5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural,HMF)是一种常见的食品内源性有害物。在食品中,HMF的形成途径主要有2种。第一种是通过焦糖化反应形成[1],如蔗糖热分解形成葡萄糖和呋喃果糖阳离子,后者在高温下快速形成HMF[2];葡萄糖热分解形成3-脱氧奥苏糖(3-deoxyglucosone,3-DG),3-DG再脱水环化形成HMF;果糖热分解既能形成呋喃果糖阳离子,也能形成3-DG,进一步形成HMF[3]。第二种是美拉德反应途径形成,即还原糖和氨基酸形成不稳定的席夫碱,通过1,2-烯醇化和脱水转化为3-DG,继而形成HMF[4]。HMF的形成受pH值、食品成分、温度、加工或储存时间和水分活度等因素的影响[5]。
尽管低浓度的HMF具有体外抗氧化性、抗过敏、抗炎等作用[4],但是高浓度的HMF对眼睛、皮肤和上呼吸道黏膜等具有刺激作用,会对胃上皮细胞造成损伤[6]。长期摄入HMF还会提高小鼠肝细胞腺瘤的发病率[7],引起肾脏毒性、肾小管上皮细胞变性[8]等危害。近期研究发现,HMF在体内可通过磺基转移酶代谢为5-亚磺酰甲基糠醛(5-sulfoxymethyfurfural,SMF),SMF是一种已知的诱变剂和致癌物[9],能够与DNA形成加合物,造成DNA损伤[10]。而且由于肾脏的再吸收,SMF不能通过尿液正常排出体外,会在血液中不断积累,与细胞中的蛋白质和DNA反应[11]。
HMF在食品中的含量较高,平均膳食暴露水平达到6 000 μg/d,超过联合食品添加剂专家委员会(Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives,JECFA)规定的每日允许摄入量(540 μg/d)10多倍[12]。其中,谷物食品、乳制品和咖啡等是人体摄入HMF的主要来源,在麦片和饼干中HMF含量分别为6.9～240.5 mg/kg[13]和1.65～82.78 mg/kg[14],乳制品中含量为37～891 mg/L[15],咖啡中的含量高达110～2 480 mg/kg[16]。HMF也存在于水果和蔬菜制品中,其在干制水果中含量为30～2 200 mg/kg[17],脱水蔬菜中含量为0.04～58.6 mg/kg[18]。在调味品中,HMF的含量也较高,其在中国传统发酵醋中的含量可达26.83～455.13 mg/L[19]。国际食品法典委员会规定蜂蜜中HMF的含量应当小于40 mg/kg(热带地区蜂蜜小于80 mg/kg),国际果汁生产者联合会则建议果汁中HMF的含量应在5～10 mg/L(浓缩果汁中限量为25 mg/L)[20]。鉴于此,采取一定措施降低食品中HMF含量,保障消费者饮食健康,已成为食品安全研究的趋势。
多酚化合物是一类广泛存在于植物中,具有抗氧化、抗炎、抗癌等多种生物活性[21]的次生代谢物。研究表明,多酚类化合物既能够有效消减丙酮醛、乙二醛和丙烯醛等羰基化合物[22-25],抑制晚期糖化终末产物(advanced glycation end products,AGEs)的形成[26],也能够减少HMF的含量[27-29]。如:表儿茶素[30-31]能够通过与HMF形成加合物的方式消减HMF;而表没食子儿茶素没食子酸酯[32]和槲皮素[33]则能够通过抑制3-DG的形成,从而降低HMF含量。目前相关的研究主要集中在儿茶素类物质,其余多酚类化合物对HMF的消减效果与机制尚未清楚。据此,本研究比较了10种多酚对HMF的消减效果,筛选出消减效果显著的根皮素(phloretin,Phl),探究根皮素在焦糖化反应体系中对HMF的影响,并将其应用于广式月饼中,研究根皮素对月饼中HMF含量、感官特性和色度的影响,并进一步采用HPLC-MS/MS技术,推测根皮素消减HMF的机理。本研究发现了根皮素对HMF具有消减作用,并推测其对HMF的消减机理,为根皮素控制食品中HMF含量提供理论研究依据。
