天然亲水性胶体对甜玉米混汁悬浮稳定性的影响

李 瑜，马珂佳，尤红磊

(河南农业大学食品科学技术学院，河南 郑州 450002)

天然亲水性胶体对甜玉米混汁悬浮稳定性的影响

李 瑜，马珂佳，尤红磊

(河南农业大学食品科学技术学院，河南 郑州 450002)

研究不同天然亲水性胶体及其不同添加量对鲜嫩甜玉米混汁稳定性的影响。采用响应面法，将不同胶体按照设计添加量添加到玉米汁中，通过测定离心前后的吸光度得出稳定系数，以此判断甜玉米混汁的悬浮稳定性。结果表明：结合单因素试验和响应面法分析得出的最佳复配结果为瓜尔豆胶0.07%、亚麻籽胶0.07%、黄原胶0.07%，此时的稳定系数为87.91%。

甜玉米混汁；悬浮稳定性；天然亲水性胶体

甜玉米是一种水果、蔬菜、粮食兼用的新型玉米。籽粒含糖量为普通玉米的5～10倍，甜度为西瓜的2倍，并且甜味纯正。其蛋白质、赖氨酸、色氨酸和油分含量较高，是普通玉米的3倍以上。籽粒中富含VE、VB1、VB2、VC、胡萝卜素和矿物质，易被人体消化吸收，胡萝卜素被人体吸收后转化为VA，具有防癌作用。天然VE具有促进细胞分裂，延缓衰老的作用[1-2]。常食甜玉米，有利于防止血管硬化，降低血液中胆固醇含量，软化血管，防治肠道疾病、糖尿病和心脑血管疾病，增强免疫力，保护肝脏，保健效果好。甜玉米较高的营养价值和独特的风味越来越受到人们的青睐[3-4]。

目前，我国甜玉米的利用主要有鲜食、制做罐头和速冻加工，产品种类比较少。通过对甜玉米营养价值的分析，甜玉米很适合开发成饮品[5]。甜玉米汁的蛋白质、植物油及维生素含量比普通玉米汁高1～2倍；硒含量高8～10倍；其所含有的17种氨基酸中，有13种高于普通玉米汁[6]。甜玉米混汁是一种悬浮体系，是由细胞、细胞团、细胞碎片和其他颗粒悬浮在水中的富含蛋白质与多糖混浊型蔬菜汁，因此悬浮稳定性性是产品质量的重要指标之一[7-9]。本实验通过响应面法，研究不同天然亲水胶体及天然亲水胶体间的复配对甜玉米混汁悬浮稳定性的影响，为提高甜玉米混汁的悬浮稳定性具有一定意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

速冻甜玉米粒购于超市；瓜尔豆胶(纯度100%)、海藻酸钠(纯度100%) 烟台协力海洋生物制品有限公司；黄原胶(纯度99%) 河南财鑫化工公司；亚麻籽胶(纯度99.9%) 内蒙古恒康生物科技有限责任公司。

1.2 仪器与设备

T6新世纪紫外-可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司；MJ-250PP018榨汁搅拌机 广州美的生活电器制造有限公司；FA2004A电子天平 上海精天电子仪器厂；O/LT01-1999胶体磨 廊坊通用机械有限公司；TDL-5-A台式离心机 上海安亭科学仪器厂；WY-055手持折光仪 成都光学厂。

1.3 方法

1.3.1 成分测定

含糖量：采用用斐林-碘量法进行测定；淀粉含量：采用酸水解法。

1.3.2 甜玉米混汁的工艺流程

自然解冻→加热预煮(100℃、5min)→打浆(甜玉米:水=1:4)[10]→胶体磨→离心过滤(15min、4000r/min)[11]→浑浊甜玉米汁(可溶性固形物≥8.0%)→加胶(充分热溶后加入)

1.3.3 甜玉米混汁稳定系数测定

量取加过胶的玉米汁30mL，4000r/min离心10min。在波长315nm[2]处分别测定离心前、后玉米汁的吸光度，分别设为A0和A，以A/A0的比值作为稳定系数，稳定系数的大小能够直接反应甜玉米混汁悬浮稳定性的好坏，稳定系数越大表明悬浮稳定性越好，反之则说明悬浮稳定性较差。

1.3.4 单因素试验

根据文献[12-14]确定单因素试验中各因素的水平，具体水平值见表1。

表1 单因素试验因素水平表Table 1 Factors and levels in one-factor-at-a-time design

1.3.5 响应面试验因素水平设计

根据Box-Behnken试验设计方案，响应面各因素及水平如表6所示，根据单因素试验结果，选取黄原胶、亚麻籽胶、瓜尔豆胶3个关键因素作为响应面试验的因素进行胶体复配试验，以稳定系数为响应值，利用Design Expert 7.0软件建立二次回归方程，预测响应值，并对影响试验过程的因素及其交互作用进行评价，以确定最佳反应条件。

