凝胶软糖配方的优化研究

吕淑一，钟 芳，李 玥，徐菲菲

(江南大学食品学院，江苏无锡214122)

软糖是糖果中的一大类，随着人们生活水平的提高，消费者对软糖质量的要求也随之提高，并向着高档次、高品位的方向发展。由于软糖在风味、口感、色泽及形状上有多种变化，所以使得新型软糖的研究和开发成为糖果行业中的一项重要课题。用于生产凝胶软糖的凝胶剂通常有琼脂、卡拉胶、明胶和果胶等。添加有琼脂的软糖透明度和弹性却不太理想;而果胶的缺点是要加高浓度糖和较低的pH 才能凝固;添加有卡拉胶的软糖弹性和透明度都不错，但凝胶性不高。在糖果生产中，明胶和淀粉是很常见的凝胶剂［1］。明胶经常被用作功能性成分［2］，它具有弹性大、咀嚼性好等特点，但热稳定差，室温易融化。变性淀粉与明胶配合使用于明胶软糖中，有降低产品成本、改善口感和提高明胶软糖热稳定性的作用［3］。由于软糖中包含多种食品胶体，所以它们的质构特性取决于多种因素，包括单独使用胶体的种类、胶体间的相互作用以及加工过程的控制等［4］。前人对明胶和多糖的研究表明，它们之间交联或分离对产品的特性起决定性作用［6］。本实验所制作的新型软糖是在传统明胶软糖中添加一部分低粘度氧化淀粉用以改善其品质，所用浓度远低于其凝胶浓度［5］。软糖中还添加了刺槐豆胶，可以增加软糖的硬度和咀嚼性，从而可降低明胶和淀粉的用量。提高了热稳定性，改善了口感，同时降低了成本，具有良好的商业前景。

1 材料和方法

1.1 材料与仪器

蔗糖(一级白砂糖，蔗糖含量＞99.6%)、葡萄糖浆 市售;氧化马铃薯淀粉XP0450 顶峰淀粉有限公司;精制刺槐豆胶 乔富企业有限公司;明胶(冻力240) 上海熬江明胶厂。

质构仪TA-XT2i 英国超技仪器;色差计 美国Hunter Lab UltraScan Pro1166;烘箱 宁波机电工业研究设计院;电磁炉 美的集团。

1.2 工艺流程和实验方法

1.2.1 软糖生产工艺流程

1.2.2 明胶软糖基本配方 明胶7% ～9%;淀粉3%～4%;刺槐豆胶0.05% ～0.10%;白砂糖30% ～35%;葡萄糖浆40%～45%;柠檬酸0.2%～0.3%;水15%～20%［7］。

1.3 操作要点

1.3.1 溶胶 将刺槐豆胶和淀粉分别溶解在水中，磁力搅拌1h 至完全溶解，将明胶与水按比例复水，室温溶胀3h，加热熔解后备用。

表1 感官评定指标及测定方法Table 1 the index and method of sensory evaluation

1.3.2 熬煮 将75g 葡萄糖浆和62.5g 蔗糖混合均匀后熬煮，控制温度为105～110℃，待料液呈半透明状即可。在糖浆中加入淀粉、刺槐豆胶并搅拌熬煮，熬煮至可溶性固形物含量为80%。

1.3.3 浇注 待糖浆温度降至90℃后，加入溶解后的明胶、色素和香料，搅拌均匀后浇注。

1.3.4 冷却干燥包装 糖液冷却后立即脱模，放入温度为35℃的烘箱中干燥72h 后取出冷却，包装。

1.4 实验方法

1.4.1 质构测定TA-XT2i 质构仪测定，探头:P/35，测前速度:1.0mm/s，测定速度:1.0mm/s，测后速度:1.0mm/s，形变:50%，时间:10s，数据记录速率200pps，测定压缩力。