1 材料与方法
1.1 材料与设备
1.1.1 材料与试剂
5-羟甲基糠醛(98%),北京百灵威科技有限公司;芹菜素(98%)、柚皮素(98%)、木犀草素(98%)、橙皮素(98%)、漆黄素(98%)、黄芩素(98%)、槲皮素(96%)、白藜芦醇(98%)、杨梅素(98%)、根皮素(98%),安耐吉试剂有限公司;NaH2PO4(99%)、Na2HPO4(99%)、果糖(99%)、葡萄糖(98%)、蔗糖(99%),天津市大茂化学试剂厂;3-脱氧奥苏糖(95%),加拿大TRC多伦多研究化学品公司;甲醇(色谱级),德国默克试剂有限公司;甲醇(分析级),广州光华科技股份有限公司;乙酸(色谱级),天津科密欧;邻苯二胺(99%),上海麦克林生化科技有限公司;根皮素(食品级,98%),广东金骏康生物技术有限公司;低筋小麦粉,益海嘉里金龙鱼粮油食品股份有限公司;花生油,山东鲁花集团有限公司;食用枧水、月饼糖浆,上海枫未实业有限公司;红豆沙馅料,广州酒家利口福;鸡蛋,当地超市。
1.1.2 仪器与设备
SHA-BA型水浴恒温振荡器,江苏省金坛市宏华仪器厂;ME-104/02型电子天平、FE28-CN型pH计,梅特勒-托利多公司;DF-101S型集热式恒温加热磁力搅拌器,上海力辰邦西仪器科技有限公司;LC-20AT高效液相色谱仪、LC-MS8045三重四极杆液相色谱-质谱联用仪[配有电喷雾离子源(electrospray ionization,ESI)],日本岛津仪器公司;XW-80A微型漩涡混合仪,上海沪西分析仪器厂有限公司;TS7010型分光色度仪,深圳市三恩时科技有限公司;电烤箱,广州汇利。
1.2 实验方法
1.2.1 不同多酚对HMF的消减效果
用100 mmol/L、pH 6.0磷酸盐缓冲液(phosphate buffered saline,PBS)配制1 mmol/L的HMF溶液,以甲醇分别配制40 mmol/L的芹菜素、柚皮素、木犀草素、橙皮素、漆黄素、黄芩素、槲皮素、白藜芦醇、杨梅素和根皮素溶液。分别取2 mL HMF溶液和0.5 mL多酚溶液混合在带盖钢管中,加入PBS至总体积为4 mL,HMF和多酚反应浓度为0.5 mmol/L和5 mmol/L,钢管置于180 ℃油浴锅中反应20 min。相同反应条件下,以不添加多酚的样品为对照组。反应结束后迅速取出钢管,冰水浴冷却至室温,将样品移取到10 mL容量瓶中,用甲醇定容,测定样品液中HMF的含量。每个样品平行3组。消减率按公式(1)计算:
消减率/%=[(对照组含量-实验组含量)/对照组含量]×100
(1)
1.2.2 根皮素浓度和反应时间对HMF消减效果的影响
取2 mL PBS(100 mmol/L、pH 6.0)配制的1 mmol/L 的HMF溶液和0.5 mL根皮素甲醇溶液(浓度分别为4、20、40、80 mmol/L)置于钢管中,加入PBS至总体积为4 mL,混合均匀,于180 ℃油浴锅中分别反应10、20、30 min。反应液中HMF反应浓度为0.5 mmol/L,根皮素浓度分别为0.5、2.5、5、10 mmol/L。以不添加根皮素的样品为对照组。反应结束后迅速取出钢管,冰水浴冷却至室温,将样品移取到10 mL容量瓶中,用甲醇定容,测定HMF的含量。每个样品平行3组。
1.2.3 根皮素对焦糖化反应体系中HMF和3-DG的消减效果
用PBS(100 mmol/L、pH 6.0)配制葡萄糖、果糖、蔗糖溶液(浓度分别为100、100、200 mmol/L),取4 mL糖溶液于钢管中,再加入0.011 2 g根皮素,混合均匀,使根皮素的反应浓度为10 mmol/L。在180 ℃油浴锅中分别反应10、20、30 min。以糖溶液单独加热为对照组。反应结束后迅速取出钢管,冰水浴冷却至室温,将样品移取到10 mL容量瓶中,用甲醇定容,测量HMF和3-DG含量。每个样品平行3组。