表2 Box-Behnken试验设计因素水平表Table 2 Factors and levels in Box-Behnken experimental design

2 结果与分析

2.1 速冻甜玉米粒成分含量

速冻甜玉米粒成分含量为：淀粉19.6%、可溶性糖含量6.85%、水分含量63.51%。

2.2 单因素试验

2.2.1 黄原胶对甜玉米混汁悬浮稳定性影响

图1 黄原胶添加量对悬浮稳定性的影响Fig.1 Effect of xanthan gum addition on the suspension stability of sweet corn mix juice

由图1可知，黄原胶添加后甜玉米混汁的整体稳定性较好，黄原胶添加量在0.10%附近出现最大值，混汁饮料的稳定性随着添加量的增加呈现先增大后减小的趋势。黄原胶由D-甘露糖、D-葡萄糖和D-葡萄糖醛酸的高分子杂多糖构成，含有螺旋区，具有较高黏度，其稳定机制可能是一方面通过氢键与水作用，使胶体大分子分散在液相体系中，另一方面利用螺旋区域包裹果肉颗粒，从而防止果肉与水相分离[15]。

2.2.2 瓜尔豆胶对甜玉米混汁悬浮稳定性影响

由图2可知，瓜尔豆胶添加量在0.12%附近出现最大值，混汁饮料的稳定性随着添加量的增加呈现先增大后减小的趋势。瓜尔豆胶的主要成分是半乳甘露聚糖，其主链的D-吡喃甘露糖单位约有1/2具有D-吡喃半乳糖基侧链，且半乳糖均匀的分布在主链，因此主链几乎没有位置适合形成结合区。加入瓜尔豆胶于果汁饮品可防止油环的形成[16-18]。瓜尔豆胶不能避免果汁固体沉淀而混浊，但它可以减缓沉淀过程，来增加悬浮稳定性。

图2 瓜尔豆胶添加量对悬浮稳定性的影响Fig.2 Effect of guar gum addition on the suspension stability of sweet corn mix juice

2.2.3 亚麻籽胶对甜玉米混汁悬浮稳定性影响

图3 亚麻籽胶添加量对悬浮稳定性的影响Fig.3 Effect of flaxseed gum addition on the suspension stability of sweet corn mix juice

由图3可知，亚麻籽胶添加后甜玉米混汁的稳定性优于未添加的甜玉米饮料稳定性，混汁饮料的稳定性随着添加量的增加逐渐提高但是到达一定峰值后稳定性反而变差，其原因可能是添加量过大后黏度变大反而增大了细胞团与其他悬浮颗粒的加速沉淀。其稳定性的峰值出现在0.08%。

2.2.4 海藻酸钠对甜玉米混汁悬浮稳定性影响

图4 海藻酸钠添加量对悬浮稳定性的影响Fig.4 Effect of sodium alginate addition on the suspension stability of sweet corn mix juice

由图4可知，海藻酸钠添加后甜玉米混汁的稳定性优于未添加的甜玉米混汁的稳定性，整体来看海藻酸钠添加后的悬浮稳定性效果不如黄原胶、瓜尔豆胶、亚麻籽胶的悬浮稳定性高，而且放置一段时间后会有些许类似沙状颗粒存在，因此在响应面分析时选取了黄原胶、瓜尔豆胶、亚麻籽胶3种天然胶体作为响应因素。

2.3 响应面试验设计及结果分析

2.3.1 响应面试验因素分析

表3 Box-Behnken试验设计及结果Table 3 Box-Behnken experimental design and corresponding results

表4 响应面试验结果方差分析Table 4 Variance analysis of the established model for the stability factor of sweet corn mix juice

以单因素试验结果为基础，根据Box-Behnken试验设计方案，该方案以稳定系数为目标值，设计17个试验点的响应面分析试验，其中12个为析因点、5个零点以估计误差，试验设计和结果及方差分析见表3、4，利用Design Expert 7.0软件对Box-Behnken试验数据进行二次多项式回归，得到回归方程：Y＝87.17-1.65A-4.24B＋3.47C-1.29AB-0.81AC-2.23BC-5.08A2-7.41B2-7.35C2。

从表4可知，回归方程的A、B、C、A2、B2、C2、BC影响极显著，AB影响显著，AC影响不显著。该模型的P值小于0.0001，差异极显著，说明回归方程的显著性及可靠性极高，模型方程能很好地反应真实的试验值。失拟检验的P值大于0.05，差异不显著，说明本实验所选取的影响因素较全面，没有其他不可忽视的因素存在。同时，软件分析的相关系数R2＝0.9912，大于90%，表明预测值能与试验值具有高度相关度，有99.12%的试验数据可以用这个方程解释。

