竹笋膳食纤维对黄桃果酱品质的影响

郑炯，陈琪，曾瑞琪，张甫生

1(西南大学 食品科学学院，重庆 400715) 2(食品科学与工程国家级实验教学示范中心(西南大学)，重庆，400715)

膳食纤维(dietary fiber，DF)是指不能被人体所消化的，且不被人体吸收利用的多糖类物质的总和，分布广泛，日常饮食中主要存在于蔬菜、水果、豆类以及麦麸皮、玉米、燕麦、大麦等谷物类植物中，因膳食纤维具有促进肠道蠕动、降低血压、血脂以及抗癌等生理活性功能而被称为“第七类营养素”[1]，膳食纤维根据水溶性可分为水不溶性膳食纤维和水溶性膳食纤维，前者主要包括纤维素、半纤维素和木质素等，后者则主要包括果胶和其他植物胶等。竹笋膳食纤维(bamboo shoot dietary fiber，BSDF)与其他膳食纤维一样，具有良好的持水性、持油性、溶胀性等理化性质，BSDF因其良好的理化性质可充当脂肪替代物、食品填充剂以及营养添加剂[2]，在食品加工中有广泛的应用[3-4]。目前，有较多研究报道表明，将BSDF添加到流质食品中可改善流质食品的加工和食用特性，张华等[5]探讨了BSDF的添加量对小麦粉性质的影响，发现BSDF能够改善小麦粉的粉质及质构特性，且在添加量为3%时效果最好。ZHENG等[6]将BSDF加入牛奶布丁并测定其流变特性，结果显示布丁凝胶的强度和稳定性显著增强，流变性质得到改善。张倩钰等[7]将BSDF与高酯果胶复配后研究果胶的质构与流变特性发现，适量的BSDF能增加果胶的硬度和咀嚼性，而当过量添加BSDF时则会引起果胶结构的恶化。

果酱是新鲜果蔬较为常见的加工产品之一，果酱不仅有利于延长果蔬的供应时间，提高果蔬的综合利用效益，还能在很大程度上保持果蔬独特的风味[8]。浓缩果酱是果酱加工中的初产品，而商业化的果酱往往需要在浓缩果酱中加入增稠剂来提高果酱保型固型的能力以改善其食用品质。目前，最常使用的果酱增稠剂为果胶、羧甲基纤维素钠以及变性淀粉[9]。果胶通过形成网络结构来增强果酱保水固型的能力，其效果虽然较好，但果胶的生产成本较高[10]，羧甲基纤维素钠与变性淀粉可以作为一种稳定的增稠剂应用于果酱加工中。膳食纤维具有良好的保水性，可溶性膳食纤维同时也可形成网络结构，增强果酱的保水固型的能力从而达到增稠的目的，且相比于一般的增稠剂，膳食纤维具有更佳的生理活性功能。GRIGELMO-MIGUEL等[11]将桃子膳食纤维加入果酱中，在增加果酱黏度的同时又提高了果酱的感官品质，代曜伊等[12]将竹笋不溶性膳食纤维加入草莓果酱，发现果酱的黏度增加，微观结构出现较大变化。为探究膳食纤维对果酱流变、质构、感官等品质的影响，本实验选用浓缩黄桃果酱为原料，向其添加BSDF后观察果酱的黏度、黏弹性和质构特性的变化情况，并对果酱进行感官评分以判断膳食纤维对果酱品质的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

大叶麻竹笋,重庆市北碚区天生路农贸市场；浓缩黄桃果酱,重庆泰威生物工程有限公司；木瓜蛋白酶(80 万U/g)、纤维素酶(40 万U/g),美国sigma公司;无水乙醇(分析纯)，成都市科龙化工试剂厂；金龙鱼食用油,益海嘉里(重庆)粮油有限公司。

1.2 仪器与设备

电子分析天平(FA2004A)，上海精天电子仪器有限公司；酸度计(pHS-3C)，成都世纪方舟科技有限公司；中草药粉碎机(FW135)，天津市泰斯特仪器有限公司；高速台式离心机(1580)，香港基因有限公司；粒度分析仪(Zetasizer Nano ZS)，英国马尔文仪器有限公司；旋转流变仪(DHR-1)，美国TA公司；质构仪(TA-XT2i)，英国SMS公司；测色仪(Ultra Scan PRO)，美国Hunter Lab公司。