1.2.4 广式月饼样品制作
广式月饼的制作参考蔡卓[34]的方法。饼皮配方为51.0 g低筋小麦粉,13.0 g花生油,35.0 g转化糖浆,1.0 g枧水。饼皮中分别添加0.3%、0.6%、1.0%、2.0%和4.0%(质量分数)的根皮素,以不添加根皮素为对照组。先将转化糖浆、枧水和花生油搅拌均匀,加入过100目筛的低筋小麦粉和根皮素,和成面团,室温放置120 min。将面团分成每份20 g,均匀压平,包裹30 g红豆沙,搓圆封口,用模具按压成型放入烤盘,在月饼上方喷少许纯净水。烤箱在200 ℃(上下火相同)预热30 min,放入月饼烘烤5 min,取出在表面刷一层蛋黄水,再放入烤箱复烤15 min,取出,冷却后用包装盒密封,室温下保存。
1.2.5 饼皮中HMF和3-DG的提取
取室温保存3 d的月饼,将饼皮和馅料分离,参考OU等[26]的方法进行前处理。称取4.0 g粉碎的饼皮至50 mL离心管中,加入正己烷10 mL,涡旋10 min,10 000 r/min离心10 min,除去上清液;重复上述操作3次,将样品放置在通风橱中过夜,挥干剩余正己烷。脱脂后的样品加入5 mL 80%甲醇水,高速涡旋5 min,10 000 r/min离心10 min,取出上清液,重复提取3次,合并上清液,测量HMF和3-DG含量。每个样品平行3组。
1.2.6 月饼的感官评价
取回软后的月饼进行定量描述评价,评价小组由12名接受过训练的食品科学专业研究生组成(8名女性和4名男性,年龄22～26岁)。参照标准GB/T 19855—2015《月饼》中广式月饼的感官要求,分别以形态、色泽、气味、滋味和油润度为指标制订评分标准,如表1所示。
1.2.7 月饼色度的测定
取室温保存4 d的月饼样品,使用色度仪测定饼面、侧面、底面和生面团的L*、a*和b*值,使用前用标准黑板和标准白板校正,参照五点取样法每组样品测量5次,平行3组。
表1 月饼感官评分标准
Table 1 Sensory evaluation criteria of moon cake
评价项目描述分值权重/%形态外观饱满,表面微凸,轮廓分明,花纹清晰8～10外观较平整,侧面无收缩,轮廓分明,花纹清晰4～7外观不平整,饼身塌斜,无月饼轮廓,饼皮破裂1～315色泽色泽均匀,饼面棕黄或棕红,腰部乳黄或黄色,底部棕黄不焦8～10色泽较均匀,整体呈棕黄色4～7色泽不均匀,底部焦黑,饼面黄偏白,侧面偏白1～315气味气味浓郁,有明显的广式月饼风味,无异味8～10气味较浓郁,有广式月饼风味,无异味4～7无广式月饼风味,有异味1～330滋味具有广式月饼特有滋味,滋味香甜,口感细腻均一8～10具有广式月饼特有滋味,甜度中等,口感一般4～7无广式月饼特有滋味,滋味苦涩,口感粗糙不一1～330油润度饼皮油亮有光泽8～10饼皮较有油光4～7饼皮暗淡无油光1～310
1.2.8 检测方法
1.2.8.1 HMF的检测
参考QI等[30]的检测方法,稍作修改。取1 mL样品用0.22 μm有机系滤膜过滤,采用HPLC法测定HMF含量。检测条件:Welch Ultimate AQ-C18色谱柱(4.6 mm×250 mm,5 μm);进样体积10 μL;流动相体积分数0.1%乙酸水溶液(A相),甲醇(B相);洗脱程序:0～10 min:10%～70% B;10～13 min:70% B;13～20 min:70%～90% B;20～24 min:90% B;24～25 min:90%～10% B;25～37 min:10% B;流速0.5 mL/min;柱温40 ℃;检测波长284 nm。
1.2.8.2 HMF与根皮素加合物的检测
