香蕉果酱质构测试条件研究

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(1.广西农业科学院农产品加工研究所,广西南宁 530007;2.广西果蔬贮藏与加工新技术重点实验室,广西南宁 530007)

香蕉(Musananalour)属芭蕉科(Musaceae)芭蕉属(MusaL.)多年生草本植物,原产于亚洲东南部,以中美产量最多,其次是亚洲,国内香蕉主要分布在海南、广东、广西、福建、云南及台湾等省区[1-3]。香蕉果肉香甜软滑,营养丰富,除富含碳水化合物、蛋白质、脂肪、维生素、矿物质、膳食纤维等营养物质外,还含有多糖、多酚、类黄酮、花青素等活性成分,具有清热解毒、利尿、消肿、通便、降压、抗氧化等多种保健功效,被誉为“水果之王”[4-6]。果酱是糕点、饮料等食品及西餐不可缺少的原料之一,主要以新鲜果蔬为原料,与糖、酸、增稠剂及其他辅料通过加热、浓缩等工艺加工而成的一种半干性凝胶状食品[7]。其较好地保持了新鲜果蔬的原有风味,流动性、涂抹性适宜,具有易储存、保质期长等特点。在欧美等地区,果酱是深受消费者喜爱的最主要食品之一。在国内果酱的消费及出口量也呈逐年增长的趋势[8]。

香蕉果肉营养丰富,质地柔软细腻,通过有效的防褐变措施及添加适当增稠剂可加工成一种低糖、低脂、适宜保藏、口感细腻的健康果酱型食品[9]。近年来已有一些关于香蕉果酱的研究,但对于果酱的粘稠度及涂抹等特性,大多以感官评价来确定,主观因素大[10]。采用流变仪可获得果酱丰富的流变学特性,但在有限的条件下,也可采用粘度计对粘度进行测试,或使用质构仪配合不同类型的探头和夹具获取酱体的质构信息[11-12]。国外已有质构仪在木瓜[13]、芒果[14]、李果[15]、草莓[16]等果酱质构测定中的应用,采用的探头包括反向挤压单元[13]、涂抹性测试单元[14]、柱形探头等[15-16]。由于质构仪有多个测量模式、多种探头和测试条件,而目前对果酱型产品质构测定条件的探讨还鲜有报道。本研究采用质构仪对香蕉酱的硬度、粘聚力等进行测定,通过分析在单向压缩模式下,不同探头及测试速度的数据重现性及质构曲线,优选出最佳测定参数,以期为质构仪应用于果酱型产品特性的测定提供理论参考。

图1　不同测试条件对香蕉酱硬度的影响Fig.1　The influence of different test conditions on the hardness of banana jam注:A、B、C、D分别为锥形探头、刀形探头、球形探头、柱形探头对香蕉酱硬度的影响;不同小写字母表示差异显著(p<0.05),图2、图3同。

1　材料与方法

1.1　材料与仪器

香蕉南宁市西乡塘市场;柠檬酸潍坊英轩实业有限公司;黄原胶淄博中轩生化有限公司;白砂糖南宁市利客隆超市;以上材料均为食品级。

CT3质构仪美国Brookfield公司;NDJ-8S旋转粘度计上海越严科学仪器有限公司;JMF-80胶体磨郑州玉祥食品机械有限公司。

1.2　实验方法

1.2.1样品处理香蕉存放至果皮出现少量黑点,果肉糖度20 °Bx左右,去皮后,果肉加入质量分数0.1%的柠檬酸打浆,再加入质量分数10%的白砂糖,加入质量分数分别为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%的黄原胶,搅拌均匀后过胶体磨,100 ℃灭菌2 min后迅速冷却至室温,即得不同黄原胶含量的香蕉酱。

1.2.2质构测试选用0.4%黄原胶含量的香蕉酱,置于质构室达温度平衡后,装入直径为9 cm的小烧杯中,浆料深度达4 cm以上,搅拌均匀并静置5 min后进行质构测试。测试模式选用单次压缩模式。测试探头包括4种:45°锥形探头(型号TA2/1000,直径30 mm,高36 mm),刀片形探头(型号TA7,长60 mm,高30 mm,厚3 mm),球形探头(型号TA43,直径25.4 mm),圆柱形探头(TA4/1000,直径38 mm,高20 mm);测试速度分别设为1、3、5 mm/s三个水平,测前速度2 mm/s,测后速度和测试速度一致;触发值1 g;测试深度1 cm;采样率20 Hz。每种探头,每个速度,重复测定3次,每测完一次,将探头擦拭干净再进行下一个测试。主要考察酱体硬度、粘聚力及黏着性[17]。