1.4.2 色差测定 色差计采用国际照明委员会(CIE)的CIE1976 色度系统，L* 代表透明度，其值从0(黑)到100(白)。

1.4.3 感观评定 采用排序法对软糖的质构及口感进行感官评定，选取20 名感官评价员根据样品的特性进行喜好性排序，采用秩次和法进行数据处理，秩次和越小，说明越受欢迎［8］。感官评定指标及测定方法见表1［9］。

1.4.4 单因素实验 选用明胶添加量(11、13、15g)、淀粉添加量(3、4、5g)、刺槐豆胶添加量(0.05、0.10、0.15g)这3 个因素及参数范围作为实验因子和实验水平，采用L9(33)正交表进行实验(见表2)。

表2 软糖配方优化正交实验的因素与水平设计Table 2 Factors and levels of the orthogonal experiment

2 结果与讨论

2.1 明胶的添加量对软糖品质的影响

2.1.1 明胶添加量对软糖质构和色差的影响 分别取明胶用量为11、13、15g，淀粉用量为4g、刺槐豆胶为0.2g 制作软糖，并测定软糖的质构和色差。

表3 明胶添加量对软糖质构和色差的影响Table 3 Effect of gelation on the TPA，transparency and color

对明胶软糖的质构和色差测定结果如表3 所示，随着明胶用量的增加，软糖的硬度、咀嚼性大幅度提高，弹性略有减小。由于明胶添加量增加，使得有限空间内明胶分子增多，分子间和分子内的氢键增多，因此，胶凝过程形成的三维网络结构也就越致密，硬度明显增大［10］。由明胶形成的凝胶结构，是由明胶分子中甘氨酸-脯氨酸-羟基脯氨酸通过分子内和分子间的氢键形成三元螺旋体的网络结构，随着明胶添加量得增加，形成凝胶的凝胶网络结构更致密，网络间隙更小，氢键和范德华力等作用力对网络结构中的糖分和水分的束缚能力较强，弹性略有减小。随着明胶用量的增加，软糖的透明度越来越低。因为明胶添加量增加时，糖液较为黏稠，搅拌过程和注模过程较易混入空气，进而影响软糖的外观透明度。明胶添加量越多，软糖结构越致密，单位体积内明胶分子数越多，从而使得透明度减少。

2.1.2 软糖的感官评价 表中数字为排序法所求的秩次和，秩次和越小，表明该样品越被喜欢。从表3可以看出，分数当明胶的添加量为13g 时，即硬度为900～1000g 左右，咀嚼性为800～900g 左右时，硬度和咀嚼性适中，被接受性好。从粘牙性的喜好度排序可以看出，随着明胶添加量的增加，软糖越粘牙，被接受性差。从整体的喜好性可以看出，明胶添加量为13g 时，口感较好。研究表明，凝胶软糖的仪器分析结果能很好地反映感官质构，其中质构仪测定出的硬度、弹性及咀嚼性与对应的感官指标有显著的相关性［11］。我们可以根据喜好性的排序得出某一质构范围内接受性比较好，可以作为优化配方的参考指标。

表4 软糖的感官评价结果Table 4 The result of sensory evaluation

2.2 淀粉添加量对软糖品质的影响

2.2.1 淀粉添加量对软糖质构和色差的影响 分别取淀粉用量为2、4、6g，明胶用量为13g，刺槐豆胶用量为0.2g 制作软糖，测定质构和色差。淀粉用量对质构的影响如表5 所示。

随着淀粉用量的增加，软糖的硬度和咀嚼性均有所提高。这是因为氧化马铃薯淀粉由于含有羧基故带负电荷［12］，软糖体系为酸性，明胶在酸性条件下带正电荷，淀粉添加量越多，淀粉与明胶之间的作用力越强，网状结构越致密，凝胶强度越大。随着淀粉用量的增加，糖液较为黏稠，易产生气泡，软糖的透明度越来越低。

