菊芋苦荞山药复合功能膏的制备与工艺流程

2018-03-24康洁周庆峰马丽

食品研究与开发 2018年6期

康洁，周庆峰，马丽

（商丘师范学院生物与食品学院，河南商丘476000）

菊芋，菊科植物，一年或多年生草本，地下块根可以食用，煮食或熬粥，腌制咸菜，或作酒精原料。

据报道[1-2]，菊芋块茎中的菊糖约占菊芋干重的70%，且其中70%～80%是低聚果糖。经国内外多家著名大学及医学院研究证实[3]，菊粉及低聚果糖具有超强增殖人体双歧杆菌的作用，可以调节肠胃，促进肠道益生菌生长；还可以双向调节血糖，在人体血糖低的时候可以提高，血糖过高的时候可以降低，是21世纪人类健康的经典食品[4-6]。苦荞含有的矿物质元素含量丰富，总黄酮含量为110 mg/100 g，有很高的营养价值。山药具有免疫调节作用，含有多酚氧化酶等物质、皂甙、黏液质及大量的黏液蛋白、维生素及微量元素，能有效阻止血脂在血管壁的沉淀，预防心血管疾病[7-8]。本试验将菊芋粉、苦荞粉和山药粉混合，使三者功能叠加，制做复合多功能膏。近几年国内外开发的菊芋产品很多，如菊芋酒、菊粉、果糖等[9-13]，但菊芋膏很少。我们研制的复合膏携带方便，是一种风味独特、营养价值丰富的休闲食品。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与设备

白色块根菊芋、脆山药均为商丘本地生产；黑苦荞麦：市售。

低甲氧基果胶（食品级）：郑州天成食品添加剂有限公司；果糖（食品级）：天津市大茂化学试剂厂；柠檬酸（分析纯）：天津市津北精细化工有限公司；柠檬酸钠（分析纯）：天津基准化学试剂有限公司。

可见光分光光度计：上海精密仪器仪表有限公司；电热恒温鼓风干燥箱：上海和呈仪器制造有限公司；数字恒温水浴锅：常州国华电器有限公司；GL-20G-Ⅱ冷冻离心机：上海安亭科学仪器厂。

1.2 方法

1.2.1 菊芋苦荞山药复合功能膏制备流程

1.2.2 菊芋预处理

[14]，取新鲜菊芋0℃冻藏放置3 d～5 d除腥。使用前用清水洗净，浸入5 mol/L NaOH溶液内煮沸20 min～30 min，取出脱皮。然后切成1 cm厚的薄片，并放入90℃水中处理2 min，灭酶活。放于干燥箱中干燥，干燥温度设置70、80、90℃3个梯度，干燥时间设置8、10 h两个梯度，最后以菊糖提取率为标准确定最佳干燥条件。

将烘干的菊芋片经粉碎机粉碎，过40目筛，得菊芋干粉，称重记录干粉得率，并密封保存。

1.2.3 菊芋粗糖提取

1.2.3.1 总糖标准曲线绘制

称取葡萄糖500 mg，置于500 mL容量瓶，配成1 mg/mL 的标准溶液。分别取 0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL置于6支试管中，以此分别向以上试管加入蒸馏水 2.0、1.8、1.6、1.4、1.2、1.0 mL，再都加入蒽酮-硫酸溶液（0.1 g蒽酮溶于100 mL的80%的硫酸溶液中）5 mL，振荡均匀，煮沸10 min，冰水冷却。用紫外可见分光光度计在620 nm处测量总糖浓度。以糖浓度为横坐标，以吸光值为纵坐标，绘制标准曲线，得回归方程。

1.2.3.2 还原糖标准曲线绘制

称取葡萄糖500 mg，置于500 mL容量瓶，配成1 mg/mL 的标准溶液。分别取 0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL置于6支试管中，以此分别向以上试管分别加入蒸馏水 1.0、0.8、0.6、0.4、0.2、0 mL，再都加入 3，5-二硝基水杨酸试剂2 mL，最后都加水至15 mL。经沸水浴加热5 min，冰水冷却，用紫外可见分光光度计在540 nm处测量还原糖，以还原糖浓度为横坐标，以吸光值为纵坐标，绘制标准曲线，得回归方程。

1.2.3.3 菊糖提取

参考文献[15-17]方法，设置菊糖提取温度A：70 ℃（A1）、80℃（A2）、90℃（A3）3个水平，在恒温水浴锅中进行；提取时间 B：40 min（B1）、50 min（B2）、60 min（B3）3个水平；料液比 C 即菊芋干粉（g）与水（mL）之比 1∶20（C1）、1∶30（C2）、1∶40（C3）3 个水平。

