貴州11種酸湯品質特性分析

舒亞非，廖偉先，楊麗娟，嚴紅波，李剛鳳

（銅仁學院 材料與化學工程學院，貴州 銅仁 554300）

酸湯是貴州當地苗族喜用的調味品，是一種經過發酵而得的制品。制作方法是以西紅柿、紅辣椒等為主要原料，加入適量食鹽，密封自然發酵。貴州酸湯是苗家菜的基礎，人們常用酸湯烹制各種美食。具有發酵的特殊風味，酸香豐富，味型獨特，在貴州少數民族中已具有千年以上的食用歷史[1-2]。貴州酸湯具有開胃健脾、增強食欲的功效，深受人們的喜愛，在貴州當地有著“三天不吃酸，走路打躥躥”的說法[3]。

目前，大部分研究者對酸湯的研究主要集中在酸湯中微生物的分離鑒定、發酵工藝優化、風味物質分析及酸湯動力學等方面[4-7]。鄒大維[8]對凱里紅酸湯中的營養成分進行了研究，發現凱里紅酸湯營養成分優于其他類型酸湯；后立瓊等[9]對米酸湯在發酵過程中品質變化及發酵動力學進行了研究，發現混合菌發酵米酸湯的乳酸、酒石酸、總酸、蛋白質、還原糖均高于自然發酵米酸湯。國內外的研究者對于不同類型的酸湯及酸湯抗氧化性的研究還鮮見報道。

為研究不同類型的酸湯的品質特性，本研究選取了貴州11種不同類型的酸湯，對營養成分及抗氧化性進行了綜合評價，并通過相關性分析、主成分分析（principal component analysis，PCA）及聚類分析（cluster analysis，CA）。建立了酸湯品質特性鑒定模型，為酸湯品質評價及酸湯特色產品的進一步開發提供了數據參考和理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

11種貴州酸湯樣品（編號為S1～S11）均購自于市場。

三氯化鐵、三氯乙酸、鐵氰化鉀、無水甲醇、硫酸亞鐵、鄰二氮菲、沒食子酸、碳酸鈉等（均為分析純）：國藥化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

FW200 高速萬能粉碎機、HH-S6電熱恒溫水浴鍋：北京科偉永興儀器有限公司；TC16K 高速離心機：長沙東旺實驗儀器有限公司；DHG-9070A 電熱鼓風干燥箱：常州普天儀器制造有限公司；721可見分光光度計：上海舜宇恒平科學儀器有限公司；JP-030S超聲波清洗機：深圳市浩盟清洗機設備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 理化指標的測定

水分：參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》測定[10]；pH：參照GB 5009.237—2016《食品安全國家標準食品pH值的測定》測定[11]；總酸：參照GB/T 12456—2021《食品安全國家標準食品中總酸的測定》測定[12]；脂肪含量：參照GB 5009.6—2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》測定[13]；蛋白質含量：參照GB/T 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》測定[14]；總糖含量：參照GB/T 9695.31—2008《食品安全國家標準肉制品總糖含量測定》測定[15]；可溶性固形物含量：參照NY/T 2637—2014《水果和蔬菜可溶性固形物含量的測定折校法》測定[16]；維生素C（vitamin C，VC）含量：參照GB 5009.86—2016《食品安全國家標準食品中抗壞血酸的測定》測定[17]。

1.3.2 總酚含量測定

總酚含量測定參照韓衛娟等[18]報道的方法，標準曲線繪制以沒食子酸為標準品。精確稱取待測樣品，用無水乙醇稀釋至1 mg/mL，取適量待測樣品加入0.5 mL蒸餾水和125 μL的Folin-Ciocalteu試劑，反應6 min。依次加入4 mL碳酸鈉溶液（質量分數為2%）和1 mL蒸餾水，混勻，避光反應90 min。于波長760 nm處測定吸光度值。各提取物總酚含量以沒食子酸為標準進行定量，總酚含量以沒食子酸當量（gallic acid equivalent，GAE）表示（mg GAE/g）。

1.3.3 羥自由基清除率測定

羥自由基含量的測定參照陳健等[19]報道的方法，吸取1 mL 0.75 mmol/L鄰二氮菲溶液，加入2 mL磷酸鹽緩沖液（pH 7.4）和1 mL蒸餾水，混勻，加入1 mL 0.75 mmol/L硫酸亞鐵溶液和1 mL過氧化氫溶液（體積分數為0.01%），于37 ℃保溫60 min后，于536 nm波長處測定吸光度值。按照公式（1）計算羥自由基清除率。

式中：As為1 mL抗壞血酸（VC）代替1 mL蒸餾水在波長536 nm處的吸光度值；Ap為樣品在波長536 nm處的吸光度值；Ab為1 mL蒸餾水代替過氧化氫在波長536 nm處的吸光度值。

1.3.4 DPPH自由基清除率測定

1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基清除率測定參照張玲等[20]報道的方法，吸取樣液于10 mL離心管中，加入DPPH和甲醇，混勻，避光靜置30 min，于517 nm波長處測定其吸光度值。同時以DPPH溶液與無水甲醇混合液為空白對照，測定吸光度值，測定0.5mL提取液與4.5mL無水甲醇混合液的吸光度值（A背景），按照公式（2）計算DPPH自由基清除率。

