高靜壓對(duì)黃桃質(zhì)構(gòu)相關(guān)組分模擬體系的影響*

姚佳，張雅杰，孔民，李瑤，張甫生，胡小松，廖小軍，張燕

1(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，北京，100083)2(國家果蔬加工工程技術(shù)研究中心，北京，100083)3(農(nóng)業(yè)部果蔬加工重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，北京，100083)4(教育部果蔬加工工程研究中心，北京，100083)5(西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶，400715)

黃桃，又名黃肉桃，屬于桃類的一種。黃桃果肉呈黃色，果味甘美，色佳汁多，營養(yǎng)豐富，但極不耐儲(chǔ)藏，除鮮食外，大部分用來加工，目前的加工產(chǎn)品主要有黃桃罐頭、黃桃汁飲料、黃桃多糖及果脯等，其中尤以黃桃罐頭為主［1－2］。目前黃桃罐頭的加工主要以熱殺菌為主［1］，通過高溫可殺滅食品中的致病菌、腐敗菌和產(chǎn)毒菌，鈍化食品中的內(nèi)源酶，以期達(dá)到長久貯藏的目的。然而，熱殺菌工藝普遍存在使黃桃果肉質(zhì)地變軟，硬度降低等問題，嚴(yán)重阻礙了黃桃罐頭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前，高靜壓技術(shù)是一種最具商業(yè)化前景的非熱殺菌技術(shù)，與熱處理處理相比，對(duì)食品質(zhì)構(gòu)有顯著的保持作用［3－4］。已有大量研究表明，果蔬質(zhì)地變化主要由果膠變化引起［5］。本實(shí)驗(yàn)前期研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn)，高壓與熱處理后黃桃質(zhì)地變化與果膠含量變化有關(guān)［6］，但這種果肉質(zhì)地變化，是否全是由果膠變化引起的，各種果膠組分對(duì)質(zhì)地變化的貢獻(xiàn)，仍需進(jìn)一步進(jìn)行研究，以期探明黃桃果肉質(zhì)地變化的機(jī)制。為此，本文擬建立以細(xì)胞壁物質(zhì)(果膠組分及纖維素)為主的模擬體系，探究高靜壓處理、熱處理以及貯藏過程對(duì)細(xì)胞壁物質(zhì)中各種果膠組分及纖維素的變化，并探索各種果膠組分與持水性的關(guān)系，以初步推斷出高靜壓處理及其在貯藏過程中對(duì)果蔬質(zhì)地保持的機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

黃桃:品種“金童”，種植于北京平谷區(qū)，2010年9月9日采摘后4℃冷藏。

氫氧化鈉、濃硫酸、鹽酸、乙酸、乙酸鈉、碳酸鈉、EDTA、丙酮、三氯甲烷、硼氫化鈉、咔唑、乙醇、硝酸鈉、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、三氟乙酸、甲醇等，均為分析純(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司);D-聚半乳糖醛酸為分析純(Sigma公司)。

HHP－750型高靜壓處理裝置(7L)(包頭科發(fā)新型高技術(shù)食品機(jī)械有限責(zé)任公司)，MF－400型真空封口機(jī)(廣州鴻億機(jī)電設(shè)備制造有限公司);MVS－1型旋渦混合器(北京金北德工貿(mào)有限公司)，CR21G型高速冷凍離心機(jī)(日本Hitachi公司)，T6型紫外可見分光光度計(jì)(北京普析通用儀器有限責(zé)任公司)，BT124S－分析天平(賽多利斯科學(xué)儀器有限公司)等。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 模擬體系的制備

稱取果肉10 g，加入體積分?jǐn)?shù)95%乙醇30 mL，勻漿，再用相同體積的乙醇洗凈攪碎機(jī)，將混合物一并放入100℃的水浴鍋中煮20 min(或水浴回流40 min)，冷卻至室溫后用 G4沙芯漏斗(孔徑5～15 μm)過濾，不溶物依次用95%煮沸乙醇40 mL及三氯甲烷與甲醇混和液(體積比為1∶1)50 mL沖洗，再用丙酮沖洗，最后得到均一、白色粉末狀固體，于35℃烘箱中干燥至恒重，即得細(xì)胞壁物質(zhì)［7］。稱取AIR 0.5 g，加水50 mL裝入EVOH袋中，真空密封，并用手輕擠使之混勻，置4℃下放置12 h，使之充分溶解，并于24 h內(nèi)進(jìn)行高靜壓處理及熱處理。

1.2.2 高靜壓處理

將細(xì)胞壁物質(zhì)EVOH袋置于高靜壓處理釜中，于室溫(25℃)進(jìn)行高靜壓處理，傳壓介質(zhì)為水，處理參數(shù)為600 MPa/20 min。

