菠菜添加量對碭山酥梨-菠菜復合脆片品質的影響

張慧哲，劉長虹*，何彩玲，王運香，尚俊杰，鄭磊*

（1.合肥工業大學食品與生物工程學院，安徽 合肥 230009；2.安徽省碭山興達罐業食品有限公司，安徽 宿州 235300）

碭山酥梨栽培歷史悠久，是目前中國栽培面積最大和產量最高的梨品種，其果實大、皮薄多汁、肉多核小、口感甜脆[1-2]。碭山酥梨具有豐富的營養價值，包括多種人體所需氨基酸、維生素和礦物質等[3]，可以潤肺止咳，消炎降火。菠菜是最常見的蔬菜之一，其富含類胡蘿卜素、抗壞血酸、礦物質、膳食纖維等營養元素，其中抗壞血酸含量位于蔬菜類之首[4]，這些成分在提高人體免疫力、改善膽固醇代謝及預防心血管疾病等方面有積極的作用。

干燥是果蔬貯藏最有效的加工方法之一，脆片能保持良好的營養和感官特性，深受消費者喜愛。通過降低干燥過程中產品的水分含量，可以在很大程度上防止化學反應和微生物降解造成的質量損失[5]。然而，干燥產品的特性可能會受到干燥處理的影響[6]。已有的干燥方式包括微波干燥[7]、真空干燥、紅外干燥[8]等，會對產品的品質產生較大影響，而真空冷凍干燥已廣泛用于獲得高品質、高價值的脫水果蔬。真空冷凍干燥果蔬脆片，不僅保留了果蔬的色、香，而且具有口感酥脆、熱量低、貨架期長等特點[9]。目前，市售產品一般以單一果蔬為原料，存在營養不均衡的問題，而復合果蔬脆片具有營養豐富、風味互補的優勢[10]，可改善和平衡產品營養，滿足人體對多種營養物質的需求。

試驗采用真空冷凍干燥法制備碭山酥梨-菠菜復合脆片，考察不同菠菜添加量對脆片品質的影響，分析比較復合脆片的質構、色澤、抗氧化成分、膳食纖維、微觀結構等，旨在為提高復合脆片產品品質提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

碭山酥梨、菠菜：市售。抗壞血酸、Al（NO）3、NaOH、濃硫酸（均為分析純）：中國醫藥集團有限公司；沒食子酸、蘆丁（均為分析純）：上海阿拉丁生化科技有限公司；2，6-二氯靛酚（純度97%）：麥克林生化科技有限公司；膳食纖維檢測試劑盒（α-淀粉酶、葡萄糖苷酶、蛋白酶）：Megazyme公司；蒽酮（分析純）：美侖生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

SCIENTZ-12N冷凍干燥機：寧波新芝生物科技有限公司；TA-XT plus物性儀：英國Stable公司；Regulus 8230掃描電子顯微鏡：日本日立公司；H1650-W紫外分光光度計：賽默飛世爾科技（中國）有限公司；Q200差示掃描量熱儀：美國TA公司。

1.3 工藝流程

菠菜、碭山酥梨→清洗→去皮去蒂、切段/片→沸水漂燙2min→打漿→將菠菜漿和梨漿混合重組→100g樣品均勻平鋪在直徑20 cm的圓盤上攤片→預凍→凍干。

復合脆片菠菜添加量分別設為0%、10%、20%和30%，其中未添加菠菜的脆片設為對照組；復合果蔬漿在-20℃預凍12 h，真空冷凍干燥24 h，取出，包裝。

1.4 試驗指標及測試方法

1.4.1 水分含量測定

參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》中的直接干燥法，測定水分含量。

1.4.2 硬度和脆性測定

采用物性儀（P/6探頭、速度為1.00 mm/s）對脆片進行測定[11]，最大峰值表示硬度，峰值積分面積表示脆性。

1.4.3 色澤測定

采用色差儀對脆片的L*、a*和b*進行測定，色差用ΔE表示，ΔE越小則脆片與鮮梨的色澤越接近，ΔE通過下式計算[12]。

式中：L0*、a0*、b0*為未添加菠菜時脆片的色度值；L*、a*、b*為復合脆片的色度值。

1.4.4 可溶性糖含量測定

可溶性糖含量測定采用蒽酮-硫酸比色法，參照丁秀玲等[13]的方法，略作修改。將樣品放入盛有沸水的錐形燒瓶中，在沸水浴中加熱10 min，冰水浴冷卻至室溫，過濾，搖勻。取稀釋液1 mL，加4 mL蒽酮試劑反應，測定620 nm處的吸光度。以葡萄糖濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標繪制標準曲線，得到標準曲線為y=0.006 5x+0.002 3，相關系數 R2=0.999 2。

