几种甜味剂对不同增稠剂中蓝莓多酚保留率影响的研究

2022-07-10王溪尧吕晓姝程麒郡闻佳汭

辽宁科技学院学报 2022年3期

计莹，王溪尧，吕晓姝，程麒郡，闻佳汭

(辽宁科技学院生物医药与化学工程学院，辽宁本溪 1170004)

0 前言

蓝莓果实含有丰富的天然多酚类化合物，可以有效地清除人体的氧自由基，从而减少氧自由基对正常细胞的破坏，对细胞起到保护作用。同时多酚类化合物还可以预防潜在的致癌性物质在人体内的形成和聚集，防癌作用显著[1]。

蓝莓制品在生产加工过程中蓝莓多酚含量及保留率会受到多种因素的影响，如光照、温度、pH、金属离子、食品添加剂等，为增加其含量稳定性，本实验以福林-酚比色法测定多酚为基础，研究了蓝莓制品中经常添加的四种甜味剂(葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖)和四种增稠剂(果胶、糊精、CMC、卡拉胶)对蓝莓多酚稳定性的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料

蓝莓冻果(蓝莓忍冬采自吉林省长白山)中挑选出无病虫害和机械损伤且成熟度一致的果实，简略清洗沥干后，速冻于-40 ℃冰箱冻藏。

葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、糊精、果胶、CMC、卡拉胶均为食品级，AB-8大孔树脂、福林-酚试剂、没食子酸标准品等试剂均为分析纯。

1.2 主要试验仪器

上海亚荣生化仪器厂的RE-52AA旋转蒸发仪；北京瑞利分析仪器公司的UV-1600型紫外可见分光光度计；

上海精密仪器仪表有限公司的层析柱(3.6 cm×60 cm)。

1.3 蓝莓多酚样品制备

将蓝莓果于常温条件下解冻，蒸馏水清洗后使用搅拌机打成果浆。使用超声波辅助提取，称取一定质量蓝莓果浆按料液比1∶1加入体积分数为50%乙醇溶液搅匀，于40 ℃下提取2 h后真空抽滤，滤渣在相同条件下提取两次，合并滤液。使用旋转蒸发仪于40 ℃条件下减压浓缩除去乙醇，得到蓝莓多酚浓缩液。将多酚浓缩液放入装有AB-8型大孔树脂的层析柱纯化多酚中，上样流速为5 mL/min，并使用蒸馏水洗脱除杂，之后使用95%乙醇洗脱多酚，洗脱速度为3 mL/min。将多酚洗脱液通过旋转蒸发仪，于40 ℃条件下减压浓缩除去乙醇后放入真空冷冻干燥机中干燥得到紫黑色粉末，测定冻干粉中多酚含量，使用时按需要配制成不同质量浓度水溶液。

1.4 蓝莓多酚的光谱特性

配制pH=3.6柠檬酸、柠檬酸钠缓冲溶液，并用分析天平准确称量2 mg蓝莓多酚，将蓝莓多酚溶解于pH=3.6的缓冲溶液中，20 mL的容量瓶定容，配置成10 mg/100 mL蓝莓多酚溶液，用紫外可见分光光度计在300 nm～700 nm波长范围内进行光谱扫描。

1.5 蓝莓多酚含量测定及标准曲线绘制(福林-酚比色法)

移液器准确加入1 mg/mL蓝莓多酚样品溶液l mL于25 mL试管内，依次加入1 mL 50%福林-酚显色剂、3 mL 7.5%碳酸钠溶液和5 mL蒸馏水，振荡摇匀，避光显色2 h后于765 nm波长处测定吸光度，以没食子酸作为标准品，绘制标准曲线，得到回归方程为：y=0.081 05+5.011 43x，R2=0.999 6。按下列公式(1)计算样品溶液中多酚含量。

(1)

式中：ρ为蓝莓多酚含量/(mg/mL)；A为510 nm波长处的吸光度；n为提取液稀释倍数。

1.6 蓝莓多酚保留率的影响研究

1.6.1 空白体系下葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖对蓝莓多酚保留率的影响

将提取的3 mg多酚溶解于10 mL，pH=3.6的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液备用，作为对照组，再分别配制浓度为0、10、20、40 g/100 mL的葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖溶液备用。移取10 mL多酚溶液和10 mL糖溶液于20 mL容量瓶中并定容，搅拌使充分溶解，于室温条件下避光静置2 h，以不加糖的蓝莓多酚溶液作为对照组，相同条件下处理，按下列公式(2)测定多酚保留率。

(2)

式中：A2为加糖后蓝莓多酚吸光度/(abs)；A1为对照组蓝莓多酚吸光度/(abs)。

1.6.2 果胶体系下葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖对蓝莓多酚保留率的影响

将提取的3 mg多酚和0.06 g果胶溶解于10 mL，pH=3.6的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液中备用，按1.6.1项方法测定多酚保留率。

1.6.3 CMC体系下葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖对蓝莓多酚保留率的影响

将提取的3 mg多酚和0.06 g CMC溶解于10 mL，pH=3.6的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液中备用，按1.6.1项方法测定多酚保留率。

1.6.4 糊精体系下，葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖对蓝莓多酚保留率的影响

将提取的3 mg多酚和0.06 g糊精溶解于10 mL，pH=3.6的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液中备用，按1.6.1项方法测定多酚保留率。

