APP下载

抹茶味面筋蛋白基口香糖的研制

2021-03-01何伟俊林燕丹白永亮

保鲜与加工 2021年2期
关键词:山梨醇麦芽糖面筋

曾 荣,何伟俊,林燕丹,白永亮

(佛山科学技术学院食品科学与工程学院,广东 佛山 528200)

目前国内外对口香糖的研究主要集中在以下几个领域:一是在口香糖中添加某种保健成分,如去火、清肝明目的菊花[1],健脾温胃的无糖春砂仁[2],利咽养喉的藏青果[3],抗氧化、抑菌、祛痰的罗汉果[4]等,赋予产品保健功效,通过单因素试验和正交试验研制出该保健口香糖的配方。二是针对普通口香糖胶基污染环境的问题,采用可降解质替代口香糖胶基。如根据可降解质性质,通过光、温度、添加剂用量、酶改性等因素对可降解质替代的胶基进行优化;或对研制的环保口香糖的可降解性进行验证[5]。三是结合现代科技或生物模型等手段,研究咀嚼口香糖对人体的生理影响以预测咀嚼口香糖预防疾病的功效。研究表明口香糖可缓解妇科腹部手术患者术前口渴、饥饿和术后恶心呕吐[6];Mahmoud 等[7]的试验研究发现,咀嚼口香糖可降低阑尾切除术后肠梗阻,促进胃肠功能恢复。四是对口香糖研究手段进行创新,通过科学的统计软件分析口香糖的质构指标测定结果,预测口香糖感官品质与质构品质的关系。如Yaman 等[8]研究双色口香糖时采用自定义插件Image J 软件对数字图像进行分析,测量基线红段的几何色散(GD),测定了咀嚼前后RG口香糖的硬度和质量,然后计算硬度损失和质量损失,并与市售口香糖进行比较,并用Pearson 相关系数证实GD 与咀嚼周期数显著相关(r=0.90,P<0.001)。

口香糖可以清新口气,提神醒脑,还能预防龋齿[3]。随着人们生活质量的提高和社会交往的频繁,口香糖受到大众的青睐,其消费量与日俱增[3]。然而,目前市售口香糖的胶基是塑胶基和丁苯橡胶,很难在环境中降解,且黏性大,清理困难,造成了巨大的环境污染[9]。小麦面筋蛋白又称谷朊粉,其麦醇溶蛋白和麦谷蛋白独特的组成以及其中的二硫键使其吸水后具有较强的黏弹性、延伸性、薄膜成型性和吸脂乳化性,符合口香糖胶基的特性[10]。小麦面筋蛋白作为胶基原料,由于其具有可食用性,可防止误吞口香糖难以消化的危险。陈振兴等[11]研究了葛粉口香糖加工工艺,但要进行葛粉提取,其工艺复杂。童琦等[12]研究了可可味口香糖的加工工艺,直接使用具有黏弹性小麦面筋蛋白(谷朊粉)为胶基原料,一方面降解速度比普通胶基快,从根本上解决了环境污染的问题;另一方面无需进行蛋白面筋提取,方法简单易行。余美绒[9]通过人为环境和土埋法,研究了竹笋环保口香糖的降解过程,以失重率和微生物繁殖率作为指标验证了醇溶蛋白胶基的口香糖比普通胶基口香糖降解效果好。

综上,本试验拟采用小麦面筋蛋白为胶基原料,通过单因素试验和均匀试验探究甘油、山梨糖醇、麦芽糖醇、抹茶等添加剂合适的用量,采用感官指标确定口香糖的配方,研制出环保的小麦面筋蛋白基口香糖的产品,并对产品辅以质构指标测定,判定产品性能,以期为口香糖质构提供工艺参数,为环保口香糖的研制奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

小麦面筋蛋白:蜜丹儿牌谷朊粉,购自封丘县华丰粉业有限公司;麦芽糖醇、山梨糖醇、β-环糊精,购自江苏健康食品有限公司;薄荷冰,购自浙江一诺生物科技有限公司;甘油,购自连云港新爱食品科技有限公司;抹茶粉为市售。

1.1.2 仪器与设备

DK-98-ⅡA 型电热恒温水浴锅,GZX-9030MBE型电热鼓风干燥箱,JJ200 型精密电子天平,ME104E型电子天平,TA.new plus 质构仪。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

