破碎温度对番茄浆流变性质与果胶分子结构的影响.pdf

第 2 0卷第 4靳 2 0 01E 7月 无 锡 轻 I 大 学 学 报 J o u r n a l o f W u x i U n i v e r s i t y o f Li g h t I n d u s t r y VD l 2 0 N o 4 J u 】 2 0 01 文章编号 ： 1 0 0 9 0 3 8 X ( 2 0 0 1 】 0 4 0 3 6 3 0 5 破碎温度对番茄浆流变性质与果胶分子结构 的影响 罗昌荣， 麻 建 国， 许 时婴 ( 江南大学 骨品学院， 江苏 无锈 2 1 4 0 3 6 ) 摘要 ：对在不同破碎温度下所得番茄浆的动态漉 变性质 “及果胶物质相对分子质 量的分 布和大 小进行 了研 究 结果表明： 随着破碎温度 的增加 番 茄浆 中果胶 物质 的平 均相对 分子质 量增加但 当破碎 温度 为 9 0时 果胶物 质的平均相 对分 子质量却有 所下降 在 8 0 和 8 5破碎 时 番茄 浆具有相 当太的贮能摸量， 而在 7 5 和 9 0破碎时 贮能模量 值较 小 贮能模 量值对振 荡频率具 有 一定 的依帻性 故番茄浆表现 出弱凝腱特性贮能模 量 G 和损耗模量 G 交汇 点的位置随 着破碎 温度 的升 高向低频 区移动 这说 明破碎 温度越 高 太 分子物质被保 留得愈 多， 体 系呈较 强的弹性； 破碎温度越低， 体系中大分 子物质被保 留得越少， 体 系呈较 强的粘性 关键词 ： 番 茄； 碾碎温厦 ； 景 腔； 贮能模量 ； 损耗模量 中图分类号 ： TS 2 0 1 7 文献标识码 ： A Ef f e c t of Br e a ki ng Te mpe r at ur e o n t he Rh e ol og i c al Pr ope r t i e s a nd Pe c t i n M o l e c u l a r St r u ct u r e of To m a t o Pul p I UO C h a n g t o n g MA J i a n g u o XU S h i y i n g ( S c h o o l o f F ood Scie n c e a n d T e c h n o lo g y ， S o u t h e rn Y a n g t z e Un iv e rs it y Wu x i 2 1 4 0 3 6 C h in a ) A b s t r a c t ：Th e r h e o l o g ic a p r o p e r t i e s ，t h e s i z e a n d d i s t r i b u t i o n o f p e c t in mo le c u la r we i g h t o f t o ma to p u l p s b r o k e n a t d i f f e r e n t t e mp e r a t u r e s we r e i n v e s t ig a t e d Th e a v e r a g e mo l e c u l a r we i g h t o f p e c t i c s u b s t a n c e s in t o ma t o p u l p s in c r e a s e d wi t h t h e i n c r e a s in g b r e a k in g t e mp e r a t u r e s ，wh i le t h e v a l u e d e c r e a s e d wh e n to ma t o wa s b r o k e n a t 9 0D y n a mic s h e a r d a t a r e v e a l e d t h a t t o ma t o p u l p s b r o k e n a t 8 0 a n d 8 5 h a d r e l a t i v e l y h i g h s t o r a g e mo d u l i Th e v a l u es we r e l o we r wh e n t o ma t o e s we r e b rok e n a t 7 5 