shí)，苦杏仁脫苦所需時(shí)間最短，僅需90 min，且苦杏仁中各營養(yǎng)物質(zhì)損失較少、口感也較好。通過相關(guān)性分析可知，各指標(biāo)間具有一定的相關(guān)性。PCA、CA的分析結(jié)果一致，即二者均可將6種脫苦溶液分為3大類，且同一大類中各脫苦溶液之間的相關(guān)理化指標(biāo)差異不顯著。綜合分析，pH為5的檸檬酸溶液可以作為超聲快速脫除苦杏仁苦味的較優(yōu)脫苦溶液，這樣既可以加速苦杏仁脫苦，又能減少苦杏仁中營養(yǎng)物質(zhì)的流失，最大程度保持苦杏仁固有的口感特性，可為苦杏仁的產(chǎn)業(yè)化快速脫苦提供有力支撐。

苦杏仁；脫苦溶液；質(zhì)構(gòu)；感官評定；主成分分析；聚類分析

0 引言

【研究意義】苦杏仁屬薔薇科李屬李亞科杏屬植物的種子[1-2]，含苦杏仁苷約為0.15%—5.5%[3]，油脂（45%—67%）[4]、蛋白質(zhì)（25%—27%）[5]、糖類、粗纖維、維生素及多種微量元素等[6]，具有很高的營養(yǎng)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值[7-8]。中國苦杏仁的年產(chǎn)量可達(dá)2.5×104t[9]，居世界首位?？嘈尤受帐强嘈尤手械闹匾δ艹煞种唬浔旧頍o毒，但在酸、酶及加熱等條件下極易發(fā)生水解產(chǎn)生苯甲醛和氫氰酸等產(chǎn)物，而氫氰酸是一種對人體有極大潛在危害的劇毒物質(zhì)[10]，因此脫苦已成為苦杏仁加工的必經(jīng)工序。傳統(tǒng)的脫苦工藝多以水或檸檬酸溶液作為脫苦溶劑，經(jīng)長時(shí)間浸泡使苦杏仁苷溶出或分解，從而達(dá)到脫苦目的，但存在能耗大、時(shí)間長等弊端。同時(shí)，脫苦過程中，苦杏仁中大量的蛋白質(zhì)、糖類等物質(zhì)也會隨苦杏仁苷溶到脫苦溶液中，造成苦杏仁中營養(yǎng)物質(zhì)的大量損失[11]。檸檬酸作為食品添加劑，在食品工業(yè)中常用做風(fēng)味調(diào)節(jié)劑、護(hù)色劑等[12]，使用檸檬酸水溶液對苦杏仁進(jìn)行脫苦一方面不會因檸檬酸遷移至苦杏仁中而引起脫苦杏仁的食用安全性問題；另一方面，苦杏仁苷在酸性條件下相對較為穩(wěn)定，有利于后續(xù)對其進(jìn)行回收；同時(shí)，少量苦杏仁苷降解的氫氰酸在酸性條件下也易揮發(fā)或者發(fā)生水解反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)甲酸[13]。此外，真空[14]、微波[15]、超聲[16]等技術(shù)被報(bào)道用于苦杏仁的輔助快速脫苦，也取得了一定的脫苦效果。脫苦杏仁作為苦杏仁加工的主要中間商品——“光中杏仁”，其本質(zhì)是經(jīng)脫苦、干制后的杏仁，目前市場占有率大概在70%以上，其主要消費(fèi)形式是加工杏仁漿、杏仁油茶或經(jīng)復(fù)水制作涼拌菜。作為一種商品，光中杏仁的顏色、口感等是評價(jià)其品質(zhì)和價(jià)格的重要因素，而脫苦過程對苦杏仁的顏色、口感、品質(zhì)形成具有重要影響。但當(dāng)前無論是傳統(tǒng)的水或檸檬酸溶液脫苦，還是超聲等輔助快速脫苦，都缺少對脫苦杏仁質(zhì)構(gòu)、感官及其與杏仁中部分理化指標(biāo)相關(guān)性的系統(tǒng)研究。這已成為亟待解決的制約苦杏仁加工提質(zhì)增效的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸之一?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】范學(xué)輝等[17]對苦杏仁脫苦方法進(jìn)行了綜述，并對各種脫苦方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較；SILEM等[18]通過數(shù)學(xué)模型研究了苦杏仁脫苦過程中苦杏仁苷及其風(fēng)味變化；許紹惠等[19]采用酶解法對山杏仁脫苦，發(fā)現(xiàn)其可溶性糖含量和粗纖維等物質(zhì)的含量略有減少；姜偉等[20]綜述了山杏仁油的理化性質(zhì)及其在生物燃料、醫(yī)藥和食品等方面的綜合開發(fā)應(yīng)用；SONG等[11]對苦杏仁傳統(tǒng)脫苦后脫苦水中理化指標(biāo)的變化進(jìn)行了研究；李軍等[13]研究了濃度為0.24 g?L-1的檸檬酸溶液對苦杏仁進(jìn)行真空脫苦；朱蓓薇等[21]分別用10%氯化鈉、0.1%檸檬酸和0.15%亞硫酸鈉為脫苦溶劑優(yōu)化了苦杏仁的脫苦工藝。但上述報(bào)道多是針對傳統(tǒng)脫苦工藝所開展的相關(guān)研究?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】筆者課題組前期初步研究表明，超聲波可以極大縮短苦杏仁的脫苦時(shí)間，而且不同溶液脫苦對苦杏仁的口感等特性有較大影響，甚至有些脫苦溶液會使杏仁變得無法食用（如用pH為2的檸檬酸溶液或者乙醇溶液），但其原因尚不明確?！緮M解決的關(guān)鍵問題】擬采用現(xiàn)代分析手段對苦杏仁的顏色、質(zhì)構(gòu)、苦杏仁苷和β-葡萄糖苷酶等進(jìn)行測定，并對脫苦杏仁進(jìn)行感官評價(jià)；同時(shí)測定脫苦溶液中總酚、蛋白質(zhì)、還原糖、可溶性固形物等含量，最后對測定結(jié)果進(jìn)行顯著性和相關(guān)性分析，從而找到影響脫苦杏仁口感的關(guān)鍵因素，為苦杏仁的產(chǎn)業(yè)化快速脫苦提供依據(jù)。