以下研究以小麦面筋10 g,薄荷冰0.02 g,β-环糊精0.8 g 进行试验。

1.2.2 操作要点

1.2.2.1 辅料和添加剂混合

准确称取好薄荷冰、β-环糊精、山梨醇和麦芽糖醇,用玻璃棒充分搅拌均匀;加入适量水搅拌至辅料和添加剂完全溶解。

1.2.2.2 主要原料混合

称取10 g 小麦面筋蛋白,加入抹茶粉(按试验设计的量)充分搅拌混匀,倒入适量的甘油(按试验设计的量),迅速搅拌至甘油完全融入粉末中,粉末呈分散潮湿状。注意视情况在合适时间加入甘油,不能让甘油混合后的粉末放置太久。因为小麦面筋蛋白与甘油混合时间太久,会使口香糖难以成型。

1.2.2.3 主料与配料混合

迅速将“1.2.2.1”的混合液和“1.2.2.2”中的混合粉装入50 mL 烧杯(模具)中,于50~60 ℃水浴中迅速搅拌均匀,振荡挤出溶液中的空气,以保证填充紧实。

1.2.2.4 水浴成型

将主配料混合后放置在55 ℃水浴30 min,水浴期间保持静置,防止影响其成型。取出水浴好的烧杯,静置冷却至30 ℃。倒扣烧杯,轻轻振荡烧杯壁,使口香糖脱模。

1.2.2.5 干燥与老化

将脱模的口香糖晾在托盘中,于鼓风干燥箱中30 ℃干燥8~10 h。

1.2.3 试验方案设计

1.2.3.1 单因素试验设计

分别以加水量、甘油用量、复合甜味剂(山梨醇和麦芽糖醇)比例、抹茶用量组合4 个参数为影响因子逐一进行单因素试验,观察口香糖感官评分的变化趋势。

(1)加水量试验条件:加水量分别为4、6、8、10、12 mL,抹茶用量0.2 g,甘油用量1.0 g,复合甜味剂(山梨醇和麦芽糖醇)比例为2∶3(g/g),共5 组。

(2)抹茶用量试验条件:加水量10 mL,抹茶用量分别为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 g,甘油用量1.0 g,复合甜味剂(山梨醇和麦芽糖醇)比例2∶3(g/g),共5组。

(3)甘油用量试验条件:加水量10 mL,抹茶用量0.2 g,甘油用量分别为0.6、0.8、1.0、1.2、1.4 g,复合甜味剂(山梨醇和麦芽糖醇)比例2∶3(g/g),共5 组。

(4)复合甜味剂(山梨醇和麦芽糖醇)比例试验条件:加水量10 mL,抹茶用量0.2 g,甘油用量1.0 g,复合甜味剂(山梨醇和麦芽糖醇)比例分别为3∶7、2.5∶5、2∶3、3∶2、5∶2.5、7∶3(g/g),共6 组。

1.2.3.2 均匀试验

根据单因素试验的结果,选定加水量、甘油用量、复合甜味剂(山梨醇和麦芽糖醇)比例3 个因素,以其最优水平为中心梯度,确定更紧密的7 个水平(表1),进行U7(76)均匀试验(表2),通过感官评定,选取最优配方[13]。

1.2.4 感官指标评定

分别从口香糖的质地、口感、耐咀嚼程度、滋味气味等方面进行综合评分。评分人员为3 位从事食品工艺研究方向的老师和15 位喜欢咀嚼口香糖的食品专业的学生,综合评价口香糖的品质[13-14]。评分标准见表3。

表2 U7(76)均匀试验设计Table 2 U7(76)uniform test design

表3 口香糖感官评定标准Table 3 Sensory evaluation standards for chewing gum

1.2.5 全质构(TPA)测定

样品准备:由于试验样品大小形状一致,符合测定要求,无需进行特殊处理;将市售口香糖胶基替代小麦面筋蛋白,其他试验步骤与试验组一样,制备对照组[15]。

参数设置:测定模式采用全质构(TPA)模式,探头TA/5,测试速度0.5 mm/s,测试前速度2.00 mm/s,测试后速度1.00 mm/s,目标模式为张力,测试类型为压缩,目标值50.000%,时间2.00 s,触发点5.000 g,触发类型为力量。

1.2.6 回归分析

使用数据分析软件SPSS Statistics 17.0,以口香糖4 个指标(硬度、弹性、黏聚性、咀嚼性)分别作为因变量,计算出各个因变量与用水量(X1)、甘油用量(X2)和山梨醇与麦芽糖醇的比例(X3)3 个自变量的相关回归方程,并通过F检验,验证回归方程的可预测性。最后分析X1、X2、X3三个因素和硬度、弹性、黏聚性、咀嚼性4 个指标的Pearson 系数,验证X1、X2、X3分别与4 个指标相关性的显著性[8,14]。