表5 淀粉对软糖质构和色差的影响Table 5 Effect of starch on the TPA，transparency and color

2.2.2 软糖的感官评定 从表6 可以看出，淀粉的添加量为6g 时，被大多数人所喜欢。从粘牙性的喜好度排序可以看出，随着淀粉添加量的增加，软糖粘牙性越高，被接受性差。从整体的喜好性可以看出，淀粉添加量为6g 时，口感较好。

表6 软糖感官评定结果Table 6 The result of sensory evaluation

2.3 刺槐豆胶添加量对软糖品质的影响

2.3.1 刺槐豆胶添加量对软糖质构和色差的影响分别取刺槐豆胶用量为0.1、0.2、0.3g，明胶用量为13g，淀粉用量为6g 制作软糖，测定质构和色差。刺槐豆胶用量对质构和色差的影响如表7 所示。

表7 刺槐豆胶用量对软糖质构和色差的影响Table 7 Effect of locust bean gum on the TPA，transparency and color

随着刺槐豆胶用量的增加，软糖的硬度和咀嚼性有所提高。这是因为刺槐豆胶和明胶淀粉体系相互结合，加强了三围网状结构，使得硬度、咀嚼性增加。说明明胶、淀粉和刺槐豆胶之间存在协同作用。随着刺槐豆胶用量的增加，软糖的透明度越来越低。刺槐豆胶本身不能形成凝胶，但却是良好的增稠剂。软糖粘度的增加带来了大量的气泡，使其透明度降低。

2.3.2 软糖的感官评定 从表8 可以看出，当刺槐豆胶添加量为0.1g 时，即硬度为900～1000g 左右，咀嚼性为800～900g 左右时，硬度咀嚼性适中，被大多数人所喜欢。从粘牙性的喜好度排序可以看出，随着刺槐豆胶添加量的增加，软糖粘牙性增加，被接受性差。从整体的喜好性可以看出，添加量为0.1g 时，被接受性好。

表8 软糖的感官评定结果Table 8 The result of sensory evaluation

2.4 正交实验优化软糖配方

将淀粉、明胶及刺槐豆胶进行复配，筛选满足理想产品要求的最佳用量组合。凝胶剂优化的正交实验因素与水平设计见表8，凝胶剂优化的正交实验结果及极差分析结果见表9、表10。

由表10 可知，影响软糖硬度的因素主次顺序为:A ＞C ＞B，最佳工艺配方为A3B3C3，随着凝胶剂用量的增大，胶凝过程形成的三维网络结构也就越致密，硬度也明显增大。影响软糖弹性的因素主次顺序为:A ＞B ＞C，最佳工艺配方为A1B1C3，随着凝胶剂用量的增大，形成凝胶的凝胶网络结构更致密，网络间隙更小，弹性越来越小。影响软糖咀嚼性的因素主次顺序为:A ＞B ＞C，最佳工艺配方为A3B3C3，随着凝胶剂用量的增大，咀嚼性越大。明胶对各个性质的影响都较大，说明明胶是形成凝胶体系的主要成分。Nunes［13］研究了大豆蛋白、卡拉胶和淀粉三者之间相互作用的关系发现，淀粉作为填充剂填充在卡拉胶和大豆蛋白形成的空间网络中。三种物质的混合体系比单独体系弹性模量有所增大，形成了相互交联的网状结构，与本次实验结果相一致。影响软糖透明度的因素主次顺序为:A ＞B ＞C，最佳工艺配方为A1B1C1，随着凝胶剂用量的增加，L*值降低，说明凝胶剂用量越多，软糖透明度越低。由感官评定喜好性排序结果可知，因素对实验结果的影响顺序为A ＞C ＞B，凝胶软糖最优配方为A2B2C2。

2.5 验证实验

根据正交实验挑选出的较优配方组合进行验证实验，选出最优软糖配方。

由表11 可知，6 号软糖秩次和较小，即较为受欢迎，即当硬度为900～1000g 左右时，接受度大于硬度为900g 以下或1200g 以上。当咀嚼性为800～900g左右时，接受度大于咀嚼性为800g 以下或1100g 以上。所以软糖最终配方为明胶13g，淀粉5g，刺槐豆胶0.1g。

