豆腐柴果胶凝胶特性及其凝胶食品应用

赵若寒，刘佳奇，张 艺，张 娜，李梅青，2，*

(1.安徽农业大学 茶与食品科技学院，安徽 合肥 230036； 2.安徽省农产品加工工程实验室，安徽 合肥230036)

豆腐柴(Turcz)，又名豆腐木、腐婢等，属马鞭草科多年生落叶灌木。我国华东、华中、中南、西南等区域均有分布，野生资源丰富，其叶和嫩枝中果胶含量较高，约10%～30%。我国多地山区民间都有用豆腐柴叶制成消暑佳品“神仙豆腐”的习俗。

近年来，越来越多的学者对豆腐柴果胶开展研究。Chen等对4种提取方式(酸、碱、水和草酸铵提取)的豆腐柴果胶进行理化性质分析，结果显示，草酸铵提取法提取的豆腐果胶微观结构较完整且黏度较高。Lu等通过响应面优化得到最佳的酸性提取条件，并进行进一步的理化性质测定。此外，还有Zhou等和Pan等对豆腐柴果胶的凝胶特性进行研究，将其与大豆分离蛋白制备成复合凝胶，并考察了不同条件对复合凝胶特性的影响。

果胶作为常用的食品添加剂，其使用范围广、用量大。商品果胶主要提取自柑橘皮、苹果渣等，来源单一、有限，含量也普遍低于20%。因此，拓展果胶资源具有现实的意义。本研究以豆腐柴叶为原料，在前期研究基础上，采用超声辅助草酸铵法提取豆腐柴果胶，分析测定其商品品质及凝胶特性，并以果冻产品为载体，考察其凝冻应用特性，以期为豆腐柴资源开发利用提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

豆腐柴(Turcz)叶，由河南兴霖农业发展有限公司采集并提供，由安徽农业大学生命科学学院何金玲教授进行植物学鉴定。

商品柑橘果胶(兰博利德Lab公司，下文简称柑橘果胶)；卡拉胶、黄原胶、D-半乳糖醛酸(上海源叶生物科技有限公司)；大孔吸附树脂(安徽三星树脂科技有限公司，X-5型)；透析袋(合肥新恩源生物技术有限公司，3MM型，截留分子量8 000～14 000)；草酸铵、氢氧化钠、盐酸、无水乙醇、95%乙醇、酚酞、咔唑、氯化钠均为分析纯，蔗糖、柠檬酸为食品级(国药集团化学试剂有限公司)；屈臣氏蒸馏水(广州屈臣氏食品饮料有限公司)。

1.2 仪器与设备

Haizbad Hei-VAP旋转蒸发仪(德国Heldolph公司)；KQ-250DE型数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)；Alphal-2冷冻干燥机(英国LABCONCO公司)；DHR-1流变仪(英国TA公司)；PE-Lambda35紫外分光光度计(美国PE公司)；TA-XT质构仪(英国诺顿科技有限责任公司)等。

1.3 实验方法

1.3.1 豆腐柴果胶的提取

参照王媛莉等方法，称取豆腐柴粉末并加入草酸铵溶液，料液比1∶50，70 ℃超声辅助提取70 min，冷却后离心15 min，取上清液旋转蒸发至原体积1/3，4 ℃下透析24 h，加入95%乙醇沉淀。静置1 h后抽滤，95%乙醇洗涤滤直至滤液无色，真空冷冻干燥48 h后粉碎得到粗果胶。将粗果胶配置成10 mg·mL溶液过X-5大孔吸附树脂柱纯化，使用30%乙醇以1.0 mL·min的流速洗脱并收集样液，经透析袋透析后冻干得到精制果胶。

1.3.2 豆腐柴理化指标的测定

采用GB 25533—2010方法对豆腐柴果胶半乳糖醛酸含量和酸不溶灰分进行测定，采用GB 5009.3—2010直接干燥法测定水分。干燥温度为105 ℃，时间为2 h。酯化度采用酸碱滴定法进行测定。

1.3.3 豆腐柴果胶的凝胶特性

根据影响果胶形成凝胶的因素，分别选择了不同温度、蔗糖含量、pH，考察豆腐柴果胶黏度与剪切速率的关系。将豆腐柴果胶溶液分别在不同温度、蔗糖含量、pH下，加热20 min。加热温度分别为25、40、60、80、100 ℃；豆腐柴果胶溶液的蔗糖含量分别为20%、30%、40%、50%、60%；用1 mol·LHCl和NaOH溶液将豆腐柴果胶溶液pH值分别调至2、3、4、5、6。使用配有P 0.5探头的TA-XT质构仪，在25 ℃起重力为20 g，压缩率为50%，且测前、中、后速度分别为5.0、2.0、5.0 mm·s的TPA模式下，测定其凝胶样品的质构特性。