1.3 方法

1.3.1 BSDF的提取

参考冯志强等[13]和杨光等[14]的方法稍有改动。以新鲜大叶麻竹笋为原料，洗净，去壳，切片，80 ℃烘干后粉碎，过200目筛，备用。以料液比1∶40(g∶mL)，添加木瓜蛋白酶3 000 U/g底物，纤维素酶4 000 U/g底物，调节pH值5.0，酶解温度56 ℃，酶解时间1.5 h。然后于95 ℃灭酶10 min，将灭酶后的样品进行抽滤，无水乙醇洗涤3～5次，60 ℃烘干后粉碎，过200目筛后测定其相关理化性质。利用此种方法提取的BSDF平均粒径为2.034±0.151 μm，其膨胀性、持水力以及持油力分别为9.19 mL/g、 7.99 g/g和1.61 g/g。

1.3.2 复合黄桃果酱样品的制备

准确称取70 g浓缩黄桃果酱于100 mL烧杯中，以不添加BSDF的黄桃果酱作为对照，分别加入质量分数0.5%、1%、1.5%、2% BSDF，55 ℃水浴加热搅拌均匀后得到4组复合果酱样品，冷却至室温，静置备用。

1.3.3 流变特性的测定

参考于甜[15]的方法，取适量样品置于平板上，采用平板-平板测量系统，平板直径60 mm，设置间隙1 mm，除去多余样品，表面涂硅油以防止水分蒸发，每次测试均需更换样品，样品在测试前平衡10 min，以使温度恒定。

静态剪切流变特性的测定：在温度25 ℃条件下，设定剪切速率从0～300 s-1递增，再从300 s-1～0递减，记录测试过程中剪切应力随剪切速率的变化关系。用Herschel-Bulkley模型对静态剪切数据点进行回归拟合，R2表示方程拟合精度，Herschel-Bulkley方程为：

σ=K(γ)n+σ0

(1)

式中：σ表示剪切应力(Pa)；K表示稠度系数(Pa·sn)；γ表示剪切速率(s-1)；n表示流体指数；σ0表示屈服应力(Pa)。

动态黏弹性测定：将对照组样品进行应变扫描，确定黄桃果酱的线型黏弹区为0.1%～5.0%后进行动态黏弹性测定[16]，参数设定为温度25 ℃，扫描应变值1%，振荡频率0.1～10 Hz，测定样品的贮能模量G′、损耗模量G″和损耗正切角tanδ随频率变化的情况。

动态时间扫描测定：参数设定为温度25 ℃，扫描应变值1%，频率5 Hz，扫描时间3 600 s，测定果酱样品的弹性模量G′和tanδ的变化。

1.3.4 质构特性的测定

采用TA-XT2i物性测定仪对果酱样品进行质地剖面分析测定。参考代曜伊等[12]的方法有所改动，设置测定参数为：探头P/0.5；测前速度2.00 mm/s；测试速度：1.0 mm/s；测试后速度：1.0 mm/s；压缩程度：30 %；触发力：5 g。每组样品平行测定6次，实验结果取平均值。

1.3.5 色泽的测定

采用Ultra Scan PRO测色仪进行色测定，色差仪开机后，用黑白板进行校正，校正结束后开始测定待测样品的L*、a*、b*值，每个样品测6次，并计算ΔE值，其中L*表示明亮度；-a*表示绿色，+a*表示红色；-b*表示蓝色，+b*表示黄色，用ΔE表示总色差。ΔE值<1.5表示差异较小；1.5≤ΔE≤3.0表示存在明显的差异；ΔE值>3表示存在极显著差异。ΔE的计算如公式(2)所示：

(2)

式中：L*、a*、b*表示处理后样品的测定值，L0、a0、b0表示对照组样品的测定值。

1.3.6 感官品质测定

参考GRIGELMO-MIGUEL等[11]的方法稍有改动，感官评价根据果酱的颜色、香气、口感、质地和涂抹性，将黄桃果酱的感官品质分为4个等级(表1)。经调查初选，测试筛选，考试与再培训后选出30人(15男，15女)组成感官评价小组。将进行测试的黄桃果酱进行编号，每人独立对果酱评分后取平均值，感官评分总分值在100～0分。

