含罗望子胶的复配胶在牛奶果冻中的应用

金明良，覃小丽，唐小媛，钟金锋

(西南大学 食品科学学院，食品科学与工程国家级实验教学示范中心，重庆，400715)

含罗望子胶的复配胶在牛奶果冻中的应用

金明良，覃小丽，唐小媛，钟金锋*

(西南大学 食品科学学院，食品科学与工程国家级实验教学示范中心，重庆，400715)

罗望子胶是一种植物来源的多糖，具有增稠、凝胶等作用。文中探索了以罗望子胶、海藻酸钠及葡萄糖内酯作为复配胶凝剂在果冻中的应用。采用单因素实验研究了罗望子胶、海藻酸钠、葡萄糖内酯及白糖的添加量对牛奶果冻的质构性能(包括硬度、弹性指数、咀嚼指数及内聚性)和持水率的影响。结果表明，当罗望子胶的添加量为0.40 g、海藻酸钠的添加量为0.45 g、葡萄糖内酯的添加量为0.25 g、白糖的添加量为8.0 g、柠檬酸的添加量为0.02 g、牛奶的添加量为30.0 mL、凝胶温度为60 ℃时，制备的牛奶果冻具有优良的质构性能和良好的持水性能。

罗望子胶；海藻酸钠；果冻；质构性能；持水率

果冻具有爽滑可口、食用方便等特点，是很受欢迎的食品之一。果冻是将胶凝剂、糖和酸按照一定的比例混合后制备而成的食品，其中，胶凝剂是形成凝胶的关键物质。目前，用于制备果冻的常见胶凝剂主要有海藻酸钠、琼脂、卡拉胶及魔芋胶等[1-4]。因不同种类的胶凝剂的胶凝特性不同，其所制备的果冻品质存在差异。例如，海藻酸钠透明度高，但果冻韧性不足[5]；琼脂制成的果冻凝结速度快，质地均匀，但是果冻弹性差[6]。因此，市售果冻通常是由2种及以上的胶凝剂复配制作而成。胶凝剂的复配可以增强胶体之间的协同增效作用使胶凝剂的性能互补，从而获得更好性能的产品[7]。虽然海藻酸钠制成的凝胶持水能力强、弹性较好且具有一定的保健功能，但较难溶于水、凝结速度较慢、形成凝胶时一般需要较高浓度，因此，海藻酸钠常作为复合胶凝剂的一种成分[8-10]。海藻酸钠是一种亲水性胶体，与卡拉胶和魔芋胶等其他胶凝剂均具有协同增效作用，并获得一种热不可逆的果冻[11]。因此，开发海藻酸钠与不同的胶凝剂复配使用，可以获得不同品质的果冻产品。罗望子胶是一种从罗望子(又称酸角、酸豆角[12])中提取的具有稳定、乳化及增稠等作用的多糖类物质[13-14]，其具有很强的胶凝作用，受pH的影响较小。与相同浓度的果胶相比，罗望子胶形成的凝胶强度更高[15]，且具有优良的弹性、保水性和口感[16]。樊凯凯[17]利用罗望子胶的耐酸性和增稠性，研究了罗望子胶在冰淇淋中应用的可行性。然而，以罗望子胶作为胶凝剂在果冻制备方面的相关研究尚未见报道。综合罗望子胶、海藻酸钠及葡萄糖内酯的凝胶特性，本研究将三者进行复配作为复合胶凝剂有望获得具有一定营养价值、品质优良的新型果冻。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

罗望子胶(分析纯)，郑州洁尚生物科技有限公司；海藻酸钠、柠檬酸(分析纯)，成都科龙化工试剂厂；葡萄糖内酯(分析纯)，江西新黄海医药食品化工有限公司；牛奶(食品级)，内蒙古蒙牛乳业(集团)股份有限公司；白砂糖(食品级)，重庆市北碚区天生路永辉超市。

