菠菜添加量对砀山酥梨-菠菜复合脆片品质的影响

张慧哲，刘长虹*，何彩玲，王运香，尚俊杰，郑磊*

（1.合肥工业大学食品与生物工程学院，安徽 合肥 230009；2.安徽省砀山兴达罐业食品有限公司，安徽 宿州 235300）

砀山酥梨栽培历史悠久，是目前中国栽培面积最大和产量最高的梨品种，其果实大、皮薄多汁、肉多核小、口感甜脆[1-2]。砀山酥梨具有丰富的营养价值，包括多种人体所需氨基酸、维生素和矿物质等[3]，可以润肺止咳，消炎降火。菠菜是最常见的蔬菜之一，其富含类胡萝卜素、抗坏血酸、矿物质、膳食纤维等营养元素，其中抗坏血酸含量位于蔬菜类之首[4]，这些成分在提高人体免疫力、改善胆固醇代谢及预防心血管疾病等方面有积极的作用。

干燥是果蔬贮藏最有效的加工方法之一，脆片能保持良好的营养和感官特性，深受消费者喜爱。通过降低干燥过程中产品的水分含量，可以在很大程度上防止化学反应和微生物降解造成的质量损失[5]。然而，干燥产品的特性可能会受到干燥处理的影响[6]。已有的干燥方式包括微波干燥[7]、真空干燥、红外干燥[8]等，会对产品的品质产生较大影响，而真空冷冻干燥已广泛用于获得高品质、高价值的脱水果蔬。真空冷冻干燥果蔬脆片，不仅保留了果蔬的色、香，而且具有口感酥脆、热量低、货架期长等特点[9]。目前，市售产品一般以单一果蔬为原料，存在营养不均衡的问题，而复合果蔬脆片具有营养丰富、风味互补的优势[10]，可改善和平衡产品营养，满足人体对多种营养物质的需求。

试验采用真空冷冻干燥法制备砀山酥梨-菠菜复合脆片，考察不同菠菜添加量对脆片品质的影响，分析比较复合脆片的质构、色泽、抗氧化成分、膳食纤维、微观结构等，旨在为提高复合脆片产品品质提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

砀山酥梨、菠菜：市售。抗坏血酸、Al（NO）3、NaOH、浓硫酸（均为分析纯）：中国医药集团有限公司；没食子酸、芦丁（均为分析纯）：上海阿拉丁生化科技有限公司；2，6-二氯靛酚（纯度97%）：麦克林生化科技有限公司；膳食纤维检测试剂盒（α-淀粉酶、葡萄糖苷酶、蛋白酶）：Megazyme公司；蒽酮（分析纯）：美仑生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

SCIENTZ-12N冷冻干燥机：宁波新芝生物科技有限公司；TA-XT plus物性仪：英国Stable公司；Regulus 8230扫描电子显微镜：日本日立公司；H1650-W紫外分光光度计：赛默飞世尔科技（中国）有限公司；Q200差示扫描量热仪：美国TA公司。

1.3 工艺流程

菠菜、砀山酥梨→清洗→去皮去蒂、切段/片→沸水漂烫2min→打浆→将菠菜浆和梨浆混合重组→100g样品均匀平铺在直径20 cm的圆盘上摊片→预冻→冻干。

复合脆片菠菜添加量分别设为0%、10%、20%和30%，其中未添加菠菜的脆片设为对照组；复合果蔬浆在-20℃预冻12 h，真空冷冻干燥24 h，取出，包装。

1.4 试验指标及测试方法

1.4.1 水分含量测定

参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》中的直接干燥法，测定水分含量。

1.4.2 硬度和脆性测定

采用物性仪（P/6探头、速度为1.00 mm/s）对脆片进行测定[11]，最大峰值表示硬度，峰值积分面积表示脆性。

1.4.3 色泽测定

采用色差仪对脆片的L*、a*和b*进行测定，色差用ΔE表示，ΔE越小则脆片与鲜梨的色泽越接近，ΔE通过下式计算[12]。

式中：L0*、a0*、b0*为未添加菠菜时脆片的色度值；L*、a*、b*为复合脆片的色度值。

1.4.4 可溶性糖含量测定

可溶性糖含量测定采用蒽酮-硫酸比色法，参照丁秀玲等[13]的方法，略作修改。将样品放入盛有沸水的锥形烧瓶中，在沸水浴中加热10 min，冰水浴冷却至室温，过滤，摇匀。取稀释液1 mL，加4 mL蒽酮试剂反应，测定620 nm处的吸光度。以葡萄糖浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线，得到标准曲线为y=0.006 5x+0.002 3，相关系数 R2=0.999 2。