1.3.4 豆腐柴果胶在果冻中的应用

由于卡拉胶的凝胶通透性较好，是果冻中常用的增稠剂，所以分别采用豆腐柴果胶、柑橘果胶与卡拉胶按比例复配成质量体积比为2.0%的混合胶溶液，加入0.1%柠檬酸和20%蔗糖，加热搅拌至沸，冷却，放入4 ℃冰箱保存24 h后，测定其凝胶特性。复配比例分别为1∶0.5、1∶1.0、1∶1.5、1∶2.0、1∶2.5；配制质量体积比分别为1.2%、1.6%、2.0%、2.4%、2.8%，复配胶中豆腐柴果胶与卡拉胶比例为1∶2，柑橘果胶与卡拉胶比例为1∶2.5。

1.3.5 果冻的感官评定

选取10名经过训练的人员组成评价小组，采用简单评分法对果冻产品进行感官评定。评价指标由产品的色泽、口感、组织、风味组成，总分为100分。具体标准见表1。

表1 果冻感官评价标准

1.4 统计分析

除非另有说明，数据以三重测定的方式表示，并使用Origin 9(OriginLab Corporation，USA)绘制图谱。用SPSS20.0(SPSS Inc.，Chicago，USA)for Windows程序进行单因素方差分析(ANOVA)评估统计学意义。显著性水平设置为<0.05。

2 结果与分析

2.1 豆腐柴理化指标的测定

由表2可知，本文采用的草酸铵法豆腐柴果胶总半乳糖醛酸含量、酸不溶灰分含量均符合GB25533—2010要求，且总半乳糖醛酸含量显著高于国标及商品果胶；酯化度为63.74%，属于高甲氧基果胶。这说明草酸铵法豆腐柴果胶是一种纯度较高、符合商业标准要求的果胶，具备作为商品果胶应用的基质。值得关注的是，本文豆腐柴果胶的半乳糖醛酸含量和酯化度与Lu等采用酸法提取得到的结果相近，尽管两者的提取方法不同，但豆腐柴叶都取自河南，且均为高甲氧基果胶；而上述提到的Chen等采用4种方法提取得到的豆腐柴果胶酯化度各不相同，其原料来自江西，但均属于低甲氧基果胶。这或许说明豆腐柴果胶的性质与产地、提取方法有一定的关系。

表2 果胶理化指标分析

2.2 豆腐柴果胶凝胶特性

2.2.1 温度对果胶特性的影响

随着热处理温度的升高，豆腐柴果胶溶液的黏度逐渐降低(图1)。当温度达到60 ℃以上时果胶成液态，没有明显的黏稠特征，这与宁海凤等的研究基本一致。温度升高会加剧果胶分子间的运动，分子链间的氢键被破坏，分子间的作用力减弱，导致黏度下降。当加热到100 ℃时，果胶大分子裂解，分子间缠结减少，溶液的黏度曲线趋于水平。结果表明，当豆腐柴果胶作为食品添加剂时，为使产品具有良好的口感，应避免在较高的温度下使用。

图1 温度对果胶黏度的影响Fig.1 Effect of temperature on pectin viscosity

2.2.2 蔗糖含量对果胶特性的影响

当果胶浓度一定时，随着蔗糖含量的增大，豆腐柴果胶溶液的黏度上升，但影响效度较小(图2)，与宁海凤等的豆腐柴果胶流变结果一致。而吴剑夫研究的秋葵高甲氧基果胶中，蔗糖浓度的增加对溶液表观黏度几乎没有影响，可能是因为蔗糖并未与果胶分子发生联合，或者糖浓度增大并未使体系水分活度降低。蔗糖的添加是为了增加产品甜味和体系的稳定性，所以蔗糖对豆腐柴果胶黏度影响较小这一结果可以为其在低糖甜性产品的应用中提供一定的参考。

图2 蔗糖含量对果胶黏度的影响Fig.2 Effect of sucrose content on pectin viscosity

2.2.3 pH值对果胶特性的影响

从图3可以看出，豆腐柴果胶溶液的黏度在pH 2～4时影响较大。当pH 2时，果胶溶液的黏度达到最大，当pH值大于5时，果胶溶液黏度急剧下降，且黏度受剪切速率的影响较弱。pH值对豆腐柴果胶溶液的影响与宁海凤等的结果一致。但与陈忆研究的黄秋葵果胶相比，当pH 2时，豆腐柴果胶的黏度远远高于黄秋葵果胶，说明豆腐柴果胶耐酸效果较好。因此，豆腐柴果胶可应用于酸性较高的食品。