1 材料與方法

試驗(yàn)于2018年3—10月在陜西師范大學(xué)食品工程與營養(yǎng)科學(xué)學(xué)院進(jìn)行。

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑 苦杏仁：2017年7—9月采收，購于陜西省西安市西北藥材市場；β-葡萄糖苷酶試劑盒：購于Beijing Solarbio Science &Technology Company；檸檬酸：食品級，西安晶博試劑有限公司；氫氧化鈉、碳酸鈉、丙三醇：分析純，天津天力化學(xué)試劑有限公司；牛血清蛋白、考馬斯亮藍(lán)G250：分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；3,5-二硝基水楊酸：分析純，上?？曝S實(shí)業(yè)有限公司；葡萄糖：分析純，天津市泰興試劑廠；鹽酸：分析純，洛陽昊華化學(xué)試劑有限公司；福林酚（Folin- Phenol）：分析純，Sigma公司；沒食子酸、苦杏仁苷標(biāo)準(zhǔn)品（98.42%）：色譜純，成都曼思特生物科技有限公司；甲醇（99.9%）：色譜純，F(xiàn)isher Scientific公司；試驗(yàn)所用水為純凈水，購于陜西娃哈哈乳品有限公司。

1.1.2 主要儀器設(shè)備 超聲波多頻清洗機(jī)：SB- 500DTY型，寧波新芝生物科技股份有限公司；電子天平：HANGPING JA 2003型，上海儀器儀表廠；紫外可見色譜檢測器：UV230Ⅱ型，大連伊利特分析儀器有限公司；色譜柱溫箱：ZW230Ⅱ型，大連伊利特分析儀器有限公司；色譜高壓恒流泵：P230Ⅱ型，大連伊利特分析儀器有限公司；反相液相色譜柱：TC-C18（250 mm×4.6 mm，5 μm），安捷倫科技有限公司；全自動(dòng)色差計(jì)：SC-80C型，北京康光光學(xué)儀器有限公司；質(zhì)構(gòu)儀（物性測試儀）：TA.XT.Plus型，英國Stable Micro System公司；pH計(jì)：PHS-3C型，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；鼓風(fēng)干燥箱：101型，北京科偉永興儀器有限公司；紫外可見分光光度計(jì)：TU-1810型，北京普析通用儀器有限公司；阿貝折射儀：2WAJ型，上海光學(xué)儀器一廠。

1.2 方法

1.2.1 樣品前處理 稱取大小均勻、顆粒飽滿、無病蟲害的苦杏仁適量，按料液比1﹕10（g?mL-1）加入100℃的水，浸泡5 min后撈出，迅速揉搓去皮即得脫皮苦杏仁，一部分用作原樣，另一部分作為后續(xù)試驗(yàn)樣品[17]。

1.2.2 配制不同pH的脫苦溶液 配制pH為2、3、4、5、6、7的檸檬酸水溶液各5.0 L。

1.2.3 樣品制備 精確稱量360.0000 g脫皮苦杏仁于燒杯中，按料液比1﹕12（g?mL-1）加入配制好的檸檬酸溶液（pH 2）4 320 mL，進(jìn)行超聲脫苦（超聲溫度55℃、頻率59 kHz、功率300 W）[22]，間隔取樣，每次取樣30 g苦杏仁和360 mL脫苦溶液，直至脫苦完成（苦杏仁中苦杏仁苷殘留量低于0.91 mg?g-1時(shí)便嘗不出苦味[23]），隨后取部分樣品進(jìn)行質(zhì)構(gòu)測定，其余樣品于-20℃保存?zhèn)溆?。其余不同pH（3、4、5、6和7）的檸檬酸溶液耦合超聲脫苦試驗(yàn)按上述操作進(jìn)行。最終得到6組脫苦杏仁樣品，供后續(xù)試驗(yàn)。

