黑米纤维果冻优化工艺研究

雷静，于会国，李欣贤

（山东科技职业学院，山东潍坊261053）

黑米在我国已有几千年的种植历史，由西汉“丝绸之路”的张骞发现。黑米由于其丰富的营养和药用价值一直被认为是稻米中的珍品。黑米中蛋白质、氨基酸总量、VB1、VB2等含量均高于普通大米，其中必需氨基酸的组成比例更是优于精白米[1]。黑米在民间被称为“补血米”、“长寿米”，据《本草纲目》和《神农本草经》记载，黑米有滋阴补肾，健脾开胃，补中益气，活血化瘀的疗效，可以治疗头昏，贫血白发，夜盲耳鸣等多种病症[1]。如今，以黑米作为原料的食品有黑米面包、黑米酸奶、黑米冰激凌等[1]，黑米在食品中的应用已经越来越被人们重视。此外，黑米表皮中大量的黑米色素作为安全的天然色素应用于食品、药品和化妆品[2]。

中国是世界上产竹最多的国家之一，竹笋含丰富的营养，每百克鲜竹笋中含：蛋白质3.28 g、脂肪0.13 g、碳水化合物 4.47 g、钙 22mg、铁 0.1mg、磷 56mg[3]。竹笋具有开胃健脾、宽胸利膈、通肠排便、开膈消痰的药用效果[4]。在肥胖人群愈发壮大的今天，低脂肪、低糖、多纤维的竹笋是减肥、预防大肠癌的佳品。

果冻是以水、食糖、增稠剂等为基本原料，经过溶胶、调配、灌装、杀菌、冷却等加工工序制成的胶冻类食品。果冻热量低、口感润滑，深受儿童和青少年的喜爱[5]。现在市场上出现了各种花色的果冻，如布丁果冻、椰果果冻、水果果冻等。本试验中果冻的胶体选用卡拉胶和魔芋胶煮沸后冷却凝结而成的复合胶。卡拉胶是海藻类植物，天然的植物多糖，安全无害。魔芋胶富含人体所需的十几种氨基酸和微量元素，其主要成分葡甘露聚糖，是一种具有代表性的高纤维、低脂肪、低热量、低蛋白质的功能性食品[6]。此外还具备水溶、增稠、增效、流变、稳定、衍生、悬浮、凝胶、成膜、黏结、吸水等多种理化特性，所以它既是一种天然的保健食品，又是理想的食品添加剂。

将黑米独特的香味以及天然的黑米色素结合竹笋制成深受消费者喜爱的果冻零食，由于产品使用的是营养的食材和天然的色素，故较普通果冻在营养价值和安全性上均有提高。而对竹笋而言，进行深加工后可有效增加原产品的附加值。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

黑米：深圳市香雅食品有限公司；竹笋：福建新日鲜食品开发有限公司；卡拉胶（选择κ-卡拉胶含量高的）、魔芋粉精粉：上海博普食品科技有限公司；蔗糖、氯化钾（KCl）、柠檬酸：市售。

TM-50NS打浆机：广州康诺医药食品机械公司；YP202N电子天平：上海精科天美贸易有限公司；HHM4D恒温水浴锅：上海赫田科学仪器有限公司；EZ-S多功能质构仪：SHIMADZU日本津岛公司。

1.2 分析方法

1.2.1 凝胶强度测定

采用EZ-S多功能质构仪平行测定3次，取平均值。

1.2.2 感官评定

由20名对果冻有鉴赏能力的感官评价员，根据产品的色泽、风味、弹性、韧性等对产品进行感官评价或评分，感官评定标准参考表1。

1.3 工艺流程

1.4 操作要点

1.4.1 制备黑米汁

将黑米清洗后，加入适量的水用打浆机打成浆，然后以120目的滤布过滤，最后收集黑米汁（固形物含量约为15%）备用。

1.4.2 制备竹笋浆

将竹笋清洗后剥去外壳，切成小块，在加入0.2%的柠檬酸的水中煮熟，冷却后用搅拌机搅成浆状。

1.4.3 凝胶、其它辅料的溶解、溶胀

蔗糖、KCl、魔芋胶、卡拉胶称量，混合后加入水进行溶解、溶胀。

1.4.4 熬煮、加酸调配

溶胀后的胶体溶液，连同黑米汁和竹笋浆在90℃至95℃的水浴中加热5min左右即可完成熬煮的工序，先将柠檬酸溶于水配成1%溶液后，再加入复合胶体中并迅速搅拌均匀，加酸温度一般控制在70℃到80℃。

