菊粉花茶果冻制作工艺优化

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(大连民族大学生命科学学院,辽宁大连 116600)

菊粉是一种果聚糖型生物多糖,由D-果糖通过β(1-2)键连接D-葡萄糖残基而形成,聚合度在2～60,平均在10～12左右[1]。菊粉具有降低人体内血糖和血脂、改善人体的肠道环境、促进机体吸收矿物质的功能[2],具有凝胶性、水溶性、表面活性和低热值等特性[3],是一种富含膳食纤维的功能性食品原料,在食品加工中常可替代糖、脂肪和作为益生元。食用花卉是来自自然的无污染绿色食品原料[4],含有多种氨基酸、维生素、微量元素等有效成分,对人体能够起到有益的保健作用[5]。以食用菊花泡制的菊花茶具有降低血压、预防心血管疾病等药用价值[6]。目前,食用花卉及其衍生产品因具备营养价值和药用价值,已成为21世纪蓬勃发展的朝阳产业[7],发展潜力巨大。

果冻作为深受大众喜爱的休闲食品,一直备受市场青睐。目前果冻的种类很多,包括营养型果冻,如芦荟果冻、低酸性果冻,或在果冻中添加人体必需营养素[8-10],以及作为能量补充剂或非处方药载体的功能型果冻[11-12],但关于果冻、布丁等食品与菊粉相结合的应用研究仍然很少。近年来,随着人们对食品安全和功能性的重视,营养功能型食品越来越受到消费者的关注。本研究的目的即是利用菊粉的各种生理功能,将其与传统果冻加工工艺相结合,研制开发出一种新型菊粉花茶果冻,以丰富果冻的种类。

1　材料与方法

1.1　材料与仪器

菊粉西安泽邦生物科技有限公司;食用菊花大连千寻餐饮管理有限公司;黄原胶、魔芋粉内蒙古阜丰生物科技有限公司;柠檬酸、氯化钾、白砂糖大连圆缘园食品有限公司,均为食品级;苹果味、草莓味、菠萝味、香橙味杯形透明凝胶果冻大连经济技术开发区万和汇超市。

表1　感官评分标准Table 1　Sensory scoring standard

BWS-20型恒温水浴锅上海一恒科学仪器有限公司;GH-202型分析天平赛多利斯仪器(北京)有限公司;C20-SK2002型电磁炉广东美的生活电器制造有限公司。

1.2　实验方法

1.2.1工艺流程和操作要点本文参考了张弛的果冻制备方法[13],并加以适当改进,确定了果冻制作工艺流程如下。

花茶水的制备:根据花茶水的颜色、香气并考虑成本等因素,确定了食用菊花和纯净水的比例为1∶16 (m/v),煮沸3 min,过滤,冷却至室温备用。

将复配胶与白砂糖混匀后,在搅拌条件下缓慢地加入80 mL的花茶水,溶胀并间断搅拌20 min后,放入水浴中煮沸15 min,同时缓慢搅拌并避免产生气泡。待胶粉溶解后放入70 ℃水浴,同时加入预升温至70 ℃的10 mL氯化钾花茶水溶液和室温条件下10 mL的柠檬酸花茶水溶液,保温20 min。经脱气处理后趁热将产品灌装至消毒后的容器中,加盖封口后于85 ℃下保持15 min杀菌,冷却后低温贮藏。

1.2.2感官评价方法按照国标GB/T 16860感官分析方法的要求对果冻样品进行感官评测,由10名有经验的专业人员组成感官评定小组,采用随机双盲实验设计,分别从色泽、风味、组织状态和口感四个方面对果冻样品进行评分,总分为100分,结果取平均值,具体评分标准如表1。

1.2.3单因素实验参考金剑[14]的配方,并根据预实验确定了菊粉花茶果冻的基础配方:花茶水100 mL,柠檬酸0.04 g,氯化钾0.05 g,白砂糖5.0 g,复配胶(菊粉∶黄原胶∶魔芋粉=4∶4∶2,m/m/m)1.0 g。