对提取温度、提取时间、料液比三因素进行正交试验，如表1。得菊糖溶液后，用1.2.3.1与1.2.3.2制做的标准曲线进行菊糖含量测定。

1.2.4 菊芋、苦荞、山药复合膏的制备

1.2.4.1 菊芋、苦荞、山药复合溶液配制

取山药去皮切片，于干燥箱中60℃下干燥8 h后，再经粉碎机粉碎，过100目筛，保存备用。

黑苦荞麦粒用清水浸泡1 h后，于60℃下干燥8 h，经粉碎机粉碎，过60目筛，收集滤过的粉末，进行二次粉碎，再过100目筛，收集，保存备用。

向1.2.3.3提取的菊糖液中添加山药粉、苦荞粉。根据预试验结果，设100 mL菊糖液中分别加山药粉0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 g 几个梯度和苦荞粉 0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 g几个梯度，以混合液感官评价为标准，选择出菊芋、苦荞、山药复合溶液最佳配比。

表1 菊糖提取正交试验因素水平Table 1 Factor and level of orthogonal test for extraction of inulin

1.2.4.2 菊芋、苦荞、山药复合膏凝固试验

据参考文献[18]，果胶浓度在0.8%～1.6%间有凝固效果，果糖最适为15%（终浓度100 mL添加15 g），CaCl2浓度在0.05%～0.07%间有凝固效果，从而本试验设置果胶使用终浓度为0.8%、1.2%、1.6%3个梯度，Ca离子使用终浓度为0.05%、0.06%、0.07%，并设定复合膏终pH值为5.8、6.1、6.4 3个梯度（用柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液调pH，配制方法：配0.1 mol/L柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液，并调制成pH4.8、pH5.4、pH5.8、pH6.0、pH6.4几个标准液，在复合膏使用时选择与设定pH目标最近的一个），复合液体积设为100 mL，进行正交试验，选出最佳设值。

操作步骤：根据试验1.2.4.1结果，选取口感好的菊糖苦荞山药复合溶液，取量100 mL，将100 mL复合液与果糖、CaCl2混合，保证果糖最终浓度15%，CaCl2终浓度达到选定的值。混合后的溶液放在水浴锅加热，同时果胶溶液也加热。当温度都升至85℃时，二者混合。此时调pH值，使pH值达到选定的值。最后让混合液在电磁炉上再加热煮沸，当浓缩至总体积的3/5体积时，除去表面泡沫，并倒出，恒温40℃下静置凝固。

1.2.5 菊芋、苦荞、山药复合膏品质评价

对1.2.4.1结果进行气味、口味和澄清度感官评价，等级分为良好、适中、较差几个等级，性状描述如表2。对1.2.4.2结果进行气味、口味、凝固度感官评价，等级分为良好、适中、较差，并量化，良好得分4分～5分、适中得分2分～3分、较差得分0分～1分，性状描述如表2。

表2 菊芋复合液复合膏感官评价标准Table 2 Sensory evaluation standard of compound extract of Jerusalem artichoke and compound paste of Jerusalem artichoke

2 结果与分析

2.1 总糖标准曲线与还原糖标准曲线

根据1.2.3.1和1.2.3.2的试验，在紫外可见分光光度计上620 nm处和540 nm处测量总糖浓度和还原糖浓度，总糖测定用蒽酮硫酸法，还原糖测定用3，5-二硝基水杨酸法，经分光光度计进行测定[19-20]。以糖浓度为横坐标，以吸光值为纵坐标，分别绘制出总糖标准曲线（如图1）和还原糖标准曲线（如图2），并得对应的回归方程。

图1 总糖标准曲线Fig.1 Standard curve of total sugar

图2 还原糖标准曲线Fig.2 Standard curve of reducing sugar

总糖回归方程：Y=1.526x+0.018 4，R2=0.997 5；还原糖回归方程：Y=1.419 4x+0.011 6，R2=0.994。

那么，菊糖量=总糖量-还原糖量，菊糖提取率/%=（菊糖量÷菊芋干粉质量）×100。

2.2 菊糖提取条件确定

2.2.1 菊芋片干燥条件

菊糖即低聚果糖，还原糖即还原单糖和二糖。菊芋烘干条件对菊糖的提取具有明显的影响，菊芋切片经过不同的烘干时间和温度，得到的菊糖提取率不同，如表3所示。

表3 菊芋片干燥条件与菊糖提取结果Table 3 Drying conditions and inulin extraction of Jerusalem artichoke

从表3中得到，当菊芋片在80℃、烘10 h时，菊糖提取率为73%，提取率最高。当烘干温度过低或过高，都会影响菊糖得率。

2.2.2 菊糖提取条件

由表1进行正交试验，在采用提取温度、提取时间和料液比不同的情况下，经分光光度计测定和2.1中的回归方程计算，得还原糖量和总糖量及菊糖提取率（菊芋干粉为5 g计），并考察菊糖提取率的变化试验结果如表4。

