柳雅馨,樊梓鸞,*,楊蕾玉,綽爾鵬,李 娜,付玉杰
(1.東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150040;2.東北林業(yè)大學(xué)森林植物生態(tài)學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,黑龍江哈爾濱 150040)
蓮藕(NelumbonuciferaGaertn)為睡蓮科多年生宿根水生植物,含有豐富的淀粉、蛋白質(zhì)、VC、果糖、蔗糖、胡蘿卜素、多酚類物質(zhì)及鈣、磷、鐵等[1],具有一定的保健作用。據(jù)《本草綱目》等記載,蓮藕生食能清熱涼血、散瘀、止血、止渴、醒酒,熟食可養(yǎng)血、開胃、健脾、益氣、滋陰、止瀉等,是一種藥食同源的食物,《神農(nóng)本草經(jīng)》將其列為上品[2]。嚴(yán)守雷等[3]發(fā)現(xiàn),蓮藕多酚具有很好的抑菌效果。
樹莓(Raspberry)也稱托盤、覆盆子,薔薇科懸鉤子屬(RubusL.)植物,屬灌木小漿果。其果實(shí)營養(yǎng)豐富,除含有常見的糖、酸、微量元素、纖維素、維生素外,還含有其他水果中少見的VE、鞣化酸、硒、SOD、類黃酮等藥用保健物質(zhì),因此,樹莓具有顯著的抗癌、防衰老、防治心臟病、降低膽固醇、消除便秘等功能,是重要的保健漿果[4]。樹莓中含有的抗氧化物質(zhì)主要有黃酮類、多酚類、多糖類和維生素類等[56]。樊梓鸞等[7]研究了5種漿果的體外抗氧化及抗癌活性,證實(shí)了漿果花色苷具有較強(qiáng)的抗氧化作用和抗細(xì)胞增殖活性。
本實(shí)驗(yàn)以蓮藕和樹莓為原料,優(yōu)化樹莓藕復(fù)合型果丹皮配方,重點(diǎn)研究甜味劑的添加量,檸檬酸添加量和樹莓與藕的比例,通過果藕混合,濃縮,烘干,冷卻等工藝操作,研制出一種既保持樹莓、鮮藕原有的營養(yǎng)價(jià)值和保健作用,又有獨(dú)特風(fēng)味和口感的復(fù)合型果丹皮,通過測(cè)定產(chǎn)品的抗氧化活性成分,證實(shí)其主要成分并未損失,為樹莓和鮮藕的開發(fā)及利用提供了新的方向。
樹莓 黑龍江省哈爾濱市購;鮮藕 上海市購;木糖醇、白砂糖、果葡糖漿、檸檬酸、魔芋粉 黑龍江省哈爾濱市購;維生素C、6羥基2,5,7,8四甲基苯并二氫吡喃2羧酸(Trolox,水溶性VE)、福林酚(FCR) Sigma公司;沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品(純度≥98%)、兒茶素標(biāo)準(zhǔn)品(純度≥95%) 阿拉丁試劑公司;其他試劑 均為國產(chǎn)分析純。
722型分光光度儀 上海精密儀器有限公司;小熊料理機(jī) 九陽電器有限公司;FA25高剪切分散乳化機(jī) 上海弗魯克流體機(jī)械制造公司;PHS26數(shù)顯pH計(jì) 上海精密儀器有限公司;ALC1104電子天平 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司;FA2004電子天平 上海天平儀器廠;快速混勻器 江蘇新康醫(yī)療器械有限公司。
1.2.1 樹莓藕復(fù)合果丹皮加工工藝 工藝流程:原料選擇→預(yù)處理→打漿→濃縮(加入配料)→鋪盤→烘干→冷卻→包裝。
操作要點(diǎn):選擇新鮮樹莓和蓮藕,剔除有損壞部分。藕清洗后去皮、切碎,上鍋于100 ℃蒸30 min;樹莓清洗后放入料理機(jī)打碎,用雙層紗布過濾除去籽和皮。取300 g樹莓濾液和100 g碎藕放入料理機(jī)中打漿。稱量20%復(fù)合甜味劑(木糖醇60%、果葡糖漿20%、白砂糖20%),0.5%檸檬酸,0.5%維生素C,200 mL開水溶解并加入鍋中,混勻,再稱量0.2%魔芋粉,一邊攪拌一邊加入,不斷攪拌熬煮30 min直至黏稠狀。將混合物鋪在不粘烤盤中約1 cm厚,放入烘箱45 ℃烘10 h,產(chǎn)品冷卻至常溫,取下,整形,分成3 cm×5 cm條狀,真空包裝。
1.2.2 感官評(píng)定 選擇60名有一定感官評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)的食品專業(yè)人員從色澤、氣味、組織狀態(tài)、口感四方面進(jìn)行評(píng)價(jià),總分為100分,得分取平均值,感官評(píng)價(jià)表如表1所示。