a n d 9 0 S t o r a g e mo d u l u s wa s d e p e n d e n t o n o s c i l l a t o r y f r e q u e n c ie s t o s o me e x t e n t Th e r e f o r e t h e p u l p s e x h i b i t e d we a k g e l p r o p e r t ie s Th e p o s i t i o n s o f c r o s s o v e r p o i n t o f s t o r a g e mo d u l i a n d L o s s mo d u l i mo v e d t o wa r d l o w f r e q u e n c i e s wi t h t h e i n c r e a s e o f b r e a k i n g t e mp e r a t u r e I t r e f l e c t e d t h a t t h e h i g h e r t h e t e mp e r a t u re wa s t h e mo r e ma c r o mo l e c u t a r s u b s t a n c e s we r e r e t a i n e d i n t a ma t o p u lp ，a n d t h e mo r e o b v io u s Wa S t h e e la s t ic p r o p e r t i e s ，a n d v i c e g Y S a Ke y wor d s ： t o m a t o；b r e a k i ng t e mpe r a t ur e ；pe ct i n；s t o r a ge m o d ul u s；l o s s mod ul us 番茄营 养丰富， 味道鲜美， 色泽亮红 是许多 加 工食品中非常宝 贵的原料， 全球食 品工业 对番茄 的 需求量一直居高不下 成熟 的番茄可 以加工成一 系 列的产品， 例如番茄浆、 番 茄酱 、 番茄 汁、 番茄 粉、 番 收稿 日期 ： 2 0 0 1 0 3 1 4 ； 修订 日期 ： 2 0 0 1 0 4 2 2 作者简介 ：罗昌荣 ( 1 9 7 0一) 男 湖南衡 阳人 食 品科学博士研究生 3 6 4 无锡轻I大学学报 第 2 0卷 茄汤料 以及番茄 沙司等 l l 对于这 些番茄制 品来 说， 最重要的就 是它 们的色 泽和稠度 因为番茄 制 品色泽和稠 度的 好坏是 评价产 品等 级与产 品质 量 的主要指标 而番茄制 品的稠度取决 于其 中的果胶 分子的含 量和 番茄浆颗粒 的大小 作者主要研 究了 不l百 J 破碎 温度 下番茄 浆的流 变性质 与果胶 分子结 构之间的荧系 1 材料 与方法 1 1 仪器与设备 单道打 浆机 ， 江苏靖江食品机械制造 厂制； HI 3 恒 流泵， 上海沪西分 析仪器 厂制 ； G L 一2 0 B冷冻 离 心机， 上海安亭 科学 仪器 厂制 ； 8 1 2型磁力 恒温搅 拌器， 上海县 曹行无线 电元件 厂制 ； 高级恒 温水浴 锅 ； TA加0 0流 变仪， T A公 司制造 1 2 实验方法 1 2 1 番 茄浆 的制备将色泽 鲜红、 成熟 的番茄 ( 1 8 5 6品种， 山东寿 光蔬 菜养殖基地 ) 清洗干净 ， 把 腐烂 和带有 霉菌 斑 苣以及成熟 度不够 的番 茄拣选 出去， 然后用单道 打浆 机进行 打浆， 打浆机 的筛 网 孔径为 0 6 mm 然后 用蠕动 泵使番茄 浆迅速 通过 不同温度的油浴 ( 通过 高温油浴 的时间为 1 min左 右) ， 使番茄浆 的出口温 度分 别为 7 5 ， 8 O ， 8 5 ， 9 O ， 然后用冰浴将其迅 速冷却到室 温 用玻璃瓶 密闭保 存， 放入 4 冰箱 中冷藏备用 1 2 2线性粘 弹区的确定 采用动 态法测定 流变 性质， 首 先必须确 定线性 粘弹 区 因 为只有在 线性 粘弹区范 围内， 样品的结构才不至于被破坏 采用 4 C 1 “11 平 行板测定流 变性 质， 测定温度 为 2 0， 振荡 频率 固定在 l Hz ， 进行扫描， 复合模量 