《食品科學(xué)》：李大婧研究員、唐冬妹工程師等：海藻糖替代蔗糖浸漬處理對(duì)草莓脯品質(zhì)的影響

糖漬型果脯糖含量往往高于50%，其糖分更多來(lái)自于糖漬過(guò)程，糖漬過(guò)程同時(shí)伴隨滲透脫水，從而降低水分活度，抑制微生物生長(zhǎng)，并具有填充和增甜作用，賦予果脯飽滿的質(zhì)地與更豐富的風(fēng)味口感。蔗糖是最常用的糖，但蔗糖攝入過(guò)多會(huì)帶來(lái)健康風(fēng)險(xiǎn)，采用更健康的功能性糖替代蔗糖成為近年來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

海藻糖化學(xué)名稱為

α-D

α-D

果脯富有彈性的口感主要取決于其中果膠凝膠的形成，草莓果膠為高甲氧基果膠，形成凝膠時(shí)需要大量的糖，糖可與果膠分子鏈上的水分子結(jié)合，降低果膠分子鏈溶劑化程度，使果膠分子鏈間相互作用形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，水和糖等溶質(zhì)被固定在網(wǎng)孔中形成凝膠狀結(jié)構(gòu)。蔗糖和海藻糖雖然分子質(zhì)量相同，但海藻糖溶解度低、與果膠及水分子的結(jié)合特性不同、對(duì)植物細(xì)胞滲透脫水過(guò)程中形態(tài)變化的影響不同，這些差異均會(huì)顯著影響糖漬果脯的理化性質(zhì)。草莓脯加工中白砂糖即蔗糖為用量最大的配料，除健康風(fēng)險(xiǎn)外，蔗糖水解產(chǎn)生大量果糖和葡萄糖也可能是草莓脯褐變的重要因素。

江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所的牛麗影、李大婧*，蘇州優(yōu)爾食品有限公司的唐冬妹*等為了提高草莓脯的營(yíng)養(yǎng)、色澤等品質(zhì)特征，對(duì)添加不同量海藻糖浸漬對(duì)草莓脯固增率、水分分布、糖含量等品質(zhì)的影響進(jìn)行測(cè)定，以期為海藻糖在草莓脯加工中的應(yīng)用提供借鑒。

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不同海藻糖添加量對(duì)草莓脯失水率和固增率的影響

如圖1所示，海藻糖添加量為0%～40%時(shí)，草莓脯失水率為24.61%～31.35%，固增率為22.09%～27.33%，均無(wú)顯著差異（P＞0.05）。隨海藻糖添加量的增加固增率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，線性相關(guān)性達(dá)極顯著水平（P＜0.01，R2＝0.876 9），說(shuō)明海藻糖比蔗糖更難以滲透進(jìn)入草莓脯組織，并且添加量越高，這種現(xiàn)象越明顯。20 ℃時(shí)，蔗糖的溶解度約為204 g/100 g，海藻糖為68.9 g/100 g，因海藻糖的溶解度遠(yuǎn)低于蔗糖，導(dǎo)致海藻糖浸漬時(shí)滲透壓偏低，糖分子向果肉內(nèi)的遷移速率低于蔗糖浸漬，從而使得固增率與海藻糖的添加量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。在姜佳惠的研究中，蔗糖和海藻糖浸漬的凍干草莓失水率分別為27.06%和25.65%，固增率分別為2.33%和2.47%，兩種糖作用差異不顯著（P＞0.05），其認(rèn)為這種差異不顯著可能由于二者相似的分子質(zhì)量。本研究中海藻糖與蔗糖復(fù)合浸漬草莓脯失水率差異不顯著，但固增率隨海藻糖的增加呈線性減少趨勢(shì)，這可能與文獻(xiàn)[13]研究中采用的浸漬方法不同有關(guān)，30%糖液浸漬并在超聲波作用下不同糖浸漬草莓的固增率接近，但在本研究中的固態(tài)浸漬環(huán)境下，傳質(zhì)效率更易受糖溶解性、吸附性、滲透性影響，草莓脯中海藻糖傳質(zhì)效率低于蔗糖，從而使固增率隨海藻糖添加量增加而減少。

