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湖北文理学院郭壮教授等|超高压联合酶解处理对红枣汁品质的影响

湖北文理学院郭壮教授等|超高压联合酶解处理对红枣汁品质的影响 食品工业科技编辑部
2023-11-09
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超高压联合酶解处理对红枣汁品质的影响

图片来源于图司机

湖北文理学院郭壮教授等使用超高压技术辅助酶解,并结合电子舌、电子鼻和色度仪对红枣汁的感官品质进行数字化的评价,最后基于多元统计学分析对红枣汁的整体品质进行了研究,以期为我国新疆地区红枣汁加工产业的工艺改良和品质改良提供数据支持。


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红枣汁感官品质整体结构的差异性分析
本研究在使用电子舌、电子鼻和色度仪等仿生设备对红枣汁的多个感官指标进行评价的基础上,首先采用了PCA对红枣汁品质的整体结构进行了分析。基于PCA红枣汁整体感官品质的因子得分图如图1所示。

由图1可知,空白对照组(CK)、先超高压再酶解组(CM)和先酶解再超高压组(MC)的红枣汁样品在空间分布上呈现出明显的分离聚类趋势。隶属于CK组的红枣样本之间差异较小,全部位于第一象限;隶属于MC组的红枣汁样本全部位于X轴左侧,主要分布在第二象限和第三象限;而隶属于CM组的红枣汁样本之间的差异较大,其在所有象限中均有分布。值得注意的是,尽管CM组和MC组的样本在空间排布上出现一定的重叠现象,但两组与CK组之间仍然存在明显的差异,这说明超高压辅助红枣汁的提取能明显改变红枣汁的感官品质。同时研究还发现,CM组和MC组中在同一压强下的红枣汁样本似乎具有更小的组内距离,这表明不同的压强亦能影响红枣汁的品质,但影响相较于不同处理方式较小。

PCA作为一种无监督的空间排布方法,其在将所有样本在空间上进行排布时仅仅考虑了样本之间的相似性,而忽略了样本的分组信息。因此,本研究进一步使用CCA这一有监督的分析手段,在考虑样品分组信息的基础上,重新对33个红枣汁样本在空间上进行了排布,其结果如图2所示。

由图2可知,不同方式处理的红枣汁样本在空间排布上呈现出明显的分离聚类趋势,隶属于CK组的红枣汁样本聚集在一起,全部位于第一象限;而隶属于CM组和MC组的红枣汁样本全部位于空间左侧,且两组亦分别位于空间的上侧和下侧,呈现出明显的分离趋势,这与PCA的结果相一致,证明了超高压辅助酶解能明显改变红枣汁的品质,且不同处理方式对红枣汁的品质亦有较大影响。同时,本研究进一步采用CA对红枣汁的整体感官品质验证,超高压辅助酶解后的红枣汁与空白组红枣汁存在极显著差异,而不同处理方式获得红枣汁品质差异相对较小。由此可见,超高压技术能明显改变红枣汁的品质,这亦进一步验证了PCA和CCA结果的正确。为了对上述定性分析结果进行验证,本研究进一步基于Meta-Storm距离对不同顺序和压强对红枣汁品质的影响进行了定量分析,其结果如图3所示。

由图3可知,不同压强制备的红枣汁样品感官品质之间存在极显著差异(P=0.001),不同处理顺序制备的红枣汁感官品质亦差异极显著(P=1.60e-12)。值得一提的是,处理顺序对红枣汁感官品质影响的F值要大于压强。由此可见,处理顺序和压强对红枣汁感官品质的均具有显著性影响,且不同处理方式对红枣汁感官品质的影响大于不同压强,这亦与PCA、CCA和CA等定性分析结果相一致。
2
不同处理方式制备红枣汁中关键感官指标的甄别

由上述分析可知,处理顺序和压强对于红枣汁的感官品质均存在较大的影响,且不同处理顺序的影响远大于压强。若进一步评价纳入本研究的5个压强对红枣汁感官品质的影响,其对于实际生产的意义有限,因此本研究后续分析中仅对不同处理方式对红枣汁品质的影响进行评价。基于PCA红枣汁整体感官品质的因子载荷图如图4所示。

