预处理与糖衣对芒果粉理化特性、生物活性成分及 1H NMR 代谢组学特征的影响研究

【字体: 时间:2025年07月25日 来源:LWT 6.0

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  为解决高糖芒果粉生产中结块、粘性及品质不稳定问题,研究人员探究化学、热化学及糖衣处理对芒果粉理化特性、生物活性成分及 1H NMR 代谢组学的影响。结果显示热化学处理组无结块,流变性好,类胡萝卜素和黄酮含量高,为优质芒果粉生产提供科学依据。

  
芒果(Mangifera indica L.)作为热带知名水果,以其丰富的营养成分、独特香气和口感享誉全球,在全球产量中排名第六,是第二大贸易热带水果,2021 年全球产量超 5100 万吨,其中亚洲贡献了超过 77% 的产量。然而,芒果常温下货架期仅 5-7 天,易腐烂,旺季损耗率高达 25%-40%。为减少损耗,芒果常被加工成果粉等产品,广泛应用于饮料、甜点等食品中。但芒果天然糖含量高,干燥时易因超过玻璃化转变温度而发粘,导致结块,影响加工效率和产品稳定性。尽管已有芒果粉生产研究,但高糖品种预处理与糖衣结合对品质影响及代谢组学研究不足,此研究正是为填补这一空白。

研究人员开展了相关研究,探讨化学、热化学及糖衣处理对芒果粉的影响,得出热化学处理为最优方法的结论,该研究发表在《LWT》。

研究采用的主要技术方法如下:以孟加拉国 Kalitola 当地市场采购的高糖品种 Katimon 成熟芒果为样本,制备四种芒果粉:化学处理组(M1)、热化学处理组(M2)、化学 + 糖衣处理组(M3)、热化学 + 糖衣处理组(M4)。通过 cabinet dryer 在 55±2°C 下干燥 36±1 小时,结合物理化学分析(水分、酸度、色泽等)、粉末特性分析(堆积密度、流动性等)、生物活性成分检测(总酚、黄酮、类胡萝卜素等)、1H NMR 代谢组学分析(鉴定 14 种代谢物)及感官评价(20 名半训练评委的 9 分 hedonic 评分),并采用 ANOVA、PCA 和相关性分析进行数据统计。

3.1 预处理与糖衣对芒果粉理化特性的影响


研究发现,热化学处理组(M2)酸度最高(1.49±0.02 g/100g),因浸泡和热烫促进柠檬酸和抗坏血酸吸收;糖衣组酸度较低,源于糖稀释芒果粉含量。M2 的 pH 最低(3.97±0.02),与添加有机酸有关;糖衣组 pH 较高。M1 水分含量最高(10.3±0.2 g/100g),M4 最低(4.84±0.07 g/100g),糖的低水分特性降低了整体水分。M4 水分活度最高(0.46±0.01),可能与糖和有机酸影响水蒸气压力有关。色泽上,糖衣组亮度(L*)更高,因糖提亮作用;M2 较 M1 亮度高,热烫分解色素增强反光;M2 的红度(a*)和黄度(b*)较 M1 低,因热烫破坏细胞壁并灭活褐变酶,糖衣组因色素稀释,a和 b更低。

3.2 预处理与糖衣对芒果粉粉末特性的影响


M2 堆积密度(0.70±0.02 g/cm3)和振实密度(0.91±0.04 g/cm3)最高,无结块;M1 因结块空气间隙大,密度较低;糖衣组密度低,因糖结团产生空隙。Carr 指数显示 M2 流动性可接受(23.3±0.8%),糖衣组流动性差(34.5±1.7%-35.2±0.9%),M1 因结块指数最低。M2 吸水指数(WAI)和吸湿性最高,因热处理可能产生低分子吸湿成分;糖衣组 WAI 和吸湿性低,与糖溶解降低持水性及芒果粉含量低有关。糖衣组水溶性指数(WSI)更高(83.0±1.4%-84.0±0.0%),因添加的糖提高溶解性;M1 和 M2 溶解性较低。糖衣组吸油指数(OAI)更高,因结团和低水分增强持油性。