1.4.5 灌装、杀菌、冷却

调配完成趁热灌装、密封后于85℃的温度条件下，保持15min进行灭菌，迅速冷却后即得成品。

1.5 黑米汁的添加量对产品感官品质的影响

黑米不但具有特别的颜色和香味，而且黑米色素具有较强的着色力，在黑米纤维果冻的工艺研究中应充分利用黑米的这两个特性。为使果冻具有良好的黑米色泽和香味，在果冻中分别添加10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%的黑米汁，制成7组样品，根据样品黑米风味的强弱和颜色的深浅进行感官评定，找出合适的黑米汁添加范围。

1.6 竹笋浆添加量对产品感官品质的影响

竹笋添加太多会导致果冻口感粗糙和酸涩味，使果冻风味不佳。为了不影响黑米纤维果冻的口感和风味，同时又能体现产品多纤维的特点，在果冻中分别加入0.1%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%的竹笋浆，根据口感和风味对样品进行感官评定，研究出竹笋浆添加量对果冻品质的影响，并确定适宜的添加量的范围。

1.7 复合凝胶比例对果冻胶凝效果的研究

在果冻制作时，若单独使用某一种凝胶剂生产出来的果冻感官品质相对较差，不同的凝胶剂都有其优缺点，将多种凝胶剂复合使用，可产生互补的效果。根据胶凝特点、健康性以及价格等因素[7]，本试验采用魔芋胶和卡拉胶[8]，分别按质量比为1 ∶3、1 ∶2、1 ∶1、2 ∶1、3∶1的进行复配，并根据果冻冻体切面组织形态和凝胶强度，对不同配比的复合胶的胶凝效果进行评价，找出适宜的复配比例范围。

1.8 复合胶添加量对果冻胶凝效果的研究

复合凝胶的添加量是影响果冻胶凝效果的重要因素。试验时分别添加0.3%、0.5%、1%、1.5%的复合凝胶制成果冻，以感官为指标，研究复合胶添加量对果冻胶凝效果的影响，并找出复合凝胶合适的添加范围。

1.9 KCl对提高果冻凝胶强度效果的研究

KCl是常用的助凝胶剂，其中的K+对κ-卡拉胶有强化凝胶的作用，在加热的条件下κ-卡拉胶双链4位负电荷的硫酸基对准和接近，被K+中和形成H键，冷却后形成更强烈的热可逆凝胶[9]。若不添加会明显降低果冻的凝胶程度，对产品的质构和口感产生不良影响，此外KCl还可以作为营养强化剂，强化K+。根据复合凝胶配比和添加量的试验结果，选择魔芋胶0.4%和卡拉胶0.3%的果冻，分别加入0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.30%、0.35%的KCl，以凝胶强度和口感为指标，研究不同KCl添加量对果冻胶凝效果的影响。

1.10 黑米纤维果冻主要凝胶成分的优化

为得到最优的生产配方，在前面试验的基础上将影响黑米纤维果冻胶凝效果的主要因素：复合凝胶、复合凝胶添加量、KCl添加量进行正交试验，进一步优化配方。

表2 试验因素水平表Table2 Factorsand levelsof test

1.11 黑米纤维果冻配方的优化

对果冻中黑米汁添加量、蔗糖、柠檬酸、竹笋添加量进行调配，通过正交试验并采用模糊数学评价，进一步确定产品配方。

表3 正交试验因素水平表Table3 Factorsand levelsof orthogonal test

表4 L9（34）黑米纤维果冻配方的正交试验设计方案Table4 L9（34）Orthogonaldesign schemeof black rice fiber jelly formula