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不同海藻糖添加量對(duì)草莓脯水分活度的影響

水分活度是物質(zhì)在密閉容器中達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，水分蒸汽壓與一定溫度條件下純水的飽和蒸汽壓之比。水分活度直接影響食物的質(zhì)地、保存和腐敗，水分活度低于0.7的食品具有較長(zhǎng)的保質(zhì)期。圖2顯示以蔗糖和海藻糖浸漬的草莓脯水分活度介于0.63～0.90，并且水分活度隨海藻糖添加量的上升而上升，線性效果較好（R2＝0.967 0）。據(jù)報(bào)道，蜜餞類食品在水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%～22%時(shí)水分活度通常為0.50～0.75。另外，一般認(rèn)為食品的水分活度約為0.8時(shí)接近于溶解狀態(tài)，水分活度高于0.8時(shí)不穩(wěn)定。海藻糖添加量高于25%的3 個(gè)樣品水分活度高于0.8，說(shuō)明樣品狀態(tài)不穩(wěn)定，可能會(huì)導(dǎo)致草莓脯產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。據(jù)報(bào)道，0%～1%的海藻糖水平下，海藻糖-可得然多糖可通過(guò)氫鍵交聯(lián)形成凝膠，對(duì)水的結(jié)合及束縛性逐漸增強(qiáng)，水的自由度降低，但更高的海藻糖濃度反而對(duì)持水性形成障礙。由此推測(cè)本研究中水分活度隨海藻糖添加量增加而升高的現(xiàn)象可能與草莓脯體系中海藻糖對(duì)水分的束縛能力低于蔗糖有關(guān)，海藻糖比例越高，對(duì)水的束縛能力越弱。

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不同海藻糖添加量對(duì)草莓脯可溶性糖含量的影響

草莓中的糖主要為果糖、葡萄糖、蔗糖，其中不同草莓蔗糖含量的差異最大，加工為草莓脯后蔗糖含量差別也較大。如圖3A所示，在未添加海藻糖浸漬的草莓脯中未檢測(cè)到海藻糖，而添加海藻糖的草莓脯樣品中海藻糖含量隨添加量的增加而呈線性增加（圖3B），R2高達(dá)0.992 9。但是，海藻糖添加量＞25%即蔗糖添加量＜15%時(shí)，草莓脯中檢測(cè)不到蔗糖，這可能是因?yàn)檎崽呛枯^低，在加工過(guò)程中存在損失或轉(zhuǎn)化。另外，將4種游離糖之和計(jì)為總糖，得到草莓脯總糖相對(duì)含量為64.95%～77.01%，所有樣品總糖含量差異不顯著（P＜0.05）。但是，草莓脯中果糖和葡萄糖含量接近，經(jīng)線性擬合，相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.982 5，并且斜率為1.03，約為1，說(shuō)明果脯中的葡萄糖和果糖可能主要來(lái)自蔗糖的水解，一個(gè)蔗糖分子水解為一分子的葡萄糖和果糖，使二者含量接近。

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不同海藻糖添加量對(duì)草莓脯水分狀態(tài)的影響

低場(chǎng)核磁共振技術(shù)可以表征生物大分子系統(tǒng)內(nèi)水分子的狀態(tài)、流動(dòng)性和分布。橫向弛豫時(shí)間T2對(duì)不同狀態(tài)水的區(qū)分更加敏感，一般來(lái)說(shuō)，T2越小，水分與基質(zhì)的結(jié)合性越強(qiáng)；T2越高，水分與基質(zhì)的結(jié)合越弱。根據(jù)弛豫時(shí)間，可將0～10 ms對(duì)應(yīng)的水稱為結(jié)合水，10～100 ms對(duì)應(yīng)的水稱為中間水，100～1 000 ms對(duì)應(yīng)的水稱為自由水。如圖4A所示，海藻糖添加量在0%～40%之間的草莓脯水分狀態(tài)均表現(xiàn)為3 個(gè)峰，其中T21在0.142～4.037 ms之間，T22在1.322～86.97 ms之間，T23在100.0～533.67 ms之間，說(shuō)明草莓脯中同時(shí)存在著結(jié)合水、中間水與自由水。從峰面積來(lái)看，T21對(duì)應(yīng)的峰A21其比例介于1.16%～4.58%，A22為93.4%～98.5%，A23為0.21%～1.88%，3 個(gè)峰中以T22最大，T23最小，說(shuō)明草莓脯中水分以中間水為主。中間水在凝膠結(jié)構(gòu)中對(duì)應(yīng)被凝膠網(wǎng)絡(luò)固定的水分子，這個(gè)特點(diǎn)符合草莓脯為中等水分含量接近凝膠態(tài)食品的特征。