图3 pH值对果胶黏度的影响Fig.3 Effect of pH on pectin viscosity

2.3 豆腐柴果胶在果冻中的应用

2.3.1 复配胶比例对果冻质构的影响

不同复配比对果冻质构特性的影响如图4所示。随着复配胶中卡拉胶比例上升，果冻硬度与咀嚼性均呈增大趋势，而弹性则先上升后下降，当复配比为1∶1.5时，果冻的弹性达到最大值。当两种复配胶浓度与比例均相同时，豆腐柴果胶与卡拉胶的复配胶制成的果冻的硬度和咀嚼性均显著优于柑橘果胶与卡拉胶复配所制成的果冻，这说明与一般商品果胶相比，豆腐柴果胶更适合应用于果冻的制作。

A， 复配胶弹性；B，复配胶硬度；C，复配胶咀嚼性。同一种果胶不同处理间没有相同字母表示差异显著(P<0.05)。下同。A， Springiness of compound colloid； B， Hardness of compound colloid； C， Chewiness of compound colloid. The bars of the same compound without the same letters showed the significant difference (P<0.05). The same as below.图4 复配胶比例对果冻质构的影响Fig.4 Effect of compound ratio on the texture of jelly

2.3.2 复配胶的比例对果冻感官品质的影响

由表3可知，当复配胶添加量一定时，柑橘果胶与卡拉胶复配制成的果冻澄清透明，口感较细腻顺滑，但复配胶中卡拉胶含量较少时组织松散，未成凝胶状，酸甜可口。豆腐柴果胶与卡拉胶复配所得的果冻随复配胶中卡拉胶含量的增多，色泽显著由黄褐色至浅黄褐色，口感上较柑橘果胶比卡拉胶复配制成的果冻显著细腻顺滑且富有弹性，组织紧密呈凝胶状，酸甜可口。故综合考虑果冻质构以及感官评定，豆腐柴果胶与卡拉胶比例为1∶2时所制得的果冻较优，而柑橘果胶与卡拉胶比例则为1∶2.5时最优。

表3 复配比例对果冻感官品质的影响

2.3.3 不同复配胶的添加量对果冻质构的影响

按照1.3.4节操作复配豆腐柴果胶和柑橘果胶，不同复配胶添加量对果胶质构的影响如图5所示。两种果冻的硬度与咀嚼性均随复配胶添加量的增加而呈显著上升的趋势。当复配胶添加量为1.2%～1.6%时，随着复配胶添加量的增加，果冻弹性呈显著上升趋势；当复配胶添加量为1.6%时，果冻的弹性达到最大值。不同添加量的豆腐柴果胶与卡拉胶的复配胶制成的果冻的硬度、咀嚼性均优于商品柑橘果胶与卡拉胶复配所制成的果冻，也对应前文中豆腐柴果胶更适用于果冻制作的结果。

图5 复配胶添加量对果冻质构的影响Fig.5 Effect of the amount of compound colloid on the texture of jelly

2.3.4 复配胶的添加量对果冻感官品质的影响

复配胶的添加量对果冻感官品质的影响如表4所示。当复配胶添加量为1.6%时，豆腐柴果胶与卡拉胶复配的果冻感官评分最高，果冻为浅黄褐色，组织紧密，且口感较其他复配胶添加量的果冻显著细腻顺滑富有弹性，而复配胶添加量为2.0%时商品柑橘果胶与卡拉胶复配的果冻感官评分最高，但豆腐柴果胶显著适用于果冻的制作。故综合考虑果冻质构、工艺成本以及感官评定，选取复配胶添加量为1.6%，豆腐柴果胶与卡拉胶比例为1∶2作为果冻制作的最佳方案。

表4 复配胶添加量对果冻感官品质的影响

3 结论

草酸铵法豆腐柴果胶符合商品果胶国家标准。半乳糖醛酸含量达80.08%，纯度较高；酯化度为63.74%，属于高甲氧基果胶。豆腐柴果胶具有较好的凝胶性，其黏度随着热处理温度的升高而降低，随蔗糖含量的增大而略微增加，随pH值的增大而降低，但即使pH很低时，仍有一定的胶凝强度。当豆腐柴果胶与卡拉胶比例为1∶2、添加量为1.6%，果冻的综合性能最优。本研究为豆腐柴果胶在凝冻性食品领域的应用提供了一定的参考。