式中：A为样品的吸光度；k为稀释倍数；m为样品质量，g。

1.4.5 抗坏血酸含量测定

抗坏血酸含量测定参照GB 5009.86—2016《食品安全国家标准食品中抗坏血酸的测定》中的2，6-二氯靛酚滴定法，抗坏血酸含量计算公式如下。

式中：V、V0分别为滴定样品和空白消耗2，6-二氯靛酚溶液的体积，mL；T为2，6-二氯靛酚溶液滴定度，mg/mL；A为稀释倍数；m为样品质量，g。

1.4.6 总酚含量测定

总酚含量采用福林酚法[14]测定。将样品加入50%乙醇中，涡旋混匀，超声提取60 min，12 000 r/min离心10 min取上清液，加等体积福林酚及7.5%（质量分数）Na2CO3溶液混匀，放于黑暗环境中反应30 min，在760 nm处测吸光度。以没食子酸浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线，得到标准曲线方程为y=0.004 8x+0.009 2，相关系数 R2=0.999 6。

1.4.7 总黄酮含量测定

取适量样品，加70%乙醇超声提取30 min，10000r/min离心10min，取1mL上清液，加入300μL的5%NaNO2反应6 min，再加入300μL的10%Al（NO3）3反应6 min，加4%NaOH溶液2 mL反应15 min。在510 nm处测吸光度[15]。以芦丁浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线，得到标准曲线方程为y=0.002 3x+0.096 9，相关系数 R2=0.999 5。

1.4.8 感官评价

选10名具备专业知识和专业技能的人员对不同菠菜添加量的砀山酥梨-菠菜复合脆片成品进行感官评价，评价标准见表1。

表1 砀山酥梨-菠菜复合脆片感官评价标准Table 1 The sensory evaluation standard of Dangshan pearspinach composite crisps

1.4.9 膳食纤维含量测定

称取2份试样，分散在吗啉乙磺酸-三（羟甲基）氨基甲烷缓冲液中，依次加入热稳定α-淀粉酶、蛋白酶和淀粉葡萄糖苷酶酶解。抽滤、烘干，记录残渣质量，分别测定蛋白质和灰分含量。膳食纤维含量计算方式如下。

式中：mR1和 mR2为残渣质量，g；mP、mA分别为样品残渣中蛋白质和灰分质量，g；mB为空白质量，g；m1和m2为样品质量，g。

1.4.10 热重分析

将干燥粉末（5 mg～10 mg）放置在密封的铝盘中。利用差示扫描量热仪对玻璃化转变温度进行分析。将密封的含干燥样品的铝盘置于差示扫描量热仪中，以10℃/min加热到120℃，然后在120℃稳定5 min。空坩锅作为参考。在运行过程中使用氮气作为吹扫气体，流速为50 mL/min。使用TA通用分析软件分析差示扫描量热仪热图数据，以确定玻璃化转变温度（glass transition temperature，Tg）和比热值变化（Δspecific heat capacity，ΔCp）。

1.4.11 微观结构观察

用扫描电镜观察样品的微观结构。将不同处理的样品固定在样品台上。喷金后，在50×和100×下，观察并采集图像。

1.5 数据分析

采用SPSS 20.0对数据进行显著性分析，单因素方差分析模型采用Duncan，使用Origin 2015软件作图。

2 结果与分析

2.1 菠菜添加量对砀山酥梨-菠菜复合脆片色泽的影响

在干燥过程中，色泽变化是影响食品质量和消费者可接受性的主要指标之一[16]。菠菜添加量对砀山酥梨-菠菜复合脆片色泽的影响如图1所示。

图1 菠菜添加量对砀山酥梨-菠菜复合脆片色泽的影响Fig.1 Effects of spinach addition amount on the color of Dangshan pear-spinach compound crisps

菠菜的加入会导致颜色发生显著变化，未添加菠菜的脆片L*、a*和b*分别为63.51、4.41和-13.40。由图1可知，随着菠菜添加量的增加，色差（ΔE）均显著增加（P<0.05）。L*的变化可能与水分的变化有关，也可能是由于部分细胞破裂和纹理变化，导致光吸收率和折射率的变化[12，17]。

2.2 菠菜添加量对砀山酥梨-菠菜复合脆片质构的影响

质构是衡量干燥产品质量的重要指标，菠菜添加量对砀山酥梨-菠菜复合脆片质构的影响如图2所示。

图2 菠菜添加量对砀山酥梨-菠菜复合脆片质构的影响Fig.2 Effects of spinach addition amount on the texture of Dangshan pear-spinach compound crisps

