張坤，劉小剛，李慧永，李榮梅，楊啟良

(昆明理工大學(xué) 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，云南 昆明，650500)

咖啡是世界上三大無酒精飲料之一，是僅次于石油的第二大交易品[1]。咖啡生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的咖啡果皮果肉廢料，相當于生產(chǎn)等量的咖啡豆；隨著咖啡豆需求量增大，咖啡果皮果肉廢料越來越多[2]，咖啡廢料的回收利用逐漸被重視。此前已有研究探討了咖啡果皮果肉廢料的用途，TORRES-VALENZUELA等[3]通過利用超分子溶劑對咖啡果肉內(nèi)的生物活性物質(zhì)進行提取，并對其提取物質(zhì)進行活性分析；REICHEMBACH等[4]從阿拉比卡咖啡果皮中提取果膠；SANTOS等[5]利用固態(tài)發(fā)酵處理咖啡漿，生產(chǎn)綠原酸?？Х裙す庵泻写罅康纳锘钚晕镔|(zhì)，例如綠原酸、蘆丁、芒果苷、葫蘆巴堿、花色苷等[6]，這些物質(zhì)具有良好的抗氧化活性[7]、抗炎活性[8]、抑菌活性[9]，是制作功能性食品較為良好的原料。此外，咖啡果皮果肉中還含有某些能與藥物共同反應(yīng)生成具有良好的護肝、減脂、降壓作用的物質(zhì)[10]。已有大量將咖啡果肉應(yīng)用于食品加工的研究，前人已檢驗面包[11]、酸奶[12]、茶葉[13]、飲料[14]的加工效果，但鮮有研究果醬工藝對咖啡果皮的影響。

果醬是全球最受歡迎的水果蜜餞食品之一[15]。果醬加工能夠較好地保存水果中的營養(yǎng)。不同的果醬原料、加工工藝、加工溫度、糖添加量對果醬成品的食用價值、功能價值都有一定的影響[16]。KAMILOGLU等[17]利用果醬工藝對黑胡蘿卜進行果醬加工，有效提高了黑胡蘿卜中多酚物質(zhì)的可回收率和抗氧化能力。ADEOTI等[18]將生姜加入到西瓜果醬和菠蘿果醬的加工生產(chǎn)中，可減少加工過程中營養(yǎng)物質(zhì)的損失，且能夠被大眾接受。這些研究表明其他食品原料也可以利用果醬工藝加工或作為輔料添加，并取得很好的加工效果?；诖?，本實驗以咖啡果皮為原料，采用不同加熱時間(10、20、30 min)和初始糖含量(66.67%、50.00%、33.33%，質(zhì)量分數(shù))完全組合的9種加工工藝制備咖啡果皮醬，對咖啡果皮醬理化性質(zhì)、生物活性物質(zhì)含量、抗氧化活性及貯存穩(wěn)定性進行比較，分析加熱時間和初始糖含量對咖啡果皮醬品質(zhì)的影響，以期生產(chǎn)出具有良好品質(zhì)的咖啡果皮醬，為咖啡果皮這一優(yōu)質(zhì)副產(chǎn)物資源的高值開發(fā)利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

咖啡漿果采自云南保山，咖啡品種為阿拉比卡；咖啡果皮自制，為咖啡漿果濕法脫皮后的副產(chǎn)物；蔗糖，云南阿鵬哥商貿(mào)有限公司；果膠、檸檬酸、山梨酸鉀，永信食品配料有限公司；福利酚試劑，北京鼎國昌盛生物技術(shù)有限責(zé)任公司；DPPH，上海麥克林生化科技有限公司；蘆丁、沒食子酸，北京索萊寶科技有限公司；咖啡因、綠原酸，成都曼斯特生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