表4 菊糖提取的正交试验结果Table 4 Orthogonal experimental results of inulin extraction

由表4可以看出，K值及第5组试验均得出A2B3C3组合最佳，即菊糖提取条件为温度80℃，时间60 min，料液比 1 ∶40（g/mL），在此条件下提取总糖量3.78 g、还原糖量0.034%、总糖提取率为75.32%、菊糖提取率74.37%，而其它组合条件菊糖提取率和总糖提取率都低于这个数值，如表4所示，表明在温度80℃、时间50 min、料液比1∶40（g/mL）的条件下提取菊糖效果最好。

2.3 菊芋、苦荞、山药复合液配制条件

菊芋、苦荞及山药按照试验步骤1.2.4.1进行搭配，100 mL菊糖液添加苦荞粉和山药粉，并观察气味、口感和澄清度，根据表2感官评价标准，菊芋、苦荞、山药复合液配制的结果如表5所示。

表5 复合液配制结果Table 5 Preparation result of compound liquid

由表5可知100 mL菊糖溶液中添加山药粉0.4 g、苦荞粉0.1 g，混合溶液的效果相对最好。气味良好，无异味，口感良好，淡淡甜味，微微菊芋味，淡淡后苦味，溶液微微浑浊，颜色微黄，综合感官得分11分。

2.5 菊芋、苦荞、山药复合膏制备结果

按照1.2.4.2步骤将果胶、Ca离子、果糖、菊糖、苦荞、山药在设定条件下进行混合，制备菊芋、苦荞、山药复合膏，正交试验结果如表6所示。

表6 复合膏制备结果Table 6 Preparation results of composite paste

低脂果胶凝固的范围为0.8%～1.6%，大于1.6%已经表现为析水现象。由表6可以看出，对复合膏口感及口味影响顺序分别是：果胶浓度＞Ca离子浓度＞pH值，最佳配方为：在果胶浓度为1.2%，钙离子浓度为0.06%，pH值为6.4时，复合膏的各项指标达到预期效果，制备的菊芋、苦荞、山药复合膏表现出气味良好，有淡淡菊芋香气；硬度适中，介于液体和果冻之间，可以立起，无硬度，到口即化；口感良好，有层次感，第一味是无味，第二味是淡淡的甜，第三味是淡淡苦味，根据表2感官评价标准，综合得分13分。

3 结论

菊芋苦荞山药复合功能膏制备流程中的最佳工艺是：菊芋切片，干燥箱内80℃、烘10 h；粉碎，过40目筛，得菊芋干粉；菊粉与水比为 1∶40（g/mL），在 80℃水浴，维持50 min，提取菊糖；按100 mL菊糖溶液添加山药粉0.4 g、苦荞粉0.1 g制备复合液；将100 mL复合液与果糖、果胶、CaCl2混合，保证果糖最终浓度15%，果胶终浓度为1.2%，CaCl2终浓度0.06%，终pH值为6.4；混合液在电磁炉上加热煮沸，当浓缩至总体积的3/5体积时，除去表面泡沫，冷却至40℃，倒模，静置，成型。

为保证复合膏品质，制做中对山药和苦荞分烘干和粉碎也进行了试验，最后最佳方案是：山药去皮干燥箱中60℃下干燥8 h，经粉碎后过100目筛；黑苦荞麦粒用清水浸泡1 h后，于干燥箱中60℃下干燥8 h，经粉碎后过60目筛，再二次粉碎后过100目筛。另外，果胶品种的选择也很重要，在添加量一样的情况下选择高甲果胶会使产品脆性增加，而低甲果胶又不容易凝固，但产品口感良好，所以，在使用低甲果胶时注意用量和添加方法。我们采用终液pH6.4时使用果胶终浓度为1.2%，膏体状态良好。

由于使用的材料都具有一定的保健功能，如菊芋的低聚果糖，不但低热量，还能促进肠道益生菌生长和双重调节血糖的作用，如苦荞和山药含有活性因子，有提高免疫等功能。在制做菊芋复合膏时，菊芋的烘干时间和温度，以及菊糖提取的温度等都对菊糖产率有影响，但果糖过低又不溶液成型，口感降低，所以我们的制备方案中研究了菊片的烘干、菊糖的提取条件，以及果胶等成分的添加量，同时也试验了苦荞和山药的细化度，选择100目过筛时，山药粉与苦荞粉可大部分溶于菊糖液中，且山药粉与苦荞粉中的有效成分充分溶解和保存，使复合液具有淡淡香气，复合膏的口感较好。

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