1.2 仪器与设备

质构仪(TA-XT2i型)，英国Stable Micro Systems公司；电子天平(JA5002型)，上海精天有限公司。

1.3 果冻的制备

取一定质量的罗望子胶和海藻酸钠溶于去离子水(60.0 mL)中，用磁力搅拌器在60 ℃的条件下加热搅拌至溶解，接着分别加入一定质量的白糖和柠檬酸、牛奶(30.0 mL)及葡萄糖内酯(溶于10.0 mL的去离子水)。将混合液搅拌约10 s后从水浴锅中取出，然后趁热注入玻璃器皿(直径90 mm)，静置12 h 后得到乳白色的果冻。考察不同的原料(包括罗望子胶、海藻酸钠、葡萄糖内酯及白糖)的添加量对果冻的质构性能(包括硬度、弹性、咀嚼性及内聚性)和持水率的影响。

1.4 果冻性能的评价

1.4.1 果冻质构特性的测定

采用质构仪对果冻样品的硬度、弹性、咀嚼性及内聚性进行测定。测定条件为：TA4/1000圆柱状探头(直径为38.1 mm)，测试速率为1.0 mm/s，目标形变距离为3 mm，始发点负载为5 g，停留时间为5 s。每个样品重复测定3次，结果以平均值表示。

1.4.2 果冻持水率的测定

采用电子天平对果冻样品除去析出水分前后的质量进行测定，从而计算果冻样品的持水率。每个样品重复测定3次，结果以平均值表示。果冻持水率的计算公式为：

(1)

式中：m1，成型果冻未除去析出水分的质量，g；m2，成型果冻除去析出水分后的质量，g。

1.5 数据统计分析

实验数据经Excel初步统计后用SPSS 19.0分析，结果以(平均值±标准偏差)表示。组间比较采用One way ANOVA和Duncan's test检验法进行分析(p<0.05被认为有显著差异)。

2 结果与分析

2.1 罗望子胶添加量对果冻质构性能和持水率的影响

罗望子胶添加量对果冻质构性能和持水率的影响如图1所示。由图1-a可知，果冻的硬度和咀嚼指数均随着罗望子胶添加量的增加呈先增大后减小的趋势。当罗望子胶添加量为0.40 g时，果冻的硬度(629.60 g)和咀嚼指数(334.00 g)均达到最大值。这可能是由于在该添加量时，罗望子胶、海藻酸钠和葡萄糖内酯这3种胶凝剂充分水合后形成的凝胶相互作用较大，使混合体系利于形成更强的三维立体空间网络结构[18]。当罗望子胶添加量较小(<0.40 g)时，随着罗望子胶添加量的增加，胶体间的相互作用逐渐加强，从而使凝胶强度逐渐增加。而当罗望子胶添加量过多(>0.40 g)时，过多的罗望子胶可能会结块，从而导致果冻凝胶特性降低[19]。

图1 罗望子胶的添加量对果冻的质构性能和持水率的影响Fig.1 Effect of tamarind gum on thetexture properties and water-holding capacity of jelly注：(1)果冻的主要制备条件：海藻酸钠添加量为0.45 g，柠檬酸为0.02 g，白糖为8.0 g，葡萄糖内酯为0.25 g，牛奶30.0 mL，凝胶温度为60 ℃。(2)不同的大写字母(A，B，C，D)代表牛奶果冻的硬度、弹性指数或者持水率的显著性差异，不同的小写字母(a，b，c，d)代表牛奶果冻的咀嚼指数或者内聚性的显著性差异，分别在p<0.05时采用Duncan's test测定。