HBS-1096A酶標分析儀，南京德鐵試驗設(shè)備有限公司；ATC自動溫度補償手持折光儀，艾普計量儀器有限公司；101A-3型電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱，上海市崇明試驗儀器廠；KS-300D超聲波清洗機，寧波海曙科生超聲設(shè)備有限公司；UV-1600紫外可見分光光度計，上海美譜達儀器有限公司；MJ-WBL2501C便捷式攪拌機，廣東美的生活電器制造有限公司；pH-280筆式酸度計，杭州陸恒生物科技有限公司；DTT-A+200電子天平，福州華志科學(xué)儀器有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 咖啡果皮醬生產(chǎn)工藝

咖啡果醬生產(chǎn)工藝及配料如圖1和表1所示。

圖1 咖啡果皮醬加工流程Fig.1 Flow chart for processing coffee peel jam

表1 咖啡果皮醬的配料及工藝Table 1 Formulation and technology of coffee peel jam

1.3.2 咖啡果皮醬理化性質(zhì)的測定

可溶性固體含量測定：使用折光儀進行測定可溶性固體含量測定；水分含量：參考GB 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》；酸堿度測定：使用帶有溫度探頭的pH計測量pH；酸度測定：用0.1 mol/L氫氧化鈉滴定測定酸度。

1.3.3 酚類化合物的提取

咖啡果皮醬中酚類化合物的提取參考RABABAH等[19]的方法并做了修改。用25 mL酸化甲醇提取每種果醬5 g，樣品在40 ℃下超聲提取30 min，定性濾紙過濾每種提取物并配制至25 mL，在進行測定前貯存在-20 ℃環(huán)境中。用作花色苷、總多酚、總黃酮含量以及抗氧化活性的測定。

1.3.4 花色苷含量的測定

利用酸堿度差法測定咖啡果皮醬中花色苷含量，用緩沖液(pH=1或pH=4.5)將50 μL甲醇提取物稀釋到250 μL，在室溫下反應(yīng)1 h后，用紫外-可見分光光度計在530、657 nm測量吸光度。結(jié)果以每100 g果醬所含花色苷的質(zhì)量表示，單位為mg/100g。

1.3.5 總多酚含量的測定

利用福林酚法測定咖啡果皮醬中總酚含量，利用96孔板分析，按照KAMILOGLU等[17]的方法并做了修改。將25 μL提取物加到200 μL新制備的福林酚試劑中，讓混合物靜置10 min，然后向混合物中加入25 μL 5%(質(zhì)量分數(shù))碳酸鈉溶液。在室溫下孵育30 min后，用酶標儀在760 nm處讀數(shù)。使用沒食子酸繪制標準曲線，結(jié)果以每100 g果醬所含沒食子酸的質(zhì)量表示，單位為mg/100g。

所以，(4)式成立，于是，(3)式成立.從上述證明過程知，(3)式等號當且僅當三角形為正三角形時成立.

1.3.6 總黃酮含量的測定

根據(jù)PéREZ-HERRERA等[20]的方法測定咖啡果皮醬中總黃酮含量，并做了修改。利用96孔板分析，將120 μL提取物加到10 μL 10%(質(zhì)量分數(shù))硝酸鋁溶液中，靜置6 min后加入120 μL 4%(質(zhì)量分數(shù))氫氧化鈉溶液，靜置15 min后在510 nm處測量吸光度。使用蘆丁繪制標準曲線，結(jié)果以每100 g果醬所含蘆丁的質(zhì)量表示，單位為mg/100g。

1.3.7 綠原酸和咖啡因含量的測定

咖啡果皮醬中綠原酸與咖啡因的含量檢測參考KHOCHAPONG等[2]的方法，并做了修改。首先用25 mL水溶解果醬，超聲混勻30 min，定性濾紙過濾并定容到25 mL。將此液體與二氯甲烷液體以體積比1∶1混合振蕩10 min。用分液漏斗分離綠原酸和咖啡因，分別得到上層和下層液體。樣品提取3次，每次用25 mL二氯甲烷。以蒸餾水為空白，用分光光度法在324 nm處測定綠原酸(溶于蒸餾水中)的吸光度?？Х纫蛱崛∥?溶于二氯甲烷)在274 nm處進行分光光度測定，使用二氯甲烷作為空白。分別用綠原酸和咖啡因標準品溶于蒸餾水和二氯甲烷作標準曲線。結(jié)果以每100 g果醬所含綠原酸和咖啡因的質(zhì)量表示，單位為mg/100g。

