产自攀枝花市的四种水果果干品质特性分析

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(1.四川农业大学食品学院,四川雅安 625014; 2.攀枝花市创客农业有限公司,四川攀枝花 617000; 3.攀枝花市仁和区水果技术推广站,四川攀枝花 617061)

攀枝花是四川省平均气温和总热量最高的地区,拥有得天独厚的气候和地理条件[1],盛产芒果、木瓜、草莓、桑葚等各种营养价值高的水果。芒果(MangiferaindicaL.)为漆树科芒果属,被人们誉为“热带果王”,含有多种人体必需营养物质,如维生素C、多糖、蛋白质、脂肪、粗纤维、氨基酸及矿物质等[2];桑葚(MorusalbaL.)为桑科桑属落叶乔木或灌木桑的成熟聚花果,富含蛋白质、氨基酸、维生素、矿物质等多种营养成分,具有很高的营养价值和药用价值[3],是著名的药食同源中药[4];草莓(FragariaananassaDuch.)属蔷薇科多年生草本植物[5],富含糖类、膳食纤维、维生素、矿物质和氨基酸等营养物质,同时还含有花青素等活性成分[6],不仅食用价值高,还具有清热解毒、生津止渴和利尿止泻等多种保健功效,有“水果皇后”之美称[7];木瓜(Pseudochaenomelessinensis(Thouin)Carr.),又称番木瓜,为热带、亚热带常绿软木质多年生草本植物,富含糖类、酚类维生素C、类胡萝卜素[8],具有抗癌等生物活性。然而,这些水果的自然保鲜期短,耐储存性差,不便运输,损耗率高,给鲜销带来极大困难,严重影响了攀枝花水果产业的持续健康发展[9-11]。深加工技术生产果干不仅能提高水果的经济附加值,而且可以增强商品的品种,拓宽水果类产品的销售市场,具有非常广阔的生产应用前景。

干燥是一种常见的可有效延长果蔬保质期的加工方式,干制水果不仅可以降低物料水分活度,又可抑制微生物的生长和酶的活性[12]。如今,日益增长的消费需求推进了水果加工产业的发展,对于果干种类筛选、品质分析的研究成为带动水果产业发展的基础。我国水果深加工技术近年来逐步兴起,主要形成了果汁饮料、果酒、罐头、蜜饯、果酱、果干等几大类产品。同时,国内外学者对果干的研究仅限于加工技术的优化[13-14],且以提高产品感官品质、节约干燥时间和能耗、提高产品的干燥效率和附加值为主要目的进行研究[15],对果干品质分析的研究较为缺乏。因此,本文首次对产自攀枝花市的四种主要水果加工制品的品质特性进行综合分析,从营养成分、感官评价以及微生物学等三方面进行了系统全面地研究,以期为高品质果干的开发提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜芒果、草莓、桑葚、木瓜 均购买自攀枝花市仁和水果交易市场;氢氧化钠、乙酸镁、硫酸铜、硫酸钾、硫酸、硼酸、甲基红指示剂、乙醇、溴甲酚绿指示剂、亚甲基蓝指示剂、无水乙醚、石油醚、碘、碘化钾、重蒸酚、葡萄糖标准品 以上均为国产分析纯,成都市科隆化学品有限公司;氮气 99.90%,雅安市兴盛气体有限公司;实验用水 均为超纯水。

202型恒温干燥箱 金坛市科析仪器有限公司;SX2-5-12型箱式电阻炉 沈阳市节能电炉厂;L-8900型全自动氨基酸分析仪 日本日立高新技术公司;DF-101S型集热式恒温加热磁力搅拌器 河南省予华仪器有限公司;Perkin Elmer Nexion 300 电感耦合等离子体质谱仪 美国安捷伦科技;KDN-1型自动凯氏定氮仪 上海仪电科学仪器股份有限公司;TA-Xtplus物性测定仪 美国TA仪器;GST25-20型控温电热赶酸仪 天津市莱玻特瑞仪器设备有限公司;KN-145RD型芒果热泵烘干机 广州科能自动化设备技术有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 果干加工工艺 四种果干均由攀枝花市创客工贸有限责任公司加工制作。其中木瓜干和芒果干按照以下技术路线进行生产:采果→催熟→切片→浸泡→烘干→回冷→包装。木瓜和芒果采后催熟38 h,切片后于糖度30%的糖液中浸泡至糖液完全渗透,约5 h,利用芒果热泵烘干机干燥,干燥温度为100 ℃,干燥时间10 h,随后降温,将干制水果回冷,回冷时间15 h。