僅添加海藻糖即添加量為40%的草莓脯樣品水分T2圖譜明顯右移，其3 個(gè)峰的弛豫時(shí)間起點(diǎn)值和結(jié)束值均表現(xiàn)為最高值，使其與其他樣品明顯區(qū)分。僅采用海藻糖浸漬草莓脯中水的自由度偏高，并且水分活度最高（圖2），說(shuō)明僅添加海藻糖的草莓脯中水分狀態(tài)穩(wěn)定性較低。

另外，不同海藻糖添加量的草莓脯樣品中3 個(gè)峰的弛豫時(shí)間分布區(qū)間并不完全一致，而是部分重疊，各峰的起點(diǎn)時(shí)間相對(duì)接近，終點(diǎn)時(shí)間則差距較大（圖4A）。隨添加量變化，3 個(gè)峰的弛豫時(shí)間和峰面積比均呈二次函數(shù)規(guī)律變化（圖4B）：T21和T22呈先下降后上升趨勢(shì)，T23則先上升后下降；A21和A23呈先下降后上升趨勢(shì)，A22則先上升后下降。據(jù)報(bào)道，在明膠與蔗糖的混合體系中，隨蔗糖濃度增加，結(jié)合水和自由水的比例分別呈二次函數(shù)減少及增加趨勢(shì)，說(shuō)明蔗糖濃度增加可降低凝膠中水的自由度。如圖4B2所示，T22擬合度最高，在海藻糖添加量為10%時(shí)弛豫時(shí)間最低而峰面積比例最高，但是隨海藻糖添加量的繼續(xù)增加（＞10%），A22比例降低和T22增加，說(shuō)明過(guò)多的海藻糖不利于果脯凝膠結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。因此推測(cè)，只有適量的海藻糖與蔗糖才能協(xié)同互作降低水的自由度。在蘋(píng)果滲透脫水的研究中發(fā)現(xiàn)海藻糖浸漬樣品的T2小于蔗糖浸漬的樣品，即海藻糖與水的結(jié)合性更強(qiáng)，并認(rèn)為這與海藻糖更易形成二水化合物有關(guān)。本研究中結(jié)合水T21與中間水T22均表現(xiàn)為隨海藻糖增加先下降后上升的趨勢(shì)，水分狀態(tài)變化規(guī)律與文獻(xiàn)[26]不同，可能是因?yàn)椴葺吞O(píng)果脆片不同，草莓脯采用海藻糖和蔗糖混合浸漬，并且水分含量較高。

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不同海藻糖添加量對(duì)草莓脯質(zhì)構(gòu)特性的影響

良好的飽滿度與咀嚼性是果脯重要的品質(zhì)特點(diǎn)。采用質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行全譜圖質(zhì)構(gòu)分析測(cè)定黏力、硬度、彈力和咀嚼性，結(jié)果如圖5所示。不同海藻糖添加量的草莓脯樣品黏力為8.4～36.0 g，彈力為0.08～0.19 g，硬度為81.6～437.6 g，咀嚼性為1.50～4.53 mJ。海藻糖添加量40%的草莓脯黏力顯著高于添加量為30%和5%的樣品，但是其他樣品與這3 個(gè)樣品差異均不顯著；所有樣品的彈力均不存在顯著差異；海藻糖添加量40%的草莓脯硬度最高，其他樣品差異不顯著；所有樣品的咀嚼性均不存在顯著差異。因草莓脯的個(gè)體差異以及測(cè)定方法的局限性，使得方差分析難以全面反映不同海藻糖添加量對(duì)草莓脯質(zhì)構(gòu)的影響。對(duì)數(shù)據(jù)分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，海藻糖添加量為35%和40%時(shí)黏力的變異系數(shù)分別為174%和67%，而其他樣品的變異系數(shù)為17%～46%；海藻糖添加量40%的草莓脯硬度的變異系數(shù)為72%，高于其他樣品的變異系數(shù)（16%～64%）。上述結(jié)果表明，海藻糖添加量過(guò)高導(dǎo)致草莓脯質(zhì)構(gòu)特性個(gè)體差異變大，在黏力和硬度上尤為明顯。草莓脯的個(gè)體差異一部分是因?yàn)椴葺陨淼牟町悾缫虺墒於炔煌纫蛩乜赡艽嬖诩?xì)胞大小、細(xì)胞壁彈性、糖含量等理化性質(zhì)的不同，但是草莓脯的個(gè)體差異在較高比例海藻糖浸漬后更為明顯，說(shuō)明浸漬時(shí)糖的不同也會(huì)影響質(zhì)構(gòu)。據(jù)報(bào)道，海藻糖添加到面包中會(huì)影響面筋網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)度和淀粉的水化，添加5%的海藻糖降低了面包貯藏18～30 h時(shí)的咀嚼性。結(jié)合海藻糖添加量的增加草莓脯的固增率（圖1）、糖的組成與分布（圖3）、水分自由度的變化，推測(cè)不同的糖可能影響草莓脯表面的吸附或黏附特性以及內(nèi)在的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)特性，并且海藻糖和蔗糖對(duì)草莓脯質(zhì)構(gòu)的影響可能存在交互作用。