1.2.3粘度测试将酱体放入粘度计测量杯中,温度25 ℃条件下,选用4号转子,测试速度6 r/min,待数字显示稳定后读取数据。

1.3　数据处理

运用Excel进行数据统计分析,SPSS进行差异显著性测定,显著性水平为α=0.05。分析测试探头和测试速率对测试结果的影响。

2　结果与分析

2.1　测试条件对硬度的影响

图2　不同测试条件对香蕉酱粘聚力的影响Fig.2　The influence of different test conditions on the viscous force of banana jam

硬度是影响果酱类产品感官及质构特性的重要因素,硬度偏硬或过软呈流体状均不利于产品口感及涂抹性。由图1可知,锥形探头、刀形探头、球形探头、柱形探头下测得的香蕉酱硬度各有差异,锥形探头、刀形探头、球形探头的测试结果差异相对较小,柱形探头与其它三者差异较大(p<0.05),这与探头和物料的前端接触面积有关,面积越大,受力越大,赫君菲[18]研究不同测试条件对酸奶质构参数的影响,表明硬度随探头直径增大呈现上升趋势。同一测试探头,不同测试速度,除了锥形探头1 mm/s与3 mm/s,柱形探头1 mm/s与3 mm/s差异显著(p<0.05),其它测试速度对硬度的测定结果影响均不显著,与Yuan等[19]在分析测试条件对豆腐质构性质的影响时,发现硬度响应值随测试速度加快而增大,宋钰兴等[20]发现草莓的硬度值随测试速度的提高而显著上升等研究结果不同,但姜松等[21]采用直径5 mm的平底柱形探头(P/5)测定苹果质地,认为在速率为60、120和240 mm/min时,压缩速率对包括硬度在内的4个质构参数无显著影响。说明对于不同种类的食品,采用不同探头,测试速度对硬度的测定结果影响不同。

2.2　测试条件对粘聚力的影响

粘聚力为样品同其接触物脱离开时产生的最大阻力,过小和过大都不适于涂抹。由图2可知,相同测定速度下,除3 mm/s时球形探头较刀形探头所测粘聚力略小外,其它均按锥形探头、刀形探头、球形探头、柱形探头呈现依次增大趋势。锥形探头、刀形探头、球形探头的测试结果差异较小,柱形探头粘聚力显著高于其它三者(p<0.05),与硬度的测试结果一致,原因同样与探头和物料的前端接触面积有关,接触面积越大,受到的拉力越大,与赫君菲[18]对凝固型酸奶的研究结果随探头直径增大,所有质构参数都呈现上升趋势一致。同一测试探头,不同测试速度,刀形探头1 mm/s与3 mm/s,柱形探头1 mm/s与3、5 mm/s差异显著(p<0.05),其它均不显著。

2.3　测试条件对黏着性的影响

果酱表面与接触物表面存在吸引力,黏着性是为了克服这种吸引力所需要做的功,可很大程度地影响咀嚼时口腔的舒适感及产品的涂抹性,通常黏着性越强,咀嚼时口腔的舒适感越差,而且涂抹时容易粘工具。由图3可知,相同测定速度下,除去3 mm/s时球形探头较刀形探头所测黏着性略小,且可能由误差引起,其它均随锥形探头、刀形探头、球形探头、柱形探头黏着性呈现依次增大趋势,锥形探头、刀形探头、球形探头的测试结果差异较小,柱形探头与其它三者差异较大(p<0.05),与硬度及粘聚力的测试结果一致,探头和物料的前端接触面积越大,克服物料与接触物表面吸引力所做的功越大。同一测试探头,不同测试速度,刀形探头1 mm/s与3、5 mm/s,柱形探头1 mm/s与5 mm/s差异显著(p<0.05),其它均不显著,与赫君菲[18]对凝固型酸奶,宋钰兴等[20]对草莓的研究结果黏着性随速度增加呈下降的趋势不同,但与赵延伟等[22]的研究结果卤水豆腐的黏着性随测试速度增大略微增大基本一致。

图3　不同测试条件对香蕉酱黏着性的影响Fig.3　The influence of different test conditions on the adhesion of banana jam