1.3.8 抗氧化活性的測定

咖啡果皮醬中生物活性物質(zhì)抗氧化活性能力的檢測參考MARTINSEN等[21]的方法，并做了一些修改，采用96孔板進行測定。將10 μL甲醇提取物加入到240 μL DPPH溶液中，立即記錄吸光度(515 nm)。在下一次測量(515 nm)之前，樣品在室溫下保持黑暗120 min，以確保吸光度的降低?？寡趸钚砸訲rolox當量抗氧化能力表示，單位為μmol TE/100g。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

使用SPSS 26.0和Origin 9.65進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，制圖；采用單因素分析(ANOVA)和Tukey事后檢驗分析各組之間的顯著差異，P<0.05表示有明顯差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 咖啡果皮醬的理化性質(zhì)

表2顯示9種咖啡果皮醬的4種理化指標，其中L3的可溶性固體含量最高，H1最低；L1的pH最高，H3最低；H3的酸度最高，L1最低；H1的水分含量最高，L3最低?？Х裙めu的可溶性固體含量由于糖添加量不同導(dǎo)致具有顯著(P<0.05)差異，加熱時長對咖啡果皮醬可溶性固體含量影響不顯著(P>0.05)。原料比例不同是造成咖啡果皮醬pH差異的主要原因。此外，加熱時長也對咖啡果皮醬的pH造成了一定影響?？Х裙めu的pH隨著果皮添加量增多和加熱時間延長而變小?？Х裙めu可滴定酸含量與咖啡果皮添加量成正比關(guān)系，這可能與咖啡果皮中含有某些果酸物質(zhì)有關(guān)。咖啡果皮醬水分含量與咖啡果皮添加量成正比關(guān)系、與加熱時長成反比關(guān)系。咖啡果皮醬中水分來源之一是咖啡果皮中的水分，加熱過程中水分蒸發(fā)流失導(dǎo)致咖啡果皮醬的水分含量減少。

表2 咖啡果皮醬的理化指標Table 2 Physical and chemical indexes of coffee peel jam

2.2 咖啡果皮醬生物活性物質(zhì)

圖2 不同工藝對花色苷含量的影響Fig.2 Effect of processes on the content of anthocyanins

由圖3可知，加熱時間長短對咖啡果皮醬綠原酸含量有顯著影響(P<0.05)，加熱時長為10 min的3種果醬綠原酸含量平均為77.22 mg/100g，加熱時長為20 min的3種果醬綠原酸含量平均為66.78 mg/100g，加熱時長為30 min的3種果醬綠原酸含量平均為61.11 mg/100g；可得出加熱時間越長，綠原酸含量越低。綠原酸不穩(wěn)定是因為其分子骨架中具有醋鍵和多元酚結(jié)構(gòu)，醋鍵易水解，而多元酚易被氧化[25]。每100 g咖啡果皮在低、中、高糖含量的加熱過程中，綠原酸分別降解63.26、38.02、44.52 mg；與中糖和高糖含量相比，低糖含量的咖啡果皮醬在加熱過程中咖啡果皮內(nèi)的綠原酸更易降解?？Х裙ぶ芯G原酸在中糖和高糖含量中穩(wěn)定的原因可能是蔗糖被咖啡果皮中果酸物質(zhì)催化水解成單糖，單糖在高溫下發(fā)生焦糖化反應(yīng)，達到與β-環(huán)糊精形成包合物穩(wěn)定綠原酸一樣的效果[26]。

