大豆种皮多糖对低糖型樱桃酱流变性质的影响

朱丹实 魏立威 任晓俊 寇程程 曹雪慧 刘 贺

（渤海大学食品科学与工程学院 生鲜农产品贮藏加工及安全控制技术国家地方联合工程研究中心辽宁省食品安全重点实验室 辽宁省高等学校生鲜食品产业技术研究院 辽宁锦州121013）

樱桃色泽鲜艳，酸甜可口，营养丰富[1-2]，不仅含有丰富的蛋白质、碳水化合物[3]、维生素C、维生素B、维生素A，还含有钙、磷、铁等多种微量元素。据报道，樱桃的铁含量居众水果之首，是苹果的20～30 倍[4]。樱桃果肉中的花色苷、花青素、红色素等物质，具有比维生素E 更强的抗氧化能力。樱桃热量低，膳食纤维含量高，具有很高的养生价值和药用价值[5-6]。樱桃的营养保健功能还源于它富含多种生物活性物质，如含有极强抗氧化作用的褪黑素，可以清除多种自由基[7-8]。然而，樱桃肉软、皮薄、汁液丰富、易腐烂[9]，其采收期较短，一般在5～6月的高温季节，采后贮藏运输过程中极易出现果实软化、褐变、风味变淡和腐烂变质等现象，因此樱桃的采后处理是目前亟待解决的首要问题[10-11]。

果酱是以新鲜水果为主料，经拣选、去核、护色、灭酶、杀菌等工序，采用不同配方进行加工制得。虽经过高温处理，但仍能保持新鲜水果特有的天然风味，滋味香甜，且易于运输和贮藏。近几年消费者对果酱的需求量迅速增长，将樱桃加工成樱桃酱，是一种有效的樱桃贮藏方法[12]。

大豆种皮是大豆加工业的主要副产物，是潜在的廉价果胶的商业来源[13]。大豆种皮多糖（Soy hull polysaccharide，SHP） 作为原料制备的生物大分子，不仅具有高甲氧基果胶的特性和良好的增稠作用[14-15]，而且作为一种水溶性植物多糖，SHP具有黏度较高，吸水性强，分散性好等功能特性，因此可广泛用于改善食品稳定性。另外，SHP 还具有良好的益生功能。作为一种膳食纤维，可以抑制胃肠道消化，增强饱腹感，而且发酵纤维作为益生元，可以增加益生菌，如双歧杆菌和乳酸杆菌的数量，从而具有抗癌，降血脂，降血糖等功效[16]。

本研究以樱桃为主要原料制备樱桃酱，通过响应面法优化产品的工艺参数及配方，研究添加SHP 对其流变学性质的影响，通过添加不同分子质量（低分子质量、中间分子质量、高分子质量）的SHP 和商业果胶作对照，在静态流动和动态流动模式（温度扫描、时间扫描）下，测定果酱的流变特性并做比较分析，旨在提高樱桃酱的品质和营养价值，拓宽SHP 的应用范围。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

樱桃：新鲜红灯樱桃（Prunus avium L.），6月中旬采购于锦州水果批发市场，挑选成熟度一致，无机械损伤和病虫害并带有果梗的樱桃果实作为试验材料。

大豆种皮多糖（Soy hull polysaccharide，SHP）：低分子质量（5 000～10 000 u），中间分子质量（10 000～50 000 u）和高分子质量（>50 000 u），由渤海大学粮油及植物蛋白实验室自制。

商业果胶（食品级），有效物质含量99%，酯化度50%，河南兴源化工产品有限公司。

JA21002 型精密电子天平，上海舜宇恒平科技仪器有限公司；美斯特MST-502W 打浆机，美斯特电器旗舰店；WYT-2WAJ 单目阿贝折射仪，上海申光仪器仪表有限公司；DHR-1 流变仪，美国TA 公司；C21-WK2102 电磁炉，广东美的生活电器制造有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程 樱桃→挑选→清洗→修整→去核→浸泡→打浆→配料（糖和果胶）→浓缩→成品

1.2.2 SHP 的制备 将大豆种皮去除杂质，粉碎后过60 目筛，按料液比1∶10 加入1%的乙醇溶液，搅拌30 min 后用双层纱布过滤，取残渣置于65 ℃鼓风干燥箱中烘干。将烘干后的大豆皮残渣按料液比1∶20 加入0.6%的草酸，在85 ℃条件下微波处理20 min，双层纱布过滤后，取滤液在3 500 r/min 条件下离心15 min，取上清液用不同孔径的超滤膜进行分级纯化，分别取超滤液浓缩至原体积的1/3，调节pH 值至4.0，缓慢加入双倍浓缩液质量的无水乙醇并不断搅拌，4 ℃下放置40 min 后，在25 ℃，4 000 r/min 条件下离心30 min，取沉淀于65 ℃恒温干燥箱中烘干制得SHP[17-18]。

1.2.3 浓缩比的影响 分别按照原料浓缩比为30%，40%，50%，60%，70%的比例混合，在木糖醇的含量为20%，SHP 的添加量为0.6%的情况下，研究浓缩比对樱桃酱的影响。