G 垣定的振 幅区为线性粘弹区 1 2 3 流 变性质 的动志测定 在线性粘弹 区范围 内， 选定一剪切应力 ， 然后 固定该剪切应 力， 振荡 频 率为 1 2 5 Hz ， 对不同破碎温度下所得 的番茄浆 采 用 T A 1 0 0 0 流变仪分别测定其储能模量 G 、 损耗模 餐 G 随振 荡频率 的变化 1 2 4 果胶样品 的制备称取在不 同破碎温度 下 制得的番茄浆 1 0 0 g ， 然后添加无水 乙醇 4 0 0 mI 于 番茄 浆中， 添加无 水乙醇 的同时进 行搅拌， 使番 茄 浆充分分散 在 6 0 0 0 r ra i n的条件下离心 2 0 mi n ， 沉淀用 8 0 乙醇洗两遍 ， 离 心收集 沉淀 用吹风 机 将沉淀 吹干 去 除残 留的 乙醇 然 后将沉淀 重新 分 散于 5 0mI 的蒸馏水 中， 在 6 0下保 温 3 0m n 然 后在 6 0 0 0 r m n下离 心 2 0 ml 【 【 I 将所得 上清液用 1 2 0 mI 无水 乙醇对 果胶进行 沉淀 ， 在 7 2 0 0 r rai n 条件 下离心 2 0 m n ， 所得沉 淀用 8 0乙醇洗两遍， 离心 收集沉 淀 将所得沉 淀用 吹风机 吹干， 击除 残 留的 乙醇 将 所得沉淀溶 解于 2 0 mI 0 1 mo l I 的 Na NO3 溶液 中， 溶 液经微孔膜 ( 0 4 5 v m) 过滤 后进 HP I 色谱拄 1 2 5 HP I C 法 测 定 果 胶 相 对 分 子 质 量 及 相 对 分 子质 量 分 布 1 )色谱 条件如下： 色谱柱为 Ult r a h y d mg e l Lin e a r 2( 7 8 mm 3 0 0 mm) ； 流 动 相 ： 0 1 mo l I Na No 3 ， 体积流量为 0 9 mI mm， 柱 温为 4 5 ； 池 温为 3 7， 进样量为 2 0 I 2 )标准样品保留时间与相对分子质量的关系 ： 徐斐 根据若 干 个已知 相对分 子质 量的葡 聚糖 在 相 同色 谱条件 下 测得 的保 留 时间， 得 到如 下关 系 式 ， 其线性 相关系 数为 0 9 9 9 2 Rr ( 保留时 间) 与 M ( 相 对分子 质量) 的关 系 式为 lg M =一0 4 5 9 Rr+1 3 0 1 3 3 )果胶相对分子质量大 小计算方法 ： M = M z =A ? A 其 中： M 为果 胶的平均相对分子质量， J 为每一组分的相对分 子质量 ， ，为每一组分峰面积占总峰面积的 比例， A， 为每一组分的峰面积， A 为总峰面积 2结 果与讨论 2 1 不同破碎温度对 番茄浆 中果 胶物质相对 分子 质 量大 小和分 布的影响 从图 1可以看出， 采用 2根 串联 的 Ul t r a h y d r o g e l 柱 可以很好地分离番茄浆 巾的果胶物 质 4 圈 1 番茄浆中果胶物质的 H P L C围 F i g 1 Th e HPLC pr o f i l e o f p e c t l a i n t o ma t o p u l p 第 4期 罗昌荣等 ： 破碎 温度对 番茄浆流 变性质与果胶分子 结构的 影响 3 6 5 根据 HP LC图， 表 1给出 了不 同破 碎温度下番 茄浆中果胶 分子 的平均相对 分子质量 表 1 破碎温度对番茄浆中果腋平均相对分子质量的影响 Ta b 1 Ef f e c t o f b r e a k i n g t e m p e r a t u r e o n t h e a v e r a g e m o l e c u l a r we iI g h t o f p e c t i n i n o b t a i ne d t o m a t o p u l p 破碎温度 平均相对分子质量 7 5 8 0 8 5 9 0 3 9 0 0 0 6 8 0 0 0 1 2 7 3 0 0 8 9 7 5 0 从表 1的数据 可知， 破 碎温度对番茄浆 中果胶 大分子的保 留有较大 的影响当破碎温 度从 7 5 逐渐升高时， 番茄 浆中果胶的平均 相对分子质 量也 逐渐增 大 这 可能 是随着 破碎温度 的提高， 番 茄浆 中果胶酯酶和 聚半乳 糖醛 酸酶 的活性受 抑制 程度 增加， 从而番茄浆 