在基础配方中分别改变复配胶的配比为5∶4∶1、3∶6∶1、4∶4∶2、4∶5∶1、3∶5∶2,复配胶总量为0.6、0.8、1.0、1.2 g,柠檬酸用量0.02、0.04、0.06、0.08、0.10 g,氯化钾用量0.04、0.06、0.08、0.10、0.12 g,白砂糖用量3、4、5、6 g,以感官评分为标准,分别确定各个单因素的适宜用量范围。

1.2.4正交实验在单因素实验的结果基础之上,选择复配胶总量、柠檬酸用量、氯化钾用量、白砂糖用量4个因素,进行4因素3水平设计L9(34)正交实验。通过感官评定,得出菊粉花茶果冻的最佳工艺配方。因素水平如表2所示。

表2　正交因素水平表Table 2　Factors and levels of orthogonal test

1.3　数据处理

2　结果与分析

2.1　复配胶配比对感官评分的影响

由图1可见,复配胶中菊粉含量与感官评分间无正相关关系。当菊粉含量比较高时,感官评定的得分并不高,其凝胶硬度、弹性和内聚性较差;而降低菊粉含量,提高黄原胶的含量时,凝胶状态有所改善。在菊粉∶黄原胶∶魔芋粉为3∶5∶2时,果冻的感官评定得分最高。黄原胶是一种酸性多糖[15],具有凝胶化作用等功能特性[16],由于黄原胶与魔芋胶均为非凝胶多糖,在一般条件下不易形成凝胶[17],故不研究单独成胶或二元复配胶的胶体状态。当黄原胶与魔芋胶以7∶3的比例共混时,协效凝胶性最强[18]。本实验在考虑黄原胶与魔芋粉最佳共混比例的同时,加入了有一定的凝胶性质的菊粉,形成一种三元复配胶,且目前在文献中未见报道过。从图1中最优配比(菊粉∶黄原胶∶魔芋粉=3∶5∶2,m/m)的实验结果可发现,与文献数据有一定的符合度。综合感官评定的结果,对比5组不同复配胶配比下的凝胶状态,选择3∶5∶2为适宜复配胶配比。

图1　复配胶配比对果冻感官的影响Fig.1　Effect of the proportion of the complex gum on the sensory of jelly

2.2　复配胶总量对感官评分的影响

由图2可知,随着复配胶总量的增大,感官评定的分值呈现出先升后降的趋势,在复配胶总量为1.0 g/100 mL时评分最高。当水分子的数目不变时,胶体分子越少,与水分子发生的交联越不完全,形成的胶体质构不够紧密,凝胶性质较差[14];随着复配胶总量的增多,果冻中胶体分子增多,当胶体分子增多后,在氢键的作用下,分子之间的交联增强,与水分子的接触更频繁,形成的胶体结构更紧密,相应的凝胶性质也更强[19],口感相应有所提升。本实验中,对比4组不同胶总量下感官评定得分的变化趋势,选择复配胶总量为1.0 g/100 mL。

图2　复配胶总量对果冻感官的影响Fig.2　Effect of the amount of complex gum on sensory of jelly

2.3　柠檬酸用量对感官评分的影响

柠檬酸的加入使胶体处于酸性环境中,能够抑制微生物的生长,对于胶体具有一定的抑菌效果[20]。由图3可知,随着柠檬酸用量的增加,感官得分先升后降,柠檬酸用量为0.06 g/100 mL时得分最佳,继续添加柠檬酸,分值下降明显。究其原因可能为柠檬酸用量的增加使体系pH降低,胶体中大分子之间的斥力下降[21],发生酸水解作用,降解为小分子,所形成的网络节点数变少,三维网络松弛[22],使凝胶硬度和弹性降低,同时也使胶体分子结合水分子的能力变弱,体系胶黏性降低,影响样品的整体感官评定结果。通过对实验结果的分析与比较,并考虑生产需要,选择柠檬酸用量为0.06 g/100 mL。

