紅富士蘋果多酚提取及對蛋液凝膠特性的影響

李新明，高忠東

山西農業大學山西省功能食品研究院（太原 030006）

蘋果為我國產量最大的水果，資源十分豐富，有著很好的營養價值和特殊的保健作用，富含糖、蛋白質、有機酸、維生素和多種酚類化合物。其中，原花青素、酚酸及黃酮類物質為蘋果中主要的酚類成分[1-2]。蘋果中富含多酚類物質，其主要成分為類黃酮類化合物[3-4]。研究表明，蘋果多酚具有重要的生物活性物質和多種藥理功能，具有減少和消除自由基、降血糖和血脂的作用[5-6]。在以往研究中，蘋果多酚的提取技術已有一些報道，但對不同采收期的蘋果中多酚提取及含量比較的報道較少。試驗通過選取不同采收期的紅富士蘋作為原料進行提取，確定不同采收期的紅富士蘋果中多酚含量的差異，以多酚含量高的采收期的蘋果為原料，進行響應面優化提取試驗。

雞蛋營養價值很高，在食品加工中被廣泛使用，然而在加工過程中，它的凝膠特性常會發生變化，影響食品的品質。試驗探究蘋果多酚對冷藏雞蛋全蛋液凝膠強度和持水力影響，進一步開拓蘋果多酚在食品加工上的應用。

1 材料與方法

1.1 原料

蘋果（山西省太谷縣產的紅富士蘋果，采收期分別為8月，9月和10月）；雞蛋（市售）。

1.2 蘋果多酚的提取、純化及分析

1.2.1 多酚提取和提取率

準確稱取200 g蘋果，切碎，加入乙醇水溶液。在不同溫度下提取一定時間后抽濾。濾液轉入500 mL容量瓶，定容，精密吸取2.5 mL樣品液，置25 mL容量瓶中稀釋10倍后，按沒食子酸標準曲線制作法測定吸光度，按式（1）計算多酚提取率（mg/g）。

式中：C為測定液總酚濃度，μg/mL；V為粗提液體積，mL；N為稀釋倍數；W為蘋果原料質量，g。

1.2.2 單因素試驗設計

進行單因素試驗，分析各因素（乙醇體積分數、提取時間、液料比、提取溫度）對蘋果多酚提取率（mg/g）的影響。

1.2.3 Box-Behnken中心組合試驗設計

以單因素試驗結果為基礎，根據Box-Behnken試驗設計原理，以蘋果多酚提取率作為響應值，選取單因素試驗中的4個因素：A（乙醇體積分數）、B（提取時間）、C（液料比）和D（提取溫度），建立四因素三水平的響應面優化試驗，每組平行測定3次，取平均值。設計因素及水平見表1。

表1 響應面試驗因素及水平

1.2.4 蘋果多酚的純化、液相色譜分析。

所有操作按照文獻[7]進行。

1.3 全蛋液準備及貯藏

雞蛋經清洗去殼后，用打蛋器打勻，過濾除雜質，殺菌密封，置于4 ℃下冷藏。

1.4 全蛋液凝膠的制備

用去離子水稀釋蛋液至5%濃度，攪拌均勻后，用蒸汽加熱10 min。將蛋液在室溫下冷卻，就可得到凝膠。

1.5 凝膠強度的測定

參考Sun等[8]的方法測定凝膠強度，重復3次取平均值。

1.6 持水力的測定

參考Kocher等[9]的方法測定凝膠持水力。

1.7 巰基含量的測定

參照賈娜等[10]和Ellman[11]的方法測定巰基含量。

1.8 表面疏水性的測定

采用Kato等[12]的方法測定表面疏水性。

2 結果和討論

2.1 不同提取因素對蘋果多酚提取率的影響

由表2可知，蘋果多酚提取率在乙醇體積分數65%～75%時達到最大，之后則不再顯著增加。比較3種采收期蘋果的多酚提取率，以8月采摘的蘋果多酚提取率最高。綜合考慮，確定乙醇體積分數55%，65%和75%作為下一步工藝優化的3個水平。

表2 不同乙醇體積分數對蘋果多酚提取率的影響 單位：mg/g

由表3可知，蘋果多酚提取率在提取時間55 min時達到最大，之后則不再增加。比較3種采收期蘋果的多酚提取率，以8月采摘的蘋果多酚提取率最高。綜合考慮，確定提取時間50，55和60 min作為下一步工藝優化的3個水平。

表3 不同提取時間對蘋果多酚提取率的影響 單位：mg/g

由表4可知，蘋果多酚的提取率在液料比40∶1～ 45∶1時達到最大，之后則不再明顯增加。比較3種采收期蘋果的多酚提取率，以8月采摘的蘋果多酚提取率最高。綜合考慮，確定固液比35∶1，40∶1和45∶1作為下一步工藝優化的3個水平。

表4 不同液料比對蘋果多酚提取率的影響 單位：mg/g

由表5可知，蘋果多酚提取率在提取溫度45 ℃時達到最大，之后則不再明顯增加。8月采摘的蘋果多酚提取率最高。綜合考慮，確定提取溫度35，40和45 ℃作為下一步工藝優化的3個水平。