中果胶大分子被 酶降解的程 度也 随之降低， 因此 ， 番茄 浆中大分 子果胶 物质的 含量 随破碎温度 的升 高而 增加 但 当破 碎温度 超过 9 0 时， 番茄浆 中果胶 分子的平均 相对分子质 量开始 下降 这可 能是 由于 当破碎 温度超过 9 0时， 番茄 浆的组织 结构 受到 一 定程 度的 破坏 ， 结 构 变得松 散， 果胶物质之 间或 果胶物质 与其它物质之 间的连 接变得 不象原来 那么 紧密 因此， 果胶分 子有 可能 被残留的聚半乳糖 醛酸 酶所 降解 番茄在 9 0 破 碎时 其 中的聚半 乳糖醛酸酶 不会被 完全钝 化， 要 在 1 2 0作用 1 5 s 时活性才能完全受到抑制 A Tr i im 等_ 5 认 为如果破 碎温度 超过 9 0时 ， 所 制 备的番茄浆的结构会发生塌陷 2 2 线 性粘弹 区的确定 从 图 2可以看 出， 番茄 浆的线性粘弹 区的范 围 比较窄， 当振荡应力大于 0 3 0 P a时， 复合模 量不再 处于线性 范 围 因 此， 当动态测 定番茄浆流 变性 质 时， 振荡应力应小于 0 3 0 P a 墨 d E 圉 2 番茄浆线性粘弹区的测定 F i g - 2 Th e de t e r mi n a t i o n o f l in e a r v i s c o e l a s t i c ra n g e o f t o ma t o p u l p 2 3 采用动态法测定不 同破碎温 度下 番茄浆 的流 变性质 完全弹性 的固体或真 正的凝胶， 其贮能模量 G 值 比损耗模量 G 值大得 多， 而且基本上不依赖振荡 频 率 6 但 对于 大 部分 食 品体 系或 生物 大 分子 溶 液 一般都属于粘弹性流体 对于粘 弹性流 体， 其 G 和 G 均 不同程 度地依 赖于振 荡频率 从图 3 6 可以看 出， 在本实 验的大 部分 振荡频率 范 围内 G G ， 且 G 与G 都 随振 荡频率 的变 化而变 化， 反映 了番茄浆弱 凝胶 的特性 这 是 由于番茄浆的颗 粒之 间互相作用 ，形成 了网状结 构 贮 能模 量 G 大 于 G ， 表明番茄浆 弹性 大于粘 I生， 且以弹性为主 6 0 5 0 40 是 峨3 0 蛙 2 0 1 0 0 频 率 H z 图 3 破碎温度 为 7 s时番茄浆的 粘弹 振荡 图 3 Th e p r o f i l e o f v i s c o e l a s t i c o s c i l l a t i o n o f t o m a t o p u l p b r o k e n a t 7 5 频率 H z 图 4 破碎温度为 舯 时番茄浆的粘弹掘荡 圉 Fi g 4 T h e p r o f i l e of v i s c o e l a s t i c c i l l a t i o n o f t o m a t o p u l p b r o k e n a t 8 0 振荡频 率州z 图 5 破碎温度为 8 5时番茄浆的粘弹振荡图 Fi g- 5 Th e pr o f i l e o f v isco e l a s t i c o s c i l l a t i o n o f t oma t o pu l p b r o k e l a t 8 5 舳 砷 柏 蛐 帅 0 日 d 唰 3 6 6 无锡轻I大学学报 第 2 O卷 捌 圈 6破碎温度为 9 0时番茄装的粘弹振荡图 F i g 6 Th e p r o f i l e of v i s c o e l a s t i c o c i l l a t l o n o f t o ma t o p u l p b r o k e n a t 9 0 从图 3 6还 可以看 出， 破碎温 度对番 茄浆 的 流变性质 具有较 大 的影 响 这 是 由于破 碎 温度 不 刷 番茄浆中果胶的相对 分子质量 及相对分子 质 量的分 布不 同 从 而番 茄浆 的 流变 性质 也有 所 不 同 B e r e s o v s k y等人 认 为 ： 番茄 浆、 汁和酱 呈现弱 凝胶是由于它们 的颗粒 之间形成 网状结构 引起 的 由于破碎温度不 同 番茄 浆体 系 内的酶被钝 化的程 度也各不相同 ， 即果胶分子 被酶降解 的程 度也各不 