南酸棗皮脫澀工藝優(yōu)化及其對棗皮品質(zhì)影響

劉成梅，褚貝貝，陳軍*，劉繼延

1. 南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（南昌 330047）；2. 江西齊云山食品有限公司（崇義 341300）

南酸棗（Choerospondias axillaris）是一種常年生落葉喬木，主要分布于中國南方、日本、印度東北部[1]。其果酸味獨(dú)特，在民間食用歷史悠久，主要用來制作南酸棗糕、南酸棗軟糖等[2-3]。南酸棗皮是南酸棗產(chǎn)品加工副產(chǎn)物，營養(yǎng)豐富[4]。Li等[5]研究發(fā)現(xiàn)南酸棗皮富含多酚、黃酮類物質(zhì)，且含量高于南酸棗肉；王召君[6]報(bào)道南酸棗皮中有機(jī)酸組成與南酸棗肉相似，其中乳酸、醋酸和琥珀酸高于棗肉。然而，南酸棗皮澀味較重，不能直接添加到食品中，所以在南酸棗產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，經(jīng)常被作為廢棄物丟棄[7]。因此，研究南酸棗皮脫澀工藝將推動南酸棗皮產(chǎn)品開發(fā)利用，不僅可解決南酸棗皮的資源利用率問題和南酸棗皮因丟棄造成的環(huán)境污染問題，同時可為廣大消費(fèi)者提供營養(yǎng)健康的功能性產(chǎn)品，滿足消費(fèi)者需求。

與澀柿相似，南酸棗皮澀味去除關(guān)鍵在于使其單寧含量的下降[8]。目前，關(guān)于南酸棗皮脫澀方法還未見報(bào)道，但澀柿的脫澀研究相對成熟，可以作為參照。Khademi等[9]采用乙醇和CO2對柿子果實(shí)進(jìn)行脫澀，并取得了良好效果，然而，南酸棗在去皮過程中經(jīng)過熱燙處理，不適于此種方法。王輝等[10]采用食鹽、明礬溶液浸泡柿果，將柿子中可溶性單寧含量降至0.14%。但是，食鹽浸泡會使南酸棗皮產(chǎn)生異味，不利于后續(xù)南酸棗皮產(chǎn)品開發(fā)，而明礬浸泡容易使南酸棗皮鋁離子含量超標(biāo)，引發(fā)安全問題。Chung等[11]比較了溫水浸泡法與氣調(diào)脫澀法，表明水浴能有效對柿子單寧進(jìn)行脫除，且溫水脫澀處理對鮮切柿子貯藏過程中褐變和軟化也具有一定的抑制作用。因此，試驗(yàn)選取水浴脫澀法對南酸棗皮進(jìn)行除澀，并用正交試驗(yàn)對其進(jìn)行優(yōu)化，以期得到最佳脫澀條件，最后對最優(yōu)條件下脫澀前后的棗皮品質(zhì)進(jìn)行比較（色差、總黃酮含量、DPPH自由基清除能力、鐵離子還原能力、總酸和pH），評價脫澀工藝對棗皮品質(zhì)的影響。

1 試劑與方法

1.1 材料與儀器

南酸棗皮，江西省齊云山食品有限公司；福林酚（AR），北京索萊寶科技有限公司；沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品，阿拉丁試劑有限公司；蘆丁（＞99.9%）、抗壞血酸（＞99.9%）、DPPH（＞99.9%）、TPTZ（＞99.9%），美國Sigma公司；無水乙醇、氯化鐵、碳酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉均為分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠。

722N紫外可見分光光度計(jì)，上海精密科學(xué)儀器有限公司；FA2004電子天平，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；HWS12型電子恒溫水浴鍋，上海恒科科學(xué)儀器有限公司；料理機(jī)，九陽股份有限公司；TDL-5-A型臺式離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠；便攜式色差儀HP-2136，上海譜熙光電科技有限公司；酸度計(jì)，上海精密儀器儀表有限公司。

1.2 方法

1.2.1 單因素條件篩選試驗(yàn)

1.2.1.1 不同脫澀溫度脫澀

準(zhǔn)確稱取50 g南酸棗皮于燒杯中，設(shè)置脫澀水浴溫度分別為40，50，60，70和80 ℃，脫澀時間2 h、液料比8∶1（mL/g）對南酸棗皮進(jìn)行脫澀[12-14]。以脫澀率為評價指標(biāo)，研究不同脫澀溫度對南酸棗皮脫澀效果的影響。每組試驗(yàn)重復(fù)3次取平均值。

1.2.1.2 不同液料比脫澀

準(zhǔn)確稱取50 g南酸棗皮于燒杯中，設(shè)置液料比分別為2∶1，4∶1，6∶1，8∶1，10∶1和12∶1（mL/g），脫澀溫度60 ℃、脫澀時間2 h對南酸棗皮進(jìn)行脫澀[12-14]。以脫澀率為評價指標(biāo)，研究不同液料比對南酸棗皮脫澀效果的影響。每組試驗(yàn)重復(fù)3次取平均值。