1.2.4 脫苦杏仁顏色指標(biāo)測定 采用SC-80C型全自動(dòng)臺式色差計(jì)對脫苦杏仁進(jìn)行測定，采用*、*、*，△E色值表示。

1.2.5 脫苦杏仁質(zhì)構(gòu)測定指標(biāo)及參數(shù)設(shè)置 測定參數(shù)指標(biāo)包括硬度、脆性、附著性、彈性、黏聚性、膠著性、咀嚼性和回復(fù)性等。參數(shù)設(shè)置詳見表1。

表1 物性測試儀的參數(shù)設(shè)置

1.2.6 脫苦杏仁感官評定[24-25]為提高鑒評的科學(xué)性，所選感官鑒評人員須經(jīng)過培訓(xùn)，并且擁有良好的食品專業(yè)素養(yǎng)。鑒評前3 d不可食用辛辣食物，鑒評過程中每位鑒評人員單獨(dú)評定，并做到每個(gè)樣品評定結(jié)束后漱口，休息2 min后繼續(xù)下一樣品。感官評價(jià)方法詳見表2。

1.2.7 脫苦后杏仁中水分含量的測定 采用GB 5009—2016中的直接干燥法。

1.2.8 脫苦杏仁中β-葡萄糖苷酶活力的測定 按照β-葡萄糖苷酶試劑盒說明書進(jìn)行。

1.2.9 脫苦溶液中總酚含量測定 采用Folin-Ciocalteu比色法（FC法）[26]。

1.2.10 脫苦溶液中蛋白質(zhì)含量測定 采用考馬斯亮藍(lán)G250法[11]。

表2 苦杏仁感官評價(jià)表

1.2.11 脫苦溶液中還原糖含量測定 采用3,5-二硝基水楊酸比色法[11]。

1.2.12 脫苦溶液中可溶性固形物的測定 使用阿貝折射儀測定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

以上所有指標(biāo)測定均重復(fù)3次，測定結(jié)果用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。數(shù)據(jù)顯著性、相關(guān)性分析、主成分分析和聚類分析均采用SPSS 20.0進(jìn)行，取＜0.05為顯著相關(guān)，＜0.01為極顯著相關(guān)。此外，采用Excel、Origin2017進(jìn)行相關(guān)圖表的繪制。

2 結(jié)果

2.1 超聲耦合不同pH檸檬酸溶液脫苦對苦杏仁苷的影響

由圖1可知，以不同pH檸檬酸水溶液作為脫苦液，經(jīng)超聲誘導(dǎo)脫苦后，苦杏仁苷含量均呈現(xiàn)下降趨勢，先急劇降低隨后平緩下降?？赡茉蚴亲畛鯐r(shí)間內(nèi)苦杏仁中苦杏仁苷含量高，濃度梯度大使苦杏仁苷溶出較快；隨著苦杏仁苷在苦杏仁中含量的減少以及脫苦溶液中含量的增加，濃度梯度減小從而降低了苦杏仁苷的溶出速率。與傳統(tǒng)的熱水脫苦法相比，超聲波耦合檸檬酸溶液脫苦可以明顯加速苦杏仁苷的溶出和降解，從而將原有的6—7 h脫苦時(shí)間縮短到2 h以內(nèi)[16-17,27]。另外，超聲介導(dǎo)下脫苦溶劑的pH不同，苦杏仁脫苦所需時(shí)間也不同；最長時(shí)間為105 min，此時(shí)檸檬酸水溶液的pH為6；當(dāng)pH為4和5時(shí)，苦杏仁脫苦所需時(shí)間最短，僅需90 min。脫苦時(shí)間根據(jù)高效液相色譜所測定的苦杏仁苷量確定，當(dāng)脫苦杏仁中苦杏仁苷殘留量低于0.91 mg?g-1時(shí)即為脫苦完成[23]?？嘈尤试趐H為5左右的脫苦溶液中脫苦較快，這與相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道基本一致[28]。

2.2 超聲耦合不同pH檸檬酸溶液脫苦對苦杏仁顏色的影響

從圖2可看以出經(jīng)過不同pH檸檬酸水溶液耦合超聲脫苦處理后的苦杏仁顏色差異不大，表面變化也不明顯。由表3可以看出，*值均在90以上，且不同酸液處理之間變化不顯著，表明脫苦杏仁的亮度受酸液的影響較?。?為紅綠值，正值表示紅色，負(fù)值表示綠色，脫苦杏仁的*值全為正，表明脫苦杏仁的顏色略微偏紅；*為黃藍(lán)值，正值表示黃色，負(fù)值表示藍(lán)色，*值全為正值，表明脫苦后苦杏仁顏色偏黃，這與圖2肉眼所能看到的結(jié)果基本一致。△E為色差綜合偏差量，一般△E大于3意味著該顏色的差異可以被人眼直接識別，表3中脫苦杏仁的色差綜合偏差量均大于3，而且不同處理之間也有一定差異，說明不同酸液耦合超聲脫苦對苦杏仁顏色值有一定影響。與傳統(tǒng)熱水脫苦結(jié)果相比，有明顯差異，傳統(tǒng)脫苦過程由于時(shí)間較長，因此顏色比較白[27]。