表5 不同提取溫度對蘋果多酚提取率的影響 單位：mg/g

2.2 響應面優化試驗

2.2.1 回歸模型的建立及統計檢驗

回歸模型的建立及統計檢驗見表6。采用Design-Expert 7.0.0對所得數據進行分析，結果見表6。

表6 響應面設計方案及結果

通過響應面法優化提取蘋果中多酚的工藝，p值小于萬分之一，表明該二次多項回歸模型高度顯著[13]。通過計算建立蘋果多酚得率的二次多項數學模型：多酚提取率（mg/g）=4.69+0.11A+0.11B-8.333×10-4C+0.11D-0.032AB+0.000AC-0.030AD-2.500×10-3BC-0.045BD-5.000×10-3CD-0.024A2-0.022B2-0.074C2-0.035D2，相關系數R2=0.993 1，該模型極顯著，擬合情況良好。

通過響應面優化分析，得出提取蘋果多酚的最佳工藝條件為：乙醇體積分數70%、溫度40 ℃、液料比35∶1（V/V）、時間55 min。在此條件下實際測定的多酚可達4.79 mg/g，所得值與模型預測值4.83 mg/g高度相符，誤差僅0.84%，驗證該模型可行有效。

2.2.2 蘋果多酚的高效液相分析結果

對蘋果多酚進行高效液相分析，如圖1所示。蘋果多酚中，綠原酸含量為35.207%（保留時間4.089 min）、兒茶素含量為3.991%（保留時間6.164 min）、根皮苷含量為15.662%（保留時間16.921 min）、槲皮素含量為0.274%（保留時間20.505 min）。

圖1 蘋果多酚的高效液相分析

2.3 蘋果多酚對冷藏過程中全蛋液蛋白凝膠強度變化的影響

蘋果多酚對全蛋液貯藏期間凝膠強度變化的影響如圖2所示。隨著冷藏時間延長，空白對照組凝膠強度持續降低，蘋果多酚處理組在冷藏期間凝膠強度也持續下降，相比空白對照組，在蘋果多酚處理組，冷藏期間凝膠強度的降低速度相對要低很多，這表明蘋果多酚對全蛋液凝膠性能的惡化起到較好延緩作用。隨著蘋果多酚處理濃度增加，這一效果增強。

圖2 蘋果多酚對冷藏過程中全蛋液蛋白凝膠強度變化的影響

2.4 蘋果多酚對冷藏過程中全蛋液蛋白凝膠持水性變化的影響

持水力指食品保持水分或其他食品汁液的能力[14]。全蛋凝膠持水能力主要取決于參與形成凝膠的分子數量及凝膠的結構，當參與形成凝膠的蛋白質和LEP分子越少時，凝膠的孔徑越大且孔隙大小不均，其結構則更為粗糙，這種凝膠的持水能力也就相對較差[15]。蘋果多酚對全蛋凝膠持水力的影響見圖3。

由圖3可知，4組全蛋液蛋白凝膠持水性隨冷藏時間的延長而降低，相比空白對照組，添加蘋果多酚的全蛋蛋白凝膠的持水性高很多，且有一定量效關系。在冷藏16 d時，全蛋蛋白凝膠的持水性分別為68.37%±7.04%（空白對照組），71.38%±6.82%（0.02%蘋果多酚），73.11%±7.38%（0.04%蘋果多酚）和77.36%±8.24%（0.06%蘋果多酚）。

圖3 蘋果多酚對冷藏過程中全蛋液蛋白凝膠持水性變化的影響

2.5 蘋果多酚對冷藏期間全蛋液蛋白質巰基含量變化的影響

如圖4所示，4組全蛋液總巰基含量隨冷藏時間延長而下降，冷藏時間12 d時，4組全蛋液總巰基含量下降到最低值，之后不再下降。與空白對照組相比，3組蘋果多酚添加組全蛋液凝膠樣品的總巰基的含量相對較高[16-17]，且有一定量效正比關系。蛋白質的巰基是一種還原力強的基團，很容易被氧化，從而降低蛋白液的凝膠性[18]。蘋果多酚是一種良好的抗氧化劑[19]，加入蛋液中能降低巰基的氧化，進而提高蛋白凝膠液的穩定性。

圖4 蘋果多酚對冷藏過程中全蛋液蛋白凝膠巰基含量變化的影響

2.6 蘋果多酚對冷藏期間全蛋液蛋白質表面疏水性變化的影響

從圖5可知：在冷藏過程中，4組蛋白液樣品蛋白質的表面疏水性都逐漸升高；在冷藏各時間段，4組樣品疏水性變化與空白對照組間差別不是很顯著。12～14 d時，蘋果多酚處理樣品組疏水性均比空白對照組略低；只有0.06%的蘋果多酚處理組的疏水性與空白對照組差異性比較顯著（p＜0.05）。

注：* p＜0.05；**p＜0.01；與空白對照組比較。

3 結論

在單因素試驗基礎上，發現在8月份采收的蘋果多酚含量最高，響應面優化出蘋果多酚的最佳提取工藝條件為乙醇體積分數70%、溫度40 ℃、液料比35∶1（V/V）、時間55 min。在此條件下實際測定的多酚可達4.79 mg/g，所得值與模型預測值4.83 mg/g高度相符，誤差僅0.84%，驗證該模型可行有效。蘋果多酚中，綠原酸含量為35.207%（保留時間4.089 min）、兒茶素含量為3.991%（保留時間6.164 min）、根皮苷含量為15.662%（保留時間16.921 min）、槲皮素含量為0.274%（保留時間20.505 min）。試驗發現，蘋果多酚能有效延緩冷藏期間全蛋液蛋白凝膠強度、持水力和巰基水平的下降。對蛋液疏水性的增加有一定抑制效果。這將為蘋果多酚在蛋制食品加工領域中的應用提供較好的理論基礎。