果冻的弹性指数和内聚性的变化趋势与硬度和咀嚼指数的变化趋势相反(图1-b)，但罗望子胶添加量的增加对于果冻的弹性指数和内聚性并没有显著的影响(p>0.05)。果冻的持水率随着罗望子胶添加量的增加呈先缓慢上升后减小的趋势(图1-c)。当罗望子胶的添加量为0.45 g时，海藻酸钠的直链会充分地分布在罗望子胶的支链之间，形成最佳的毛刺结构，此时体系黏度最大，因此获得的持水率最高；当罗望子胶添加量过多(>0.45 g)时，黏度会有所降低而导致果冻持水率呈下降趋势，这与樊凯凯[17]研究罗望子胶与羧甲基纤维素钠的质量比(0∶10、1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、9∶1)对溶液黏度的影响相似，即当罗望子胶与羧甲基纤维素钠的质量比为2∶8时溶液的黏度最大，随着罗望子胶所占比例的不断增大，溶液的黏度反而降低[20]。当罗望子胶添加量为0.40 g时，果冻的持水率达到较大值(98.83%)，但罗望子胶的添加量对果冻持水率的影响并不显著(p>0.05)。可见，罗望子胶的添加量对果冻的弹性指数、内聚性及持水率的影响均较小，而对硬度和咀嚼指数的影响较大。研究表明，硬度在350.00～700.00 g、咀嚼度在100.00～500.00 g、弹性在0.88～0.93及内聚性在0.60～0.90的果冻品质均可被接受[21-22]。综上所述，选择罗望子胶的添加量为0.40 g以优化其他因素对果冻的质构性能和持水率的影响。

2.2 海藻酸钠添加量对果冻质构性能和持水率的影响

海藻酸钠添加量对果冻质构性能和持水率的影响如图2所示。

图2 海藻酸钠的添加量对果冻的质构性能和持水率的影响Fig.2 Effect of sodium alginate on the texture properties and water-holding capacity of jelly注：(1)果冻的主要制备条件：罗望子胶添加量为0.40 g，柠檬酸为0.02 g，白糖为8.0 g，葡萄糖内酯为0.25 g，牛奶30.0 mL，凝胶温度为60 ℃。(2)不同的大写字母(A，B，C)代表牛奶果冻的硬度、弹性指数或者持水率的显著性差异，不同的小写字母(a，b，c，d)代表牛奶果冻的咀嚼指数或者内聚性的显著性差异，分别在p<0.05时采用Duncan's test测定。

由图2-a可知，随着海藻酸钠添加量的增加，果冻的硬度和咀嚼指数均呈先增大后减小的趋势。当海藻酸钠添加量为0.45 g时，果冻的硬度达到最大值(615.67 g)，咀嚼指数达到较大值(354.63 g)。当体系中亲水胶体(海藻酸钠)浓度较小(<0.45 g)时，果冻的硬度较小，可能是因为胶体之间的相互作用力较弱，形成的空间结构不稳定；当海藻酸钠浓度过大(>0.45 g)时，果冻的硬度反而下降，这可能是由于海藻酸钠添加量过多会使凝胶分子失去水的保护，不利于形成牢固的三维立体空间网络结构[23]。这与海藻酸钠添加量对果冻持水率的影响结果是基本一致的，即随着海藻酸钠添加量的增加，果冻的持水率呈先上升后急剧减少的趋势(图2-c)。当海藻酸钠添加量过多(>0.50 g)时，果冻由于失水导致持水率显著减少(p<0.05)。

果冻的内聚性随着海藻酸钠添加量的增加呈逐渐上升的趋势(图2-b)，这可能是由于葡萄糖内酯是一种酸化剂，在溶液中可以解离出H+，使凝胶体系的pH值下降至形成凝胶的范围(pH<4.0)[24]。当pH值小于牛奶中蛋白质的等电点(4.5～4.8)时，蛋白质所带的电荷为正电荷。随着海藻酸钠的增加，其所带的负电荷含量也增多[25]，故与蛋白质结合的机会增多，从而使凝胶的内聚性逐渐增大。当海藻酸钠添加量从0.30 g增加到0.40 g时，果冻的弹性指数显著增大(p<0.05)；当海藻酸钠的添加量继续增加到0.60 g时，果冻的弹性指数缓慢减小，但不显著(p>0.05)。综上所述，选择海藻酸钠的添加量为0.45 g以优化其他因素对果冻的质构性能和持水率的影响。