2.3 超聲耦合不同pH檸檬酸溶液脫苦對苦杏仁品質(zhì)特性的影響

2.3.1 對脫苦杏仁質(zhì)構(gòu)的影響 食品質(zhì)構(gòu)影響其食用時(shí)的口感質(zhì)量，是評價(jià)食品品質(zhì)的重要指標(biāo)。質(zhì)構(gòu)儀可對食品的質(zhì)構(gòu)特性做出科學(xué)、全面的評價(jià)，其評價(jià)指標(biāo)主要包括硬度、脆性、附著性、彈性、黏聚性、膠著性、咀嚼性和回復(fù)性等8項(xiàng)。本研究對超聲耦合不同pH檸檬酸溶液脫苦的杏仁顆粒進(jìn)行了質(zhì)構(gòu)測定，從表4可以看出，不同酸液脫苦對苦杏仁的脆性、咀嚼性有顯著影響，大于對脫苦杏仁硬度、膠著性、附著性、彈性、黏聚性和回復(fù)性等的影響。食品的脆性直接反應(yīng)口感，也直接影響食品的硬度、咀嚼性和黏聚性。上述結(jié)果表明，超聲耦合不同pH檸檬酸溶液脫苦時(shí)，酸度會對苦杏仁的質(zhì)構(gòu)產(chǎn)生直接影響，進(jìn)而影響脫苦杏仁的口感，最終影響其食用性和商品價(jià)值特性。

A、B、C、D、E、F分別表示pH為2、3、4、5、6、7時(shí)檸檬酸水溶液耦合超聲脫苦圖。不同小寫字母表示差異顯著（P＜0.05）。下同

表3 超聲耦合不同pH檸檬酸溶液脫苦后杏仁色值的比較

同列不同小寫字母表明不同品種之間差異顯著（＜0.05）。下同

Different lowercase letters in the same column mean significant differences (＜0.05). The same as below

圖2 超聲耦合檸檬酸溶液脫苦后苦杏仁表觀顏色

表4 超聲耦合不同pH檸檬酸溶液脫苦對苦杏仁質(zhì)構(gòu)的影響

2.3.2 對脫苦杏仁的感官評定 以表2為標(biāo)準(zhǔn)，分別對脫苦杏仁的色澤、表觀形狀、硬度、口味、黏性和脆性等進(jìn)行感官評定。由圖3感官鑒評結(jié)果可以看出，超聲耦合pH為5的檸檬酸溶液脫苦后苦杏仁色澤最好，pH為6時(shí)苦杏仁的色澤最差；經(jīng)pH為6、7的脫苦溶液脫苦后，苦杏仁表面有破損，表觀形態(tài)較差；經(jīng)pH為4、5的脫苦溶液脫苦后，苦杏仁硬度適中；經(jīng)pH為2的脫苦溶液脫苦后苦杏仁過軟。當(dāng)pH為2、3的脫苦溶液處理后苦杏仁變酸，杏仁味弱，口感較差，導(dǎo)致脫苦后苦杏仁質(zhì)地不酥脆。對于黏性而言，脫苦后苦杏仁黏性評分均高于原樣，可能是脫苦使苦杏仁中水分含量增多所致。經(jīng)綜合評價(jià)，pH為5的檸檬酸水溶液耦合超聲脫苦后苦杏仁口感最好，pH為2時(shí)苦杏仁口感最差。

A：色澤 Color；B：表觀形狀 Surface；C：硬度 Hardness；D：口味 Flavor；E：脆性 Fragility；F：黏性 Stickiness；G：總分 Total score