式中：A為樣品的吸光度；k為稀釋倍數；m為樣品質量，g。

1.4.5 抗壞血酸含量測定

抗壞血酸含量測定參照GB 5009.86—2016《食品安全國家標準食品中抗壞血酸的測定》中的2，6-二氯靛酚滴定法，抗壞血酸含量計算公式如下。

式中：V、V0分別為滴定樣品和空白消耗2，6-二氯靛酚溶液的體積，mL；T為2，6-二氯靛酚溶液滴定度，mg/mL；A為稀釋倍數；m為樣品質量，g。

1.4.6 總酚含量測定

總酚含量采用福林酚法[14]測定。將樣品加入50%乙醇中，渦旋混勻，超聲提取60 min，12 000 r/min離心10 min取上清液，加等體積福林酚及7.5%（質量分數）Na2CO3溶液混勻，放于黑暗環境中反應30 min，在760 nm處測吸光度。以沒食子酸濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標繪制標準曲線，得到標準曲線方程為y=0.004 8x+0.009 2，相關系數 R2=0.999 6。

1.4.7 總黃酮含量測定

取適量樣品，加70%乙醇超聲提取30 min，10000r/min離心10min，取1mL上清液，加入300μL的5%NaNO2反應6 min，再加入300μL的10%Al（NO3）3反應6 min，加4%NaOH溶液2 mL反應15 min。在510 nm處測吸光度[15]。以蘆丁濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標繪制標準曲線，得到標準曲線方程為y=0.002 3x+0.096 9，相關系數 R2=0.999 5。

1.4.8 感官評價

選10名具備專業知識和專業技能的人員對不同菠菜添加量的碭山酥梨-菠菜復合脆片成品進行感官評價，評價標準見表1。

表1 碭山酥梨-菠菜復合脆片感官評價標準Table 1 The sensory evaluation standard of Dangshan pearspinach composite crisps

1.4.9 膳食纖維含量測定

稱取2份試樣，分散在嗎啉乙磺酸-三（羥甲基）氨基甲烷緩沖液中，依次加入熱穩定α-淀粉酶、蛋白酶和淀粉葡萄糖苷酶酶解。抽濾、烘干，記錄殘渣質量，分別測定蛋白質和灰分含量。膳食纖維含量計算方式如下。

式中：mR1和 mR2為殘渣質量，g；mP、mA分別為樣品殘渣中蛋白質和灰分質量，g；mB為空白質量，g；m1和m2為樣品質量，g。

1.4.10 熱重分析

將干燥粉末（5 mg～10 mg）放置在密封的鋁盤中。利用差示掃描量熱儀對玻璃化轉變溫度進行分析。將密封的含干燥樣品的鋁盤置于差示掃描量熱儀中，以10℃/min加熱到120℃，然后在120℃穩定5 min。空坩鍋作為參考。在運行過程中使用氮氣作為吹掃氣體，流速為50 mL/min。使用TA通用分析軟件分析差示掃描量熱儀熱圖數據，以確定玻璃化轉變溫度（glass transition temperature，Tg）和比熱值變化（Δspecific heat capacity，ΔCp）。

1.4.11 微觀結構觀察

用掃描電鏡觀察樣品的微觀結構。將不同處理的樣品固定在樣品臺上。噴金后，在50×和100×下，觀察并采集圖像。

1.5 數據分析

采用SPSS 20.0對數據進行顯著性分析，單因素方差分析模型采用Duncan，使用Origin 2015軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 菠菜添加量對碭山酥梨-菠菜復合脆片色澤的影響

在干燥過程中，色澤變化是影響食品質量和消費者可接受性的主要指標之一[16]。菠菜添加量對碭山酥梨-菠菜復合脆片色澤的影響如圖1所示。

圖1 菠菜添加量對碭山酥梨-菠菜復合脆片色澤的影響Fig.1 Effects of spinach addition amount on the color of Dangshan pear-spinach compound crisps

菠菜的加入會導致顏色發生顯著變化，未添加菠菜的脆片L*、a*和b*分別為63.51、4.41和-13.40。由圖1可知，隨著菠菜添加量的增加，色差（ΔE）均顯著增加（P<0.05）。L*的變化可能與水分的變化有關，也可能是由于部分細胞破裂和紋理變化，導致光吸收率和折射率的變化[12，17]。

2.2 菠菜添加量對碭山酥梨-菠菜復合脆片質構的影響

質構是衡量干燥產品質量的重要指標，菠菜添加量對碭山酥梨-菠菜復合脆片質構的影響如圖2所示。

圖2 菠菜添加量對碭山酥梨-菠菜復合脆片質構的影響Fig.2 Effects of spinach addition amount on the texture of Dangshan pear-spinach compound crisps