表1 复合黄桃果酱的感官评定评分标准Table 1 The sensory evaluation criteria of mixed jamsystem

1.4 数据处理

所有实验均重复3次，每次测试均需更换样品。文中所有图表均使用Origin 9.0和Microsoft Excel进行绘制，利用SPSS 19.0对数据进行分析，并利用邓肯式多重比较对差异显著性进行分析，P<0.05表示有显著性差异，P<0.01表示差异极显著。

2 结果与分析

2.1 BSDF对黄桃果酱流变特性的影响

2.1.1 静态剪切流变特性

图1为不同BSDF添加量下黄桃果酱的剪切应力随剪切速率的变化关系图。由图可知，单一黄桃果酱的剪切应力上行曲线凸向剪切应力轴并无限接近于原点，表明黄桃果酱具有良好的触变性[17-18]，且随着剪切应力与剪切速率的比值不断减小，说明黄桃果酱为典型的剪切变稀的假塑性流体。当添加BSDF后，与单一黄桃果酱相比，复合果酱的剪切应力随着BSDF添加量的增加而逐渐升高，且添加BSDF后，复合果酱的应力曲线的变化趋势没有发生改变，表明BSDF的添加未使果酱的流体性质发生变化。随着BSDF添加量的增加，复合果酱的上行曲线屈向剪切应力轴的程度逐渐增加，剪切应力值逐渐变大，当添加量为2%时这种现象最为明显，这可能是因为BSDF对外界施加的作用力有一定的抵抗力，而这种抵抗力随着BSDF含量的增加而增大。

图1 不同BSDF添加量对黄桃果酱剪切力的影响Fig.1 Effect of different BSDF addition on the Shear stress of yellow peach jam

由图1可以看出，黄桃果酱剪切应力的上行曲线与下行曲线间存在明显的顺时针环状回路又称为滞后环[19]，在静态剪切测试中，剪切力造成果酱内部结构被破坏，但果酱具有自动恢复到原状的特性，这种内部结构被破坏的速率与恢复速率之间的差异导致了滞后环的产生，滞后环面积的大小反映了体系触变性的强弱，触变性越小，停止外力作用后体系恢复本身结构的速度越快，滞后环越小。图2为黄桃果酱的滞后环面积与BSDF添加量的关系。

图2 BSDF添加量对黄桃果酱滞后现象的影响Fig.2 Effect of BSDF addition on hysteresis of yellow peach jam

由图2可知，未添加BSDF时，果酱本身即具有较大的触变性，而复合果酱的触变性则与BSDF的添加量有较大关系，当BSDF的添加量≤1.0%时，复合果酱的触变性与单一果酱的触变性差异较小，当BSDF添加量增加至1.5%后，复合果酱滞后环面积与单一果酱滞后环面积相比增加了近1倍，BSDF添加量为2.0%时，滞后环面积则增加了66%，说明少量添加BSDF对黄桃果酱的触变性影响较小，而BSDF添加量增多时，黄桃果酱的稳定性变差，这可能是由于BSDF使得果酱结构变得刚硬，因而结构容易被破坏。

利用Herschel-Bulkley方程对所得曲线数据点进行非线性拟合，所得结果见表2。其中决定系数R2均都大于0.96，表明该方程有较好的拟合精度。所有测试的黄桃果酱的屈服应力值均大于0，表明所测果酱均为触变性屈服应力流体，而此种类型的流体通常具有稳定的内部结构，在较低应力下呈现类固态，只有当剪切应力大于屈服应力时，才会发生流动[20]。BSDF的添加使得果酱的屈服应力增加，且BSDF添加量越大，屈服应力值越大，表明BSDF赋予了果酱较强的刚性，使得果酱的固体特征更加明显，趋于流动的状态越小。所测果酱样品的稠度系数K随着BSDF的添加量逐渐增加，表明复合果酱的黏度逐渐升高，而果酱的流体指数n则随着BSDF添加量逐渐减小，流体指数n可以反映体系剪切稀化的程度，n值越小剪切稀化越困难，BSDF具有良好的吸水性和持水性，添加BSDF使得体系水分的相对含量减少，果酱内部结构的相对流动变得困难，从而引起剪切稀化能力变弱[21]。

