即食化壳聚糖/海藻酸钙蜂蜜包装球的性能研究

王 岱，王利强，2，韩恩泽，张晨宇，封晴霞

（1.江南大学 机械工程学院，江苏无锡 214122；2.江苏省食品先进制造装备技术重点试验室，江苏无锡 214122）

0 引言

我国海藻酸盐的产量位于世界前列。研究表明食用海藻能有效阻止人体对胆固醇的吸收[10]，可预防肥胖和动脉硬化，是一种保健食品的优秀基材[11]。海藻酸盐是可食用且具有凝胶作用的多糖，无毒，易于修饰，生物降解性、兼容性与抗菌性能良好，广泛用于食品工业、医学、制药工业、化学、农业、环保等各个领域[12]。海藻酸钠是一种特殊的水溶性膳食纤维[13]，具有生物相容和生物降解性，且成本较低[14]。海藻酸钠水溶液遇到二价金属离子会螯合形成凝胶[15]，凝胶体中同时存在NaAlg、HAlg和Ca（Alg）23种结合力不同的结构相互交错连接，Ca2+在整个体系结构中起主导作用，将分子连接在一起，形成抑制水分流动的稳定三维结构[16]。壳聚糖被作为增稠剂被膜剂已被列入国家食品添加剂使用标准，具有控制胆固醇、预防和控制高血压、抑制细菌活性的作用[17]。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

养蜂农洋槐花蜜，超市购买；海藻酸钠，无水氯化钙，壳聚糖，醋酸，均购于阿拉丁试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

AB204-N电子分析天平（梅特勒-托利多仪器公司）；C-MAGHS4磁力搅拌器（德国艾卡仪器设备有限公司）；KQ-250超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）；SHB-III循环水式多用真空泵；Bruker红外光谱仪；扫描电子显微镜；TMSPro质构仪。

1.3 试验方法

1.3.1 海藻酸钠、氯化钙、壳聚糖溶液的制备

称量一定质量的海藻酸钠，搅拌溶解在100 mL的去离子水中，放在磁力搅拌器上在60 ℃下搅拌4 h使其溶解，用真空泵抽滤除去多余气泡，得到一定质量分数的海藻酸钠溶液。称量一定质量的无水氯化钙搅拌溶解在100 mL的去离子水中，得到一定质量分数的氯化钙溶液。分析天平量取2.5 g醋酸，将醋酸定容于250 mL容量瓶中，得到质量分数为1%的醋酸溶液。

使用分析天平称量一定质量的壳聚糖分析纯，将其溶解在200 mL质量分数为1%的醋酸溶液中，将壳聚糖-醋酸溶液在磁力搅拌器上搅拌5 h，用真空泵抽滤除去多余气泡，放在超声水浴锅中15 min使其分散均匀，得到一定质量分数的壳聚糖溶液。

简析：7月份受天气影响，全国气温呈现南高北低的特征，传统的空调销售大省华东、华南等地区市场零售同比下滑明显，根据奥维云网数据监测显示，7月份线下零售量同比下滑31.6%，其中变频柜机下降幅度较小，为21.0%。

1.3.2 即食化壳聚糖/海藻酸钙蜂蜜包装球的制备

取适量蜂蜜溶解于一定量的海藻酸钠溶液中，搅拌均匀，用真空泵抽滤除去多余气泡，得到蜂蜜/海藻酸钠溶液。将壳聚糖溶液与蜂蜜/海藻酸钠溶液按照1：10的比例混合，搅拌均匀，用真空泵抽滤除去多余气泡，在超声水浴锅中15 min得到蜂蜜/海藻酸钠/壳聚糖溶液。

将蜂蜜/海藻酸钠/壳聚糖溶液倒入半球体亚克力模具中。再将盛有混合溶液的模具放入氯化钙溶液中，静置3 min后脱模，得到即食化壳聚糖/海藻酸钙蜂蜜包装球。

1.3.3 即食化壳聚糖/海藻酸钙蜂蜜包装球的感官评定

观察制备好的包装球的颜色和透明度，然后拉伸至断裂，判断拉伸强度；挤压凝胶判断其弹性；根据凝胶冻结前后的质量变化来计算持水性[18]，即将制备好的蜂蜜包装球放置在冰箱中冷冻24 h，然后自然解冻，计算蜂蜜球的脱水率，计算公式为：