1.2.7 数据处理

以上试验中每组均设置3 个平行,作图及数据分析均采用平均值和标准差的形式表示。数据处理采用Excel 2016、SPSS17.0 进行分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 加水量对口香糖品质的影响

由表4 可见,加水量在8.0 mL 或者10.0 mL 时,口香糖品质较好,为了更好地溶解糖醇和薄荷冰等辅料,选择面筋蛋白和水的比例为1∶1(g/mL),即加水量为10 mL。

表4 加水量对口香糖品质影响Table 4 Influence of water addition on quality of chewing gum

2.1.2 不同抹茶用量对口香糖感官品质的影响

由表5 可以看出,在其他条件固定的情况下,抹茶用量为0.2 g 时,综合评分最高,口香糖感官综合品质最佳。用量太少或太多,会导致口香糖口味太淡或太浓,使得产品颜色过浅或过深(偏墨绿色);且抹茶用量太多会使其黏弹性下降,表面粗糙,评分明显下降。

2.1.3 不同甘油用量对口香糖感官品质的影响

由表6 可见,在其他配料一定时,当甘油用量为1.0 g 时,综合评分最高,口香糖感官综合品质最佳。甘油作为保湿剂,用量太少时会使其在干燥过程中水分丢失过多,导致质地变硬;用量太多时导致含水量太多而质地太软,弹性降低。

表5 抹茶用量对口香糖感官品质的影响Table 5 Effect of matcha powder dosage on sensory quality of chewing gum

表6 甘油用量对口香糖感官品质的影响Table 6 Effect of glycerin dosage on sensory quality of chewing gum

2.1.4 不同山梨醇与麦芽糖醇比例对口香糖感官品质的影响

由表7 表明,在其他配料用量一定时,山梨醇和麦芽糖醇用量和比例影响口香糖的滋味和质地,山梨醇和麦芽糖醇的质量比为2∶3(g/g)时,综合评分最高,口香糖感官综合品质最佳。

2.2 均匀试验结果

由表8 可以看出,当加水量11 mL、甘油用量1.2 g、山梨醇和麦芽糖醇比例2.5∶2.5(g/g)时,口香糖综合评分最高,感官品质最佳。

表7 山梨醇和麦芽糖醇比例对口香糖感官品质的影响Table 7 Effect of sorbitol-to-maltol mass ratio on sensory quality of chewing gum

表8 均匀试验各组口香糖的综合评分Table 8 Uniform design experimental results for sensory score of chewing gum

2.3 均匀试验中各组口香糖质构特性

由图1、图2 可知,试验组口香糖的硬度和咀嚼性均随着水分的增加逐渐降低。第1 组口香糖硬度和咀嚼性最高,即当加水量6 g,甘油用量0.7 g,山梨醇和麦芽糖醇比例3∶2(g/g)时,口香糖硬度和咀嚼性最高,但显著低于对照组(市售口香糖)。

图1 均匀试验中各组口香糖的硬度Fig.1 Uniform design experimental results for hardness of chewing gum

图2 均匀试验中各组口香糖的咀嚼性Fig.2 Uniform design experimental results for chewiness of chewing gum

由图3 可知,各组口香糖的弹性差异不大,说明3 个因素对弹性影响较小。第1、2、7 组的弹性与对照组(市售口香糖)较接近。

由图4 可知,各组口香糖的黏聚性均显著高于市售口香糖。第5 组口香糖的黏聚性最高,第1 组口香糖的黏聚性最低。

图3 均匀试验中各组口香糖的弹性Fig.3 Uniform design experimental results for springiness of chewing gum

2.4 口香糖质构指标的回归分析

对表9 中的数据进行回归分析,计算出口香糖硬度Y1、弹性Y2、黏聚性Y3、咀嚼性Y4这4 个因变量分别与加水量X1、甘油用量X2、山梨醇与麦芽糖醇比例X3之间的回归方程分别为:

图4 均匀试验中各组口香糖的黏聚性Fig.4 Uniform design experimental results for cohesiveness of chewing gum

由表10 可知,方程1~4 的R值为拟合优度,均方接近1,即模型对口香糖质构指标的拟合程度高;经过F检验,方程1~4 的F值均小于F0.01(3,3),说明α=0.01 时回归方程均无显著差异,表明方程具有较好的预测性。

表9 口香糖质构特性均匀试验设计与结果Table 9 Uniform experimental design and results for texture characteristics of chewing gum(k=3,n=7)

表10 回归方程的拟合优度与F 检验结果Table 10 Goodness of fit and of F test results for the equations(k=3,n=7)