1.2.1.3 不同脫澀時間脫澀

準(zhǔn)確稱取50 g南酸棗皮于燒杯中，設(shè)置脫澀時間分別為1，2，3，4和6 h，脫澀溫度60 ℃、液料比8∶1（mL/g）對南酸棗皮進(jìn)行脫澀[12-14]。以脫澀率為評價指標(biāo)，研究不同脫澀時間對南酸棗皮脫澀效果的影響。每組試驗(yàn)重復(fù)3次取平均值。

1.2.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)正交設(shè)計(jì)原理，選取脫澀溫度（A）、液料比（B）和脫澀時間（C）3個因素作為自變量，每個因素設(shè)置3個水平，以南酸棗皮脫澀率作為評價指標(biāo)，進(jìn)行三因素三水平的正交試驗(yàn)分析，得出最優(yōu)脫澀工藝條件[15]。試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

1.2.3 南酸棗皮脫澀率測定

樣品單寧測定參照NY/T 1600—2008的方法，并將脫澀前后南酸棗皮單寧含量代入式（1），即得南酸棗皮脫澀率。

式中：D0為脫澀前單寧含量，mg/g；D1為脫澀后單寧含量，mg/g。

表1 試驗(yàn)因素水平表

1.2.4 水浴脫澀法對南酸棗皮品質(zhì)影響

選取最優(yōu)脫澀條件對南酸棗皮進(jìn)行脫澀，并對脫澀前后的南酸棗皮品質(zhì)（色差、總黃酮含量、DPPH自由基清除能力、鐵離子還原力、總酸和pH）進(jìn)行比較，評價最優(yōu)脫澀工藝條件對南酸棗皮品質(zhì)的影響，每組試驗(yàn)重復(fù)3次取平均值。

1.2.4.1 南酸棗皮色差測定

用色差儀檢測每個南酸棗皮樣品正面的中心，測定樣品的L*值、a*值、b*值[16]。

1.2.4.2 南酸棗皮總黃酮含量測定

樣品總黃酮含量測定參照黎晨晨等[17]的方法。

1.2.4.3 南酸棗皮DPPH自由基清除能力和鐵離子還原力測定

南酸棗皮DPPH自由基清除能力和鐵離子還原力測定參照李俶等[18]的方法。

1.2.4.4 總酸和pH的測定

總酸的測定參照GB 12293—1990：準(zhǔn)確稱取50 g南酸棗皮，以南酸棗皮與水的質(zhì)量比為1∶1進(jìn)行打漿。稱取制得的勻漿4 g，移入50 mL容量瓶，80 ℃水浴0.5 h，冷卻后定容，搖勻，過濾后取上清液，用0.1 mol/L NaOH溶液進(jìn)行電位滴定，以pH 8.1為滴定終點(diǎn)。用pH計(jì)直接測得南酸棗皮提取液中的pH，并記錄pH。

式中：C為NaOH溶液的濃度，mol/L；V為滴定消耗NaOH溶液體積，mL；K為換算系數(shù)，即1 mmol NaOH相當(dāng)于主要酸的質(zhì)量，以檸檬酸計(jì)K=0.07；V0為試樣浸提后的定容體積，mL；V1為滴定時吸取的樣液體積，mL；m為樣品質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 脫澀溫度對南酸棗皮脫澀效果影響

不同脫澀溫度對南酸棗皮脫澀效果影響見圖1。由圖1可知，當(dāng)脫澀溫度小于70 ℃時，脫澀率隨溫度升高而迅速增大，這可能是由于溫度越高，分子運(yùn)動越快，單寧擴(kuò)散到溶液速率越大[19]。當(dāng)脫澀溫度大于70 ℃時，脫澀率增速變緩，原因可能是70 ℃時脫澀率接近臨界值，溫度對脫澀效果影響不再顯著[20]。由于高溫會使南酸棗皮熱敏性營養(yǎng)物質(zhì)分解，因此，脫澀溫度選取70 ℃為宜。

圖1 溫度對南酸棗皮脫澀率的影響

2.1.2 液料比對南酸棗皮脫澀效果的影響

不同液料比對南酸棗皮脫澀效果影響見圖2。由圖2可看出，當(dāng)液料比低于8∶1（mL/g）時，南酸棗皮的脫澀率隨液料比增加而顯著增大，這可能是液料比增加使得溶液與南酸棗皮接觸面積增大，顯著提高了單寧傳質(zhì)速率。當(dāng)液料比大于8∶1（mL/g）時，南酸棗皮脫澀率反而下降，原因可能是過高的液料比使得其他營養(yǎng)物質(zhì)溶出，阻礙了單寧的擴(kuò)散[21]。考慮到脫澀效果與溶劑消耗，故液料比選取8∶1（mL/g）為宜。

圖2 不同液料比對南酸棗皮脫澀率的影響

2.1.3 脫澀時間對南酸棗皮脫澀效果的影響

不同脫澀時間對南酸棗皮脫澀效果影響見圖3。由圖3可知，當(dāng)脫澀時間小于3 h時，南酸棗皮脫澀率隨脫澀時間增加而急劇增大，當(dāng)脫澀時間大于3 h時，脫澀率基本恒定，這可能是由于在最初的3 h內(nèi)南酸棗皮的脫澀率就已達(dá)到該條件下臨界值的[20]。因此，脫澀時間選取3 h為宜。