草莓干和桑葚干按照以下技术路线进行生产:采果→浸泡→烘干→回冷→包装。草莓和桑葚采摘后无需催熟及切片,其余干制工艺同木瓜干和芒果干。

1.2.2 果干中营养成分测定 果干含水量的测定参照国标《GB 5009.3-2016食品安全国家标准 食品中水分的测定》[16]中第一法 直接干燥法;灰分的测定参照国标《GB 5009.4-2016食品安全国家标准 食品中灰分的测定》[17]中第一法 食品中总灰分的测定;粗蛋白的测定参照国标《GB 5009.5-2016食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》[18]中第一法 凯氏定氮法;粗脂肪的测定参照国标《GB 5009.6-2016食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》[19]中第二法 酸水解法;果干中水溶性糖含量的测定参照国标《GB/T 15672-2009 食用菌中总糖含量的测定》[20],采用苯酚硫酸法;氨基酸的测定参照国标《GB 5009.124-2016 食品安全国家标准 食品中氨基酸的测定》[21],利用氨基酸分析仪测定果干的氨基酸种类及含量。

总糖测定:

W=100-mp-mf-ma

式中:W表示总糖的含量(g/100 g dw);mp表示100 g样品中粗蛋白的质量;mf表示100 g样品中粗脂肪的质量;ma表示100 g样品中灰分的质量。

总能量测定:

E=17×(mp+ma)+37mf

式中:E表示总能量(kJ/100 g dw);mp表示100 g样品中粗蛋白的质量;mc表示100 g样品中总糖的质量;mf表示100 g样品中粗脂肪的质量。

矿物质的检测采用Perkin Elmer Nexion 300电感耦合等离子体质谱仪测定。称取20 mg样品于100 mL聚四氟乙烯消解内罐中,加入8.0 mL浓硝酸和浓盐酸按1∶3(体积比)混合的溶液和2.0 mL过氧化氢,放入恒温干燥箱中(140 ℃恒温加热3 h)进行消解,消解结束后打开消解罐,用少量水冲洗上盖2～3次,将消解罐放在控温电热赶酸仪上140～160 ℃赶酸,待溶液约剩1.0 mL时,用水洗涤消解罐3～5次,洗液合并于50 mL容量瓶中,用水定容至刻度,混匀后上机测定。

表1 果干的感官评价Table 1 Sensory evaluation for dried fruits

1.2.3 果干的质构特性 使用TA-Xtplus物质分析仪进行TPA测试。参数设置为:测定前探头速度2 mm/s,测中速度1 mm/s,测后速度1 mm/s,测试的压缩形变50%,应变50%,触发力5.0 g,测试时间5 s,探头类型P/5,两次循环[22]。

1.2.4 果干感官评价 参照《中华人民共和国农业行业标准 绿色食品 干果》[23]中3.2针对果干的感官要求,由随机选择的固定的20人针对四种果干进行感官评分,具体感官评分标准见表1。

检验方法:称取约250 g样品置于白色搪瓷盘中,在自然光线下对其外观、色泽、组织状态和杂质采用目测方法进行检验,气味和滋味采用鼻嗅和口尝方法进行检验。

1.2.5 果干的微生物学评价 果干的菌落总数的检测参照国标《GB 4789.2-2016 食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》[24];大肠杆菌的检测参照《GB 4789.3-2016 食品安全国家标准 食品微生物学检验 大肠菌群计数》[25]中第二法 大肠菌群平板计数法;金黄色葡萄球菌的检测参照《GB 4789.10-2016 食品安全国家标准 食品微生物学检验 金黄色葡萄球菌检验》[26]中第二法 金黄色葡萄球菌平板计数法;沙门氏菌的检测参照《GB 4789.4-2016 食品安全国家标准 食品微生物学检验 沙门氏菌检验》[27]。