相 同 因而果胶分 子的平均相 对分子质量 和相对分 子质量的分布也各 不相 同 另外， 破碎 温度不 同， 番 茄浆颗粒的大小和微观结 构可能也会 有所不 同 而 流变性质反映了番茄浆颗 粒大小 、 颗粒之 间的相互 作用 以及果胶分子之间的相互作用 从图 7可知 当破碎温度为 8 0和 8 5时 ， 番 茄浆随着振荡频 率的增加 贮能 模量 G 迅速增加 在频率为 3 Hz左右 时 贮能 模量分 别达到 1 7 0 P a 和 1 l 5 P a ， 这是由于番茄浆迅速 形成了 比较强 的网 状结构( 即 比较强 的弱凝胶结构 )当振荡频率 大于 3 H z 时， 贮 能模量值 开始呈 下降趋 势 同时也可看 出， 在 8 O和 8 5破碎时所得番茄 浆具有很大 的 弹性 ， 其贮能模量 G 比损 耗模量 G 约大 一个数量 级 从表 1也可以看出， 8 5破碎时， 所得番茄浆果 胶相对分子质量 比 8 O破碎时果胶 相对分子质量 要大 但 8 5破 碎所得 番茄浆 的贮 能模量值 却 比 8 0破碎时番茄浆 的贮 能模 量值要小 固此可 以认 为， 番茄浆的网状 结构主要是 由其中的 固态 颗粒的 相互作用形成的， 而 果胶分子对 网状结构仅起到 加 固的作用 敞 8 O 破碎 时所得 番茄浆 贮能模量 值 比 8 5破碎所得番茄 浆贮能模 量值要大 7 5和 9 0破碎所得番茄浆在外加振荡频率( 小于 l O Hz ) 的作用 下， 贮 能模量 G 上升 的幅 度 比较 小、 比较 慢， 说 明番茄 浆形成 的网状结 构 比较 弱 这 可能是 由于当破碎温度超 过 9 0时， 番茄 浆的 组织结 构 受高温作用， 颗粒变 软， 组织 结构变得松散 ， 因此 番 茄浆颗粒之 间形成的 网状 结构 比较弱 因而 表现出 的弹性较 弱， 故贮能模 董值较 小 另外 ， 由于 颗粒的 软化以及组织结 构的松散 ， 果胶 分子之间或 果腋分 子与其它物 质之 间的连接 变得不象 原来那 么紧密， 果胶 分子 被残 留的聚 半乳 糖醛 酸酶 降解成 小分子 物质 故 果胶分 子 对网 状结 构 的加 固作用 得 以减 弱 前面 已提到 ， 番 茄浆 在 9 0破 碎时， 结构 会发 生塌 陷， 从而也反映 了番 茄浆中所 形成的网状结 构 很弱， 表现为贮能模量值的下降 从表 1 和 图 3可以 看出， 在 7 5破碎时， 由于其 中的酶没有被 完全钝 化， 番茄浆中的颗粒( 由纤维 素、 半 纤维素和原 果胶 等物质组成 ) 和果胶分子 在内源酶 的作用下被 降解 的程度增 大， 颗 粒之 间形 成的 网状结构 也 比较弱 而小分子难于形 成网状结构 ， 故贮 能模量值也 比较 低 蚓 振 荡频 率， H z 破碎 破碎 破碎 破碎 图 7 不同破碎温度下番茄浆的贮能模量随频率的变化 Fi g 7 T h e s t o r a g e mo d u l i o f t o ma t o p u l p a 5 a f u n c t i o n o f f r e q u e n c y 从图 8可知 ， 随着 振荡频 率 的增 加， 番茄浆 的 损耗模量也随之增 加 这说 明番茄浆 的粘 陛随振 荡 频 率的增加 而增 大， 而弹性 随着 振荡频 率 ( 在高频 处) 的增加而下降， 番茄浆 的网状结构被打 破， 在某 一 频率 处粘 眭超过 弹性 占主导地 位 番茄 在 8 O 和 8 5破碎时， 所得番茄浆 的损耗模量也 比较大， 这是因为番茄浆中果胶 大分子 占的比例较 高， 所 以 粘性较大 而在 7 5和 9 O 破碎时 所得番 茄浆 的损耗模量 比较小， 也就 是说 ， 其粘性 比较小 埘 避 耀 5 1 0 I 5 2 0 2 5 振荡频率 H z 图 8 不同破碎温度下番茄浆的损耗模量随频率的变 化 Fi g 8 T he l o s s m o d u l i of t o m a t o p u l p a s a f u n c t i o n o f f r e q u e n c y 鲫 蚰 加 曲 0 第4期 罗昌荣等： 破碎温度对番茄浆流变性质与果脏分子结构的影响 3 6 7 G 和G 随频率变化 曲线 的交汇 ( G =G ) 位 置反映 了体 系粘弹 性 能的 特点 交 汇 点的 