3 结论

通过实验得知，在软糖中添加明胶，可增加软糖的硬度、咀嚼性及粘牙性，降低软糖的弹性和透明度;软糖中添加淀粉和刺槐豆胶，可增加软糖的硬度、咀嚼性及粘牙性，降低软糖的透明度。通过喜好性感官评定分析，当质构指标硬度为900～1000g 左右时，咀嚼性为800～900g 左右时，软糖被大多数人所喜欢。即当明胶添加量为13g，淀粉添加量为5g，刺槐豆胶添加量为0.1g 时，制作出的软糖有较好的质构特性，被接受性好，为消费者所喜欢。本实验研制的明胶软糖有以下优点:提高了明胶软糖的热稳定性。明胶是可逆胶体，且熔点和凝固点低，制成的软糖在夏季高温的时候易变形，给储存和运输带来不便。本发明研制的软糖，加入了明胶和刺槐豆胶等不可逆胶体，增强了它们之间的三维网状结构，增加了热稳定性。改善了软糖的口感。淀粉和刺槐豆胶填充了明胶分子内的三维网状结构，使得口感更佳饱满，质地均匀细腻，富有咀嚼性和弹性。降低了成本大大减少了明胶的使用量，用明胶制成的富有弹性的软糖的明胶用量大约在12%以上，在添加淀粉和刺槐豆胶后明胶用量为7%左右，由于淀粉的价格较为便宜，刺槐豆胶使用量很少，所以降低了总体成本，有较好的商业前景。

表9 软糖配方优化正交实验结果Table 9 Result of orthogonal experiment

表10 正交实验结果极差分析Table 10 The analysis of orthogonal experiment

表11 验证实验及结果Table 11 The confirmatory experiment and the result

［1］Burey P Bhandari，B R Rutgers，R P G Halley.Confectionery gels:A review on formulation，rheological and structural aspects［J］.InternationaL Journal of Food Properties，2009，12:176-210.

［2］Johnston Banks，F A Gellatine. In P.Harris (Ed.)，Food gels.London:Elsevier Applied Science 1990:233-289.

［3］黄健.变性淀粉在明胶软糖中的应用［J］.食品工业，2002，13:35-36.

［4］Kasapis S.Phase separation in biopolymer gels:a low-to high solid exploration of structural morphology and functionality［J］.Critical Reviews in Food Science and Nutrition，2008 (48):341-359.

［5］Hassan Firoozmand，Brent S Murray，Eric Dickinson.Microstructure and rheology of phase-separated gels of gelatin +oxidized starch［J］.Food Hydrocolloids，2009，23:1081-1088.

［6］M M Alves，C Garnier，J Lefebvre.Microstructure and flow behavior of liquid water-gelatine-locust bean gum systems［J］.Food Hydrocolloids，2001，15:117-125.

［7］吴修东 高热稳定性明胶软糖的开发和工艺优化［D］.广州:华南理工大学，2011:11-15.

［8］杨二刚，酶解鸡肉制备热反应天然鸡肉香精的研究［D］.无锡:江南大学，2008:27-35.

［9］Morten Meilgaard. Sensory evaluation techniques［M］.America，CRC，1999:198-202.

［10］吴修东，赵某明，赵强忠，等.明胶冻力和添加量对明胶软糖品质影响的研究［J］.现代食品科技，2012，28(4):421-423.

［11］李丹丹.凝胶软糖质构特性的感官评定与仪器分析研究［J］.食品工业，2011，7:47-49.

［12］Hassan Firoozmand，Brent S Murray，Eric Dickinson.Microstructure and elastic modulus of mixed gels of gelatin +oxidized starch:Effect of pH［J］.Food Hydrocolloids，2012，26:286-292.

［13］M C Nunes，A Raymundo，I Sousa.Rheological behaviour and microstructure of pea protein/k- carrageenan/starch gels with different setting conditions［J］.Food Hydrocolloids，2006，20:106-113.