1.3.5 總還原力測定

總還原力測定參照KEFFOUS F等[21]報道的方法，取質量濃度為1 mg/mL、2 mg/mL、4 mg/mL、6 mg/mL、8 mg/mL、10 mg/mL的多肽溶液于離心管中，分別加入1 mL1%鐵氰化鉀溶液，1 mL 0.2 mol/L磷酸鹽緩沖液（pH 6.6），于50 ℃水浴20 min，冰水冷卻，快速加入1 mL10%三氯乙酸溶液終止反應，離心（3 000 r/min，10 min）。取上清液2 mL，同時加入2mL蒸餾水，1mL0.1%三氯化鐵溶液，混勻，靜置10min，于波長700nm處測定其吸光度值。同時用質量濃度0、0.04mg/mL、0.08 mg/mL、0.12 mg/mL、0.16 mg/mL、0.20 mg/mL的VC溶液作對照，按照公式（3）計算總還原力。

式中：A1為樣品或VC溶液在波長700 nm處吸光度值；A0為空白對照在波長700 nm處吸光度值。

1.3.6 數據統計與分析

利用軟件IBM SPSS Statistics 21和Excel 2019進行試驗數據分析處理，將蛋白質、脂肪、總糖等12個指標作為變量進行主成分分析（PCA）及對所有指標進行聚類分析（CA），每個指標均平行測量三次，結果用“平均值±標準偏差”表示。根據不同類型酸湯的主成分特征值、方差貢獻率和累計貢獻率，對11種不同類型的酸湯的品質特性進行綜合評價及排名。

2 結果與分析

2.1 酸湯基本營養成分及抗氧化性分析

2.1.1 酸湯的基本營養成分

水分含量、總糖含量、蛋白質含量、脂肪含量、維生素C含量是衡量酸湯營養成分的重要指標。蛋白質與糖接枝反應后期會形成聚合產物稱為類黑精，類黑精類物質具有相同顯著的抗氧化和消除活性氧等性能，其抗氧化強度可與食品中常用的抗氧化劑相當[22]。不同類型酸湯的基本營養成分見表1。由表1可知，酸湯中水分含量的變化范圍為46.92%～89.07%，其中樣品S11含量最低，為46.92%；樣品S3含量最高，達到89.07%。蛋白質含量的變化范圍為0.025 0～0.106 7 g/100 g，樣品S5含量最低，為0.025 g/100 g；樣品S9含量最高，為0.1067g/100g。維生素C含量的變化范圍為0.30～7.83 mg/100 g，樣品S10含量最低，為0.30 mg/100 g；樣品S6含量最高，為7.83 mg/100 g。脂肪含量的變化范圍為0.024～10.58 g/100 g，樣品S1含量最低，為0.024 g/100 g；樣品S11含量最高，為10.58 g/100 g。酸湯是由紅辣椒和西紅柿為主要原料經傳統工藝自然發酵而成的，因此pH、總酸、可溶性固形物是評價酸湯品質好壞的重要指標。pH的變化幅度為3.38～5.01，其中樣品S3最低，樣品S10最高。總酸含量的變化幅度為4.12～11.13 g/100 g，樣品S2含量最低，樣品S7含量最高。可溶性固形物含量變化幅度為10.67～27.67 g/100 g，樣品S5含量最低，樣品S11含量最高。總糖含量的變化范圍為0.01～0.17 g/100 g，樣品S8含量最低，為0.01 g/100 g；樣品S1含量最高，為0.17 g/100 g。這說明不同類型的酸湯在口感方面存在不同的差異，這可能是由于原料及工藝之間協同作用引起。

表1 不同類型酸湯的基本營養成分Table 1 Basic nutrient composition of different types of sour soup

2.1.2 酸湯的抗氧化性分析

DPPH自由基清除率、羥自由基清除率、總還原力、總酚含量是評價抗氧化性能力強弱的重要指標。具有還原性的物質可以還原脂質過氧化過程中產生的中間體，因此總還原力可以表現抗氧化活性的強弱[23]。不同類型的酸湯抗氧化性結果見表2。由表2可知，11種酸湯的總酚含量為0.092～0.283 mg/g，樣品S9含量最高，樣品S7含量最低。DPPH自由基清除率最強的是S9，達到了95.348%，最弱的是樣品S1，只有50.175%。羥自由基清除率能力最強的是樣品S5，達到了3.165%；總還原力中，樣品S6最高，為1.039，樣品S10最低，為0.161。羥自由基的清除率較低，其主要原因可能是酸湯中的酚類物質及維生素C的含量較低，自由基不能奪取更多的氫原子從而被清除，總體上樣品S5抗氧化性較強。