2.3.3 對脫苦杏仁及脫苦溶液中部分理化指標(biāo)的影響 由圖4-A可知，經(jīng)過脫苦后杏仁中水分含量較原樣均有顯著增多，說明在脫苦過程中苦杏仁中自由水含量增多；而含水量的增加，使苦杏仁中的苦杏仁苷更易溶出，同時(shí)也會造成苦杏仁中營養(yǎng)物質(zhì)例如蛋白質(zhì)、還原糖等的流失。傳統(tǒng)脫苦過程中，除去水分外，苦杏仁的質(zhì)量損失量在14%左右[27]。同時(shí)，了解水分含量的變化也為脫苦杏仁的后續(xù)加工如干制以及計(jì)算比較物質(zhì)的干基含量等提供理論依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。β-葡萄糖苷酶是一種重要的苦杏仁苷酶，苦杏仁苷在該酶的作用下逐步降解，從而脫除苦味，因此，β-苦杏仁苷酶活力的大小直接影響苦杏仁的脫苦效率[28-32]。從圖4-B可以看出，與原樣相比，pH為4—6時(shí)，β-葡萄糖苷酶活力較高，pH為2時(shí)β-葡萄糖苷酶活力最低，不利于苦杏仁的脫苦。脫苦過程中，酶活力一方面受酸度的影響，另一方面也會受到超聲的影響[31-32]。從圖4-C可以看出，各脫苦溶液中均含有一定量的酚類物質(zhì)，即苦杏仁在脫苦過程中受到酸和超聲復(fù)合作用會造成酚類物質(zhì)的溶出，且pH為3時(shí)苦杏仁中酚類物質(zhì)流失最多，pH為6時(shí)次之。但無論如何，超聲耦合酸溶液脫苦所造成的酚類物質(zhì)的損失都低于傳統(tǒng)的脫苦方法[27]?？嘈尤手泻?5%—27%的蛋白質(zhì)，可作為日常飲食中優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的來源[26,33-34]。從圖4-D可以看出，脫苦液pH為2、3時(shí)，脫苦溶液中蛋白質(zhì)含量較高；而pH為4—7時(shí)，蛋白質(zhì)含量較低，說明超聲耦合pH為2和3的酸液脫苦時(shí)對杏仁中蛋白質(zhì)影響最大，脫苦溶液中蛋白質(zhì)含量較高，苦杏仁中蛋白質(zhì)損失較嚴(yán)重，對杏仁品質(zhì)影響也較大，但優(yōu)于傳統(tǒng)脫苦效果[27]。上述結(jié)果與陳申如等[32]對魚肉蛋白質(zhì)溶解性的研究基本一致。由圖4-E脫苦溶液中還原糖含量可以看出，隨著檸檬酸溶液pH的增加，脫苦液中還原糖的含量也呈不斷增加的趨勢，即苦杏仁中還原糖的損失在增加，且pH在5—7時(shí)，還原糖流失最嚴(yán)重。可溶性固形物指能溶于水的化合物，包括糖、酸、維生素、礦物質(zhì)等，由圖4-F脫苦溶液中可溶性固形物的含量可看出，pH為2和3時(shí)，脫苦溶液中可溶性固形物含量較大，在pH為4—7時(shí)，可溶性固形物含量較低。與蛋白質(zhì)等相關(guān)指標(biāo)較為一致。

圖4 超聲耦合檸檬酸溶液對脫苦杏仁及脫苦溶劑中部分理化指標(biāo)的影響

2.4 超聲耦合檸檬酸溶液脫苦后杏仁顏色及品質(zhì)間的相關(guān)性分析

由表5可知，超聲耦合檸檬酸溶液脫苦后，脫苦杏仁及脫苦液中的18項(xiàng)理化指標(biāo)間均呈現(xiàn)一定的相關(guān)性，部分理化指標(biāo)間呈極顯著相關(guān)性（＜0.01），如*值與*值、*值，*與*值、附著性，硬度與黏聚性、膠著性、咀嚼性、回復(fù)性、苦杏仁中苦杏仁苷含量，附著性與膠著性等?？蛇M(jìn)一步通過主成分分析研究各項(xiàng)理化指標(biāo)與脫苦溶劑之間的關(guān)系，為科學(xué)合理選擇脫苦溶劑提供依據(jù)。

2.5 主成分分析

本試驗(yàn)考察特征值λ＞1并綜合考慮方差貢獻(xiàn)率確定最優(yōu)的主成分?jǐn)?shù)。由表6可知，前3個(gè)因子構(gòu)成的信息量為總信息量的86.59%，并且前3個(gè)因子的特征值均大于1，所以選用前3個(gè)因子代表18項(xiàng)指標(biāo)的全部信息。第一因子方差貢獻(xiàn)率為47.35%，代表性指標(biāo)（權(quán)重較大的指標(biāo)）有*、*、*、脆性、附著性、膠著性、咀嚼性、酶活、蛋白質(zhì)和可溶性固形物，體現(xiàn)脫苦杏仁的色值、質(zhì)構(gòu)及脫苦溶液的化學(xué)指標(biāo)。第二因子方差貢獻(xiàn)率為25.34%，代表性指標(biāo)有硬度、回復(fù)性、水分含量、苦杏仁中苦杏仁苷含量，體現(xiàn)脫苦杏仁的質(zhì)構(gòu)指標(biāo)。第三因子方差貢獻(xiàn)率為13.89%，代表性指標(biāo)有彈性、總酚含量，體現(xiàn)脫苦杏仁的質(zhì)構(gòu)指標(biāo)及脫苦溶液的化學(xué)指標(biāo)。

由圖5可知，6種不同pH檸檬酸溶液總體可分為3大類。pH為2和3的檸檬酸溶液可歸類為第一類；pH為4和5以及pH為6和7的溶液可分別歸為第二和三類。本分析檢測的16項(xiàng)指標(biāo)，可全面評價(jià)超聲耦合不同pH檸檬酸溶液對脫苦杏仁品質(zhì)的影響。