表2 BSDF/果酱复配体系Herschel-Bulkley方程拟合参数Table 2 Herschel-Bulkley parameters for BSDF/jam mixed system

2.1.2 动态黏弹流变特性

图3为复合果酱动态模量随角频率变化曲线。贮能模量G′代表了体系发生形变时的弹性大小，损耗模量G″代表了形变时的黏性大小[22]。图3-A为复合果酱G′随角频率的变化关系，由图可以看出，随着角频率的逐渐增加，复合果酱的G′呈增长趋势，未添加BSDF的黄桃果酱的G′在低角频率测试范围内处于较低水平，而当角频率升高至测试终点附近时，黄桃果酱的G′几乎增加至初始G′值的2倍。随着BSDF的添加，黄桃果酱的G′也逐渐增加，当BSDF的添加量≤1.0%时，在测试初期复合果酱的G′几乎与未添加BSDF的黄桃果酱重合，但随着测试的角频率越来越大，复合果酱的G′的增加与BSDF添加量的关系也越来越明显，在高角频率测试范围内，BSDF添加量为1.0%的黄桃果酱的G′已增加至未添加BSDF果酱的1.2倍。当BSDF的添加量达到1.5%时，在测试初期，与未添加BSDF的果酱G′相比，此时的G′已表现出明显的增加，当BSDF的添加量在2.0%时，复合果酱的平均G′值增加至未添加BSDF果酱的1.76倍，G′的增加反映了果酱体系内部的弹性性能的增加，BSDF的添加增强了黄桃果酱的固体性质，BSDF中的纤维素和半纤维素具有很强的硬度和韧性，当BSDF分散到整个果酱凝胶体系后，体系的抗性增强，因而固态特征得到加强[23]。

A-复合果酱G′随角频率的变化关系；B-复合果酱G″随角频率的变化关系图3 复合果酱动态模量随角频率变化曲线Fig.3 Dynamic modulus of compound jam with angular frequency

图3-B为复合果酱G″随角频率的变化关系，复合果酱G′′随角频率的变化关系与G′随角频率的变化关系相似，复合果酱的G″值均低于相对应的G′值，这表明复合果酱以弹性性能为主导，且在双对数坐标中，G″与对应的G′几乎保持平行，这说明黄桃果酱表现出典型的黏弹体的特征。未添加BSDF的果酱G″在总体上<350 Pa，而随着BSDF的添加，G″逐渐增加，添加0.5%和1.0% BSDF的复合果酱G″增加量较小，当BSDF的添加量达到1.5%后，G″的涨幅较大，当添加量达到2.0%时，复合果酱G″已增加为未添加BSDF果酱的1.7倍。G″可以反映出样品的黏性大小，随着BSDF的添加，复合果酱的G″也逐渐增加，表明BSDF的添加在一定程度上增加了果酱的黏度，这可能是BDSF的强吸水性致使体系的黏性物质得到浓缩，从而体系的黏性增强。

损耗正切值tanδ是G″与G′的比值，tanδ越大代表体系的流体特征越明显。从图4中可以看出每组样品的tanδ均小于1，说明体系属于弹性成分占主导的状态，呈现固体的特性，果酱表现出弱凝胶的性质[24]。未添加BSDF的黄桃果酱tanδ随频率的增加而增加，但在所有测试果酱样品中仍处于最小值。随着BSDF的添加，复合果酱的tanδ值先增大后减小，在添加量为1%时达到最大值。浓缩黄桃果酱中含有大量的可溶性固形物和果胶，当可溶性固形物含量达到一定量时，果胶即可形成弱的凝胶，果酱将表现出弱凝胶的特性，当加入BSDF后，BSDF中含有的大量的亲水性基团可与果酱中的果胶物质结合，形成较多的非共价键结合从而使得固体性质增强，同时BSDF具有强的吸水性，BSDF与果酱中的水分子结合后引起果酱中可溶性固形物的相对浓度增加，果胶的凝胶特性增强，也使得黄桃果酱的固体性质增强。

