明胶浓度调控菊科山野菜凝胶的理化性质、质构特性与微观结构研究

《JOURNAL OF FOOD PROCESSING AND PRESERVATION》：Effects of Gelatin Concentration on the Physicochemical Properties, Texture, and Microstructure of Asteraceae Namul Gels

　　

菊科（Asteraceae）蔬菜在韩国作为“namul”被广泛食用，是生物活性化合物的丰富来源，但其纤维质地可能对老年人的咀嚼和吞咽构成挑战。研究人员评估了四种菊科源蔬菜（Ligularia fischeri、Aster scaber、Lactuca indica和Glebionis coronaria）70%乙醇提取物的植物化学成分含量和抗氧化特性，并研究了明胶浓度对明胶基菊科蔬菜凝胶质构特性的影响。采用ABTS自由基清除法和铁还原抗氧化能力（FRAP）法测定了源蔬菜提取物的总酚和总黄酮含量及抗氧化活性。通过改变明胶含量（2、4或6 g）调控质构，并采用基于IDDSI的质构评估、仪器硬度测量和韩国工业标准（KS）质构标准进行评价。总酚含量范围为21.616至22.969 mg GAE/g，总黄酮含量为0.241至0.595 mg QE/g，ABTS自由基清除活性为4.763至4.873 mg TE/g，FRAP值为3.067至3.685 mg AAE/g，存在显著的物种依赖性差异（p < 0.001）。基于IDDSI的质构评估将2 g和4 g配方归类为第6级（软质且一口大小），6 g配方归类为第7级（易咀嚼）。仪器硬度从2 g配方的16,858–21,951 N/m2增加至6 g配方的83,575–102,929 N/m2；2 g样品根据蔬菜类型对应KS 2级或3级，4 g样品对应KS 2级，6 g样品对应KS 1级。扫描电子显微镜（SEM）观察显示，增加明胶含量促进了更连续、更致密的凝胶网络形成。总体而言，明胶浓度有效调控了凝胶的理化、质构和微观结构特性。抗氧化测量代表的是源蔬菜提取物而非最终加工凝胶产品，需要进一步研究以评估加工后的抗氧化保留率以及目标人群的感官可接受性和吞咽安全性。

论文解读：明胶浓度调控菊科山野菜凝胶的理化性质、质构特性与微观结构研究

一、研究背景与意义

菊科（Asteraceae）是被子植物中最大的科之一，包含众多属和种，其植物器官如叶、茎和花中积累了丰富的植物化学物质，包括羟基肉桂酸类（如绿原酸、咖啡酸和二咖啡酰奎宁酸）、黄酮类（如槲皮素和木犀草素）以及多种倍半萜内酯，这些化合物因其抗氧化和抗炎特性而广受认可。在韩国，常见的菊科蔬菜包括Ligularia fischeri（gomchwi）、Aster scaber（chamchwi）、Lactuca indica（godeulppaegi）和Glebionis coronaria（ssukgat），这些物种富含酚类、黄酮类和膳食纤维，其功能特性已被广泛研究。

在韩国烹饪传统中，“namul”指通过焯水和调味制备的野生或栽培绿叶蔬菜配菜，是传统韩餐的基本组成部分，也是膳食纤维、维生素、矿物质和植物化学物质的重要来源。然而，菊科namul通常含有高比例的不溶性膳食纤维和致密的纤维组织，导致质地粗糙，即使烹饪后仍可能保持。这些质构特性可能阻碍老年人的咀嚼和吞咽，而年龄相关的咀嚼力下降、牙齿缺失、口干症和吞咽困难是限制老年人食物摄入的主要因素。流行病学证据表明，相当比例的韩国老年人群经历咀嚼困难，这与蔬菜和必需营养素摄入减少以及营养不良风险相关。

因此，迫切需要开发能够改变纤维蔬菜质构以促进咀嚼和吞咽同时保留营养和功能成分的加工策略。国际吞咽障碍饮食标准化倡议（IDDSI）为吞咽障碍患者和老年人提供了质地改良食品的标准化标准，韩国的“老年友好食品”体系也增加了对符合适当物理性质标准的蔬菜基产品的需求。基于此，本研究旨在比较四种菊科蔬菜70%乙醇提取物的总酚和总黄酮含量及抗氧化活性，并研究明胶浓度对凝胶型菊科蔬菜产品的理化性质、仪器硬度、IDDSI和KS质构特性及微观结构的影响。