分析X1、X2、X3分别和硬度、弹性、黏聚性、咀嚼性4 个质构指标的相关性,运用Pearson 系数验证X1、X2、X3三个因素分别与这4 个指标相关性的显著性,结果如表11 所示。

表11 Pearson 相关系数分析结果Table 11 Pearson correlation coefficients(n=7)

由表11 可知,加水量(X1)与硬度(Y1)、咀嚼性(Y4)都是负相关,且相关性极显著(P<0.01),与黏聚性(Y3)、弹性(Y2)都是正相关,但与黏聚性(Y3)的相关性显著(P<0.05),与弹性(Y2)的相关性不显著。甘油用量(X2)、山梨醇与麦芽糖醇比例(X3)两个因素与硬度(Y1)、弹性(Y2)、硬度(Y3)、咀嚼性(Y4)的相关性均不显著。

3 讨论

3.1 加水量对口香糖品质的影响

加水量对口香糖的影响主要是由小麦面筋和配料在不同水量溶解程度不同而引起的。当水量过少,面筋蛋白不能完全溶解,使其胶黏性不好,表面粗糙,结构分散;水量过多时,面筋蛋白聚合程度低,口香糖难以成型或者结构软塌,无弹性且黏性大。在单因素试验中,在规定小麦面筋蛋白10 g 的条件下,探究合适的加水量,结果显示,加水量为8 mL 或者10 mL 是最佳水平。童琦等[12]研究了可可味口香糖的配方,其中小麦面筋和水的比例为5∶4,结果与本试验的结果比较接近。均匀试验结果表明,感官评分最高的是第6 组(即加水量11 mL),原因是均匀试验中增加了山梨糖醇、麦芽糖醇和β-环糊精、抹茶粉等辅料,因此需要增加水量以促进辅料的溶解。综上,适宜的加水量为11 mL。

3.2 抹茶用量对口香糖感官品质的影响

从感官评分结果可以看出,抹茶影响口香糖的颜色、风味和组织形态。抹茶用量太少或太多,会导致口香糖口味太淡或太浓,使得产品颜色过浅或过深(偏墨绿色);且抹茶用量太大会使其黏弹性下降,表面粗糙,评分明显下降。在其他条件固定的情况下,抹茶用量在0.2 g 时综合评分最高,口香糖感官综合品质最佳。

3.3 甘油用量对口香糖感官品质的影响

甘油作为乳化剂,能保持胶基的水分[9]。当甘油量过少时,口香糖的持水能力较差,导致样品在干燥后,胶基中的水分缺乏,口感不佳;当甘油量过多时,口香糖虽保持了一定的持水能力,但口香糖在干燥后,胶基中的水分多,因此口香糖软塌,延伸性差。另外,感官评分在口感和耐咀嚼程度两个项目中具有差异。在单因素试验中甘油用量在0.8 g(占小麦面筋蛋白8%)时评分最高,与余美绒[9]研究的竹笋环保口香糖中甘油用量相近;均匀试验的结果则显示,甘油用量1.2 g 时,感官综合评分最高,猜测是其他配料相互影响的结果。

3.4 复合甜味剂对口香糖感官品质的影响

在单因素试验结果中,山梨糖醇和麦芽糖醇比例为2∶3(g/g)的综合评分最高,均匀试验结果为2.5∶2.5(g/g)。与专利CN107259057A 中[13]山梨醇和麦芽糖醇的添加量(每40 g 面筋胶基含有山梨糖醇0.75 g、麦芽糖醇0.5 g)相比较,本试验的研究结果明显升高。这可能是因为专利CN107259057A 的配方中有芥末,而芥末能够给产品提供一定的风味,主要强调提神效果,对口香糖的甜度有所弱化,因此所需的山梨糖醇和麦芽糖醇的用量较少。而本试验配方的风味主要是由山梨醇和麦芽糖醇提供,因此综合用量相对较多。

山梨醇添加到薄荷糖果中能起到增强清凉的作用[15]。因此在单因素试验中,随着山梨醇用量的增加,口香糖有特殊的果香味和清凉口感,使人有愉悦的感觉。山梨醇在水中的溶解度为220 g/100 mL[15],因此,随着山梨醇添加量的增加,其溶解能力有所降低。当山梨醇添加量达到7 g 时,由于溶解程度较低,使得口香糖的胶黏性减弱,组织分散,感官评分下降;而麦芽糖醇用量太多,成品的甜腻感强,同样使得口香糖风味方面的得分偏低。因此根据单因素试验的评分结果,在均匀试验过程中选择山梨醇和麦芽糖醇总用量为5 g,按更为紧密的水平设置山梨醇和麦芽糖醇的比例,得出最佳的试验结果为2.5∶2.5(g/g)。