采用HPLC-MS/MS分析HMF与根皮素形成的加合物。HPLC的色谱条件同1.2.8.1节,质谱条件:电喷雾离子源(electrospray ionization,ESI),扫描范围m/z 50～1 050;离子源温度300 ℃,去溶剂化温度250 ℃,毛细管电压4 kV,扫描速率7 500 u/sec,碰撞能量15 V。
1.2.8.3 3-DG的检测
参考ZHANG等[35]的衍生方法,稍作修改。取1 mL样品与0.1 mL 1 mol/L邻苯二胺甲醇溶液混合,60 ℃水浴避光反应4 h。衍生后样品用0.22 μm有机系滤膜过滤,采用HPLC法测定3-DG的含量。检测条件:ZORBAX SB-Aq色谱柱(4.6 mm×250 mm,5 μm);进样体积10 μL;流动相体积分数0.1%乙酸水溶液(A相),甲醇(B相);洗脱程序:0～15 min:28%～43% B;15～30 min:43%～75% B;30～35 min:75% B;35～35.5 min:75%～28% B;35.5～40 min:28% B;流速:0.8 mL/min;柱温40 ℃;检测波长317 nm。
1.3 数据处理
实验数据采用Excel 2019软件处理,以平均值±标准差表示。使用SPSS 22软件对结果进行单因素方差分析,采用Duncan检验,显著性水平为P<0.05。使用OriginPro 2021软件绘图。
2 结果与分析
2.1 十种多酚在模拟条件下对HMF的消减效果
研究发现,多酚类化合物能够消除活泼羰基化合物[22-23],其中根皮素、杨梅素和白藜芦醇等具有高效的消减效果。本研究选取了10种常见多酚,包括黄酮、黄酮醇、二氢查尔酮等不同结构,探究不同多酚在模拟条件下对HMF的消减效果。结果如图1所示,根皮素对HMF消减效果最好,消减率为18.10%;其次为杨梅素(9.95%)和黄芩素(8.97%)。在已有的研究中,QI等[30]发现HMF与表儿茶素的比例从2∶0.86升高到2∶8.6时,180 ℃反应10 min后,HMF的残留率从60%降低到18%,其对HMF的消减率高于根皮素,但两者研究的反应体系(包括反应体积、反应pH和反应容器)不同,本研究是4 mL PBS溶液(pH 6.0)在带盖钢管中密封加热反应,而QI等[30]是0.25 mL溶液在敞口试管中加热反应。根皮素的高效消减率可能与其A环含有间苯三酚结构有关,有研究[22, 24]表明A环含有间苯三酚结构的多酚与丙烯醛、丙酮醛等羰基化合物的反应活性更高,其A环上的任何一个羟基被取代均会降低多酚消减羰基化合物的活性。ZHU等[25]研究同样表明,多酚的C环是开环结构,比闭环结构更活泼,在相同反应条件下,C环是闭环的橙皮素对丙烯醛的消减率为7%,而打开C环后,其对丙烯醛的消减率提升到99%。因此,可能是由于根皮素结构的反应活性更高,其更容易与HMF反应。
2.2 根皮素浓度和反应时间对HMF消减效果的影响
根皮素是存在于苹果、梨和草莓中的一种二氢查尔酮[36],对丙酮醛和乙二醛具有高效的消减能力[37],但其对HMF的消减效果尚未清楚。本论文探究根皮素浓度和反应时间对HMF消减效果的影响,结果如图2所示。0.5 mmol/L根皮素对HMF(0.5 mmol/L)消减效果不明显(HMF含量无显著变化),根皮素浓度从2.5 mmol/L增加到10 mmol/L,HMF消减效果显著提升,消减率从5.07%提升至39.73%(反应30 min时),增加了近7倍,可见根皮素对HMF的消减作用表现出浓度依赖。随着反应时间的延长,HMF的消减率也显著增加,根皮素浓度为10 mmol/L时,反应30 min的消减率较10 min(18.39%)增加了1倍多。表明根皮素对HMF的消减效果与反应时间成正比,这与表儿茶素对HMF的消减效果相类似[30]。
图1 十种多酚对HMF的消减效果