图3　柠檬酸用量对果冻感官的影响Fig.3　Effect of citric acid dosage on sensory of jelly

2.4　氯化钾用量对感官评分的影响

钾离子能够对凝胶起到诱导作用,形成一种紧密缠绕的超分子网络结构[23],可以在一定用量范围内改变凝胶性能,进而改善样品的口感与组织状态。由图4可知,在氯化钾用量为0.08 g/100 mL时获得最高评分,随后评分下降。这可能是由于钾离子增多后,诱导形成的超分子束数目增多,刚性变强,超分子网络更紧密,硬度增强,口感接近最佳。但继续增加氯化钾用量,胶体分子可能产生脱水收缩现象[24],使凝胶弹性、胶黏性和回弹性变劣,组织状态变差,影响感官评分。考虑不同氯化钾用量对于感官评定的影响结果,选择氯化钾用量为0.08 g/100 mL。

图4　氯化钾用量对果冻感官的影响Fig.4　Effect of potassium chloride dosage on sensory of jelly

2.5　白砂糖用量对感官评分的影响

白砂糖与柠檬酸的加入能够改变凝胶体系的糖酸比,进而改变样品的口感与风味。从图5可看出,白砂糖用量在4.0 g/100 mL时,感官评定的得分最高。当体系中的糖分子数目较少时不能与水分子紧密结合[25],影响凝胶品质,不利于与酸结合形成良好的风味;而当糖分子继续加入后,能够优先与水分子结合,削弱了胶体大分子与水分子的相互作用,影响多糖分子之间的交联[26],同样能起到改变凝胶性质与感官效果的作用。考虑到成年人每日摄入的总糖量不宜超过50 g,且摄入糖量过多可能会影响人体健康,综合不同白砂糖用量对于感官评定的影响结果,选择白砂糖用量为4.0 g/100 mL。

图5　白砂糖用量对果冻感官的影响Fig.5　Effect of the amount of sugar on sensory of jelly

2.6　果冻基本配方的优化

正交实验的结果如表3所示。依据表中极差(R)的结果分析可知,在4个因素中,对果冻成品感官质量影响的顺序依次为C>A>B>D,即氯化钾用量对于产品品质的影响最大,复配胶总量次之,柠檬酸用量第三,白砂糖用量的影响最小。由表3中指标均值(k)分析可知,果冻的最优水平组合为A2B2C2D2,即100 mL花茶水中,复配胶总量为1.0 g,柠檬酸用量为0.06 g,氯化钾用量为0.08 g,白砂糖用量为4.0 g。

表3　正交实验结果Table 3　The results of orthogonal test

2.7　验证实验

根据正交实验获得的果冻最佳工艺配方制备菊粉花茶果冻,并对该样品进行感官评定,同时与4组市售均在保质期内的果冻进行比较,结果如表4。

表4　菊粉花茶果冻与市售果冻的比较结果Table 4　Sensory evaluation of the development jelly and commercial jelly

注：同列数据肩标字母不同表示差异显著(p<0.05),字母相同表示差异不显著(p>0.05)。

由表4可知,按照最佳配方制得的果冻样品感官评定结果与市售果冻B之间具有显著性差异(p<0.05),与市售果冻A、C、D之间不具有显著差异(p>0.05)。根据市售果冻标签标示成分分析,具有显著性差异的原因可能是市售果冻中添加了甜蜜素等甜味剂和食用香精,对于改善口感具有一定的效果。总体而言,本研究开发的菊粉果冻与市售果冻间差异不显著,说明以此配方制得样品质地良好,配方可行。

3　结论

通过单因素实验与正交实验,并结合感官评定,确定了菊粉花茶果冻的最优工艺配方为:花茶水100 mL,复配胶含量为1.0 g/100 mL(菊粉∶黄原胶∶魔芋粉=3∶5∶2,m/m/m),柠檬酸用量为0.06 g/100 mL,氯化钾用量为0.08 g/100 mL,白砂糖用量为4.0 g/100 mL。制品质地均匀,色泽宜人,风味良好,营养健康,丰富了果冻的品种。但由于本制品未添加任何防腐剂,需于冷藏条件下进行保藏,添加防腐剂后果冻制品的质构变化与感官状态的调整有待进一步研究。同时,本研究的结果应用到果冻的制备时可外推于其他的花茶果冻。

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