由图2可知，与对照组相比，除菠菜添加量为30%外，菠菜的添加显著增加了脆片的硬度和脆性（P<0.05），可能是复合处理影响脆片的微观结构特征，使得脆片结构紧密、孔隙均匀、质地酥脆，从而导致脆片力学性能的差异[18]。当物料失水时，内外压力间的不平衡会导致细胞收缩和破坏，并形成更大的孔隙，从而影响脆片的质构。随着菠菜添加量的增加，复合脆片的硬度和脆性均呈现先增加后下降的趋势。当菠菜添加量为30%时，样品结构松散、孔隙较少、组织坍塌，硬度和脆度降到最低，分别为4.34 N和62.43 N·s。当菠菜添加量为20%时，复合脆片的硬度和脆性最高，分别达到4.72 N和64.94 N·s。

2.3 菠菜添加量对砀山酥梨-菠菜复合脆片可溶性糖和抗坏血酸含量的影响

不同菠菜添加量对砀山酥梨-菠菜复合脆片可溶性糖和抗坏血酸含量的影响如图3所示。

图3 菠菜添加量对砀山酥梨-菠菜复合脆片可溶性糖和抗坏血酸含量的影响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与前处理造成的损失有关。此外，菠菜中可溶性糖含量较低和重组破坏细胞结构造成内部基质的流出同样对脆片中可溶性糖含量造成影响。由图3a可以看出，未添加菠菜的脆片可溶性糖含量为6.27 mg/g，随着菠菜添加量的增多，复合脆片中可溶性糖含量显著降低（P<0.05）。当菠菜添加量为30%时，复合脆片中可溶性糖含量仅为2.98 mg/g。

由图3b可知，不同菠菜添加量对抗坏血酸含量的影响较为显著。抗坏血酸具有不稳定性和热敏性，其降解受温度、pH值等多种因素的影响[19-20]。另外，在重组过程中酥梨果实细胞结构受到破坏，有利于抗坏血酸的释放。根据前人研究，菠菜的抗坏血酸含量较高[21]，脆片样品中的抗坏血酸含量随菠菜添加量的增加显著提高（P<0.05），菠菜添加量20%的样品中抗坏血酸含量达到0.95 mg/g，当菠菜添加量为30%时，抗坏血酸含量达到1.24 mg/g。

2.4 菠菜添加量对砀山酥梨-菠菜复合脆片总酚和总黄酮含量的影响

酚类化合物不仅对人体健康有益，而且与产品的营养价值密切相关[20]。菠菜添加量对砀山酥梨-菠菜复合脆片总酚和总黄酮含量的影响如图4所示。

图4 菠菜添加量对砀山酥梨-菠菜复合脆片总酚和总黄酮含量的影响Fig.4 Effects of spinach addition amount on content of total phenols and flavonoids in Dangshan pear-spinach compound crisps

如图4a所示，不同菠菜添加量对脆片总酚含量有显著影响，仅以酥梨为原料的脆片样品（菠菜添加量为0%）中总酚含量为2.69 mg/g，而菠菜添加量为10%、20%和30%样品中的总酚含量分别为3.56、4.48、5.35 mg/g，菠菜的添加显著（P＜0.05）提高了复合脆片中的总酚含量。总酚含量的增加，一方面是菠菜的加入，另一方面可能是前处理过程中机械或物理破坏造成的细胞液外流，使得营养成分的释放增加[21]。

与总酚含量变化类似，仅以酥梨为原料的脆片样品总黄酮含量为5.62 mg/g。因新鲜菠菜中总黄酮含量较高[21]，菠菜的添加显著提高了复合脆片中的总黄酮含量（P＜0.05），当菠菜添加量为10%、20%和30%时，总黄酮含量是仅以酥梨为原料的脆片总黄酮含量的1.41、1.89和2.31倍。

2.5 菠菜添加量对砀山酥梨-菠菜复合脆片膳食纤维含量的影响

不同菠菜添加量对砀山酥梨-菠菜复合脆片膳食纤维含量的影响如图5所示。

图5 菠菜添加量对砀山酥梨-菠菜复合脆片膳食纤维含量的影响Fig.5 Effects of spinach addition amount on dietary fiber content of Dangshan pear-spinach compound crisps