1.6.5 卡拉胶体系下葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖对蓝莓多酚保留率的影响

将提取的3 mg多酚和0.06 g卡拉胶溶解于10 mL，pH=3.6的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液中备用再按1.6.1项方法测定多酚保留率。

2 结果与分析

2.1 蓝莓多酚含量

由实验可知蓝莓多酚在510 nm有最大吸收峰，通过福林-酚比色法测定其含量，得吸光度值为0.556 abs。通过公式(1)计算得到蓝莓多酚含量为94.77%。

2.2 空白体系下葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖对蓝莓多酚保留率的影响

对图1数据进行双因素方差分析，如表1。由图1和表1可知，随糖分添加量的增加，多酚保留率逐渐增大。添加量为20 g/100 mL的四种糖处理后，多酚保留率显著高于糖分添加量为5 g/100 mL的多酚溶液(P<0.05)。这是由于随着糖分添加量的增加，溶液中水分活度逐渐降低，从而减少了多酚的降解[2]。

图1 空白体系下，糖类及其添加量对蓝莓多酚保留率的影响

表1 空白体系下，双因素方差分析表

2.3 糊精体系下，葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖对蓝莓多酚保留率的影响

对图2数据进行双因素方差分析，如表2。由图2和表2可知，与对照组相比，糊精可以显著提高蓝莓多酚的保留率(P<0.05)，并且随糖分添加量增加，糊精和糖类协同提高蓝莓多酚保留率。在糊精体系下，糖类的质量浓度越高，多酚保留率越高。低浓度的糖类对蓝莓多酚影响较小，高浓度糖类能够显著增加蓝莓多酚的保留率(P<0.05)[3]。

图2 糊精体系下，单糖、双糖对蓝莓多酚保留率的影响

表2 糊精体系下，双因素方差分析表

2.4 果胶体系下，葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖对蓝莓多酚保留率的影响

对图3数据进行双因素方差分析，如表3。由图3和表3可知，与对照组相比，添加果胶的体系多酚保留率显著提高(P<0.05)，蓝莓多酚能够与果胶通过非共价键作用形成复合物，并通过氢键和疏水相互作用实现与果胶糖侧链的吸附[4]，提高了保留率；低浓度果糖添加至蓝莓多酚稀释液后，多酚的保留率下降，但随着加入果胶，蓝莓多酚的保留率显著提高，并且随着果糖浓度继续增加，多酚保留率逐步上升。葡萄糖、蔗糖、麦芽糖在果胶体系中对蓝莓多酚保留率也有促进作用，随着糖类的添加量增加，蓝莓多酚保留率逐步增加，果胶对蓝莓多酚保留率无不良影响。

图3 果胶体系下，单糖、双糖对蓝莓多酚保留率的影响

表3 果胶体系下，双因素方差分析表

2.5 CMC体系下，葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖对蓝莓多酚保留率的影响

图4 CMC体系下，单糖、双糖对蓝莓多酚保留率的影响

对图4数据进行双因素方差分析，如表4。由图4和表4可知，与对照组相比，无糖类添加(0g/mL)时，CMC体系对蓝莓多酚稳定性影响不显著，但随着糖类浓度提高，蓝莓多酚保留率逐渐提高。CMC可以增进糖类对蓝莓多酚的作用，显著提高蓝莓多酚的保留率(P<0.05)。

表4 CMC体系下，双因素方差分析表

2.6 卡拉胶体系下，葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖对蓝莓多酚保留率的影响

对图5数据进行双因素方差分析，如表5。由图5和表5可知，在无糖类的添加(0 g/mL)时，卡拉胶略微降低了蓝莓多酚的保留率，但随着糖类的添加量逐渐增加，此体系下的蓝莓多酚保留率逐渐增加。麦芽糖和卡拉胶混合体系的蓝莓多酚的保留率最高。

图5 卡拉胶体系下，单糖、双糖对蓝莓多酚保留率的影响

表5 卡拉胶体系下，双因素方差分析表

2.7 四种胶体体系对蓝莓多酚保留率的影响比较

由图6可知，糊精的保留率最高，可以显著提高蓝莓多酚的保留率(P<0.05)，糊精与多酚结合的机理可能是糊精空腔由于疏水作用促使高焓值水的释放而打破多酚溶液的相平衡，呈现出环糊精外部高能量内部低能量的状态，为维持相平衡，难溶水或水溶性低的多酚由高能区进入低能疏水空腔，直至达到新的相平衡，之后通过分子间氢键、环张力等形成多酚糊精结合物。糊精的“内疏水，外亲水”的特殊结构易与蓝莓多酚形成包结物，改善多酚的理化性质，提高水溶性和保留率[5]。体系中添加一定浓度果胶，可以提高蓝莓多酚的保留率。CMC有改善蓝莓多酚保留率的效果，但没有糊精和果胶强烈。果胶和CMC为植物壁多糖，细胞壁多糖与多酚形成复合物的主要机制为果胶和CMC分别通过离子相互作用和疏水相互作用结合。加入低浓度的果胶可以提高蓝莓多酚的保留率。卡拉胶有略微减低蓝莓多酚保留率的效果，添加后蓝莓多酚保留率略有下降，原因是卡拉胶在pH值为3.6时容易分解[1]，进而对蓝莓多酚起到降解作用，降低其保留率。