2.3 葡萄糖内酯添加量对果冻质构性能和持水率的影响

葡萄糖内酯添加量对果冻质构性能和持水率的影响如图3所示。由图3a可知，葡萄糖内酯添加量从0.15 g增加到0.25 g时，果冻的硬度显著增大(p<0.05)。当葡萄糖内酯添加量为0.25 g时，果冻的硬度能达到较大值(616.00 g)。当葡萄糖内酯的添加量从0.25 g继续增大至0.35 g时，果冻的硬度缓慢增大，但并不显著(p>0.05)。

果冻的咀嚼指数(图3-a)、弹性指数(图3-b)、内聚性(图3-b)及持水率(图3-c)均呈先增大后减小的趋势。当内酯添加量为0.25 g时，果冻的咀嚼指数达到最大值(348.00 g)，其弹性指数(0.91)、内聚性(0.62)及持水率(98.24%)均达到较大值。这可能是因为当葡萄糖内酯的添加量较低(<0.20 g)时，内酯溶解分离出的H+随着添加量的增加而增加，pH逐渐下降，使溶液环境逐步达到蛋白质等电点而形成最佳的凝胶结构；当添加量较大(>0.20 g)时，过多的H+使pH继续下降进而偏离蛋白质等电点，从而导致凝胶持水性能下降[26]。葡萄糖内酯的添加量在0.20 g和0.25 g时，内酯对果冻的弹性指数、内聚性及持水率均没有显著影响(p>0.05)。鉴于内酯添加量为0.25 g时，果冻的硬度和咀嚼指数均比添加量为0.20 g时的硬度和咀嚼指数大，果冻的质构性能更佳。综上所述，选择葡萄糖内酯的添加量为0.25 g以优化其他因素对果冻的质构性能和持水率的影响。

图3 葡萄糖内酯的添加量对果冻的质构性能和持水率的影响Fig.3 Effect of glucono-δ-lactone on the texture properties and water-holding capacity of jelly注：(1)果冻的主要制备条件：罗望子胶添加量为0.40 g，海藻酸钠为0.45 g，柠檬酸为0.02 g，白糖为8.0 g，牛奶30.0 mL，凝胶温度为60 ℃。(2)不同的大写字母(A，B，C)代表牛奶果冻的硬度、弹性指数或者持水率的显著性差异，不同的小写字母(a，b，c)代表牛奶果冻的咀嚼指数或者内聚性的显著性差异，分别在p < 0.05时采用Duncan's test测定。

2.4 白糖添加量对果冻质构性能和持水率的影响

白糖添加量对果冻质构性能和持水率的影响如图4所示。

图4 白糖的添加量对果冻的质构性能和持水率的影响及产品图片Fig.4 Effect of sugar on the texture propertiesand water-holding capacity of jelly and the picture of milk jelly注：(1)果冻的主要制备条件：罗望子胶添加量为0.40 g，海藻酸钠为0.45 g，柠檬酸为0.02 g，葡萄糖内酯为0.25 g，白糖为8.0 g，牛奶30.0 mL，凝胶温度为60 ℃。(2)不同的大写字母(A，B，C，D)代表牛奶果冻的硬度、弹性指数或者持水率的显著性差异，不同的小写字母(a，b，c，d)代表牛奶果冻的咀嚼指数或者内聚性的显著性差异，分别在p<0.05时采用Duncan's test测定。

由图4-a可知，果冻的硬度和咀嚼指数均随着白糖的添加量增加呈先增大后减小的趋势。当白糖添加量为8.0 g时，果冻的硬度(629.67 g)和咀嚼指数(328.60 g)均达到最大值，这可能是由于糖类分子与果冻凝胶之间形成了氢键(糖桥)有利于凝胶分子间三维空间网络的形成。但当白糖浓度继续增大(>8.0 g)时，由于产生竞争性的氢键作用，糖与凝胶分子失去水的保护，不利于形成牢固的三维空间网络结构[27]。