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用L9(34)正交表進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)和優(yōu)化。正交試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及結(jié)果見表2。從表2可以看出，R值的大小順序?yàn)锳＞C＞B，這表明影響南酸棗皮脫澀的主次因素依次為脫澀溫度、脫澀時間、液料比；由K值可以看出，該脫澀工藝的最優(yōu)組合為A3B3C3。因最佳組合A3B3C3不在正交設(shè)計(jì)中，故在該條件下進(jìn)行3次重復(fù)驗(yàn)證試驗(yàn)，得脫澀率為69.41%。此結(jié)果高于正交表中最大脫澀率，因此最佳條件確定為脫澀溫度80 ℃、液料比10∶1（mL/g）、脫澀時間4 h。

圖3 時間對南酸棗皮脫澀率的影響

表2 正交試驗(yàn)L9(34)結(jié)果表

正交試驗(yàn)方差分析結(jié)果見表3。從表3可以看出，南酸棗皮脫澀影響因素中脫澀溫度和脫澀時間顯著，液料比影響不顯著，影響主次因素依次為脫澀溫度、脫澀時間、液料比，這與表2中R值結(jié)果一致，說明該模型對南酸棗皮脫澀條件參數(shù)優(yōu)化可靠可行，具有一定的實(shí)用價值。

表3 正交試驗(yàn)方差分析表

2.3 脫澀前后南酸棗皮品質(zhì)變化

L*值代表明暗程度，a*值表示紅綠程度，b*值表示黃藍(lán)程度。脫澀前后L*和b*值無顯著性差異，a*值略微升高。這表明水浴脫澀前后明暗程度和黃藍(lán)程度無顯著變化，脫澀后南酸棗皮稍微變紅，這可能是由于水浴加熱處理對南酸棗皮中過氧化物酶和多酚氧化酶等氧化酶類活性造成了破壞，使酶鈍化[11]，而南酸棗皮中的抗壞血酸由于非酶促褐變氧化形成脫氫抗壞血酸，再經(jīng)一系列反應(yīng)形成褐色素，從而導(dǎo)致棗皮變紅[22]。

黃酮類物質(zhì)具有抗炎、抗病毒、抗氧化等作用，是南酸棗皮的主要營養(yǎng)物質(zhì)。水浴脫澀后南酸棗皮總黃酮含量由49.47 mg/g下降至19.22 mg/g，說明水浴脫澀法除去澀味的同時也破壞了南酸棗皮的營養(yǎng)物質(zhì)，但仍比郭長江等[23]報(bào)道的黃杏、李子、圣女果、青棗等的黃酮含量高，脫澀后南酸棗皮黃酮含量仍可接受。

DPPH自由基清除率和鐵離子還原力是衡量物質(zhì)抗氧化性的常用指標(biāo)，水浴脫澀后南酸棗皮DPPH自由基清除率由87.28%下降至59.99%，鐵離子還原力（以VC計(jì)）由15.40 mg/g下降至10.62 mg/g，表明水浴脫澀法對南酸棗皮的抗氧化性有一定的影響，這可能由于是南酸棗皮中黃酮類物質(zhì)溶出引起的，但脫澀后南酸棗皮抗氧化能力較羅青等[24]已報(bào)道的柚子果皮、柚子果肉、鮮玉米、小米椒等的抗氧化能力強(qiáng)，仍具很好的實(shí)用價值。

由表4中可知，南酸棗皮經(jīng)過水浴脫澀處理后總酸含量（以檸檬酸計(jì)）由3.31%下降至0.69%，表明水浴脫澀對南酸棗皮的酸度有顯著影響，造成一定酸的損失，但較吳曉紅等[25]測得的橙子、金橘、柚子等部分水果總酸含量相差不大；從測得的南酸棗皮提取液的pH可知，水浴脫澀前后pH雖略有增加，但在可接受范圍內(nèi)。

表4 水浴脫澀對南酸棗皮品質(zhì)的影響

3 結(jié)論

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，運(yùn)用正交試驗(yàn)法對南酸棗皮脫澀工藝進(jìn)行優(yōu)化，得最佳水浴脫澀工藝條件為脫澀溫度80 ℃、液料比10∶1（mL/g）、脫澀時間4 h，在此條件下南酸棗皮脫澀率達(dá)69.41%。在選取的試驗(yàn)范圍內(nèi)，脫澀溫度對南酸棗皮脫澀影響最大，其次為脫澀時間，液料比影響最小。對最佳脫澀條件下脫澀前后的南酸棗皮品質(zhì)（色差、總黃酮含量、DPPH自由基清除能力、鐵離子還原力、總酸和pH）進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)南酸棗皮在脫澀前后略微變紅，pH略微升高，總黃酮含量、DPPH自由基清除率、鐵離子還原力和總酸含量均呈下降趨勢，但均在可接受范圍之內(nèi)。這項(xiàng)研究表明，水浴脫澀法應(yīng)用于南酸棗皮脫澀高效可靠，具有一定的實(shí)用參考價值。