由圖2可知，與對照組相比，除菠菜添加量為30%外，菠菜的添加顯著增加了脆片的硬度和脆性（P<0.05），可能是復合處理影響脆片的微觀結構特征，使得脆片結構緊密、孔隙均勻、質地酥脆，從而導致脆片力學性能的差異[18]。當物料失水時，內外壓力間的不平衡會導致細胞收縮和破壞，并形成更大的孔隙，從而影響脆片的質構。隨著菠菜添加量的增加，復合脆片的硬度和脆性均呈現先增加后下降的趨勢。當菠菜添加量為30%時，樣品結構松散、孔隙較少、組織坍塌，硬度和脆度降到最低，分別為4.34 N和62.43 N·s。當菠菜添加量為20%時，復合脆片的硬度和脆性最高，分別達到4.72 N和64.94 N·s。

2.3 菠菜添加量對碭山酥梨-菠菜復合脆片可溶性糖和抗壞血酸含量的影響

不同菠菜添加量對碭山酥梨-菠菜復合脆片可溶性糖和抗壞血酸含量的影響如圖3所示。

圖3 菠菜添加量對碭山酥梨-菠菜復合脆片可溶性糖和抗壞血酸含量的影響Fig.3 Effects of spinach addition amount on content of soluble sugar and ascorbic acid in Dangshan pear-spinach compound crisps

脆片中可溶性糖含量的降低可能與前處理造成的損失有關。此外，菠菜中可溶性糖含量較低和重組破壞細胞結構造成內部基質的流出同樣對脆片中可溶性糖含量造成影響。由圖3a可以看出，未添加菠菜的脆片可溶性糖含量為6.27 mg/g，隨著菠菜添加量的增多，復合脆片中可溶性糖含量顯著降低（P<0.05）。當菠菜添加量為30%時，復合脆片中可溶性糖含量僅為2.98 mg/g。

由圖3b可知，不同菠菜添加量對抗壞血酸含量的影響較為顯著。抗壞血酸具有不穩定性和熱敏性，其降解受溫度、pH值等多種因素的影響[19-20]。另外，在重組過程中酥梨果實細胞結構受到破壞，有利于抗壞血酸的釋放。根據前人研究，菠菜的抗壞血酸含量較高[21]，脆片樣品中的抗壞血酸含量隨菠菜添加量的增加顯著提高（P<0.05），菠菜添加量20%的樣品中抗壞血酸含量達到0.95 mg/g，當菠菜添加量為30%時，抗壞血酸含量達到1.24 mg/g。

2.4 菠菜添加量對碭山酥梨-菠菜復合脆片總酚和總黃酮含量的影響

酚類化合物不僅對人體健康有益，而且與產品的營養價值密切相關[20]。菠菜添加量對碭山酥梨-菠菜復合脆片總酚和總黃酮含量的影響如圖4所示。

圖4 菠菜添加量對碭山酥梨-菠菜復合脆片總酚和總黃酮含量的影響Fig.4 Effects of spinach addition amount on content of total phenols and flavonoids in Dangshan pear-spinach compound crisps

如圖4a所示，不同菠菜添加量對脆片總酚含量有顯著影響，僅以酥梨為原料的脆片樣品（菠菜添加量為0%）中總酚含量為2.69 mg/g，而菠菜添加量為10%、20%和30%樣品中的總酚含量分別為3.56、4.48、5.35 mg/g，菠菜的添加顯著（P＜0.05）提高了復合脆片中的總酚含量。總酚含量的增加，一方面是菠菜的加入，另一方面可能是前處理過程中機械或物理破壞造成的細胞液外流，使得營養成分的釋放增加[21]。

與總酚含量變化類似，僅以酥梨為原料的脆片樣品總黃酮含量為5.62 mg/g。因新鮮菠菜中總黃酮含量較高[21]，菠菜的添加顯著提高了復合脆片中的總黃酮含量（P＜0.05），當菠菜添加量為10%、20%和30%時，總黃酮含量是僅以酥梨為原料的脆片總黃酮含量的1.41、1.89和2.31倍。

2.5 菠菜添加量對碭山酥梨-菠菜復合脆片膳食纖維含量的影響

不同菠菜添加量對碭山酥梨-菠菜復合脆片膳食纖維含量的影響如圖5所示。

圖5 菠菜添加量對碭山酥梨-菠菜復合脆片膳食纖維含量的影響Fig.5 Effects of spinach addition amount on dietary fiber content of Dangshan pear-spinach compound crisps