表1 感官評(píng)價(jià)表Table 1 Sensory evaluation
1.2.3 單因素實(shí)驗(yàn) 為了確定果丹皮的最佳配比,在其他條件和工藝均保持不變的情況下,分別調(diào)整檸檬酸添加量,藕果比,復(fù)合甜味劑的添加量,將制作好的果丹皮進(jìn)行感官評(píng)分,每組樣品測(cè)10個(gè)平行,去掉極值取平均值。
1.2.3.1 檸檬酸添加量的選擇 分別添加檸檬酸0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%,按照工藝流程制備樹莓藕復(fù)合型果丹皮,比較不同檸檬酸添加量對(duì)產(chǎn)品感官的影響。
1.2.3.2 復(fù)合甜味劑添加量的選擇 本研究通過預(yù)實(shí)驗(yàn)研制出含有木糖醇、果葡糖漿、白砂糖的復(fù)合甜味劑。按5%、10%、15%、20%、25%、30%的比例添加,按照工藝流程制備樹莓藕復(fù)合果丹皮,比較不同復(fù)合甜味劑添加量對(duì)產(chǎn)品感官的影響。
1.2.3.3 樹莓與藕比例的選擇 分別根據(jù)樹莓/熟藕為1∶1、1.5∶1、2∶1、2.5∶1、3∶1、3.5∶1、4∶1、4.5∶1,按照工藝流程制備樹莓藕復(fù)合果丹皮,比較不同樹莓/熟藕比例對(duì)產(chǎn)品感官的影響。
1.2.4 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn) 為了分析各因素之間的交互作用對(duì)產(chǎn)品感官的影響,綜合預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,在單因素基礎(chǔ)上,采用響應(yīng)面法,運(yùn)用Design Expert 8.0設(shè)計(jì)三因素三水平響應(yīng)面實(shí)驗(yàn),根據(jù)其感官評(píng)價(jià)得分,確定最優(yōu)配方,實(shí)驗(yàn)因子和水平見表2。
表2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)因素水平Table 2 Factors and levels of response surface methodology
1.2.5 樹莓、藕和樹莓藕復(fù)合果丹皮提取物的制備 電子天平精確稱取樹莓凍果、熟藕、樹莓藕復(fù)合果丹皮各10 g,加入到100 mL 75%乙醇,攪拌機(jī)破碎5 min,取勻漿,濾紙過濾,收集濾液,避光4 ℃貯存?zhèn)溆肹8]。
1.2.6 抗氧化活性成分分析
1.2.6.1 多酚含量的測(cè)定 采用福林酚顯色法檢測(cè)多酚的含量[9],沒食子酸為標(biāo)準(zhǔn)品,測(cè)定反應(yīng)體系包括:10 mL比色管中分別加入125 μL沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液或多酚樣品,0.5 mL蒸餾水,125 μL福林酚試劑(FCR),充分混勻,6 min后加入7% Na2CO3水溶液1.25 mL,用蒸餾水補(bǔ)足至終體積3 mL。室溫下放置90 min,測(cè)定760 nm波長處藍(lán)色溶液的吸光度[7]。進(jìn)行3組平行實(shí)驗(yàn),以吸光值A(chǔ)(y)值為縱坐標(biāo),濃度x(mg/mL)為橫坐標(biāo),用最小二乘法進(jìn)行線性回歸,得到標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程:y=1.766x+0.1282,R2=0.9992。
濃度與多酚含量之間的關(guān)系用公式表示,如下式:
式中:X總酚量,mg/g;C沒食子酸濃度,mg/mL;V提取液體積,mL;N稀釋倍數(shù);M樣品質(zhì)量,g。