评价则根据色泽，风味，外观，口感4个感官指标因素，建立模糊数据模型进行综合评定。即评判对象因素集X=（色泽，风味，外观，口感），将每个因素分成好、中、差3个等级，采用强制决定法确定各因素的权重值[10]，分别色泽（30%）、风味（40%）、外观（10%）、口感（40%），即：评判集 Y=（好，中，差），权重值 A=（0.3，0.4，0.1，0.4）。

2 结果与分析

2.1 黑米汁添加量对产品感官品质的影响

表5 黑米汁添加量对果冻感官品质的影响Table5 Effectof theamountofb lack rice juiceon the sensoryquality of jelly

从表5的结果不难看出，当黑米汁添加量在10%到20%时，果冻的颜色偏浅，达到50%以上颜色则偏深，而在30%到40%的添加范围内颜色深浅适宜。在风味上，黑米汁的添加量在30%到50%的添加范围内黑米风味浓淡适宜。由于产品要求得到深浅恰当且鲜艳的红褐色和浓淡适中的黑米风味，因此对样品的颜色和风味的进行分析后，得出当黑米汁的添加量在30%到40%之间时，果冻的颜色和风味较为合适。

2.2 竹笋浆添加量对产品感官品质的影响

竹笋浆添加量对果冻口感和风味的影响见表6。

表6 竹笋浆添加量对果冻口感和风味的影响Table6 Effectofbamboo shootaddition on the tasteand flavor of jelly

表6显示，当竹笋浆添加量超过0.4%，果冻有粗糙感，影响了果冻圆润、顺滑的口感。而当添加量增至0.6%时，不但具有较明显的粗糙口感还伴有酸涩的味道，从口感和风味上都对果冻的感官品质产生不良影响。分析结果显示竹笋浆添加量在0.1%到0.2%范围内果冻的口感和风味基本不受影响。

2.3 复合凝胶剂复配比例对果冻胶凝效果的影响

使用质构仪测定5个样品的凝胶强度并分析切面组织形态，结果如表7，当魔芋胶和卡拉胶质量比在1∶1到2∶1左右时且凝胶强度较高和切面组织形态良好。

表7 黑米纤维果冻复合凝胶剂的复配比例对果冻凝胶强度的影响Table7 Theeffectof the proportion of the com pound gelof black rice jelly jelly on thegelstrength of jelly

2.4 复配胶添加量对果冻胶凝效果的影响

复配胶添加量对果冻胶凝效果的影响见表8。

表8 复配胶添加量对果冻胶凝效果的影响Table8 Theeffectof theam ountof com pound glueon the jelly gelation effect

表8的试验结果显示，复配胶适合的添加量应该在0.5%～1%。添加量在0.3%果冻偏烂，超过1%则偏硬，口感不好。

2.5 KCl对提高果冻凝胶强度效果的研究

KCl添加量对果冻凝胶强度的影响见图1。KCl提高黑米纤维果冻感官的影响见表9。

图1 KCl添加量对果冻凝胶强度的影响Fig.1 Effectof KCladdition on gelstrength of jelly

表9 KCl添加量对黑米纤维果冻感官的影响Table9 Effectof KCladdition on thesensory effectsofblack rice fiber jelly

续表9 KCl添加量对黑米纤维果冻感官的影响Continue table9 Effectof KCladdition on thesensory effectsof black rice fiber jelly

从图1可以看出KCl在0.3%以下时，凝胶强度随KCl添加量的增多而增大，当添加量达到0.3%后凝胶强度的基本趋于平稳，但感官分析显示果冻质地开始发硬，同时产生异味。综合图1和表9的分析结果，当KCl添加量为0.1%～0.2%时的产品凝胶强度和感官性质较佳。

（二）结合学生差异展开教学。正如前面提到的那样，新课改下的初中数学教学手段已经得到了前所未有的进步。无论是微课教学还是多媒体互动课堂都为学生们带来了数学认知过程中的更多可能。在这种情况下教师更是要充分结合学生的个体差异以及基础状况来制定出具有针对性的分层教学，让每一名学生都能够在有的放矢的调整课堂教学计划的同时来实现既定教学任务与教学目标的落实。