Fig.1 The mitigation effect of ten polyphenols on HMF 注:小写英文字母不同表示具有显著性差异(P<0.05)(下同)。
图2 不同浓度根皮素和反应时间对HMF的消减效果
Fig.2 The mitigation effect of different phloretin concentrations and reaction times on HMF elimination 注:大写英文字母不同表示不同反应时间具有显著性差异(P<0.05), 小写英文字母不同表示不同浓度具有显著性差异(P<0.05)。
2.3 根皮素对焦糖化反应体系中HMF和3-DG形成的影响
HMF能够通过美拉德反应和焦糖化反应形成,这两种途径都由糖(葡萄糖、果糖或蔗糖)作为前体[38]。因此,本研究选取上述3种糖为代表,进一步探究根皮素在焦糖化反应中对HMF形成过程的影响。
由表2可知,在3种糖反应中,根皮素的添加显著减少了HMF的含量,在反应10 min时消减率最高,葡萄糖和果糖体系中消减率分别为57.78%和47.51%。反应20 min和30 min后,消减率下降为38.78%和26.68%(以葡萄糖体系为例)。可能是反应10 min时,HMF生成量较低,相对来说根皮素过量存在,在糖与根皮素反应样品中能检测到剩余的根皮素。在反应20 min和30 min时,HMF的生成量显著增加,其含量较10 min时分别增加了59和237倍(以葡萄糖加热为例),根皮素与HMF的物料比缩小,HMF消减率随之下降。在蔗糖体系中,反应10 min时HMF含量低于检测定量限,而30 min时的含量大约是20 min时的37倍,这与蔗糖需要先分解成葡萄糖和呋喃果糖阳离子,阳离子再转化为HMF有关[2]。蔗糖体系中反应30 min时,HMF消减率为27.86%,HMF含量减少了78.43 mg/L。
表2 焦糖化反应中HMF含量 单位:mg/L
Table 2 Content of HMF in caramelization reaction
反应时间/minHMF含量葡萄糖葡萄糖+根皮素果糖果糖+根皮素蔗糖蔗糖+根皮素100.51±0.04Cc0.22±0.01Cc2.33±0.17Ca1.22±0.15CbNDND2030.97±0.46Bc18.96±1.64Bd78.93±1.96Ba59.98±1.32Bb7.55±1.57Be6.09±0.48Be30121.38±3.07Ae88.99±3.45Af191.52±3.86Ac156.59±2.00Ad281.54±3.81Aa203.11±4.87Ab
注:ND表示含量低于液相检测定量限(S/N<10);大写英文字母不同表示同一列具有显著性差异(P<0.05),小写英文字母不同表示同一行具有显著性差异(P<0.05)(表3同)。
3-DG是HMF的前体物质之一[3],TU等[32]研究发现表没食子儿茶素没食子酸酯能够抑制3-DG的形成,有效降低HMF含量。表3结果显示,在3种糖反应中,根皮素的添加显著减少了3-DG的含量,反应10 min时消减效果最好,葡萄糖、果糖和蔗糖体系消减率分别为37.33%、24.26%和25.45%。这与体系中HMF的变化趋势一致,表明根皮素能够抑制HMF前体物质3-DG的形成。此外,在葡萄糖和果糖体系中,3-DG的含量先增加后减少,可能是反应前期3-DG先形成积累,反应后期逐渐转变为HMF,从而导致反应30 min时3-DG含量下降,而HMF含量则显著增加[30]。
表3 焦糖化反应中3-DG含量 单位:mg/L
Table 3 Content of 3-DG in caramelization reaction