二、主要技术方法

研究人员采用了多种关键技术方法开展研究。首先，通过70%乙醇提取制备四种菊科蔬菜的提取物，采用Folin–Ciocalteu比色法测定总酚含量（TPC），采用氯化铝比色法测定总黄酮含量（TFC），采用ABTS自由基阳离子脱色法和铁还原抗氧化能力（FRAP）法评估抗氧化活性。其次，通过焯水、调味、冷冻、pacotization均质化和明胶凝胶化制备凝胶型蔬菜产品，明胶添加量分别为2、4或6 g。质构评估采用基于IDDSI框架的叉压测试，以及使用质构分析仪进行仪器硬度测量，结果依据韩国工业标准KS H 4897进行分级。微观结构通过扫描电子显微镜（SEM）在1800倍放大下观察。统计分析采用单因素方差分析（ANOVA）和Duncan多重范围检验。

三、研究结果

3.1 植物化学成分含量

四种菊科蔬菜的总酚含量存在显著差异（p < 0.001），A. scaber含量最高（22.969 mg GAE/g），其次为L. fischeri（22.252 mg GAE/g）、L. indica（21.794 mg GAE/g）和G. coronaria（21.616 mg GAE/g）。总黄酮含量同样差异显著（p < 0.001），L. fischeri最高（0.595 mg QE/g），其次为A. scaber（0.441 mg QE/g）、L. indica（0.307 mg QE/g）和G. coronaria（0.241 mg QE/g）。这些结果表明黄酮积累存在明显的物种依赖性差异。

3.2 抗氧化活性

ABTS自由基清除活性在四种蔬菜间差异显著（p < 0.001），A. scaber活性最高（4.873 mg TE/g），其次为L. fischeri（4.861 mg TE/g）、L. indica（4.816 mg TE/g）和G. coronaria（4.763 mg TE/g）。FRAP值同样差异显著（p < 0.001），L. fischeri还原力最高（3.685 mg AAE/g），其次为A. scaber（3.455 mg AAE/g）、G. coronaria（3.157 mg AAE/g）和L. indica（3.067 mg AAE/g）。物种间抗氧化活性的差异可能与酚类组成的不同有关。

3.3 IDDSI质构评估与分级

所有样品均形成自支撑凝胶结构且无流动行为。2 g和4 g配方符合IDDSI第6级（软质且一口大小）的适用标准，6 g配方符合IDDSI第7级（易咀嚼）的适用标准。6 g配方在施加指定叉压时发生变形和断裂，压力释放后不能恢复原始形状。

3.4 KS质构评估与分级

仪器硬度随明胶含量增加而增加。2 g明胶样品的硬度为16,858–21,951 N/m²，对应KS 2级或3级（取决于蔬菜类型）；4 g样品硬度为44,869–48,434 N/m²，对应KS 2级；6 g样品硬度为83,575–102,929 N/m²，对应KS 1级。所有配方中明胶浓度对硬度的影响均达到统计学显著水平（p < 0.001）。

3.5 理化性质

pH值范围为6.197至6.303，随明胶含量增加呈下降趋势，但总体变化较小（约0.1 pH单位）。盐度随明胶含量增加而降低，主要归因于稀释效应。明度（L值）随明胶含量增加而升高，a和b值的变化则具有蔬菜特异性。

3.6 微观结构

SEM观察显示，2 g明胶样品的凝胶基质较不紧密且更不均匀，结构松散，植物来源组分更明显。随着明胶含量增加至4 g和6 g，基质趋于更连续和致密，凝胶网络更密实，结构不连续性减少。6 g明胶样品表现出比2 g样品更整合的微观结构。

四、结论

本研究表征了源菊科蔬菜的植物化学和抗氧化特性，并评估了明胶基蔬菜凝胶的理化、质构和微观结构性质。增加明胶浓度提高了仪器硬度并促进了更连续和致密的凝胶网络形成。IDDSI质构评估和KS仪器硬度提供了互补但不等价的信息。2 g和4 g配方符合IDDSI第6级标准，6 g配方符合IDDSI第7级标准并表现出更高的仪器硬度。研究结果表明，明胶浓度是控制菊科蔬菜凝胶质构和结构的有效配方参数。然而，本研究未包含老年参与者、感官评价、直接咀嚼测试或吞咽安全性评估，最终加工凝胶的抗氧化特性也未测定。未来研究应评估加工后植物化学物质和抗氧化活性的保留率，以及目标人群的感官可接受性、咀嚼特性和吞咽安全性。