1.2.6.2 黃酮含量的測(cè)定 采用AlCl3比色法檢測(cè)總黃酮含量[10],兒茶素為標(biāo)準(zhǔn)品,測(cè)定反應(yīng)體系包括:10 mL比色管中分別加入0.25 mL兒茶素標(biāo)準(zhǔn)溶液或多酚提取物,75 μL 5% NaNO2,0.5 mL蒸餾水,漩渦振蕩混合均勻,靜置反應(yīng)6 min后加入150 μL 10% AlCl3·6H2O,反應(yīng)5 min,迅速加入1 mol/L的NaOH溶液0.5 mL,將反應(yīng)體系定容至2.5 mL,混勻,測(cè)定510 nm波長下的吸光度,以不加AlCl3·6H2O試劑為空白參比,重復(fù)3次,以吸光值 A(y)值為縱坐標(biāo),濃度(x,mg/mL)為橫坐標(biāo),用最小二乘法進(jìn)行線性回歸,得到標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程:Y=2.8925x+0.001,R2=0.9990。
濃度與總黃酮含量之間的公式如下,根據(jù)公式:
式中:P樣品中總黃酮含量,mg/g;A根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)得待測(cè)樣液中黃酮含量,mg;M樣品質(zhì)量,g。
1.2.6.3 花色苷的測(cè)定 總花色苷含量的測(cè)定用pH示差分光光度法[11]。
緩沖液的配制:稱取1.49 g KCl加入100 mL蒸餾水中,用鹽酸溶液調(diào)至pH=1;乙酸鈉緩沖液的配制:稱1.64 g乙酸鈉加入100 mL蒸餾水中,用鹽酸溶液調(diào)至pH=4.5。
樣液的配制:精密量取200 μL提取液分別與5 mL緩沖液混合,避光靜置15 min,用紫外分光光度儀分別在510 nm和700 nm測(cè)定波長。以75%乙醇為空白比色??偦ㄉ盏暮坑孟率接?jì)算:
式中:A吸光值,A=(A510 nmA700 nm)pH1(A510 nmA700 nm)pH4.5;ε矢車菊花素3葡萄糖苷的消光系數(shù),26900;DF稀釋因子;MW矢車菊花素3葡萄糖苷的分子量,449.2 g/mol;V最終體積,mL;Wt產(chǎn)品重量,mg;L光程,1 cm。
2.1.1 檸檬酸添加量的確定 檸檬酸添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)的影響結(jié)果如圖1。
圖1 檸檬酸添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響Fig.1 Effect of citric acid added quantity on sensory evaluation of product
由圖1可知,隨著檸檬酸添加量的增加,感官評(píng)分逐漸上升,適當(dāng)?shù)乃嵛犊梢韵魅踹^多的甜膩感,口感較好,當(dāng)檸檬酸添加量達(dá)到0.5%,感官評(píng)分最高,達(dá)93.1。但隨著檸檬酸添加量繼續(xù)增多,超過0.5%時(shí),感官評(píng)分趨于下降。主要是由于添加過多的酸導(dǎo)致口感不良,過于酸澀。因此適宜的檸檬酸添加量為0.5%。
2.1.2 復(fù)合甜味劑添加量的確定 復(fù)合添加劑添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)的影響結(jié)果如圖2。
圖2 復(fù)合甜味劑添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響Fig.2 Effect of compound sweeteners added quantity on sensory evaluation of product
由圖2可知,隨著甜味劑用量增加,感官評(píng)價(jià)呈先升高后降低的趨勢(shì)。復(fù)合甜味劑添加過低會(huì)導(dǎo)致味淡,口感不佳,感官評(píng)分低;當(dāng)復(fù)合甜味劑添加量為20%時(shí),感官評(píng)分最高,達(dá)85.6;但隨著復(fù)合甜味劑添加量繼續(xù)增加,則造成口味過甜,口感過于黏膩,表面黏稠等特點(diǎn)。