反应时间/min3-DG含量葡萄糖葡萄糖+根皮素果糖果糖+根皮素蔗糖蔗糖+根皮素1038.14±0.17Ac23.90±0.71Cd59.49±1.39Ba45.06±0.82Bb3.63±0.28Ce2.71±0.30Ce2040.36±1.13Ad31.30±0.71Be68.18±1.85Aa58.05±1.20Ab48.16±0.99Bc40.37±0.82Bd3039.21±1.43Ad34.18±0.37Ad53.32±1.31Cb45.71±1.43Bc182.80±3.75Aa165.26±5.82Aa
2.4 根皮素对广式月饼中HMF和3-DG形成的影响
广式月饼是一种传统的中华美食,蔡卓[34]研究发现相较于曲奇、鸡仔饼和杏仁饼等食品,广式月饼中含有较高的HMF,含量达到50.43 mg/kg。并且,广式月饼制作原料中氨基酸含量较低[39],果葡糖浆和蔗糖糖浆(月饼糖浆主要成分)含量高,焦糖化反应是烘培过程中形成HMF的主要途径[40]。前期预实验结果发现,市售红豆沙月饼饼皮中HMF含量高于馅料约10倍。因此,本研究将根皮素添加到广式月饼饼皮中,参考HU等[40]的多酚添加量,设置从低到高5组添加量对比。
由图3可知,随着根皮素添加量增加,饼皮中HMF含量显著下降,消减率分别为46.18%、57.84%、81.74%、83.82%和89.07%。表明在月饼饼皮中,根皮素对HMF的消减率与其添加量成正比,添加量为0.6%时,就能使HMF含量减少一半以上。3-DG是一种活泼的二羰基化合物,除脱水转化为HMF外,还会与蛋白质的氨基结合形成AGEs,AGEs能够在体内积累,与糖尿病、心血管疾病和神经退行性疾病等有关联[41],对人体健康产生危害。饼皮中3-DG含量为(760.11±16.21) mg/kg,是HMF含量(20.28±0.48) mg/kg的37倍多。随着根皮素添加量增加,3-DG含量缓慢下降,消减率分别为3.66%、6.34%、11.23%、29.14%和38.63%。当根皮素添加量为4%时,3-DG消减量达到了293.67 mg/kg。表明根皮素在广式月饼中可有效减少HMF和3-DG含量,这与模拟体系中的研究结果一致。
图3 广式月饼饼皮中HMF和3-DG含量
Fig.3 HMF and 3-DG content in the crust of Cantonese-style moon cake
2.5 根皮素与HMF加合物分析
上述研究表明,根皮素能有效消减HMF。为此,本研究在模拟体系中采用HPLC检测了HMF-根皮素反应产物(图4-a),在284 nm下发现除HMF(保留时间15.9 min)和根皮素(保留时间24.6 min)外,28.2 min时出现一个明显的新物质峰。该物质的二级质谱结果(负离子模式)如图4-b,其分子质量为656(m/z 655.15[M-H]-),其分子离子峰的质荷比符合1分子HMF与2分子根皮素脱水形成加合物(HMF-Di-Phl)的量。碎片离子m/z 273.10([M-H]-)为根皮素,碎片离子m/z 381.05([M-274-H]-)则由加合物脱去1分子根皮素产生。根皮素A环中的C3和C5位置是捕获羰基化合物的亲核位点[37],HMF具有一个活性醛基,能够与多酚A环上的亲核位点发生芳香亲电取代反应[30-31]。因C3和C5两个结合位点的存在,根皮素与HMF存在3种可能的互作方式,推测HMF-Di-Phl的结构如图4-c。在焦糖化反应体系和广式月饼中均检测到了m/z 655.15([M-H]-)组分存在,可见,根皮素能够与HMF反应形成加合物,从而降低体系中HMF含量。
a-HPLC谱图;b-HMF-Di-Phl二级质谱图;c-HMF-Di-Phl二级结构
图4 根皮素与HMF反应液HPLC谱图,HMF-Di-Phl二级质谱图和结构