2.6 聚類分析

由圖6可看出，將18項(xiàng)理化指標(biāo)進(jìn)行聚類分析，可將6種不同pH的檸檬酸溶液分為3大類，該結(jié)果與主成分分析圖5結(jié)果基本吻合，都可將感官評價(jià)結(jié)果較好的pH為4和5的檸檬酸溶液分為一類；將感官評價(jià)結(jié)果較差的pH為2和3的檸檬酸溶液歸為一類；不同的是主成分分析圖5中將pH為6和7的檸檬酸溶液分為一類，而圖6中pH為6與pH為4和5歸到一起，pH為7單獨(dú)分為一類。通過因子得分圖和系統(tǒng)聚類發(fā)育樹可知，超聲耦合不同pH檸檬酸溶液脫苦對苦杏仁品質(zhì)會產(chǎn)生一定影響。因此，苦杏仁脫苦時(shí)有必要對脫苦溶液進(jìn)行選擇和優(yōu)化。

圖5 因子得分圖

圖6 聚類分析圖

表5 理化指標(biāo)間的相關(guān)性分析

*和**分別表示達(dá)0.05和0.01顯著水平

*and ** refer to the correlation coefficient significant at 0.05 and 0.01 levels, respectively

表6 理化指標(biāo)的主成分分析結(jié)果

3 討論

苦杏仁脫苦是苦杏仁加工過程的一道必經(jīng)工序，所用的脫苦溶液不僅會影響脫苦時(shí)間，還會對苦杏仁中的營養(yǎng)物質(zhì)造成一定程度的損失。本試驗(yàn)探究了超聲耦合不同酸度檸檬酸溶液對苦杏仁脫苦后18項(xiàng)理化指標(biāo)的影響。本研究結(jié)果與傳統(tǒng)工業(yè)化熱水脫苦需7—8 h、苦杏仁重量降低14.5%相比[27]，超聲耦合檸檬酸溶液脫苦大大縮短了脫苦時(shí)間，且脫苦后杏仁重量僅降低約10.52%，主要是由于超聲波和檸檬酸pH的協(xié)同作用。一般來說，超聲波的機(jī)械和空化效應(yīng)，會產(chǎn)生較大的剪切力和微泡增強(qiáng)表面浸蝕，從而有效打破邊界層、增加物質(zhì)分子間的接觸和碰撞，從而加速苦杏仁苷的溶出或降解[35]。除此之外，超聲空化還會激活苦杏仁中的β-葡萄糖苷酶[31-32]，加速苦杏仁中苦杏仁苷的降解，降低其含量從而縮短脫苦時(shí)間；且檸檬酸溶液的pH為5左右時(shí)，也有利于苦杏仁苷的溶出或降解[28]，從而使苦杏仁在pH為4、5的酸溶液中所需脫苦時(shí)間進(jìn)一步縮短。對于苦杏仁脫苦來說，主要是脫除一部分苦杏仁苷從而減小因其含量高而帶來的苦味和潛在毒性[3,6,36]；同時(shí)，殘留一定量的苦杏仁苷也有利于保留苦杏仁的藥用價(jià)值，且其含量均在安全食用范圍內(nèi)[23]。因此，苦杏仁脫苦并不是苦杏仁苷含量越低越好，今后還可以針對苦杏仁苷進(jìn)行定向脫苦控制方面的研究。

經(jīng)不同pH的檸檬酸水溶液脫苦后苦杏仁的表觀特征變化不明顯，發(fā)現(xiàn)脫苦杏仁的亮度較高，且苦杏仁整體稍偏黃。脫苦后苦杏仁中水分含量及β-葡萄糖苷酶活研究發(fā)現(xiàn)，較原樣相比，脫苦杏仁中水分含量明顯增多，說明在脫苦過程中苦杏仁中自由水含量增加，使苦杏仁苷更易溶出，加快了苦杏仁的脫苦速率；同時(shí)，也會造成苦杏仁中其他營養(yǎng)物質(zhì)例如蛋白質(zhì)、還原糖等的流失。但這些流失明顯低于傳統(tǒng)脫苦過程中所造成的營養(yǎng)物質(zhì)損失[27]。將苦杏仁脫苦所需時(shí)間結(jié)合β-葡萄糖苷酶活在脫苦杏仁中的變化可知，高酸環(huán)境抑制了苦杏仁中β-葡萄糖苷酶等物質(zhì)的活性，使苦杏仁苷在極酸（pH 2）條件下降解速率降低，從而使脫苦所需時(shí)間變長，而在pH為4和5時(shí)，酶活較高，加快了苦杏仁苷的降解速率。周進(jìn)等[37]對里氏木霉菌產(chǎn)β-葡萄糖苷酶的研究發(fā)現(xiàn)，pH為5時(shí)β-葡萄糖苷酶產(chǎn)量和活力分別提高1.8倍和2.5倍；FAN等[31]研究發(fā)現(xiàn)超聲可以使β-葡萄糖苷酶的活性提高34.67%。ZHANG等[32]研究發(fā)現(xiàn)超聲脫苦不會引起苦杏仁苷的異構(gòu)化，表明超聲脫苦不會帶來因苦杏仁苷異構(gòu)化而產(chǎn)生的潛在安全風(fēng)險(xiǎn)。總體而言，脫苦過程中酶活力的變化一方面來自酸度的影響，另一方面來自于超聲空化激活效應(yīng)。