膳食纤维被称为“第七大营养素”，具有调节肠道微生物，降低罹患肥胖和心血管疾病的风险[22]。菠菜属高纤维食物，在预防代谢紊乱和增强饱腹感等方面具有重要作用[23]。由图5可知，不同菠菜添加量的复合脆片中不溶性膳食纤维含量无显著性差异（P＞0.05），但菠菜添加量为20%和30%的样品中，可溶性膳食纤维含量均显著提高（P＜0.05），分别为 2.20、3.06 g/100 g。在天然植物细胞中，纤维素是细胞壁的骨架，其中分散着半纤维素和木质素，导致膳食纤维产量低，功能性差。通过重组的方式打破细胞壁，果胶类纤维得到释放，提高了纤维的利用率。

2.6 菠菜添加量对砀山酥梨-菠菜复合脆片热重分析的影响

不同菠菜添加量对砀山酥梨-菠菜复合脆片玻璃化转变温度（Tg）和比热值（ΔCp）的影响如图6所示。

图6 菠菜添加量对砀山酥梨-菠菜复合脆片玻璃化转变的影响Fig.6 Effects of spinach addition amount on the glass transition of Dangshan pear-spinach compound crisps

当温度高于Tg时，分子激发增加，导致热力学、化学和结构转变。Tg越高，样品的贮存稳定性越好[24]。与仅以酥梨为原料的脆片样品相比，添加20%和30%菠菜样品的 Tg显著（P＜0.05）提高到 3.80、6.26℃，这有利于脆片在室温下的贮藏稳定性。

由图6b可以看出，菠菜的添加使得样品比热值显著增加（P＜0.05），这表明样品并非完全符合非晶态材料的要求，或非晶态固体成分高于晶态固体成分[25]。非晶态固体成分越高，再水化速度越快，越容易结块[26]，最终导致脆片质量下降，货架寿命缩短。

2.7 菠菜添加量对砀山酥梨-菠菜复合脆片微观结构的影响

不同菠菜添加量的砀山酥梨-菠菜复合脆片的扫描电子显微镜图像如图7所示。

图7 菠菜添加量对砀山酥梨-菠菜复合脆片微观结构的影响Fig.7 Effects of spinach addition amount on the microstructure of Dangshan pear-spinach compound crisps

切片的微观结构变化可能与水分迁移和细胞破裂有关，导致细胞不同程度的收缩和结构塌陷[17]。在菠菜添加量为0%的样品中观察到不均匀的多孔结构和较大的孔径。菠菜加入后形成多孔结构，细胞壁轮廓清晰。孔隙结构的增加和扩大有利于内部水分的扩散和蒸发。当菠菜添加量为30%时，细胞壁收缩，孔径不均匀，细胞在干燥后粘附而不形成孔隙，结构紧凑[18]。而适量菠菜的加入可以固化细胞壁并填充细胞基质，减少对细胞壁的冲击力，从而形成较小且均匀的孔隙。其中菠菜添加量为20%时，微观结构显示其孔隙较多，分布均匀，可能是复合脆片脆性较高的原因。

2.8 菠菜添加量对砀山酥梨-菠菜复合脆片感官评价的影响

不同菠菜添加量下砀山酥梨-菠菜复合脆片的感官评分如表2所示。

表2 菠菜添加量对砀山酥梨-菠菜复合脆片感官评价的影响Table 2 Effects of spinach addition amount on the sensory quality of Dangshan pear-spinach compound crisps

不含菠菜的复合脆片组织绵软，无咀嚼性，脆片之间互相粘连，影响外观和口感。菠菜的加入对组织、外观和口感均有提高作用，在菠菜添加量为20%时，提高最多，分别为12.13、13.13、19.75分。菠菜添加量为10%和20%时感官评价综合分值较高，分别为74.50和74.39分。但菠菜添加量达到30%时，脆片表面粗糙、口感较差。结果表明，不同菠菜添加量会改变脆片的口感，导致样品的感官特征存在差异[27]。不同菠菜添加量的复合脆片虽然色泽、风味、口感和组织评分各有差异，但总评分均在70分以上，可认为在可接受范围内。

3 结论

通过对选定的理化指标和营养成分的测定，比较了不同菠菜添加量下砀山酥梨-菠菜复合脆片的品质。菠菜添加量为20%时，复合脆片样品的硬度和脆性达到4.72 N和64.94 N·s，感官评分为组织12.13、外观13.13以及口感19.75。与未添加菠菜的酥梨脆片相比，菠菜添加量20%的复合脆片的总酚、总黄酮、抗坏血酸和膳食纤维含量分别提高了0.66、0.93、2.11、1.60倍。添加适量菠菜的复合脆片孔壁结构清晰，孔隙增加且分布均匀。综上所述，添加了菠菜的复合脆片质构酥脆、营养丰富。