圖3 不同工藝對綠原酸含量的影響Fig.3 Effect of processes on the content of chlorogenic acid

由圖4可知，咖啡因含量在咖啡果皮醬中受加熱時間長短的影響不顯著(P>0.05)，加熱時長為10 min 的3種果醬咖啡因含量平均為6.64 mg/100g，加熱時長為20 min的3種果醬咖啡因含量平均為6.58 mg/100g，加熱時長為30 min的3種果醬咖啡因含量平均為6.5 mg/100g。在不同糖含量下咖啡因含量的變化趨勢大致相同，既不迅速增加，也不迅速減少，咖啡因含量大致維持不變的原因可能與咖啡因的結(jié)構(gòu)組成有關(guān)?？Х纫蛴址Q1，3，7-三甲基黃嘌呤，是一種生物堿化合物，只有在200 ℃以上的溫度環(huán)境中才會分解[27]，而在進行咖啡果皮醬加工的過程中，咖啡果皮醬沸騰時其溫度低于200 ℃，無法對咖啡因造成顯著影響，導(dǎo)致咖啡果皮醬中咖啡因含量在受熱過程中可能達到趨于穩(wěn)定的狀態(tài)。

圖4 不同工藝對咖啡因含量的影響Fig.4 Effect of processes on the content of caffeine

圖5 不同工藝對總多酚含量的影響Fig.5 Effect of processes on the content of polyphenols

由圖6可知，咖啡果皮醬中總黃酮含量受制作咖啡果皮醬加熱時間長短的影響不顯著(P>0.05)。加熱時長為10 min的3種果醬總黃酮含量平均為1.79 mg/100g，加熱時長為20 min的3種果醬總黃酮含量平均為1.76 mg/100g，加熱時長為30 min的3種果醬總黃酮含量平均為1.73 mg/100g。每100 g咖啡果皮在低、中、高糖含量的加熱過程中，總黃酮分別降解0.15、0.24、0.31 mg,由此可以推斷，在一定糖含量范圍內(nèi)，隨著咖啡果皮醬中糖含量的增加，加熱過程中果皮中總黃酮降解速度變快。

圖6 不同工藝對總黃酮含量的影響Fig.6 Effect of processes on the content of flavonoids

由圖7可知，加熱時間長短對咖啡果皮醬抗氧化活性強弱有顯著影響(P<0.05)，加熱時長為10 min的3種果醬抗氧化活性平均為842.03 μmol TE/100g，加熱時長為20 min的3種果醬抗氧化活性平均為802.90 μmol TE/100g，加熱時長為30 min的3種果醬抗氧化活性平均為755.87 μmol TE/100g；可得出加熱時間越長，抗氧化活性越弱。每100 g咖啡果皮在低、中、高糖含量的加熱過程中，抗氧化性分別減弱394.19、263.42、113.16 μmol TE；可以推斷：在一定糖含量范圍內(nèi)，隨著咖啡果皮醬中糖含量的增加，加熱過程中果皮的抗氧化活性減弱速度變慢。這一現(xiàn)象是由于高糖含量在加熱條件下形成酸性更低的環(huán)境，使得果醬中生物活性物質(zhì)得到保護，降解速率變慢[29]，從而導(dǎo)致抗氧化活性減弱變慢。