2.1.3 樹莓與藕比例的確定 樹莓與藕的比例對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響結(jié)果如圖3。
圖3 樹莓與藕的比例對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響Fig.3 Effect of ratio of raspberry and lotus root on sensory evaluation of product
由圖3可知,隨著樹莓比例增加,感官評(píng)價(jià)呈先升高后降低的趨勢(shì)。樹莓可以為產(chǎn)品著色,并提供清香果香,不干硬,當(dāng)樹莓/藕比例為3∶1時(shí),感官評(píng)分最高達(dá)86.4;但隨著樹莓比例繼續(xù)增加,則造成黏稠性較差,流動(dòng)性大,咀嚼性差等影響,感官評(píng)分降低。
2.2.1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 由表4可知,模型p<0.0001,表明感官評(píng)分的回歸方程模型呈極顯著,在統(tǒng)計(jì)學(xué)上有意義,失擬項(xiàng)不顯著,p=0.2527>0.05。模型R2為93.52%,與實(shí)際擬合度大于90%,模型預(yù)測(cè)值能較好的反映實(shí)際值,這種方法可行。所以回歸方程可以代替真實(shí)點(diǎn)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。模擬項(xiàng)的二次項(xiàng)A2、B2、C2達(dá)到極顯著水平(p<0.0001)。C項(xiàng)p=0.0366<0.05,達(dá)到顯著水平,A、B項(xiàng)p>0.05,不具有顯著水平。結(jié)合表4中F值,可以看出各因素對(duì)于產(chǎn)品感官評(píng)分的影響順序分別為:C>A>B。由軟件得到模型回歸方程為:Y=93.01+1.08A+0.12B+1.37C+0.38AB+0.13AC1.37BC-4.52A23.99B23.46C2。
表3 響應(yīng)面設(shè)計(jì)方案及結(jié)果Table 3 Experimental design and results of response surface methodology
表4 回歸模型的方差分析Table 4 ANOVA analysis of regression model
2.2.2 響應(yīng)面曲面分析 圖4~圖6是根據(jù)各因子之間的交互作用的響應(yīng)面圖。由圖4可知,固定樹莓/藕=3∶1時(shí),A(檸檬酸添加量)和B(甜味劑添加量)的添加量都對(duì)響應(yīng)值呈倒U型變化。A(檸檬酸添加量)對(duì)模型響應(yīng)面坡度的改變大于B(甜味劑添加量),表明兩者中對(duì)感官評(píng)價(jià)得分影響較大的因素為A(檸檬酸添加量)。由圖5可知,固定甜味劑添加量20%時(shí),A(檸檬酸添加量)與C(樹莓/藕)對(duì)響應(yīng)面影響差異不明顯,兩者對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響相差不大。由圖6可知,固定檸檬酸添加量為0.5%時(shí),C(樹莓/藕)相較于B(甜味劑添加量)對(duì)響應(yīng)面坡度的影響大,使坡面更為陡峭,表明C(樹莓/藕)對(duì)感官評(píng)價(jià)得分的影響大于B(甜味劑的添加量)。
圖4 檸檬酸添加量和甜味劑添加量對(duì)感官評(píng)分的影響Fig.4 Effect of citric acid and the amount of sweetener on sensory score
圖5 檸檬酸添加量和樹莓/藕對(duì)感官評(píng)分的影響Fig.5 Effects of citric acid addition and raspberry/lotus root on sensory score
圖6 甜味劑添加量和樹莓/藕對(duì)感官評(píng)分的影響Fig.6 Effects of the amount of sweetener and raspberry/lotus root on sensory score