图4 复合果酱体系tanδ随频率变化曲线Fig.4 The tanδ curve of compound jam with frequency

2.1.3 动态时间扫描测定

图5表示了在1 h的扫描时间内果酱体系的G′随时间的变化曲线图。随着测试时间的增加，果酱的G′逐渐增加，且添加了BSDF的果酱样品贮能模量均高于未添加组，这与动态黏弹性的测定结果一致，表明添加了BSDF后果酱体系抵抗形变的能力增强，类固体的性质更加显著。当添加0.5%BSDF时，复合果酱的G′与未添加BSDF时的果酱G′大小接近，当添加1.0%BSDF时，G′与未添加BSDF的黄桃果酱相比增加了23%，而当BSDF添加量>1.5%后，复合果酱的G′与未添加BSDF的黄桃果酱相比，增加量大于36%，黄桃果酱的弹性性能增强，BSDF的添加使得黄桃果酱在面对外界作用力时，有较好的恢复原有状态的能力，这可能是由于BSDF的添加增强了果酱中果胶的凝胶特性，BSDF中的刚性结构增加了果酱的韧性，从而使得黄桃果酱的固体性质增强，而这种性质有利于果酱在剧烈搅拌或剪切作用的加工条件下保持自身状态稳定。

图5 复合果酱体系G′随保留时间变化曲线Fig.5 The G′ curve of compound jam with step time

图6反映了1 h的扫描时间内tanδ随时间变化的曲线图。由图可知，样品的tanδ值随着BSDF添加量的增加而不断增大，而随时间变化呈缓慢下降的趋势。添加BSDF的果酱样品的tanδ值均高于未添加的样品，但最高值仍小于0.6，说明复合果酱体系拥有更好的稳定性，在实际的生产中添加BSDF能有效减少果酱的析水现象[25]。

图6 复合果酱体系tanδ随保留时间变化曲线Fig.6 The tanδ curve of compound jam with step time

2.2 BSDF对黄桃果酱质构特性的影响

表3为黄桃果酱质构参数随BSDF添加量的变化关系。由表可以看出，复合果酱体的硬度、弹性、内聚性、咀嚼性以及黏着性都随着BSDF添加量的增加而呈现规律性的变化。随着BSDF的添加量逐渐增加，黄桃果酱的硬度一直增加，当BSDF添加量达到2.0%时，果酱具有最大的硬度，并与其他BSDF添加量的果酱具有显著的差异(P<0.05)，BSDF的组成大部分为刚性颗粒，当BSDF均匀分散到果酱中后，因BSDF的硬度较大从而引起了果酱硬度的增加。与硬度的变化趋势相似，黄桃果酱的弹性随着BSDF添加量的增加而增加，且仍在添加量为2.0%时具有最大的弹性，果酱的弹性增强，表明果酱的弹性性能随着BSDF的添加而增大，这与动态黏弹性的测试结果一致。

表3 复合果酱体系质构参数Table 5 Parameters of texture profile of bamboo shoot fiber/jam gel mixed system

注：不同字母代表显著性差异(P<0.05)。

随着BSDF添加量的增加，果酱的内聚性显著降低(P<0.05)，在添加量达到2%时，内聚性达到最小值，内聚性降低可能是因为添加了BSDF后，果酱中的果胶分子产生了更多的交联所致，也有可能与膳食纤维的粒径大小和自身的工艺特性不同有关。而咀嚼性和黏着性仍随着BSDF的增加而增加，这可能是由于BSDF具有良好的持水性，使得果酱体系的含水量降低，果酱的黏性物质得到浓缩。咀嚼性是食品食用口感的重要指标之一，果酱的咀嚼性增加可能会使得与果酱一起食用的其他食品的咀嚼性同时增加。当添加BSDF后，果酱的黏着性升高，这可能会引起果酱具有黏腻的口感，果酱的清爽度下降[26]。

2.3 BSDF对黄桃果酱色泽的影响

表4为BSDF的添加量对黄桃果酱体系色泽的影响关系。果酱的色泽是其食用品质的重要评价指标之一，拥有良好的色泽可以吸引消费者。由表4可知，相比于未添加BSDF的黄桃果酱，添加BSDF后，果酱的L*增加，且ΔE>3，这表明，添加BSDF后，果酱的色泽与原果酱的色泽间存在极显著的差异(P<0.01)，黄桃果酱的a*值与b*值在添加BSDF前后均为正值，且在添加BSDF后均表现出增加的趋势，BSDF的添加使得果酱偏向红色和黄色的程度更多。黄桃果酱的b*值在添加BSDF前后均显著大于其a*值，果酱色泽主要偏黄，这可能是因为黄桃果酱和BSDF本身偏黄的原因。这一结构与GRIGELMO-MIGUEL测得的水果膳食纤维对草莓果酱的色泽的影响结果相反，GRIGELMO-MIGUEL发现，添加水果膳食纤维后,a*值均大于其b*值，可能是由于草莓果酱偏红所致[11]，而黄桃果酱体系本身偏黄色，其红绿值很低，因此添加了BSDF后影响更大的是L*值和b*值，而对a*值的影响较小。