式中 X——凝胶的持水性；

W1——凝胶冻前的质量；

W2——凝胶解冻后的质量。

1.3.4 即食化壳聚糖/海藻酸钙蜂蜜包装球性能的测定

硬度、弹性、粘附性、咀嚼性均采用质构仪进行测试[19]，每组取3个样测试，取平均值。蜂蜜包装球壁材的官能团测定，采用红外光谱仪分析。对包装球壁材的内部结构进行扫描电子显微镜（SEM）分析。试验重复3次。

2 结果和讨论

2.1 即食化壳聚糖/海藻酸钙蜂蜜包装球的单因素试验

以硬度、弹性、咀嚼性、感官评定为指标，通过单因素试验，研究海藻酸钠的用量（质量分数为2.5%，3%，3.5%，4%，4.5%）、氯化钙的用量（质量分数为1%，3%，5%，7%，9%）、壳聚糖的用量（质量分数为 0.75%，1%，1.25%，1.5%，1.75%）对即食化壳聚糖/海藻酸钙蜂蜜包装球性能的影响。

2.1.1 海藻酸钠的用量对蜂蜜包装球的影响

分别称取 2.5、3、3.5、4、4.5 g的海藻酸钠，制成质量分数为2.5%、3%、3.5%、4%和4.5%的海藻酸钠溶液。按照1.3.1和1.3.2的试验方法制得即食化壳聚糖/海藻酸钙蜂蜜包装球（其中氯化钙的质量分数为5%，壳聚糖的浓度为1.25%）。其蜂蜜包装球的感官评定见表1。

表1 海藻酸钠浓度对蜂蜜包装球品质的影响

不同质量分数的海藻酸钠溶液对蜂蜜包装球的性能造成的影响不同。由表1可知，随着海藻酸钠质量分数的增加，蜂蜜球的颜色逐渐加深，冻结前后弹韧性随浓度增加也逐渐增强，而脱水率逐渐降低，表明持水能力逐渐增强。由图1可知，随着海藻酸钠溶液质量分数的增加，球的硬度逐渐增加，在质量分数为3.5%以后硬度增加趋势变得不明显，随着海藻酸钠质量分数的增加，弹性先增加后降低，在5%时弹性最大。图2表明，3.5%～4.5%之间，咀嚼性较好。由于海藻酸钠浓度较高时，表面颜色较深，会出现褶皱现象，因此选取质量分数为3.25%-3.75%的海藻酸钠溶液进行后续正交试验。

2.1.2 氯化钙的用量对蜂蜜包装球的影响

分别称取 1、3、5、7、9 g的氯化钙，制成质量分数为1%、3%、5%、7%和9%的氯化钙溶液。按照1.3.1，1.3.2的试验方法制得即食化蜂蜜包装球（其中海藻酸钠溶液质量分数为3.5%，壳聚糖溶液质量分数为1.25%）。其蜂蜜包装球的感官评定见表2。

表2 氯化钙浓度对蜂蜜包装球品质的影响

由表2可知，随着氯化钙浓度的增强，蜂蜜球的脱水率逐渐升高，表明其持水性逐渐降低，但随着浓度的增大，表面出现了褶皱。由图3可知，当钙离子浓度过低时，无法与海藻酸钠完全交联，随着溶液浓度的增加，钙离子与海藻酸钠交联较好，硬度和弹性均出现了先升高后降低的趋势，氯化钙溶液的质量分数在7%时，硬度最大，在5%时，弹性最好；由图4可知，随着氯化钙溶液质量分数的增加，咀嚼性也在逐渐变好，3%～5%之间曲线上升最快，在5%～9%时，相差不大。所以选取氯化钙质量分数为3%～7%进行正交试验。

2.1.3 壳聚糖的用量对蜂蜜包装球的影响

分别量取 1.5、2、2.5、3、3.5 g的壳聚糖，加入200 mL质量分数为1%的醋酸溶液中制成质量分数为0.75%、1%、1.25%、1.5%和1.75%的壳聚糖溶液按照1.3.1和1.3.2的试验方法制得即食化蜂蜜包装球（其中海藻酸钠的质量分数为3.5%，氯化钙溶液质量分数为5%）。其蜂蜜包装球的感官评定见表3。