苦杏仁去毒脫苦的目的，不僅要使苦杏仁中的苦杏仁苷溶出或部分分解，還要使苦杏仁中的營養(yǎng)物質(zhì)如蛋白質(zhì)、糖類、總酚等物質(zhì)盡可能少的溶出損失，從而最大限度保留苦杏仁的營養(yǎng)價(jià)值。本試驗(yàn)結(jié)果表明，6種不同pH的檸檬酸脫苦溶液中均檢測到了總酚、蛋白質(zhì)、還原糖、可溶性固形物。不同pH的檸檬酸脫苦溶液中均檢測出了較高含量的總酚，且在pH為3時(shí)最高。郭宏垚等[38]對花椒中多酚提取結(jié)果顯示pH為3時(shí)效果最好；賈仕杰等[39]對紅樹莓籽中活性物質(zhì)提取時(shí)也發(fā)現(xiàn)pH為3時(shí)效果最佳。其原因可能是強(qiáng)酸性環(huán)境破壞了多酚與糖類、蛋白質(zhì)、酯類等之間的化學(xué)鍵，從而使多酚被更多釋放出來；也可能是破壞了低聚/多聚酚類物質(zhì)間的結(jié)合力，使單體多酚游離出來；或者強(qiáng)酸性環(huán)境使福林酚試劑與樣液間的顯色反應(yīng)更劇烈、吸光度增大，最終使pH為3時(shí)多酚含量高于其他pH[35]。蛋白質(zhì)在pH為2和3的檸檬酸水溶液中含量較大，說明這兩種脫苦溶液對苦杏仁中蛋白質(zhì)的損失較大，而蛋白質(zhì)是苦杏仁中重要的營養(yǎng)物質(zhì)[26,33]，因此，要選擇對蛋白質(zhì)損失較少的脫苦溶液?？扇苄怨绦挝锸前ㄈ苡谒奶?、酸等混合物，在pH為4—7的檸檬酸水溶液中，可溶性固形物含量較低，在pH為2和3時(shí)，可溶性固形物含量較高，可能原因是在該條件下苦杏仁中的總酚、蛋白質(zhì)大量溶出。結(jié)合不同pH檸檬酸水溶液所需脫苦時(shí)間，可得出用pH為4或5的檸檬酸水溶液耦合超聲脫苦，不僅脫苦時(shí)間短且苦杏仁中營養(yǎng)物質(zhì)損失少、口感也較好。

苦杏仁經(jīng)不同pH檸檬酸水溶液耦合超聲脫苦后，其質(zhì)構(gòu)特性也會發(fā)生相應(yīng)變化，進(jìn)而直接影響著脫苦杏仁的口感及商品價(jià)值。通過對脫苦杏仁質(zhì)構(gòu)的研究發(fā)現(xiàn)，脫苦溶液對苦杏仁質(zhì)構(gòu)的影響主要體現(xiàn)在苦杏仁的硬度、脆性、膠著性、咀嚼性等方面，這與方媛等[40]對紅富士蘋果質(zhì)構(gòu)的研究結(jié)果基本一致。與此同時(shí)，通過對脫苦杏仁的色澤、表觀形狀、硬度、口味、黏性、脆性等6方面綜合感官評分表明，用pH為5的檸檬酸溶液耦合超聲脫苦所得脫苦杏仁感官評價(jià)得分最高。上述研究結(jié)果說明，不同pH檸檬酸水溶液耦合超聲脫苦后，脫苦杏仁的口感不僅發(fā)生了改變，而且這些改變可以從質(zhì)構(gòu)數(shù)據(jù)的變化得以確證。

主成分分析是指將數(shù)據(jù)降維，把多指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)，其中每個(gè)主成分都能夠反映原始變量的大部分信息，且所含信息互不重復(fù)[41]。主成分分析用于多指標(biāo)綜合評價(jià)的優(yōu)點(diǎn)在于可消除評價(jià)指標(biāo)間的相關(guān)影響，有助于更客觀地描述樣品的相對地位、保證客觀性。聚類分析可將研究對象關(guān)系接近的合并為一類，著重區(qū)分類別內(nèi)和類別間元素的組成，明確分類界限，但不會對信息進(jìn)行刪減、不會區(qū)分元素重要性，類別間重要性是等同的[42]。本研究借助于PCA和CA兩種分析方法均得出了較為一致的結(jié)果。當(dāng)前苦杏仁的工業(yè)化脫苦主要是以熱水作為脫苦溶液，脫苦時(shí)間長、營養(yǎng)成分損失大、環(huán)境污染更嚴(yán)重[27]，而以含酸溶液并耦合超聲脫苦可以將脫苦時(shí)間大大縮短，且由于脫苦溫度較低因此能耗及營養(yǎng)成分損失更小，本研究從質(zhì)構(gòu)及其相關(guān)成分的關(guān)聯(lián)性方面探究了原因，優(yōu)化了較好的條件，可以為苦杏仁的提質(zhì)增效加工提供借鑒和指導(dǎo)。