表4 复合黄桃果酱的色泽参数Table 4 The color parameters of the mixed jam system

2.4 BSDF对黄桃果酱感官品质的影响

BSDF对黄桃果酱感官品质的影响结果如图7所示。BSDF的添加对黄桃果酱感官品质的影响主要体现在果酱的颜色、口感以及涂抹性上，BSDF对果酱的香气和质地的影响并不明显。不添加BSDF的黄桃果酱颜色为黄色，且果酱的光泽度一般，而添加BSDF后，黄桃果酱的颜色发生较大变化，当添加量为0.5%时，果酱的光泽有明显升高，颜色加深，这可能是由于BSDF本身偏黄所致，当添加1.0%BSDF后，果酱颜色感官评价得分最高，此时的果酱色泽最接近消费者的需求，当BSDF添加量超过1.0%后，果酱的颜色的可接受度变差，当达到2.0%添加量时，果酱的颜色得分值最低，果酱的光泽度较差。适量的BSDF的添加可以改善黄桃果酱的食用口感，这可能与BSDF提高果酱的质构特性有关，当添加1.0%BSDF后，黄桃果酱的弹性和咀嚼性有所提升，因而使得黄桃果酱在食用时的口感变好，随着BSDF添加量的进一步升高，果酱的口感下降，在添加较多的BSDF后，硬度和弹性增加的幅度较大，果酱变硬，添加过多的BSDF后，果酱的黏着性增加，果酱食用过程中会出现黏腻的口感，也会使得果酱的食用口感变差。涂抹性是判断果酱品质优劣的重要指标之一，不添加BSDF的黄桃果酱可以具有良好的涂抹性，涂层比较均匀光滑，当添加BSDF后，黄桃果酱的涂抹性逐渐增加，当BSDF添加量≥1.0%时，黄桃果酱具有最优的涂抹性，果酱涂抹顺畅且涂层光滑，这可能与BSDF的添加增加了果酱的黏度有关。

图7 复合果酱感官评价雷达图Fig.7 The radar chart of compound jam sensory evaluation

图8黄桃果酱感官评价总得分情况，未添加BSDF的黄桃果酱的感官评价得分小于80分，而添加BSDF后，黄桃果酱的感官评分均有所提高，但黄桃果酱的感官评分值随着BSDF添加量的增加呈现先升高后降低趋势。当添加1.0%BSDF时，黄桃果酱具有最佳的感官品质，当BSDF添加量超过1.0%后，果酱的食用品质较1.0%添加量的果酱差，但总体上仍优于未添加BSDF的果酱，BSDF可在一定程度上改善黄桃果酱的食用品质。

图8 复合果酱感官评价总得分Fig.8 The total score of compound jam sensory evaluation

3 结论

BSDF可以作为一种良好的增稠剂添加到浓缩黄桃果酱中，黄桃果酱的黏度随BSDF添加量的增加而逐渐增大，但并未改变黄桃果酱剪切变稀的性质，BSDF添加量大于1.5%后，黄桃果酱的触变性减弱。黄桃果酱的凝胶性质随着BSDF的添加而增大，黏弹体性质在BSDF添加量为2.0%最强。黄桃果酱的弹性、硬度、咀嚼性和黏着性也随着BSDF的添加而逐渐增大，在2.0%BSDF添加量时达到最大值。BSDF的添加对黄桃果酱的色泽有较大影响，添加BSDF后，果酱ΔE均大于3，色泽更偏向黄色。添加1.0%BSDF的黄桃果酱具有更好的食用口感和涂抹性，感官食用品质在总体上达到最佳。综合考虑果酱体系的复合效果，在实际应用中选择BSDF添加量在1%以内均能够有效地改善果酱色泽、流变、质构及感官等品质。