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不同海藻糖添加量對(duì)草莓脯色澤的影響

在色差測(cè)定中，L*值為亮度，a*和b*值分別為紅度和黃度。如圖6所示，不同海藻糖添加量的草莓脯L*、a*和b*值變化范圍分別為23.66～30.04、4.40～8.94、4.86～6.80，變幅最大的為a*值，這與以往報(bào)道中草莓脯a*值更易發(fā)生變化一致。3 個(gè)色值均隨海藻糖添加量增加呈二次函數(shù)變化。L*值先下降后上升，a*值和b*值則先上升后下降，計(jì)算三者頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的X值得到海藻糖添加量分別在21.01%、22.77%、20.70%時(shí)出現(xiàn)極值，說(shuō)明海藻糖添加量約為20%即與蔗糖添加量為1∶1時(shí)色度值出現(xiàn)極值（最低的L*值和最高的a*值與b*值）。此外，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)海藻糖比例過(guò)高時(shí)，草莓脯內(nèi)外均出現(xiàn)白霜狀粉末，這可能是因?yàn)楹Ｔ逄侨芙舛容^低易出現(xiàn)結(jié)晶，因此使L*值增加及a*值和b*值降低。較高的L*值、a*值和b*值是草莓脯色澤較好的表現(xiàn)，鑒于不同添加量海藻糖對(duì)L*值的影響最小，從草莓脯應(yīng)有色澤角度考慮，選擇較高a*值和b*值尤其是較高的a*值為適宜的方案。

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結(jié) 論

海藻糖是食品中常用的蔗糖替代糖，但全部替代蔗糖（添加量為草莓質(zhì)量的40%）加工草莓脯會(huì)降低草莓脯的固增率，使水分狀態(tài)穩(wěn)定性下降，大幅增加果脯硬度，并使草莓脯的個(gè)體差異變大，降低產(chǎn)品的商業(yè)價(jià)值，因此建議采用與蔗糖復(fù)合浸漬的方法。與蔗糖復(fù)合使用時(shí)，中間水即凝膠狀態(tài)比例最高時(shí)對(duì)應(yīng)的海藻糖添加量接近10%，質(zhì)構(gòu)及水分狀態(tài)具有更接近單一蔗糖浸漬的產(chǎn)品。而從色澤角度考慮，在海藻糖添加量約為20%時(shí)色澤最佳。綜合而言，海藻糖部分取代蔗糖有可能獲得更穩(wěn)定的水分狀態(tài)以及色澤。

引文格式：

牛麗影, 蔡晨翔, 李大婧, 等. 海藻糖替代蔗糖浸漬處理對(duì)草莓脯品質(zhì)的影響[J]. 食品科學(xué), 2025, 46(7): 100-106. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240827-194.

NIU Liying, CAI Chenxiang, LI Dajing, et al. Effect of trehalose as replacer of sucrose for osmotic dehydration on the quality properties of candied strawberry[J]. Food Science, 2025, 46(7): 100-106. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240827-194.

實(shí)習(xí)編輯：李雄；責(zé)任編輯：張睿梅。點(diǎn)擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來(lái)源于文章原文及攝圖網(wǎng)

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