1.3 数据处理

2 结果与分析

2.1 果干的营养成分分析

2.1.1 果干的基础营养素分析 各类果干的营养成分结果如表2所示,四种果干的含水量在2.04%～7.04%之间,含水量差异较大,其中,木瓜干的含水量显著高于其他三种果干(P<0.05),可能是由于不同水果原料所含化学成分的保水力不同以及组织和细胞结构的差异所致[28];四种果干的粗蛋白含量在0.60%～5.06%,其中桑葚干的粗蛋白含量(5.06%)显著高于其他三种果干(P<0.05);此外,四种果干的粗脂肪(0.35%～1.38%)和灰分含量(0.54%～3.68%)相较于其它营养成分较低,但与其他地区水果相比差异不大[29]。相较于其它营养成分,果干的可溶性糖含量最高,达15.95%～55.66%,不同果干的可溶性糖含量差异显著(P<0.05),其中草莓干的可溶糖含量最高(55.66%),也是几种果干中最适口的;而木瓜干的可溶糖含量(15.95%)远低于其它三种果干,其口感在很大程度上受到影响。相较于新鲜水果和蔬菜,四种果干的总糖含量(均达90%以上)和总能量(均达1600 kJ/100 g dw)均较高,而高糖饮食可能会引起肾脏损伤[30],因此,推测摄入过量的果干可能导致蛋白质和脂肪的摄入量不足,影响机体的正常运转,同时过高的糖摄入量不利于控制血糖,可能增加患糖尿病的风险。

因此,针对目前人们快节奏的生活方式,均衡膳食除了每日摄入适量的果干外,还需摄入适当的主食、肉类、蔬菜等食物,以弥补水果中宏量营养成分的不足。只有做到均衡膳食,才能有效减少和延缓心血管疾病、癌症等一些慢性非传染性疾病的发生和发展,保障自身的健康。

表2 四种果干的营养成分表(以%表示,总能量kJ/100 g dw)Table 2 Content of nutritional components Table of four kinds of dried fruits(expressed by %,total energy kJ/100 g dw)

注:同行中不同的字母表示具有显著差异(P<0.05);表3、表4同。

2.1.2 果干的氨基酸分析 如表3所示,芒果干、木瓜干、桑葚干、草莓干的总氨基酸含量依次为60.80、91.60、178.10、73.00 mg/100 g,其中桑葚干的氨基酸含量最高。同时,通过比较分析,发现四种果干样品的总氨基酸(TAA)、必需氨基酸(EAA)含量存在较大差异。且其TAA含量越高,EAA含量也越高,TAA与EAA的波动趋势基本一致,由此可知,TAA含量与EAA含量呈正相关。从营养角度评价一种食物蛋白质品质,主要看其必需氨基酸配比是否适当,根据1973年FAO/WHO提出的理想模式[31],必需氨基酸/总氨基酸(EAA/TAA)在40%左右,必需氨基酸/非必需氨基酸(EAA/NEAA)

表3 四种果干的氨基酸含量(mg/100 g)Table 3 Contents of amino acid of four kinds of dried fruits(mg/100 g)

注:*指代必需氨基酸;ND表示未检出。

在60%以上,表明该样品的蛋白质较接近理想蛋白质的要求,在4种果干中,芒果干的EAA/TAA为35.70%,EAA/NEAA为55.51%,说明其必需氨基酸比例较为合理,具有较高的营养价值。

同时如表3所示,芒果干、木瓜干及草莓干中均含有16种氨基酸,在桑葚干中含有17种氨基酸,四种果干均含有7种必需氨基酸。通过对比发现,含有16种氨基酸的果干均缺乏半胱氨酸,与已有报道[32-33]不同(芒果0.001 g/100 g、木瓜0.001 g/100 g、草莓0.005 g/100 g),而桑葚干中检测出少量半胱氨酸,与已有报道结果基本吻合[34]。在这四种果干中,Asp(5.50～30.50 mg/100 g)、Glu(7.50～29.50 mg/100 g)和Arg(2.80～25.10 mg/100 g)与其余氨基酸相比较高,这三种氨基酸对人体有着重要生理功能,其中Glu是一种重要的风味氨基酸,与肌苷酸具有协同呈鲜味作用,是主要的呈味物质。Asp能够传递大脑兴奋信号,调节脑和神经的代谢功能[35],Arg是人体的半必需氨基酸,有降低血压的功效[36]。与果实风味关系较为密切的氨基酸主要为风味氨基酸,包括鲜味氨基酸(Glu、Asp)、甜味氨基酸(Ala、Gly、Ser、Pro)和芳香族氨基酸(Tyr、Phe),这几种氨基酸的含量均较高,结果也与已有关于桑葚营养含量的研究一致[3],相较于其它三种果干,桑葚干具有较高的营养价值;木瓜干的Ala(10.10 mg/100 g)和Arg(25.10 mg/100 g)含量最高;芒果干的Asp含量(14.10 mg/100 g)较高,而Arg含量(2.80 mg/100 g)远低于其他三种果干,草莓干的Arg含量(20.80 mg/100 g)较高。因此,在日常饮食中,将几种果干适当混合食用,能够使它们相互补偿各自相对不足的氨基酸,从而接近人体所需的氨基酸模式,从营养学的角度提高蛋白质的生物价值[37]。