1.2.3 熱處理

將細(xì)胞壁物質(zhì)EVOH袋置于(90±2)℃恒溫水浴鍋中，保持中心溫度不低于85℃，殺菌時(shí)間為20 min，殺菌完畢迅速取出用自來水冷卻到室溫。

1.2.4 貯藏期觀察

將高靜壓及熱處理樣品分成兩部分，一部分置于(4±2)℃的冷庫中貯藏(低溫貯藏)，另一部分置于(25±2)℃的空調(diào)房中貯藏(常溫貯藏)，貯藏一個(gè)月后，測(cè)定黃桃細(xì)胞壁物質(zhì)的持水性、水溶性果膠、螯合性果膠和堿溶性果膠含量及纖維素含量的變化。

1.2.5 持水性測(cè)定

參照 Robertson［8］等方法進(jìn)行。

1.2.6 果膠組分分離方法

參照 Rose［7］方法制備細(xì)胞壁物質(zhì)，按 Sila［9－10］方法進(jìn)行果膠組分的分離。

1.2.7 水溶性果膠、螯合性果膠和堿溶性果膠含量的測(cè)定測(cè)定方法

參考Kyriakidis＆ Psoma［11］測(cè)定蘋果果膠含量的方法。

1.2.8 纖維素含量測(cè)定方法

蒽酮比色法［12］。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法

實(shí)驗(yàn)結(jié)果以均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差(Mean±S.E)表示。所有試驗(yàn)均進(jìn)行3次重復(fù)。應(yīng)用SPSS 11.5統(tǒng)計(jì)軟件，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析及相關(guān)性分析，P＜0.05表示差異顯著，P＞0.05表示差異不顯著。用Orign 7.5軟件畫圖，圖1、圖2中標(biāo)注字母不同表示有顯著性差異(P＜0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 高靜壓處理對(duì)加工后及貯藏期間細(xì)胞壁物質(zhì)持水性的影響

持水性為細(xì)胞壁物質(zhì)的主要功能特性，能夠反映其存在于細(xì)胞間對(duì)細(xì)胞的支撐情況，且持水性的變化與細(xì)胞壁組分中果膠類物質(zhì)的變化相關(guān)［13］。圖1顯示高靜壓處理對(duì)細(xì)胞壁物質(zhì)的持水性未產(chǎn)生顯著影響，說明高靜壓處理未破壞細(xì)胞壁物質(zhì)的組分。熱處理使細(xì)胞壁物質(zhì)的持水性顯著降低，持水性下降10%，表明熱處理使持水性高的果膠類物質(zhì)發(fā)生降解，進(jìn)而降低了細(xì)胞壁物質(zhì)持水性。低溫貯藏對(duì)高靜壓/熱處理細(xì)胞壁物質(zhì)的持水性無顯著影響。常溫貯藏使高靜壓/熱處理的細(xì)胞壁物質(zhì)的持水性均有所下降，分別下降了7%和8%。說明較高的貯藏溫度對(duì)細(xì)胞壁物質(zhì)的持水性影響較大，溫度有可能對(duì)細(xì)胞壁物質(zhì)中的果膠類物質(zhì)的降解產(chǎn)生促進(jìn)作用［14］。持水性變化與加工及貯藏中黃桃果肉的硬度變化相一致。

圖1 高靜壓/熱處理對(duì)加工后及貯藏期間細(xì)胞壁物質(zhì)持水性的影響

2.2 高靜壓處理對(duì)加工后及貯藏期間細(xì)胞壁物質(zhì)中果膠組分的影響

細(xì)胞壁物質(zhì)中主要的物質(zhì)為果膠與纖維素，持水性的下降必然與果膠與纖維素的變化有關(guān)。從圖2中可以看出，高靜壓處理對(duì)細(xì)胞壁物質(zhì)中堿溶性果膠、水溶性果膠及螯合性果膠的含量無顯著影響;熱處理使堿溶性果膠和螯合性果膠含量顯著降低，水溶性果膠含量明顯升高。隨著貯藏時(shí)間延長，3種果膠含量產(chǎn)生了較大的變化;對(duì)于高靜壓處理的細(xì)胞壁物質(zhì)而言，低溫貯藏1個(gè)月后，堿溶性果膠下降，水溶性果膠上升，螯合性果膠無顯著變化;常溫貯藏1個(gè)月后，堿溶性果膠和水溶性果膠的變化趨勢(shì)與低溫貯藏相一致，且變化幅度更大，但螯合性果膠呈顯著增加的趨勢(shì)。這說明低溫對(duì)果膠的水解與降解有抑制作用。對(duì)于熱處理的細(xì)胞壁物質(zhì)而言，低溫貯藏1個(gè)月后，堿溶性果膠、水溶性果膠、螯合性果膠均無顯著變化;常溫貯藏1個(gè)月后，堿溶性果膠下降、水溶性果膠和螯合性果膠的含量增加。前期熱處理已使堿溶性果膠發(fā)生較大的降解，故在后期的貯藏過程中，其變化較小。此外，從圖2中可以看出，對(duì)于纖維素而言，無論是高靜壓處理或熱處理，或是貯藏溫度，對(duì)其含量無顯著影響，這與果肉體系中纖維素含量不影響黃桃質(zhì)地的結(jié)果相一致。