膳食纖維被稱為“第七大營養素”，具有調節腸道微生物，降低罹患肥胖和心血管疾病的風險[22]。菠菜屬高纖維食物，在預防代謝紊亂和增強飽腹感等方面具有重要作用[23]。由圖5可知，不同菠菜添加量的復合脆片中不溶性膳食纖維含量無顯著性差異（P＞0.05），但菠菜添加量為20%和30%的樣品中，可溶性膳食纖維含量均顯著提高（P＜0.05），分別為 2.20、3.06 g/100 g。在天然植物細胞中，纖維素是細胞壁的骨架，其中分散著半纖維素和木質素，導致膳食纖維產量低，功能性差。通過重組的方式打破細胞壁，果膠類纖維得到釋放，提高了纖維的利用率。

2.6 菠菜添加量對碭山酥梨-菠菜復合脆片熱重分析的影響

不同菠菜添加量對碭山酥梨-菠菜復合脆片玻璃化轉變溫度（Tg）和比熱值（ΔCp）的影響如圖6所示。

圖6 菠菜添加量對碭山酥梨-菠菜復合脆片玻璃化轉變的影響Fig.6 Effects of spinach addition amount on the glass transition of Dangshan pear-spinach compound crisps

當溫度高于Tg時，分子激發增加，導致熱力學、化學和結構轉變。Tg越高，樣品的貯存穩定性越好[24]。與僅以酥梨為原料的脆片樣品相比，添加20%和30%菠菜樣品的 Tg顯著（P＜0.05）提高到 3.80、6.26℃，這有利于脆片在室溫下的貯藏穩定性。

由圖6b可以看出，菠菜的添加使得樣品比熱值顯著增加（P＜0.05），這表明樣品并非完全符合非晶態材料的要求，或非晶態固體成分高于晶態固體成分[25]。非晶態固體成分越高，再水化速度越快，越容易結塊[26]，最終導致脆片質量下降，貨架壽命縮短。

2.7 菠菜添加量對碭山酥梨-菠菜復合脆片微觀結構的影響

不同菠菜添加量的碭山酥梨-菠菜復合脆片的掃描電子顯微鏡圖像如圖7所示。

圖7 菠菜添加量對碭山酥梨-菠菜復合脆片微觀結構的影響Fig.7 Effects of spinach addition amount on the microstructure of Dangshan pear-spinach compound crisps

切片的微觀結構變化可能與水分遷移和細胞破裂有關，導致細胞不同程度的收縮和結構塌陷[17]。在菠菜添加量為0%的樣品中觀察到不均勻的多孔結構和較大的孔徑。菠菜加入后形成多孔結構，細胞壁輪廓清晰。孔隙結構的增加和擴大有利于內部水分的擴散和蒸發。當菠菜添加量為30%時，細胞壁收縮，孔徑不均勻，細胞在干燥后粘附而不形成孔隙，結構緊湊[18]。而適量菠菜的加入可以固化細胞壁并填充細胞基質，減少對細胞壁的沖擊力，從而形成較小且均勻的孔隙。其中菠菜添加量為20%時，微觀結構顯示其孔隙較多，分布均勻，可能是復合脆片脆性較高的原因。

2.8 菠菜添加量對碭山酥梨-菠菜復合脆片感官評價的影響

不同菠菜添加量下碭山酥梨-菠菜復合脆片的感官評分如表2所示。

表2 菠菜添加量對碭山酥梨-菠菜復合脆片感官評價的影響Table 2 Effects of spinach addition amount on the sensory quality of Dangshan pear-spinach compound crisps

不含菠菜的復合脆片組織綿軟，無咀嚼性，脆片之間互相粘連，影響外觀和口感。菠菜的加入對組織、外觀和口感均有提高作用，在菠菜添加量為20%時，提高最多，分別為12.13、13.13、19.75分。菠菜添加量為10%和20%時感官評價綜合分值較高，分別為74.50和74.39分。但菠菜添加量達到30%時，脆片表面粗糙、口感較差。結果表明，不同菠菜添加量會改變脆片的口感，導致樣品的感官特征存在差異[27]。不同菠菜添加量的復合脆片雖然色澤、風味、口感和組織評分各有差異，但總評分均在70分以上，可認為在可接受范圍內。

3 結論

通過對選定的理化指標和營養成分的測定，比較了不同菠菜添加量下碭山酥梨-菠菜復合脆片的品質。菠菜添加量為20%時，復合脆片樣品的硬度和脆性達到4.72 N和64.94 N·s，感官評分為組織12.13、外觀13.13以及口感19.75。與未添加菠菜的酥梨脆片相比，菠菜添加量20%的復合脆片的總酚、總黃酮、抗壞血酸和膳食纖維含量分別提高了0.66、0.93、2.11、1.60倍。添加適量菠菜的復合脆片孔壁結構清晰，孔隙增加且分布均勻。綜上所述，添加了菠菜的復合脆片質構酥脆、營養豐富。