表3 壳聚糖的浓度对蜂蜜包装球品质的影响

由表3可知，随着壳聚糖质量分数的增加，包装球的颜色逐渐变浅，脱水率先减小后增大，表明持水性先增加后减小，即在质量分数为1.25%时，持水性最大，原因可能是壳聚糖与海藻酸钙形成了较为致密的结构，持水能力可以反应蜂蜜包装球的好坏。图5可知，蜂蜜包装球的硬度与弹性都在壳聚糖质量分数为1.25%附近取得最大值，由图6可知，随着壳聚糖溶液质量分数的增加，咀嚼性的变化不大。选取壳聚糖质量分数为1%～1.5%进行后续正交试验。

2.2 即食化壳聚糖/海藻酸钙蜂蜜包装球的正交试验设计

根据单因素试验，以海藻酸钠溶液质量分数、壳聚糖溶液质量分数、氯化钙溶液质量分数为试验因子进行3因素3水平正交试验，以硬度、弹性、胶黏性、咀嚼性作为指标来优化即食化蜂蜜包装球的制备，考察不同浓度下对包装球性能的影响。因素水平表见表4。

表4 正交试验因素水平表

硬度可以体现蜂蜜球机械性能的强弱。蜂蜜球作为一种食品，咀嚼性可以体现消费者对于食品的直接感受。故主要选择硬度和咀嚼性做深度分析。

由正交试验结果和方差分析可知，对于蜂蜜包装球硬度来说，极值RA＞RB＞RC，即A（海藻酸钠溶液的质量分数）是影响硬度的主要影响因素，次要影响因素是B（氯化钙溶液的质量分数），最次影响因素是C（壳聚糖的质量分数）。3个因素对于硬度影响中：A因素十分显著，其他2个因素影响均未达到显著水平，故其他因素对硬度的影响较小，根据正交表做过的9组试验，可确定最优组合为A2B2C3。对于蜂蜜包装球咀嚼性来说，极值RA＞RC＞RB，即A是最主要影响因素，次要因素是C，最次影响因素是B。3个因素对于蜂蜜包装球咀嚼性影响中，A因素十分显著，其他两个因素影响均未达到显著水平，故其他因素对蜂蜜球咀嚼性的影响较小。根据正交表9组试验可知，第五组的性能较优，综合分析确定最优组合为A2B2C3，与硬度的最优组合一致：即海藻酸钠溶液质量分数为3.5%，氯化钙溶液为7%，壳聚糖溶液为1.5%。

2.3 即食化壳聚糖/海藻酸钙蜂蜜包装球形态观察试验

将1.3.2中的方法制得的海藻酸钙基蜂蜜球放在红外光谱仪的平台上，旋紧压头，设置光的波长范围为4 000～500 cm-1，红外光谱仪扫描得到红外光谱，对得到的红外光谱图进行平滑处理，数据记录由计算机完成，如图7所示[20]。

在频率为3 600～3 000 cm-1处出现的宽而圆滑的强峰考虑此处为水中-OH键的伸缩振动吸收峰，在光谱曲线1 593 cm-1和1 406.26 cm-1处的波峰是海藻酸钠分子中羧基的对称与不对称振动吸收峰，频率为1 374 cm-1处出现的的红外吸收峰属于多糖的-OH面弯曲振动模式；频率1 070 cm-1处出现的强峰考虑为多糖的C-O键的伸缩振动模式[21]。即食性壳聚糖/海藻酸钙蜂蜜包装球壁材的结构为致密的网状结构，既可以锁住一定的水分又具有一定的机械强度，性能较好。

3 结语

由于蜂蜜便携性包装市场空缺[22]，本文研究了一种即食化的蜂蜜包装球，为蜂蜜包装提供新途径。试验过程容易控制，操作简单，适用于工业化自动化生产即食化壳聚糖/海藻酸钙蜂蜜包装球。本文在单因素试验的基础上进行正交试验，试验结果表明：在海藻酸钠溶液质量分数为3.5%，氯化钙溶液质量分数为7%，壳聚糖溶液质量分数为1.5%时蜂蜜球的综合性能最优。红外光谱仪和扫描电镜试验结果表明蜂蜜包装球壁材的结构为致密的网状结构，具有良好的机械性能。此方便携带、方便摄取的即食化蜂蜜包装球，有利于推动蜂蜜行业与包装行业的发展。