2.4　不同探头对香蕉酱测试结果重复性分析

测量数据的重复性可用变异程度来衡量,一般变异程度越小,重复性越好。离散系数是衡量数据变异程度的相对指标,当总体单位和(或)均值不同,不能直接采用标准差来比较其变异程度时,便可采用离散系数来比较,即一组数据的标准差与其均值之比,由于它是相对的无量纲量,反映单位均值上的离散程度,所以更便于实际应用[23]。在进行数据统计分析时,一般离散系数越小,平均数代表性越大[24]。由表1可知,锥形探头、刀形探头、球形探头、柱形探头的三个测试速度三个指标的离散系数之和分别为235.77%、96.62%、138.38%、71.68%,离散程度为柱形探头<刀形探头<球形探头<锥形探头,柱形探头除了3 mm/s下的黏着性,刀形探头除了1 mm/s下的粘聚力,其它指标的离散系数均在15%以下,总体优于球形探头及锥形探头,相比之下,刀形探头5 mm/s,柱形探头1、5 mm/s下三个指标变异系数总和较低,且每个指标均在15%以下,重复性较好。

表1　不同探头对香蕉酱测试结果的重复性分析Table 1　The repeatability of different probe on the test results of banana jam

图4　优选测试条件下响应曲线Fig.4　The response curve under optimization test conditions注:A、B、C分别为刀形探头5 mm/s,柱形探头1 mm/s,柱形探头5 mm/s的响应曲线。

2.5　优选测试条件下质构响应曲线分析

质构曲线能更好地反应出酱料的质构状态,因此根据2.4分析结果,对刀形探头5 mm/s,柱形探头1、5 mm/s三种优选测试条件的响应曲线进行分析,作测试条件的进一步筛选,结果如图4所示。由图4可见,刀形探头5 mm/s条件下测试负荷随时间的响应曲线上下波动较大,不稳定,柱形探头表现出更平滑的响应曲线,平行样品响应曲线的吻合度更高,测定结果更可靠。同时,三个重复的曲线表明,柱形探头1 mm/s测试条件吻合度比5 mm/s更高,与2.4中1 mm/s测试结果的离散系数小于5 mm/s分析结果一致。

2.6　优选测试条件对梯度粘度的香蕉酱测试结果比较

选择柱形探头1、5 mm/s两种测试条件对不同黄原胶含量香蕉酱硬度、粘聚力进行测定,同时与粘度计的测试结果进行比较,结果如图5所示。由图5可知,粘度计所测粘度及质构仪所测硬度和粘聚力均随黄原胶含量的增加而增大,这与黄原胶杂多糖具有较强的刚性,较高的粘度等特性有关;但在0.1%低浓度黄原胶时,两种测试速度对硬度、粘聚力增加的响应均不够敏感。柱形探头5 mm/s所测硬度、粘聚力随黄原胶浓度的梯度增加趋势,与粘度计所测粘度具有较高的一致性,故选择柱形探头5 mm/s为最优测试条件。

图5　优选测试条件对含不同浓度黄原胶香蕉酱的测试结果Fig.5　Test results of banana jam with different concentrations of xanthan gum under optimization test conditions注:A、B分别为柱形探头1 mm/s、柱形探头5 mm/s对不同黄原胶含量香蕉酱硬度、粘聚力及粘度的测试结果。

3　结论

同一测试速度下,锥形探头、刀形探头、球形探头、柱形探头四种探头测得的香蕉酱硬度、粘聚力、黏着性均呈现依次增大的趋势,锥形探头、刀形探头、球形探头的测试结果差异相对较小,柱形探头与其它三者差异较大,三个指标的测试结果基本一致,这与探头和物料的前端接触面积有关,柱形探头前端面积最大,因此受力也最大。同一测试探头,硬度、粘聚力、黏着性随测试速度的增大基本呈现增大趋势。四种探头测试结果的离散程度为柱形探头<刀形探头<球形探头<锥形探头,柱形探头和刀形探头重复性优于球形探头及锥形探头,相比之下,刀形探头5 mm/s,柱形探头1、5 mm/s重复性相对较好。但刀形探头5 mm/s条件下测试负荷随时间的响应曲线上下波动较大,不稳定,柱形探头表现出更平滑的响应曲线;且柱形探头5 mm/s所测硬度、粘聚力随黄原胶浓度的梯度增加趋势,与粘度计所测粘度具有更高的一致性,综合比较下认为柱形探头5 mm/s为最优测试条件,可用于香蕉酱的质构特性测试。

由于质构仪有多个测量模式、多种探头和测试条件,实际操作中还应根据研究目的和样品特性等选择不同的方法和参数,本研究仅为质构仪应用于果酱型产品特性的测定提供理论参考。

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