2.6 黑米纤维果冻主要凝胶成分的优化

黑米纤维果冻主要凝胶成分的优化结果见表10。

表10 黑米纤维果冻主要凝胶成分的正交试验结果Table10 Orthogonal test resultsof themain gelcomponentsof b lack rice jelly

由表10可以看出，黑米纤维果冻主要凝胶成分的最佳参数为B2C2A3，即复合凝胶添加量0.75%、KCl添加量0.2%、魔芋胶与卡拉胶质量比例3∶2为最佳配比，且对胶凝效果影响大小依次为复合凝胶添加量＞魔芋胶与卡拉胶比例＞KCl添加量。

2.7 黑米纤维果冻配方的优化

由20位感官评定员，对各个样品进行品尝，根据上述4个感官指标对表10中的样品逐一进行单因素评价，并将品评结果填入表11中，用模糊综合评价方法[11]进行评判。

表11 黑米纤维果冻感官评定结果Table11 Sensory evaluation resultsof black rice fiber jelly

将表10中每个样品在各个因素下的等级评定结果转化为概率rij，则每个样品将得到一个矩阵Rn，即：

其中，n：表示样品标号；i：表示质量因素；j：表示因素的评判等级。

据模糊变换原理：B=A·R，则编号为n的样品的综合评价结果表示为Bnj=A·Rnj，计算得出各配方样品的综合评结果为：

B1=（0.31，0.51，0.38）

B2=（0.37，0.48，0.35）

B3=（0.26，0.50，0.44）

B4=（0.38，0.49，0.33）

B5=（0.68，0.32，0.20）

B6=（0.47，0.44，0.29）

B7=（0.57，0.53，0.10）

B8=（0.61，0.39，0.20）

B9=（0.58，0.36，0.26）

将评判结果归一化后根据“好”的高低进行综合排序，结果如表12所示。

如表12所示，经模糊数学分析结果发现5号样品最佳，即最佳工艺参数为黑米汁添加量35%、蔗糖添加量15%、柠檬酸添加量0.15%、竹笋浆添加量0.1%。

表12 归一化后综合排序Table12 Integrated sorting after normalization

3 结论

本试验以黑米为主要原料，将单因素分析、正交试验、模糊数学评价运用到黑米纤维果冻的制作与质量控制，通过感官评定、凝胶强度指标对各个配方的样品进行综合的质量控制，使试验尽量得到客观结果。通过试验得出黑米汁添加量35%，复合凝胶添加量0.75%，且魔芋胶与卡拉胶的质量比为3∶2，竹笋浆添加量0.1%，蔗糖添加量15%，柠檬酸添加量0.15%，KCl添加量0.2%是黑米纤维果冻的最佳配方。

参考文献：

[1]江友兴,刘希贞.黑米成分分析与功能利用[J].农牧产品开发,1999(8):8-9

[2]王佛娇.黑米色素的稳定性研究[J].食品工业科技,1995(6):6-8,5

[3]刘明池.竹笋的营养价值与食用方法[J].蔬菜,2002(2):40

[4]黄伟素,陆柏益.竹笋深加工利用技术现状及趋势[J].林业科学,2008,44(8):118-123

[5]国家质检总局.果冻产品质量国家监督抽查质量公告[J].商品与质量,2008(24):8

[6]张斌.魔芋果冻的研究[J].粮食与食品工业,2005,12(2):19-20

[7]王小英,金虹.卡拉胶复配凝胶特性及其在红葡萄酒果冻中的应用[J].食品工业,2009(3):43-46

[8]浮吟梅,王林山,苏海燕.卡拉胶在食品工业中的应用[J].农产品加工·学刊,2009(8):56-58

[9]胡国华,翟瑞文.百合果冻的研制[J].西部粮油科技,2002,27(3):22-24

[10]伊良忠,淳应之.模糊数学模型在食品质量综合评价中的应用[J].四川工业学院学报,1991,10(2):136-142

[11]肖玫,曹玉华,薛秀焕,等.模糊数学评判杜仲叶复合保健饮料的生产配方[J].食品科学,2009(4):61-65