根據(jù)SAS分析得到最大響應(yīng)值時(shí),A(檸檬酸添加量)、B(甜味劑添加量)、C(樹莓/藕)對(duì)應(yīng)的編碼值分別是A=1.08,B=0.12,C=1.37,對(duì)應(yīng)的最佳配方為:檸檬酸添加量0.51%,甜味劑添加量為19.93%,樹莓∶藕為3∶1,感官評(píng)價(jià)得分為93分。
考慮實(shí)際生產(chǎn)的便利,選取檸檬酸添加量為0.5%,甜味劑添加量為20%,樹莓/藕為3∶1,按照此配方,進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),經(jīng)專業(yè)人士感官評(píng)價(jià),得分為95分,與理論值93分,相對(duì)誤差為1.93%,回歸模型較穩(wěn)定。因此,響應(yīng)面對(duì)樹莓藕復(fù)合果丹皮配方的優(yōu)化是可行的。
2.3.1 采用福林酚比色法檢測(cè)總酚含量 樹莓、熟藕、樹莓藕復(fù)合果丹皮的總酚量如圖7所示。
圖7 樹莓、熟藕、樹莓藕復(fù)合果丹皮中總多酚的含量Fig.7 The content of total polyphenols in raspberry,cooked lotus root and raspberrylotus root complex sweetened roll
由圖7可知,樹莓、熟藕、樹莓藕復(fù)合果丹皮萃取物中,樹莓總酚的含量為5.68 mg/g,熟藕總酚的含量為2.32 mg/g,樹莓藕復(fù)合果丹皮總酚的含量為4.96 mg/g。按照優(yōu)化設(shè)計(jì)產(chǎn)品由3份樹莓,1份熟藕組成,根據(jù)樹莓/熟藕混合比進(jìn)行計(jì)算,估測(cè)產(chǎn)品的總酚含量應(yīng)為4.84 mg/g,而實(shí)際含量4.96>4.84 mg/g (p<0.05),因此,采用本方法研制的復(fù)合果丹皮產(chǎn)品是一款具有較高多酚含量的休閑食品。
2.3.2 采用AlCl3比色法檢測(cè)總黃酮含量 樹莓、熟藕、樹莓藕復(fù)合果丹皮的總黃酮含量如圖8所示。
圖8 樹莓、熟藕、樹莓藕復(fù)合果丹皮中總黃酮含量Fig.8 The content of total flavonoids in raspberry,cooked lotus root and raspberrylotus root complex sweetend roll
由圖8可知,樹莓的總黃酮含量為85.8 mg/g,熟藕的總黃酮含量為7.4 mg/g,樹莓藕復(fù)合果丹皮產(chǎn)品的總黃酮含量為57.6 mg/g。按照優(yōu)化設(shè)計(jì)產(chǎn)品由3份樹莓,1份熟藕組成,根據(jù)樹莓/熟藕混合比進(jìn)行計(jì)算,估測(cè)產(chǎn)品的總酚含量應(yīng)為66.2 mg/g,略高于實(shí)際含量57.6 mg/g,可能是由于在加工過程中活性成分略有損失,但此樹莓藕果丹皮的產(chǎn)品口感有了大幅度的提升,同時(shí)保留了大部分黃酮含量,具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。
2.3.3 采用pH示差法測(cè)得樹莓、熟藕、樹莓藕復(fù)合果丹皮的總花色苷含量 樹莓、熟藕、樹莓藕復(fù)合果丹皮的花色苷的含量如圖9所示。
圖9 樹莓、熟藕、樹莓藕復(fù)合果丹皮中總花色苷含量Fig.9 The content of anthocyanins in raspberry,cooked lotus root and raspberrylotus root complex sweetend roll
由圖9可知,樹莓、熟藕、樹莓藕復(fù)合果丹皮萃取物中,總花色苷的含量有很大差異?;ㄉ帐腔ㄉ嘏c糖以糖苷鍵結(jié)合而成的一類化合物,廣泛存在于植物的花、果實(shí)、莖、葉中。其中樹莓的含量最高為0.227 mg/g,熟藕中花色苷為0.026 mg/g,樹莓藕復(fù)合果丹皮的中花色苷含量為0.125 mg/g,少于樹莓,多于熟藕。