2.1.3 果干的矿物质分析 矿质元素在人体内的含量微乎其微,但在人体健康中起着至关重要的作用[38],它们参与了人与动物体内近乎全部的生理活动过程,大多与机体的遗传繁殖、生长发育以及免疫等重要生命代谢活动有关[39]。如表4所示,四种果干样品的矿物质元素含量都相当丰富,其中芒果干的微量元素中Mn含量最高,达1.53 mg/kg,其余微量元素含量均小于其它三种果干,木瓜干的Mn(16.82 mg/kg)、Cr(0.68 mg/kg)含量最高,桑葚干的Cu(2.53 mg/kg)、Zn(9.63 mg/kg)含量显著高于其他三种果干,草莓干中Mn(12.19 mg/kg)、Cu(0.91 mg/kg)和Zn(2.59 mg/kg)等微量元素含量相对于桑葚干和芒果干较高,Mn在人体中的作用是非常重要的,它不仅可以促进人体骨骼的正常发育,也可维持正常脑功能;Cu能促进肠道Fe的吸收,参与肠道血红蛋白的形成,参与脑和脊髓以及许多氧化酶的构成;Zn能保护视力,维持正常的味觉功能,促进组织再生,有利于伤口愈合,是胰岛素的构成成分;Cr能抑制胆固醇和脂肪酸的合成,有利于预防动脉粥样硬化[40];水果中硒含量普遍偏低,硒元素是谷胱甘肽过氧化物酶的组成成分,具有维护心肌、血管结构等功能,能改善糖尿病、视网膜病,同时具有抗癌作用,国家标准《GB 28050-2011 食品安全国家标准 预包装食品营养标签通则》[41]所规定的要求,Se含量达150 μg/kg(固体食品)或75 μg/L(液体食品)才可称为含硒食品,四种果干的Se含量均很低(0.01～0.05 mg/kg),故若无富硒加工技术则不能作为良好的补硒食品。

表4 四种果干的矿物质含量Table 4 Mineral content of four kinds of dried fruits

四种果干大量元素(Fe、P、K、Na、Mg、Ca)的含量差异显著(P<0.05),其中矿质元素K的含量极高,Na的含量较低,这种高K低Na的膳食结构有利于预防高血压、糖尿病和慢性肾脏疾病等[23]。桑葚干的K/Na的比值最大(钾是钠的4827倍),更符合营养学的要求,且桑葚干的其余大量元素含量最高,其Ca含量为2.85 g/kg,Ca具有构成机体骨骼和牙齿、参与调解和维持神经、肌肉兴奋性等多种生理功能;其K含量为48.27 g/kg,显著高于其他三种果干(P<0.05),K具有参与碳水化合物、蛋白质的代谢,维持细胞内外的酸碱平衡和心肌的正常功能等作用[42]。

Cd、Pb和As是有毒的重金属物质,在四种果干中均有少量被检测到,但含量均低于欧洲经济共同体委员会[43]提出的食物内重金属最高含量限定水平(Cd 2.0 mg/kg、Pb 3.0 mg/kg 和As 2.0 mg/kg)。

2.2 果干的质构特性

果干的TPA参数见表5,硬度反映果干在外力作用下发生形变所需要的屈服力大小,四种果干硬度大小:木瓜干>草莓干>桑葚干>芒果干,果干硬度越大,果干的坚实程度越大,致密性越强,果干对牙齿咀嚼的抵抗力越大;黏着性是评价咀嚼果干时口腔克服果干表面吸引力所需的能量;弹性反映果干经第1次压缩变形后,去除变形力后所能恢复的程度,黏着性相对较低的果干越柔韧细腻、适口性较好,桑葚干的黏着性显著低于其他三种果干,因此其适口性较好[22];内聚性指咀嚼果干时,果肉抵抗牙齿咀嚼破坏而表现出的内部结合力,反映了细胞间结合力的大小和果实保持完整性的能力,木瓜干的内聚性最大,表明其果肉保持完整的能力最强;咀嚼性反映牙齿将果干咀嚼成吞咽状态时所需要的能量,是硬度、内聚性和弹性三者的乘积,综合反映了果实对咀嚼的持续抵抗性,咀嚼性大小:木瓜干>草莓干>芒果干>桑葚干;回复性反映了果干受压同时迅速恢复变形的能力[44-46],回复性大小:木瓜干>草莓干>芒果干>桑葚干。发现,果干硬度越大,咀嚼性和回复性就越大,表明果肉对外界压力的抵抗能力越大,适口性越差[47]。