由图4可知,PC1主要由风味指标构成,而PC2主要有滋味指标和色泽指标构成。在红枣汁中高度表达的变量将以高权重(远离原点)投射到该组样品的方向,本研究亦发现了一些与原点距离较远的感官品质指标,且这些指标与不同处理方式对红枣汁的感官品质影响密切相关。将所有变量投影到同一空间,并结合因子得分图关联在相同方向上的变量和样本来观察每个数据集中与特定观测值最密切相关的变量。研究发现,造成不同提取方式之间红枣汁品质差异的主要感官指标分别为a*、b*、L*、芳香型物质、烷烃类物质、酸味和涩味,其在X轴或Y轴的正负端具有较高的权重。而对照图1可知,相同象限内的样品和指标之间呈现明显的正相关性。由此可见,超高压辅助酶解能增加红枣汁中芳香型物质的相对强度,并减少烷烃等不良物质的含量;且不同顺序的超高压辅助亦会造成不同的影响,先超高压后酶解可能会造成红枣汁的L*、酸味和涩味等强度的增加,而先酶解后超高压则会导致红枣汁的a*和b*强度上升。同时,本研究仍以不同处理顺序为分组依据对造成差异的关键性指标进甄别,结果如图5所示。

由图5可知,在全部21个感官指标中W1C、W3C、W5C、W1W、W2W、W1S、W3S和W5W等8个风味指标与RDA排序轴上的样本具有良好的赋值相关性,因而本研究认为正是这8个指标导致了CK组、CM组和MC组中红枣汁整体感官品质存在较大的差异。由图5亦可知,芳香型物质指标在MC组正方向上具有较大的投影值,而在其他两组负方向上具有较大的投影值,而其他风味指标则呈现相反的趋势,这说明MC组中的红枣汁的芳香型要强于其他两组,而其它如烷烃类和硫化物等物质的强度则相对较低。本研究亦进一步对关键指标在三组中的显著性进行了计算,其结果如表1所示。

由表1可知,除W3S外的所有RDA甄别出的关键指标在MC组和其他两组之间均存在显著性差异(P<0.05),且在CM组和CK组之间均不存在显著性差异(P>0.05)。这不仅证明了RDA结论的正确性,还说明了超高压技术能明显改变红枣汁的风味品质,且先酶解后超高压处理能显著提升红枣汁中芳香型物质的强度。

3
超高压处理对红枣汁稳定性的影响
在植物蛋白饮料中,稳定性一直是制约其发展的瓶颈。因此本研究在探讨了超高压技术对红枣汁品质影响的基础上,进一步探究超高压处理是否能改变红枣汁的稳定性,使其品质得到进一步的提升。结果如图6所示。

由图6可知,本研究采用了3种方式对红枣汁的稳定性进行了分析,结果发现在高温和乙醇环境下,红枣汁的稳定性会发生较大的变化。在高温状态下,所有红枣汁的稳定性均会下降,且MC组红枣汁的稳定性相较于其他两组下降的更为显著(P<0.001);而在乙醇处理后,经超高压制备的红枣汁的稳定性显著上升(P<0.05),且先酶解后超高压处理得到的红枣汁的稳定性更好。由此可见,经超高压制备得到的红枣汁可能在果酒的酿制方面具有较好的应用前景。


不同处理方式和压强对红枣汁的感官品质均具有明显影响,且不同处理方式对红枣汁感官品质的影响大于压强。芳香类物质、烷烃类物质和硫化物等风味指标是导致空白组、先超高压后酶解组和先酶解后超高压组红枣汁样品间感官品质存在显著差异的关键指标,经超高压处理后的红枣汁整体感官品质较为接近,并以先酶解后超高压制备的红枣汁品质为更佳,其次为先超高压后酶解,而未经超高压处理的红枣汁感官品质较差。同时,超高压处理可以显著提升红枣汁的非生物稳定性。


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