3.5 口香糖的质构特性与回归分析

口香糖的咀嚼性是指将固体食品咀嚼到可吞咽状态时所作的功,与其硬度、弹性、黏聚性有关。均匀试验的结果表明,各组口香糖样品的硬度与咀嚼性存在差异较大的现象,表明各种添加剂对口香糖的硬度和咀嚼性具有不同程度的影响。试验组的硬度显著低于市售口香糖,主要是因为口香糖的干燥程度不够,胶基水分含量太高,且未添加任何有关增强硬度的食品添加剂对胶基进行改善。相反,若口香糖过度干燥,其胶基会变质,失去了黏弹性。市售口香糖的胶基在未经任何处理的条件下,其硬度很大;而当其入口咀嚼出现黏弹性后,硬度开始下降。这就提示在测定成品硬度时,测定方法(市售口香糖胶基样品处理等)应尽量与感官契合,应对改善胶基硬度方面做进一步的探究。

在口香糖的质构指标与添加剂用量的回归分析中,回归方程经F检验,说明回归方程的模型能较好地预测口香糖质构指标。但Pearson 系数检验结果表明,加水量(X1)与硬度(Y1)、咀嚼性(Y4)均呈极显著负相关(P<0.01),与黏聚性(Y3)呈显著正相关(P<0.05)。甘油用量(X2)、山梨醇与麦芽糖醇比例(X3)分别与硬度(Y1)、弹性(Y2)、硬度(Y3)、咀嚼性(Y4)之间的相关性均不显著。这是因为甘油作为乳化剂,通过保持一定的水分使口香糖富有弹性,但对口香糖的质构指标影响不大[9],而山梨醇和麦芽糖醇主要是改善口香糖的风味。综上,X1(加水量)、X2(甘油用量)、X3(山梨醇和麦芽糖醇比例)对口香糖质构指标的影响不如推测的显著。

质构指标分析结果表明,均匀试验第1 组样品的硬度、咀嚼性、黏聚性最接近对照组(市售口香糖);第1、2、6 组的弹性与对照组(市售口香糖)较接近。若以质构指标评定口香糖的品质,即口香糖的质构指标越接近对照组(市售口香糖),其品质越佳,则第1 组最优;但若以感官指标评定,均匀试验第6 组为最优样品。由此可见,质构分析结果和感官评分结果存在一定的差异。原因是口香糖在感官评分中综合考虑了风味、组织结构、口感等方面因素,而质构测定主要是通过口香糖的质构指标预测口香糖的口感,忽略了滋味风味。综上,质构测定方法不能全面评价分析面筋蛋白基口香糖的品质,口香糖的品质评价应综合感官评定与质构指标测定两种方法。

4 结论

经感官评定,小麦面筋蛋白基口香糖的最佳配方是:小麦面筋蛋白10 g,薄荷冰0.02 g,β-环糊精0.8 g,抹茶0.2 g,水11 g,甘油1.2 g,山梨醇和麦芽糖醇各为2.5 g。在此条件下,制得的口香糖表面光滑,有光泽,口感佳,耐咀嚼,滋味气味适中。

口香糖各质构指标分析结果表明:不同添加剂对口香糖的硬度和咀嚼性的影响程度较大,对弹性和黏聚性的影响程度较小,硬度和咀嚼性接近于软糖。研制的产品以质构指标判定,是介于口香糖与软糖之间的产品;回归方程的模型能较好地预测口香糖质构,为口香糖的质构提供工艺参数;但3 种口香糖辅料(水、甘油、山梨醇和麦芽糖醇比例)与口香糖的质构指标之间(除加水量与硬度、咀嚼性、黏聚性之间)的相关性均不显著,即3 种辅料改善胶基质构的效果不如推测那么显著。以质构指标结果推断出的口香糖最优组与感官评分的结果存在明显差异,即质构测定方法不能全面评价分析面筋蛋白基口香糖的品质,口香糖的评价手段需要综合感官评分与质构指标测定两种方法。

猜你喜欢

山梨醇麦芽糖面筋
难忘儿时麦芽糖
非均相催化法制备异山梨醇的研究现状
纤维素制备异山梨醇研究进展*
面团变面筋
异山梨醇提纯及未知杂质结构研究
偏偏是它
麦芽糖的回忆
面筋包揣肉圆
母爱麦芽糖
山梨醇类成核剂对改性聚丙烯发泡性能的影响