4 結(jié)論

超聲耦合pH為5的檸檬酸水溶液對苦杏仁脫苦速度最快，僅需90 min；而且在該條件下脫苦所得苦杏仁的感官得分最高、口感也較好。同時(shí)，苦杏仁中蛋白質(zhì)、還原糖、總酚等營養(yǎng)物質(zhì)損失也較少，最大程度保留了苦杏仁原有的營養(yǎng)價(jià)值。超聲耦合酸液之所以能快速脫苦，一方面來自于超聲波的傳質(zhì)作用加速了苦杏仁苷的遷移，另一方面與苦杏仁中β-葡萄糖苷酶的活力有關(guān)，在優(yōu)化的酸度和超聲空化共同作用下極大提升了酶活性，最終加速了苦杏仁苷的降解進(jìn)而脫苦。脫苦杏仁理化指標(biāo)評價(jià)體系中，可用硬度代表黏聚性、膠著性、咀嚼性、回復(fù)性作為脫苦杏仁質(zhì)構(gòu)口感的測定指標(biāo)，可用可溶性固形物含量代替蛋白質(zhì)、還原糖測定脫苦溶液中化學(xué)指標(biāo)。脫苦杏仁理化性質(zhì)的評價(jià)指標(biāo)可簡化為色值、硬度、脆性、附著性、彈性、可溶性固形物含量6項(xiàng)指標(biāo)，這6項(xiàng)指標(biāo)可以全面反映脫苦杏仁的理化性質(zhì)。

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Effects of Different Citric Acid Solutions on the Quality of Apricot Kernels during Debitterizing Mediated by Ultrasound Irradiation

SHI FangFang, ZHANG QingAn

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

【】In this paper, the effects of different pH values coupled with ultrasound irradiation on the color, texture and some physicochemical properties of the apricot kernels during debitterizing were investigated. Correlation analysis of all measured variables was conducted to simplify the evaluating indicators of the quality of debitterizing apricot kernels with different solvents. In addition, multivariate data analysis was applied to categorize the debitterizing solvents and provide the theoretical base for the selection of debitterizing solvents in the debitterizing processing of apricot kernels. 【】Determinations of the amygdalin, water content and beta-glucosidase activity of the apricot kernels, and the contents of total phenols, proteins, reducing sugars and soluble solids in the debitterizing solutions were conducted by the high performance liquid chromatography, spectrophotometer and abbe refractometer, etc, respectively. In addition, the texture and organoleptic properties of the debitterized apricot kernels were also investigated by the texture analyzer and sensory evaluation test, respectively. Finally, principal component analysis (PCA) and cluster analysis (CA) were applied to classify the six kinds of debitterizing solvents. 【】Compared with the untreated sample, the color, hardness, fracturability, chewiness, resilience, gumminess and sensory evaluation of the debitterized apricot kernels were significantly different after being debitterized by the six kinds of debitterizing solvents. In the meantime, the moisture content and the activity of beta-glucosidase of the apricot kernels increased significantly. Based on the comprehensive analysis of the physicochemical indicators, the debitterizing time was the shortest (only 90 min), and the loss of the nutrients in the apricot kernels was less than the other treated samples, when the pH of the debitterizing solution was at the value of 5. Correlation analysis showed a certain correlation among the indicators. The results of PCA and CA provided the same classification, and the six kinds of debitterizing solvents could be classified into three categories. Moreover, the effects of the different solutions on the apricot kernels in the same category were not significant. 【】 The citric acid solution with a pH of 5 could be used as the optimal solution to remove the bitterness of apricot kernels, which not only accelerated the bitterness of apricot kernels, but also reduced the loss of nutrients of apricot kernels. All these results could provide the support for the industrial rapid debitterizing of apricot kernels.

apricot kernel; debitterizing solvents; texture; sensory evaluation; principal component analysis; cluster analysis

10.3864/j.issn.0578-1752.2019.17.011

2018-12-29；

2019-07-19

國家自然科學(xué)基金青年基金（31101324）、陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2017NY-167，2018ZDXM-NY-086）、西安市科技局高校院所人才服務(wù)企業(yè)工程項(xiàng)目（2017071CG/RC034（SXSF003））

史芳芳，E-mail：13772427380@163.com。通信作者張清安，E-mail：qinganzhang@snnu.edu.cn

（責(zé)任編輯 趙伶俐）