Fig.4 The HPLC spectrum of phloretin and HMF reaction, the MS2 spectrum and structure of the HMF-Di-Phl
2.6 根皮素对月饼感官特性的影响
对添加根皮素月饼的形态、色泽、气味、滋味和油润度5个方面进行定量描述评价,结果如图5所示。根皮素添加量≤0.6%时,对滋味无显著影响,当添加量≥1.0%时,月饼饼皮出现苦涩味,滋味评分显著下降(P<0.05)。这与HU等[40]的研究结果相类似,当儿茶素添加量>1.0%时,黄油曲奇出现明显涩味。这与多酚类物质本身具有一定苦涩味有关[42]。随着根皮素添加量增加,月饼形态、色泽、气味和油润度评分虽略有下降,但无显著区别。由表4可知,当根皮素添加量<1.0%时,月饼感官评价总分与对照组无显著性区别;添加量>1.0%时,感官评价总分显著降低。
图5 月饼感官评价结果雷达图
Fig.5 Radar plot of sensory results of moon cake
表4 月饼感官评价总分
Table 4 The total sensory score of moon cake
根皮素添加量对照组0.3%0.6%1.0%2.0%4.0%总分7.24±1.17a7.17±0.90a6.80±1.25ab6.35±1.19ab5.97±1.02bc5.21±1.53c
2.7 根皮素对月饼色度的影响
月饼不同部位的色度有所区别,通常饼面呈棕黄或棕红,侧面为乳黄或黄色,底面为棕黄不焦。分别测定月饼3个部位的L*、a*和b*值,结果如图6所示。随着根皮素含量增加,饼面(图6-a)L*值逐渐上升,a*和b*值先上升后降低,添加量为0.6%时红黄色度值最高,表现出褐变程度最深,其后逐渐偏白。对于侧面(图6-b)和底面(图6-c),低浓度和高浓度添加量,呈现出不同的变化趋势。添加量<1.0%时,侧面L*值随根皮素含量增加而下降、a*和b*值逐渐上升,底面L*值和b*值逐渐下降、a*值上升。侧面和底面表现出红黄色度增加,可能是根皮素加热发生氧化褐变,导致褐变程度加深[28]。添加量>1.0%时,侧面L*值上升、a*和b*值显著下降,底面L*、a*和b*值均显著上升。侧面和底面表现出亮度增加,颜色偏白。根皮素本身是白色粉末,随着含量的增加,生面团(图6-d)中L*值显著增加,a*和b*值下降,导致生面团颜色逐渐偏白。此外,HMF是焦糖化反应中棕色聚合物的前体物质,其含量与食品的褐变程度相关[43],根皮素含量>1.0%时,HMF含量下降了80%以上,可能导致褐变类物质形成减少。综上所述,根皮素添加量<1.0%时促进饼皮的褐变程度,>1.0%时反而降低褐变程度。
a-饼面;b-侧面;c-底面;d-生面团
图6 月饼饼面、侧面、底面和生面团的L*、a*、b*值
Fig.6 The L*, a*, b*values of moon cake surface, side, bottom and raw dough
3 结论
本研究表明,根皮素在模拟体系和广式月饼中均能有效降低HMF含量。在模拟体系下,根皮素在10种多酚中对HMF消减效果最好,其消减率与浓度和反应时间成正比;在3种焦糖化反应体系中,根皮素显著减少HMF和3-DG含量,葡萄糖体系反应10 min时消减率最高;在月饼中,根皮素同样显著降低饼皮中的HMF和3-DG含量,随着根皮素添加量的增加,消减率显著提升。当根皮素添加量<1.0%时,促进饼皮表面、侧面和底面的褐变程度,且对月饼感官评价无显著性影响。对模拟体系和食品体系的研究表明:根皮素对HMF存在2种消减机理,其一是根皮素直接捕获HMF,2分子根皮素与1分子HMF脱水形成加合物;其二是根皮素抑制前体物质3-DG的形成,从而减少了HMF的含量。
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