1.2.4 木糖醇的影响 在浓缩比为50%，SHP 的添加量为0.6%时，改变木糖醇的添加量为0，10%，20%，30%，40%，根据感官评分找出木糖醇的合适添加量。

1.2.5 SHP 添加量的确定 高分子质量SHP 的添加量为0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%，浓缩比为50%，加入糖的含量为20%。根据感官评定结果找出较佳的SHP 添加量。

1.2.6 不同分子质量的SHP 对果酱流变性的影响 根据得到的SHP 最适添加量，考察不同分子质量SHP 和商业果胶对果酱储能模量及黏度的影响。

1.2.7 果酱工艺及参数的响应面优化 选择浓缩比、木糖醇和高分子质量SHP 添加量为影响因子，以感官评定得分和可溶性固形物含量为响应值，在单因素试验的基础上，采用响应面设计建立数学模型，从而确定樱桃酱的最佳配方。以A（浓缩比）、B（木糖醇）、C（SHP）为变量，以樱桃酱的感官评分为响应值Y，确定各成分的最佳比例。樱桃酱的响应面优化设计见表1。

1.2.8 感官评价和可溶性固形物分析 由15 名食品科学与工程专业的学生组成评价小组，根据表2所示感官评价表对果酱品质进行感官品评，取其平均值作为最终评价结果。可溶性固形物含量分析是在室温（25 ℃）条件下，利用阿贝折射仪对樱桃酱的可溶性固形物含量进行测定，每个样品测3 次，结果用平均值表示。

1.2.9 流变学评价方法 流变学中各参数的测定采用TA 流变仪进行测定，设定仪器参数：温度扫描范围4～25 ℃，升温速率2 ℃/min；时间扫描范围0～20 min，振荡频率5 Hz，测定樱桃酱贮藏模量G′与黏度的变化[19-20]。

1.2.10 数据统计分析 所有试验均3 次重复，采用Origin 8.5 软件作图，利用Design-Expert 8.0.6软件进行响应面设计。

表2 樱桃酱的感官评分标准Table 2 The sensory evaluation criteria for cherry jam

2 结果与分析

2.1 浓缩比对樱桃酱感官质量的影响

浓缩比对樱桃酱感官评价的影响见图1。从图中可以看出，随着浓缩比的不断增大，感官评分处于先升高后降低的趋势。当浓缩比为50%时，感官评分最高；当浓缩比大于50%时，感官评分反而处于降低趋势。由此可以初步确定浓缩比为50%。

图1 浓缩比对樱桃酱感官品质的影响Fig.1 The effect of concentration ratio on sensory quality of cherry jam

2.2 木糖醇添加量对樱桃酱感官质量的影响

木糖醇添加量对樱桃酱感官评价的影响见图2。由图可知，随着木糖醇添加量的不断增加，感官评定得分处于先逐渐升高后降低的趋势。当木糖醇添加量为20%时，感官评定得分最高，说明樱桃酱酸甜适口；当木糖醇添加量大于20%时，甜度过高，感官得分处于降低趋势。由此可以初步确定木糖醇添加量为20%。

图2 木糖醇对樱桃酱感官品质的影响Fig.2 The effect of xylitol on sensory quality of cherry jam

2.3 SHP 添加量对樱桃酱感官质量的影响

浓缩比对樱桃酱感官评价的影响见图3，由图可知，随着高分子质量SHP 添加量的不断增加，感官评定得分处于先升高后降低的趋势。当SHP 添加量为0.6%时，感官评定得分最高；当其添加量大于0.6%时，感官得分反而处于降低趋势。由此，可以初步确定最适SHP 添加量为0.6%。

2.4 SHP 种类对樱桃酱流变性质的影响

不同多糖类型在温度扫描过程中储能模量的变化见图4。从图中可以看出，随着温度的升高，樱桃酱的储能模量呈下降趋势且高分子质量SHP与商业果胶的下降速度快。在整个温度扫描范围内，与低分子质量和中间分子质量相比，添加高分子质量和商业果胶的储能模量值较大，并且随着温度的升高下降越迅速，表明其黏性成分比例较大且对温度变化的影响更加敏感。

图3 SHP 对樱桃酱感官品质的影响Fig.3 The effect of soy hull polysaccharides on sensory quality of cherry jam

图4 温度对樱桃酱储能模量的影响Fig.4 The effect of temperature on the storage modulus of cherry jam

通过时间扫描可以测定樱桃酱样品的稳定性，不同多糖通过时间扫描所得到的果酱储能模量的变化见图5。从图中可以看出，在整个时间扫描范围内，樱桃酱的储能模量成稳步上升的趋势，说明随着时间的延长，添加不同果胶的樱桃酱的稳定性都很好，果胶分子质量越大其稳定性越好，尤其以商业果胶的稳定性最好。

不同多糖的黏度差异结果见图6。从图中可以看出，低分子质量与中间分子质量的SHP 的黏度很小，二者黏度接近；高分子质量果胶与商业果胶的黏度很大，二者黏度也很接近。说明添加不同SHP 的樱桃酱的黏度差别较大。