由图4-b可知，果冻的内聚性随着白糖的添加量增加呈缓慢减小的趋势，但白糖的添加量对其影响并不显著(p>0.05)。果冻的弹性指数随白糖的添加量的增加呈先增大后急剧减小的趋势。这可能是因为当白糖的添加量过多(>9.0 g)时，糖分子与凝胶分子之间的氢键作用急剧增大，使凝胶分子之间结合的机会减少，从而使果冻的弹性指数显著减小(p<0.05)。持水率随着白糖添加量的增加呈缓慢上升的趋势(图4-c)，这可能是因为糖分子自身的水化作用使凝胶中的自由水减少[28]，从而增强了果冻的持水能力，使果冻的持水率上升，但白糖添加量的增大对果冻的持水率并没有显著影响(p>0.05)。综上所述，选择白糖的添加量为8.0 g以优化其他因素对果冻的质构性能和持水率的影响。

由此，可获得较优的牛奶果冻配方：罗望子胶添加量为0.40 g、海藻酸钠添加量为0.45 g、葡萄糖内酯添加量为0.25 g、白糖添加量为8.0 g、柠檬酸添加量为0.02 g、牛奶添加量为30.0 mL，凝胶温度为60 ℃下，在此配方下所制备而成的牛奶果冻(如图4-d)呈乳白色凝胶状，具有牛奶的香味，口感较为优良，入口爽滑，具有一定的弹性，甜度适中。

3 结论

(1)罗望子胶、海藻酸钠和葡萄糖内酯的添加量对果冻的硬度和咀嚼指数的影响较显著，而对果冻的其他性质如弹性指数、内聚性和持水率影响相对较小。白糖的添加量对果冻的硬度、咀嚼指数和弹性指数的影响较大。

(2)以罗望子胶、海藻酸钠及葡萄糖内酯作为复配型胶凝剂制备牛奶果冻，通过单因素实验确定了牛奶果冻的较优配方：罗望子胶添加量为0.40 g、海藻酸钠添加量为0.45 g、葡萄糖内酯添加量为0.25 g、白糖添加量为8.0 g、柠檬酸添加量为0.02 g、牛奶添加量为30.0 mL，凝胶温度为60 ℃。在此配方下制成的果冻质地均匀，凝胶强度适中，有良好的弹性和持水性。不仅为罗望子胶作为新型胶凝剂的研究提供理论依据，而且对今后开发新型果冻产品具有重要的参考价值。

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Preparationofmilkjellyusingtamarindcompoundgums

JIN Ming-liang, QIN Xiao-li, TANG Xiao-yuan, ZHONG Jin-feng*

(College of Food Science, National Demonstration Center for Experimental Food Science and Technology Education, Southwest University, Chongqing 400715, China)

Tamarind gum is a kind of plant polysaccharides and has good thickening and gelling properties. The study explored the use of tamarind gum, sodium alginate and glucose lactone compound gums in the preparation of jelly. Effects of the amount of tamarind gum, sodium alginate, glucono-δ-lactone and sugar on the texture properties (including hardness, elastic index, chewiness, cohesion) and water-holding capacity of jelly were studied. The results showed that the milk jelly had good texture properties and water-holding capacity with 0.40 g tamarind, 0.45 g sodium alginate, 0.25 g glucono-δ-lactone, 8.0 g sugar, 0.02 g citric acid, 30.0 mL milk and at 60 ℃. This study may provide an important reference for improving the gel properties of jelly and a new approach for untilizing tamarind gum.

tamarind gum; sodium alginate; jelly; texture properties; water-holding capacity

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.014207

本科生(钟金锋副教授为通讯作者，E-mail：jfzhong@swu.edu.cn)。

国家自然科学基金(31501446)；中央高校基本科研业务费专项(XDJK2016B034)；西南大学食品科学学院2016年本科生科技创新基金(SPXY201602)

2017-03-03，改回日期：2017-04-20