目前,市場(chǎng)上已經(jīng)有樹莓果丹皮的銷售,本實(shí)驗(yàn)在原樹莓的基礎(chǔ)上引入藕,豐富了果丹皮的種類,樹莓藕復(fù)合果丹皮的多酚、黃酮以及花色苷的含量略低于樹莓,主要由于加工過程中的少量活性成分損失,但提高的樹莓和藕產(chǎn)品的品質(zhì)和感官,同時(shí)具有一定營養(yǎng)價(jià)值。在單因素的基礎(chǔ)上采用響應(yīng)面優(yōu)化樹莓藕復(fù)合果丹皮的配方,確定了樹莓藕復(fù)合果丹皮的最佳配方:檸檬酸添加量為0.5%,復(fù)合甜味劑添加量為20%,樹莓與藕的比例=3∶1,在此條件下制備的產(chǎn)品感官評(píng)分最高為93分,所得到的復(fù)合型果丹皮色澤鮮艷,無裂痕、口感酸甜度適中,有樹莓的香氣、酸甜適口,具有濃郁的樹莓味道。
通過測(cè)定樹莓、熟藕、樹莓藕復(fù)合果丹皮乙醇提取物中活性成分的含量,得到樹莓藕復(fù)合果丹皮的多酚含量為4.96 mg/g、總黃酮含量為57.6 mg/g,花色苷含量為0.125 mg/g,三者含量均處于樹莓和熟藕之間,可以較好的保留原料的營養(yǎng)成分,下一步將進(jìn)行產(chǎn)品的體外消化吸收實(shí)驗(yàn)。本課題的研究不僅測(cè)得樹莓藕復(fù)合果丹皮產(chǎn)品的營養(yǎng)成分,還為漿果和鮮藕的開發(fā)提出的新的發(fā)展思路。
[1]張長貴,董加寶,王禎旭,等. 蓮藕的營養(yǎng)保健功能及其開發(fā)利用[J]. 中國食物與營養(yǎng),2006,67(1):2224.
[2]朱定和,夏文水. 蓮藕食品的加工現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 食品科技,2002,23(8):99100.
[3]嚴(yán)守雷,王清章,彭光華,等. 蓮藕多酚對(duì)微生物抑制作用的研究[J]. 食品研究與開發(fā),2006,27(2):148151.
[4]寧瑋鈺,馮建文,呂長山,等. 紅樹莓不同溶劑提取物抗氧化活性[J]. 食品工業(yè)科技,2016,37(19):117122.
[5]樊梓鸞,林秀芳,王麗,等. 響應(yīng)面法優(yōu)化高剪切分散乳化提取懸鉤子多酚[J]. 食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào),2014,33(4):355360.
[6]李萌萌,焦天慧,呂長鑫,等. 紅樹莓籽中黃酮提取工藝及抗氧化活性研究[J]. 中國食品學(xué)報(bào),2017,17(2):101109.
[7]樊梓鸞,王振宇,程翠林,等. 5種野生漿果的抗氧化和抗細(xì)胞增殖活性[J]. 食品科學(xué),2010,31(17):148152.
[8]Fan Ziluan,Wang Zhenyu,Liu Jiaren. Coldfield fruit extracts exert different antioxidant and antiproliferative activitiesinvitro[J]. Food Chemistry,2011,12(9):402407.
[9]Wang Min,Liu Jiaren,Gao Jinming,et al. Antioxidant activity of tartary buckwheat bran extract and its effect on the lipid profile of hyperlipidemic rats[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,2009,57(11):51065112.
[10]樊梓鸞,陳凱莉,柳雅馨,等. 紅豆越橘不同溶劑萃取物組成及抗氧化相關(guān)性[J]. 食品科學(xué),2017,38(17):138144.
[11]Pedro AC,Granato D,Rosso ND. Extraction of anthocyanins and polyphenols from black rice by modeling and assessing their reversibility and stability[J]. Food Chemistry,2016,191(1):1220.