表5 四种果干的TPA分析参数Table 5 Parameters of TPA analysis of four kinds of dried fruits

注:同列中不同的字母表示具有显著差异(P<0.05)。

表6 果干中不同微生物指标检测结果Table 6 Detection results of different microbial indexes in dried fruits

注:ND表示未检出。

总体来看,四种果干中木瓜干的硬度、咀嚼性、内聚性均最大,因此其果肉保持完整的能力最强,但适口性最差,而桑葚干的黏着性最低,果干细腻,口感好。

2.3 果干的感官评价结果分析

对果干品质进行分析的各类方法中,感官分析是一项非常重要的评价指标,感官评定的基本功能就是进行有效、可靠的检验测试,为消费者的选择提供参考。四种果干的口感评价结果见图1。水果干制后,颜色、香气和口味以接近鲜果为标准,对相同批次的芒果干、桑葚干、木瓜干和草莓干进行感官评价,以外观、色泽、气味和滋味、组织状态、杂质为指标,对数据进行统计分析,其中芒果干、木瓜干、草莓干、桑葚干的感官评分总分均值依次为78.70、71.33、82.39、80.39分,并采用小提琴图对20个志愿者的打分情况进行统计,其中草莓干的外观、气味和滋味、杂质得分均值高于其它三种果干,但其色泽、组织状态得分均值略低于桑葚干,可能是由于草莓干因其自身特性更容易使糖结合于整个产品中,口感均一且比较柔软,但由于糖含量较高,可能导致其表面糖含量分布不均一,从而致使其在色泽、组织状态方面可能略有不足。木瓜干中除其组织状态得分略高于芒果干外,其余四种得分均低于其它三种果干,且大众对于木瓜干的喜好程度存在较大的差异,这可能是由于木瓜干自身的口感及制成果干后颜色不均一,从而使消费者心理产生较大的抵触。

图1 四种果干感官评分数据统计Fig.1 Sensory score for four kinds of dried fruits 注:四张图分别表示20个人对四种果干的评分;小提琴图的纵向上下限分别表示该组数据的最大值与最小值,横向宽度表示 得分在此区间出现的频率;绿线代表该项目得分的平均值,红线代表该项目得分的众数;右上角代表果干感官评分的总分。

2.4 果干的微生物指标

对四种果干的致病菌及菌落总数进行测定,结果如表6所示,统计学分析表明,四种果干中都未检测到沙门氏菌和大肠杆菌,仅检测到少量金黄色葡萄球菌,其中草莓干中金黄色葡萄球菌含量较多,草莓的营养成分主要为碳水化合物、矿物质、有机酸及果胶等,有研究指出,在一定条件下,金黄色葡萄球菌在草莓上能快速生长[48]。参照《GB 29921-2013 食品安全国家标准 食品中致病菌限量》[49]对即食果蔬制品中致病菌的限量,四种果干中致病菌含量均未超标(≤100 CFU/g)。

3 结论

通过对产自攀枝花市的四种不同果干的营养成分、TPA参数进行测定,并结合感官评价和微生物指标,分析比较了这四种果干的品质差异。结果表明:四种果干的营养成分之间存在较大差异,在桑葚干中含有17种氨基酸且氨基酸含量明显高于其他三种果干,Glu、Asp、Leu三种氨基酸为最高;芒果干的EAA/TAA为35.70%,EAA/NEAA为55.51%,氨基酸组成合理,营养价值高;木瓜干的Mn、Cr含量最高,桑葚干的Cu、Zn含量最高,值得一提的是,四种果干的重金属含量(Cd、Pb、As)均未超标。此外,桑葚干的K/Na比值极大,为典型的高K低Na食品,有助于预防高血压等疾病。木瓜干的硬度、咀嚼性、内聚性均最大,其果肉保持完整的能力最强,但适口性最差,而桑葚干的黏着性最低,果干细腻,口感好;草莓干的感官综合评分最高,这可能与它有较高的糖含量有关。总体而言,四种果干均含有丰富的营养成分,然而由于糖渍等加工工艺的影响,果干中总糖含量和总能量含量总体而言均较高。随着生活节奏的不断加快,人们更倾向于天然即食产品,营养丰富、口味鲜美的果干逐渐受到消费者的青睐。以果干适量代替水果的摄入,既有助于补充各类营养素,也能满足现代化消费需求。本文通过比较分析攀枝花多种果干营养成分、TPA参数以及感官评价来探究不同果干的品质特性,为高品质果干制品的开发提供了科学依据,对攀枝花地区水果资源的综合利用具有一定的指导意义。