圖7 不同工藝對抗氧化活性的影響Fig.7 Effect of processes on the antioxidant activity

2.3 不同貯存條件的影響

如圖8所示，低溫貯存能夠有效抑制咖啡果皮醬中酚類化合物的降解。低溫貯存環(huán)境下，9種果醬總酚含量平均降低了9.56%；常溫貯存環(huán)境下，9種果醬總酚含量平均降低了16.98%。果醬中多酚物質(zhì)在貯存期的降解主要是由果醬中殘留的多酚氧化酶造成的[30]，低溫環(huán)境抑制酶活性，減少了酚類化合物發(fā)生反應(yīng)降解。加熱時長為10 min的3種果醬總酚含量平均降低了14.89%，加熱時長為20 min的3種果醬總酚含量平均降低了15.70%，加熱時長為30 min的3種果醬總酚含量平均降低了14.42%。加熱時間為10、20 min的咖啡果皮醬在貯存期開始階段總多酚含量都呈現(xiàn)了微小的上升趨勢。這可能與咖啡果皮醬中某些物質(zhì)的降解有關(guān)，這種物質(zhì)降解過程中會生成多酚類物質(zhì)導(dǎo)致總多酚含量上升；而加熱時間為30 min的咖啡果醬總多酚含量在貯存期開始時就呈現(xiàn)下降趨勢，是由于上述物質(zhì)在加熱時就已經(jīng)降解丟失，導(dǎo)致貯存過程中沒有這種物質(zhì)的降解，總酚含量不會上升。這一現(xiàn)象在MAZUR等[31]的研究中出現(xiàn)過，其研究中這種物質(zhì)是鞣花單寧。若沒有這種物質(zhì)的影響，則說明加熱時間較長的咖啡果皮醬比加熱時間較短的咖啡果皮醬更能夠有效保留多酚物質(zhì)。在整個貯藏過程中，低、中、高糖含量果醬中果皮的總酚含量分別平均降低了21.16%、29.54%、32.76%，因此，低糖含量的咖啡果皮醬能夠在貯存過程中有效地保留咖啡果皮中的總酚。

a-4 ℃貯存環(huán)境；b-23 ℃貯存環(huán)境圖8 貯存過程中總多酚含量的變化Fig.8 Change of polyphenols content during storage

如圖9所示，低溫貯存環(huán)境和常溫貯存環(huán)境下，咖啡果皮醬中花色苷含量都呈現(xiàn)下降趨勢。低溫貯存環(huán)境下，9種果醬花色苷含量平均降低了20.42%；常溫貯存環(huán)境下，9種果醬花色苷含量平均降低了38.72%。表明在低溫貯存環(huán)境中，咖啡果皮醬中花色苷更穩(wěn)定，這一結(jié)果與MARTINSEN等[21]對草莓果醬和藍莓果醬的研究結(jié)果相似。貯存過程中果醬中花色苷降解主要是由于糖苷酶和多酚氧化酶的作用[30]，低溫環(huán)境更利于咖啡果皮醬中花色苷保存的原因可能是這2種酶在低溫環(huán)境中的活性被抑制，無法發(fā)揮作用。加熱時長為10 min的3種果醬花色苷含量平均降低了32.56%，加熱時長為20 min的3種果醬花色苷含量平均降低了29.96%，加熱時長為30 min 的3種果醬花色苷含量平均降低了26.19%,表明制作過程中加熱時間越長的咖啡果皮醬越能在貯存過程中更有效地保留花色苷，這也與糖苷酶和多酚氧化酶存在一定的關(guān)系。在前期制作過程中，加熱時間越長，咖啡果皮醬中這2種酶失活越多，讓花色苷能夠穩(wěn)定保存。在整個貯藏過程中，低、中、高糖含量果醬中果皮的花色苷含量分別平均降低了49.64%、59.08%、78.25%；表明低糖含量的咖啡果皮醬能夠在貯存過程中有效地保留咖啡果皮中的花色苷。在貯存期開始階段，4、23 ℃環(huán)境中，花色苷含量下降都較為迅速，而到貯存后期，花色苷含量下降都變得較為緩慢，其原因可能是咖啡果皮醬中各種花色苷的穩(wěn)定性不太相同。在貯存期開始階段，不穩(wěn)定的花色苷開始降解；在貯存階段后期，不穩(wěn)定的花色苷已經(jīng)降解完全，剩下的花色苷較為穩(wěn)定，造成貯存后期花色苷降解速度變慢。

a-4 ℃貯存環(huán)境；b-23 ℃貯存環(huán)境圖9 貯存過程中花色苷含量的變化Fig.9 Change of anthocyanins content during storage