频率 越 低， 体系的固态性质越显著 J 从表 2可知， 番茄在 热破碎时， 贮能模 量 G 和损耗 模量 G 的交 点位 置 随着破碎温度的升高 向低频 区移动 这说明 随着破 碎温度的升高， 体 系中的果胶 酯酶和聚半乳糖 醛酸 酶被钝化的程度增加 ， 体系 中果 胶分子降解 的程度 下降 果胶 大分子 被保 留得越多 ， 对番 茄浆 网状结 构 的加固作 用越明显 ， 弹 I生越强 随 着破碎温 度的 降低， 体系中的果 胶酯酶和聚半 乳糖醛酸酶被 钝化 的程度下降， 因而 体系 中果胶分 子被降解的程 度增 大， 果 胶分子相 对分子质 量越小 ， 小 分子物 质含量 增加， 果胶分子之间 及果胶 分子与其它大 分子所 形成的网状结构结点变少， 弹性 下降， 粘性也下降 表 2 不同破碎温度下所得番茄浆 G 和 交汇处的额 直 Ta b 2 T h e c r o o v e r f r e q u e n c i e a o f b o l h mo d u l i o f t o m a t o p u l p b r o k e n a t d i f f e r e n t t e m p e r a t u r e 破碎温度 G 和 相交 的振 荡频率点 H z 9 0 8 5 8 0 7 5 1 3 1 1 6 8 2 l 2 2 2 1 An d f e w Wa 1 认为 1 0 1 ： 在低频 区， 动 态牯弹 参考文献： 数据反映了样品在贮藏 时的情况， 为 厂避 免汁蒗分 离， 要求贮能模 量 ( 即弹 性模 量 ) 与损 耗模 量( 粘 I生 模量) 处于 相同 的数量级 或 大于损 耗模 量 这 也说 明了， G 与 G 在低 频区相 交， 体系 就稳 定， 就 不会 发生离浆 ； G 与 G 在 高额 区相 交， 体 系就 越 不稳 定， 易发 生离浆 这也从 另一个方 面说明 了， 破碎温 度越高， 番茄 浆体 系中酶 的钝 化程度越 高， 体 系 中 果胶分子被酶降解的程度 越低， 被保 留的果 胶分子 的含量愈多， 体系就越 稳定 3 小 结 动态粘弹 I生 测定表 明， 番茄 浆表现 出弱凝胶性 质 贮存模量 G 和损耗 模量 G 交 汇点的位 置随着 破碎温度的升高 向低频 区移动 这说明破碎 温度越 高， 果胶大分子被保 留得愈多 ， 体 系的弹 I生越 明显； 破碎温度越低 ， 体 系 中果 胶 大分子 被保 留得越 少， 体系的粘性越 明显 破碎温度对 番茄浆 中果 胶大 分子 的保 留具有 较大的影 响 破碎温 度愈 高， 果 胶大 分子被保 留得 愈多 但是 当破碎温度超过 9 0 时， 番 茄浆的 内部 结构会发 生塌 陷， 番茄 浆颗粒 的结构受到 一定程度 的破坏， 结构变得松散 ， 因 此， 果胶 分子有 可能被残 留的聚半乳糖 醛酸酶所降 解， 故 果胶分子 的降解程 度会增加 1 N GL r y E N M L S C H WA R T Z S J L y c o p e n e ： c h e mi c a l a n d b io lo g ic a l p r o p e r t ie s J F o o d T e c h n o lo g y 1 9 9 9 5 3 ( 2 )3 8 4 5 2 S H I J OH N ，MA GU E R M L K A K UD A Y L y c o p e n e d e g r a d a t io n a n d is o me r i z a t io n i n t o t n a t o d e h y d r a t io n J F o o d R e s I n t 1 1 9 9 9 32 ： L 5 2 L 3】 徐斐 酶法垒橙汁的研制及其贮藏稳定性的研究【 D 】无锡 ： 无锡轻工大学， 1 9 9 9 【 4 J X U S H I YI N G， S HO E MA K E R C F L U H B S E ff e c t o f b re a k t e m p e r a t u r e o n r h e o l o g ic a l p r o p e r t i e s a n d m i c ms t r u c t u r e o f t o m R t o