图5 时间对樱桃酱储能模量的影响Fig.5 The effect of time on the storage modulus of cherry jam

图6 不同多糖对樱桃酱黏度的影响Fig.6 The effect of different polysaccharide on viscosity of cherry jam

2.5 响应面优化试验结果

在单因素试验和不同多糖流变试验基础上，选取浓缩比、木糖醇和高分子质量SHP 这3 个因素进行响应面优化，其感官评分和可溶性固形物含量结果见表3。

表3 响应面试验结果Table 3 The results of response surface test

由表3可知，当樱桃酱的浓缩比为45%，木糖醇的添加量为20%，高分子质量SHP 的添加量为0.8%时，感官评分较高。当樱桃酱的浓缩比为50%，木糖醇的添加量为30%，SHP 的添加量为0.6%时，其可溶性固性物的含量也较高，表明此时果酱的黏稠度最好。

利用Design-Expert 8.0.6 数据分析软件对表3试验数据进行回归拟合，得到感官评分对浓缩比、木糖醇量和SHP 这3 个因素的二次多项回归方程：

感官得分=79.90-0.16A-0.15B+1.03C-1.05AB+2.10AC-0.05BC-3.30A2-0.65B2

对该模型进行方差分析，结果见表4。由表可知，模型极显著（P<0.01），模型决定系数R2=0.9917，调整系数R2Adj=0.9697，说明模型对试验拟合程度较好，能够真实地反映各影响因素与响应值之间的关系，因此可以利用该方程对樱桃酱的感官评分进行分析和预测。

由表4回归模型系数显著性检验结果可知，模型的一次项C 影响极显著 （P<0.01），A 影响显著（P<0.05），B 影响不显著（P>0.05），且各因素对感官评分的影响程度依次为：C>A>B，即SHP量>浓缩比>木糖醇量，二次项A2影响显著（P<0.05），交互项AB、AC 影响显著（P<0.05），表明浓缩比加木糖醇量、浓缩比加SHP 量对感官评分有交互影响的作用。

响应面是响应值与各因素所构成的三维空间曲面图，因素对响应值影响越大，曲面越陡峭。响应面坡度可显示两因素交互作用的显著性程度，坡度平缓，则表示两两因素交互作用不显著；坡度较陡，表示两两因素交互作用显著。而等高线的形状则可以反映交互效应的显著程度，椭圆形表示两两因素交互作用显著，而圆形则与之相反[21-22]。

浓缩比和加糖量之间的交互作用对樱桃酱感官评分的等高线和响应面如图7a所示。从图中可以看出，樱桃酱的感官评分随着浓缩比和木糖醇添加量的增加呈先增加后降低的趋势，浓缩比与木糖醇添加量之间的交互作用对果酱感官评分的影响显著，表现为曲面较为陡峭。浓缩比和果胶量之间的交互作用对樱桃酱感官评分的等高线和响应面如图7b所示，樱桃酱的感官评分随着浓缩比和SHP 添加量增加呈先增加后降低的趋势，浓缩比与SHP 添加量之间的交互作用对果酱感官评分的影响显著，表现为曲面较为陡峭。加糖量和果胶量之间的交互作用对樱桃酱感官评分的等高线和响应面如图7c所示，樱桃酱的感官评分随着木糖醇和SHP 添加量增加变化较小，木糖醇与SHP添加量之间的交互作用对果酱感官评分的影响不

显著，表现为曲面较为平滑。由上述分析可知，浓缩比与加糖量、浓缩比与SHP 添加量之间的交互作用显著，而加糖量与果胶量的交互作用不明显，这与表4方差分析结果一致，因此试验结果是准确的。

表4 响应曲面二次回归方程模型方差分析结果Table 4 ANOVA results of quadratic regression model for response surface

图7 浓缩比、木糖醇量和SHP 添加量对感官评定得分影响的响应面和等高线图Fig.7 Response surface and contour line of effects of ratio of concentration，xylitol and SHP content on sensory evaluation score

利用Design-Expert 8.0.6 软件分析得到樱桃酱最佳工艺参数为：浓缩比45%，木糖醇添加量25%，SHP 添加量0.6%，此时感官评价值可达到80.1。按照上述配方制作樱桃酱，并请10 人对果酱重新进行感官评价，感官评分平均为84.7 分，与理论预测值相比，误差较小，因此验证了响应面分析的结果。

3 结论

静态和动态黏弹性测定结果表明，随着分子质量的增加，SHP 的储能模量和黏度增加；与添加商业果胶的樱桃酱相比，添加高分子质量SHP 的果酱储能模量略低，黏度接近，流变性质较好。响应面优化试验结果表明，樱桃酱为浓缩比45%、木糖醇25%、SHP 0.6%时，果酱的感官评分最高为80.1 分，因此该条件是果酱加工的较佳工艺和配方条件。通过验证试验得出果酱感官评分为84.7分，与预测值接近，说明响应面法对樱桃酱工艺条件的优化是可行的。