3.3 预处理与糖衣对芒果粉生物活性成分及抗氧化能力的影响


所有处理组抗坏血酸含量均高于原芒果,M2 最高(198±2 mg/100g),因热化学处理浸泡时添加抗坏血酸;糖衣组较低,因糖稀释。M1 总酚含量(TPC)最高(18.0±0.4 mg GAE/g),M2 因热烫可能破坏游离酚而较低;糖衣组 TPC 更低,源于稀释。M2 总黄酮含量(TFC)最高(2.20±0.05 mg CE/g),热烫破坏细胞基质释放黄酮;糖衣组 TFC 较低。原芒果类胡萝卜素最高(13.8±0.8 μg/g),干燥导致处理组降低,但 M2(11.6±0.5 μg/g)因热烫促进提取而高于其他处理组;糖衣组因稀释含量更低。DPPH?清除活性 M1 最高(16.0±0.1 mmol TE/g),与高酚和类胡萝卜素相关;糖衣组因活性成分少而活性较低,所有处理组活性均高于原芒果。

3.4 预处理与糖衣对芒果粉代谢组学特征的影响


通过 1H NMR 鉴定出 14 种代谢物,主要为糖、氨基酸和有机酸。M1 含较高的丙氨酸、苏氨酸、胆碱及蔗糖、α-D - 葡萄糖等 sugars;M2 含较高的岩藻糖、柠檬酸、苹果酸,蔗糖等糖含量较低,可能因热烫和浸泡导致部分糖流失,且热烫使 β-D - 呋喃果糖转化为 β-D - 吡喃果糖。糖衣组蔗糖峰更清晰,但其他代谢物含量低,因芒果粉被糖稀释。M2 糖含量降低可能提高玻璃化转变温度,减少结块。

3.5 预处理与糖衣对芒果粉感官属性的影响


M2 外观评分最高,因色泽鲜亮和高类胡萝卜素;糖衣组外观较差,因糖稀释色素。糖衣组口感更受偏爱,尤其 M3,因额外添加糖符合消费者对甜味的期待;非糖衣组因缺额外糖评分较低。M1 香气最佳,M2 因热烫可能损失挥发性成分而稍低,糖衣组香气最不受欢迎。所有样本整体可接受度无显著差异,M2 因外观优势评分最高。

3.6 芒果粉的主成分分析(PCA)


PCA 显示 PC1 和 PC2 累计解释 96.61% 的变异,不同处理组聚类分离,表明处理方式显著改变化学组成。M1 和 M2、M3 和 M4 分别处于不同象限,体现化学处理与热化学处理、糖衣与否的差异。载荷图显示 L*、a*、b*、黄酮、蔗糖等为 PC1 主要变量,振实密度、吸湿性等为 PC2 主要变量,说明处理对这些特性影响显著。

3.7 芒果粉理化、抗氧化、粉末特性与代谢物的相关性分析


相关性分析表明,维生素 C、酚、黄酮、类胡萝卜素与 DPPH?清除活性正相关,体现其抗氧化协同作用。蔗糖与维生素 C、酚等活性成分及 a*、b值负相关,与 L值正相关,说明糖影响活性成分和色泽。柠檬酸、苹果酸与酸度正相关,因它们是滴定酸度的主要来源。麦芽糖糊精等与部分糖负相关,可能因糖衣组添加糖导致天然糖占比下降。

研究结论与意义:热化学处理的芒果粉(M2)为最优选择,具有无结块、流动性可接受、高类胡萝卜素和黄酮含量、良好外观及均衡代谢组学特征等优势,能有效降低天然糖含量,减少粘性,可作为食品配方中的风味和生物活性强化成分。但高糖含量仍是挑战,未来需优化参数以进一步降糖和减少麦芽糖糊精使用,研究稳定性和生物利用度,为高糖水果加工提供参考,推动芒果粉在食品工业的更广泛应用。

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