如圖10所示，低溫貯存環(huán)境和常溫貯存環(huán)境下，咖啡果皮醬綠原酸含量都呈現(xiàn)下降趨勢。低溫貯存環(huán)境下，9種果醬綠原酸含量平均降低了3.67%；常溫貯存環(huán)境下，9種果醬綠原酸含量平均降低了7.04%。表明低溫貯存更能保留咖啡果皮醬綠原酸含量。加熱時長為10 min的3種果醬綠原酸含量平均降低了6.08%，加熱時長為20 min的3種果醬綠原酸含量平均降低了5.45%，加熱時長為30 min的3種果醬綠原酸含量平均降低了4.53%，表明制作過程中加熱時間越長的咖啡果皮醬越能夠在貯存過程中有效地保留綠原酸含量。在整個貯藏過程中，低、中、高糖含量果醬中果皮的綠原酸含量分別平均降低了8.54%、10.54%、15.00%；表明低糖含量的咖啡果皮醬能夠在貯存過程中有效地保留咖啡果皮中的綠原酸。

a-4 ℃貯存環(huán)境；b-23 ℃貯存環(huán)境圖10 貯存過程中綠原酸含量的變化Fig.10 Change of chlorogenic acid content during storage

如圖11所示，低溫貯存環(huán)境和常溫貯存環(huán)境下，咖啡果皮醬的抗氧化活性都呈現(xiàn)降低趨勢。低溫貯存環(huán)境下，9種果醬抗氧化活性平均降低了9.57%；常溫貯存環(huán)境下，9種果醬抗氧化活性平均降低了14.02%。表明低溫貯存更能保留咖啡果皮醬抗氧化活性。加熱時長為10 min的3種果醬抗氧化活性平均降低了13.88%，加熱時長為20 min的3種果醬抗氧化活性平均降低了10.96%，加熱時長為30 min的3種果醬抗氧化活性平均降低了7.82%。表明制作過程中加熱時間越長的咖啡果皮醬越能夠在貯存過程中有效地保留抗氧化活性。在整個貯藏過程中，低、中、高糖含量果醬中果皮的抗氧化活性分別平均降低了17.49%、11.57%、6.34%；表明高糖含量的咖啡果皮醬能夠在貯存過程中有效地保留抗氧化活性，可能是因為在高糖含量的咖啡果皮醬中，抗氧化活性可以由聚合花色苷或美拉德反應(yīng)產(chǎn)物來補償[32]。

a-4 ℃貯存環(huán)境；b-23 ℃貯存環(huán)境圖11 貯存過程中抗氧化活性的變化Fig.11 Change of antioxidant activity during storage

3 結(jié)論

加熱時長和糖含量對小?？Х裙めu品質(zhì)都有一定的影響，短時加熱可有效保留咖啡果皮醬中的生物活性物質(zhì)，但殘留的酶活性較高，不利于貯存；長時加熱能夠有效降低咖啡果皮醬中的酶活性，但在加工工程中導(dǎo)致生物活性物質(zhì)大量降解。在加熱過程中，糖含量對咖啡果皮中的生物活性物質(zhì)的降解影響規(guī)律各不相同；在貯存過程中，低糖含量咖啡果皮醬更能保留果皮中的生物活性物質(zhì)，高糖含量咖啡果皮醬更能保留抗氧化活性。綜上所述，在該實驗中利用加熱時長為20 min和50%糖含量工藝加工可得到品質(zhì)較好且貯存期較為穩(wěn)定的咖啡果皮醬。咖啡果皮醬是一種新型食品，它利用了咖啡加工的副產(chǎn)物(咖啡果皮)，有助于減少環(huán)境污染，提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟。該試驗為咖啡果皮的處理提供新思路，但對于咖啡果皮醬的工業(yè)生產(chǎn)還需要進一步研究。