表2 不同類型酸湯的抗氧化性Table 2 Antioxidant activity of different types of sour soup

2.2 相關性分析結果

參照文獻[24-25]報道的方法對抗氧化相關性進行分析，結果見表3。由表3可知，水分含量與脂肪含量和可溶性固形物呈極顯著負相關（P＜0.01），說明脂肪含量越高、可溶性固形物含量越高，水分含量越低；羥自由基清除率與蛋白質含量呈顯著負相關（P＜0.05）；DPPH自由基清除率和總酸呈正相關（P＞0.05），總還原力與維生素C呈極顯著正相關（P＜0.01），與脂肪含量、羥自由基清除率、DPPH自由基清除率呈正相關（P＞0.05）；總酸和pH呈正相關（P＞0.05）。

表3 不同產地酸湯營養及抗氧化性相關性分析結果Table 3 Results of nutrition and antioxidant activity of sour soup from different producing area

續表

綜上所述，各指標間均表現出不同程度的相關性，說明11種類型的酸湯所得的數據信息存在重疊的現象，因此有必要通過對上述12項指標的分類與簡化來提高綜合評價的效率和準確率。

2.3 主成分分析結果

主成分的載荷矩陣經最大方差法旋轉后載荷系數更接近0或者1，得到的主成分能更好地解釋和命名變量[25]。酸湯的主成分方差貢獻率結果見表4。由表4可知，將酸湯的13項指標轉化為4個主成分，第一主成分的特征值為4.353，方差貢獻率為36.276%，解釋了酸湯品質特性的36.276%，是最主要的成分。第二主成分的特征值為2.691，累計方差貢獻率為58.700%。第三主成分的特征值為1.821，累計方差貢獻率為73.878%。第四主成分的特征值為1.545，累計方差貢獻率為86.751%。前4個主成分的特征值均大于1，累計方差貢獻率達到86.751%，大于85%，說明前4個主成分綜合表達了主要品質指標的絕大部分信息，能綜合反映不同類型酸湯整體情況。

表4 酸湯主成分方差貢獻率Table 4 Variance contribution rate of principal components of sour soup

主成分因子對應的載荷矩陣見表5。由表5可知，第一主成分與脂肪含量、可溶性固形物含量有明顯的正相關性，與水分含量有明顯的負相關性。即在第一主成分正向區間，第一主成分越大，脂肪含量、可溶性固形物含量越高，水分含量越低。第二主成分與維生素C含量、總還原力有明顯的正相關性。即在第二主成分正向區間，第二主成分越大，維生素C含量越高，總還原力越大。第三主成分與總酚含量、蛋白質含量有明顯的正相關性，即在第三主成分正向區間，第三主成分越大，總酚含量、蛋白質含量越高。第四主成分與DPPH自由基清除率、總酸含量有明顯的正相關性，即在第四主成分正向區間，第四主成分越多，DPPH自由基清除率越強，總酸含量越高。

表5 主成分因子對應的載荷矩陣Table 5 Loading matrix corresponding to principal component factors

將主成分的特征向量和標準化后的數據進行處理和分析，4個主成分的得分函數表達式（F1、F2、F3、F4代表公因子，X1～X12分別代表標準化后的水分含量、蛋白質含量、總酸含量、維生素C含量、脂肪含量、pH、可溶性固形物含量、總糖含量、DPPH自由基清除率、羥自由基清除率、總還原力、總酚12個品質指標）如下：

以4個主成分的方差貢獻率為權重，對主成分得分進行加權平均，得到酸湯品質評價模型，表達式為：F綜=0.363F1+0.224F2+0.152F3+0.129F4

由表6可知，各種類型酸湯樣品營養成分及抗氧化性綜合排名為：S9＞S6＞S8＞S10＞S11＞S7＞S5＞S4＞S2＞S3＞S1。

表6 不同類型酸湯的主成分得分及排名Table 6 Principal component scores and rankings of different types of sour soup

2.4 酸湯營養成分及抗氧化性聚類分析

聚類分析參照文獻[26-28]報道的方法，采用SPSS 21軟件對11種不同類型的酸湯樣品進行聚類分析，結果見圖1。由圖1可知，在聚類水平D2=10時，11種不同類型酸湯被分為四大類，S2、S3、S1、S4、S7、S5這幾種酸湯樣品為一類，S8、S10、S11這三種酸湯樣品為一類，樣品S9和S6各為一類，S9和S6兩種酸湯品質特性較接近，與其他幾種酸湯在品質特性方面差異比較大。這與主成分分析得出的結果一致。

圖1 不同產地酸湯營養及抗氧化性聚類分析樹狀圖Fig.1 Cluster analysis dendrogram of nutritional and antioxidant properties of sour soup from different producing area

3 結論

本研究通過探討貴州11種不同類型的酸湯的品質特性，經試驗結果得出：在營養成分方面，11種酸湯水分含量均較高，總糖和蛋白含量低，其中脂肪含量最高的是樣品S11，為10.58 g/100 g，維生素含量最高的是樣品S6，為7.83 mg/100 g。在抗氧化性方面，羥自由基清除率與蛋白質含量呈顯著負相關，與水分含量和維生素C呈正相關；總還原力與維生素C呈極顯著正相關，與脂肪含量、羥自由基清除率、DPPH自由基清除率呈正相關。主成分分析及聚類分析得出，酸湯樣品S9和S6營養成分含量高，抗氧化能力強。