圖2 高靜壓/熱處理對(duì)加工后及貯藏期間細(xì)胞壁物質(zhì)中果膠組分及纖維素含量的影響

2.3 細(xì)胞壁物質(zhì)中果膠組分間及其與持水性的相關(guān)性研究

2.3.1 細(xì)胞壁物質(zhì)中果膠組分間的相關(guān)性分析

通過表1中的相關(guān)系數(shù)分析結(jié)果可知，堿溶性果膠與水溶性果膠之間相關(guān)性最好(R2=0.847);水溶性果膠與螯合性果膠之間相關(guān)性次之(R2=0.243);螯合性果膠與堿溶性果膠之間線性關(guān)系最差(R2=0.030)，基本無相關(guān)性。同時(shí)從表1中可以看出，堿溶性果膠與水溶性果膠、水溶性果膠與螯合性果膠之間呈負(fù)相關(guān)。說明堿溶性果膠及螯合性果膠降低會(huì)引水溶性果膠含量上升;同時(shí)螯合性果膠含量增加可由水溶性果膠螯合鈣離子引起［15］。堿溶性果膠與螯合性果膠關(guān)聯(lián)性差，說明二者之間無直接轉(zhuǎn)化關(guān)系。

圖3 細(xì)胞壁物質(zhì)中水溶性果膠(WSP)、螯合性果膠(CSP)及堿溶性果膠(NSP)之間的相關(guān)性

表1 細(xì)胞壁物質(zhì)中果膠組分之間的相關(guān)性分析

2.3.2 細(xì)胞壁物質(zhì)中果膠組分與持水性的相關(guān)性分析

Redgwell等研究發(fā)現(xiàn)，持水性的變化與細(xì)胞壁組分中果膠類物質(zhì)的變化相關(guān)［14］。在黃桃細(xì)胞壁模擬體系中，由表2中的相關(guān)系數(shù)分析結(jié)果可知，水溶性果膠、堿溶性果膠與細(xì)胞壁物質(zhì)持水性相關(guān)性較高(R2=0.630;0.628);螯合性果膠與細(xì)胞壁物質(zhì)持水性之間相關(guān)性較低。說明細(xì)胞壁物質(zhì)的持水性主要是由水溶性果膠、堿溶性果膠的變化引起的。也即表明果肉體系中水溶性果膠、堿溶性果膠對(duì)質(zhì)地貢獻(xiàn)率大。

圖4 細(xì)胞壁物質(zhì)中各果膠組分與持水性之間的相關(guān)性

表2 細(xì)胞壁物質(zhì)中各果膠組分與持水性之間的相關(guān)性分析

3 結(jié)論

高靜壓處理對(duì)黃桃模擬體系中細(xì)胞壁物質(zhì)的持水性未產(chǎn)生顯著影響;熱處理使持水性顯著降低。低溫貯藏對(duì)持水性無顯著影響，常溫貯藏使持水性下降。對(duì)果膠組分含量動(dòng)態(tài)變化分析顯示，高靜壓處理對(duì)堿溶性果膠、水溶性果膠及螯合性果膠的含量無顯著影響;熱處理使堿溶性果膠和螯合性果膠含量顯著降低，水溶性果膠含量明顯升高，并隨著貯藏時(shí)間延長，果膠含量有顯著變化。高靜壓/熱處理對(duì)纖維素含量無顯著影響，且在貯藏期間無顯著變化。相關(guān)性分析顯示:堿溶性果膠與水溶性果膠之間相關(guān)性最好;堿溶性果膠、水溶性果膠與持水性相關(guān)性較高。

果膠組分含量的動(dòng)態(tài)變化及相關(guān)性分析結(jié)果，可初步推斷果肉質(zhì)地軟化主要是由堿溶性果膠變化引起，螯合性果膠和水溶性果膠的變化在熱加工致果肉軟化中有一定作用，貯藏期間水溶性果膠的變化對(duì)果肉軟化也有一定貢獻(xiàn)。

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