2.3.2 响应面分析与优化

图5 各因素交互作用对稳定性影响的响应面Fig.5 Response surface plots showing the interactive effects of guar gum, flaxseed gum and xanthan gum on the suspension stability of sweet corn mix juice

由图5A可知，当瓜儿豆胶用量一定时，随着黄原胶用量的增加，甜玉米混汁的稳定系数呈上升趋势，但是当用量增加到一定值时稳定系数反而下降。当黄原胶用量一定时，随着瓜尔豆胶用量的增加玉米汁的稳定系数先升后降。这是因为黄原胶通过其结构中的螺旋区和瓜尔豆胶的主链相互作用形成三维网状结构[19]，蛋白质与多糖被包裹在网状结构中有较好稳定性。随着添加量的增大后形成的网状结构凝胶强度增加，反而不利于稳定性的保持。

由图5B可知，当亚麻籽胶用量一定时，随着黄原胶用量的增加，甜玉米混汁稳定系数呈上升趋势，是当用量增加到一定值时稳定系数反而下降。当黄原胶用量一定时，随着亚麻籽胶用量的增加甜玉米混汁稳定系数先增加后下降。对比图5A和5B，黄原胶和亚麻籽胶复配效果不如黄原胶和瓜尔豆胶。这是因为黄原胶和亚麻籽胶都存在双螺旋结构[6]，对果肉能起支撑作用，但是这种结构相互间的支撑作用不如黄原胶和瓜尔豆胶之间形成的网状结构效果好。结合表5可知，其P值为0.1761大于0.05，由此可知，黄原胶和亚麻籽胶的交互作用不显著。

由图5C可知，当亚麻籽胶用量一定时，随着瓜尔豆胶的增加，甜玉米混汁的稳定系数呈增加，但是当用量增加到一定值时稳定系数下降。当瓜尔豆胶用量一定时，随着亚麻籽胶用量的增加，甜玉米的稳定系数逐渐增大后缓慢下降。蛋白质与多糖在胶体网状结构中有较好稳定性。随着添加量的增大后形成的网状结构凝胶强度增加，不利于稳定性的保持。亚麻籽胶可与甜玉米混汁中蛋白质络合再与瓜尔豆胶形成稳定性较强的体系，说明亚麻籽胶与黄瓜尔豆胶多糖类天然亲水胶体的协同作用显著。

2.3.3 最大值预测及验证

用Design Expert 7.0软件对其最大值进行预测，当黄原胶用量0.07%、瓜尔豆胶用量0.07%、亚麻籽胶用量0.07%时，鲜嫩天玉米混汁的悬浮稳定性最好为88.4711%。

为了验证优化结果的可靠性，在上述优化的操作条件下，重复实验3次，得到的悬浮稳定性的平均值为87.91%，预测值与验证实验接近，说明回归方程能够比较真实地反映各筛选因素对鲜嫩甜玉米混汁悬浮稳定性的影响。

3 结 论

天然亲水性胶体的浓度、种类和组合对鲜嫩甜玉米混汁的悬浮稳定性均有不同的影响。依据单因素试验和响应面极差分析得知影响玉米混汁悬浮稳定性的显著性依次为瓜尔豆胶、亚麻籽胶、黄原胶。根据单因素试验结论得出，各个胶体的最佳水平并确定响应面设计方案，用响应面法进行分析，得出的最佳复配结果为瓜尔豆胶0.07%、亚麻籽胶0.07%、黄原胶0.07%，经最大值验证实验确定此复配结果合理。

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Effect of Natural Hydrophilic Gums on Suspension Stability of Sweet Corn Mix Juice

LI Yu，MA Ke-jia，YOU Hong-lei
(College of Food Science and Technology, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)

The individual and combined effects of various natural hydrophilic gums on the suspension stability of fresh sweet corn mix juice were studied. In one-factor-at-a-time experiments, the effects of adding guar gum, flaxseed gum, sodium alginate or xanthan gum on the stability factor of sweet corn mix juice, obtained by determining absorbance before and after centrifugation, were evaluated. Subsequently, response surface methodology was employed to investigate the effect of adding guar gum, flaxseed gum and xanthan gum together on the stability factor of sweet corn mix juice, and the optimal amounts of guar gum, flaxseed gum and xanthan gum were all found to be 0.07%, resulting in a stability factor of 87.91%.

sweet corn mix juice；suspension stability；natural hydrophilic gum

TS275.4

：A

1002-6630(2011)20-0034-05

2011-06-17

李瑜(1976—)，女，副教授，博士，研究方向为果蔬贮藏保鲜与深加工。E-mail：liyuliyu76@163.com