香蕉皮膳食纤维奶片的研制

蒋媛媛，赖诗欣，高 鑫，黄 蓉，周 倩，谭敬军，胡德辉

（广西中医药大学，广西 南宁 530200）

香蕉在我国产量非常大，2017年我国香蕉产量达到1 122.17万t，是我国近年来产量上千万吨的水果之一[1]。市面上的香蕉主要被加工企业收购进行加工，香蕉皮是加工的主要副产物，大多被丢弃[2]。香蕉皮占果实质量的35%～40%[3]，含有大量的膳食纤维。膳食纤维是一种非淀粉多糖碳水化合物，通常包括纤维素、不溶性半纤维素和木质素[4]，按其溶解性可分为水不溶性膳食纤维和可溶性膳食纤维[5]。近年来，膳食纤维的保健作用日益受到重视[6]，作为人体所必需的第七大营养素[7]，具有极其重要的生理功能，如预防便秘和直肠癌、降低血清胆固醇、减肥和抗癌等[8]。研究显示[9]，水溶性膳食纤维不仅在感官、生理活性上比非水溶性膳食纤维优越，而且抗氧化活性也比非水溶性膳食纤维高。水溶性膳食纤维能够降低血脂、胆固醇和血糖，具有改善心血管健康水平和预防糖尿病的功效[10]。利用香蕉皮提取水溶性膳食纤维，既减少了对环境的污染，也提高了香蕉皮的商业价值。由于其独特的生理功能和不可替代的作用，使得各类膳食纤维产品迅猛发展并出现各种类型的膳食纤维产品，如糕点、面条、饮料等[11]。而奶片是现市场上广受欢迎的产品，目前已有研究人员研制出了胡萝卜-发酵蓝莓奶片[12]、薏苡仁多糖奶片[13]、核桃复合奶片[14]、益生菌羊奶片[15]等。通过提取香蕉皮中的水溶性膳食纤维，并利用其制作成膳食纤维奶片，使其既具有奶片的口感，又富有膳食纤维的功能，且含有丰富的营养价值和广泛的使用人群，食用方便，具有较广阔的市场前景。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

香蕉，购自南宁市水果市场；盐酸（AR），国药集团化学试剂有限公司提供；95%乙醇（食品级）、无水乙醇（食品级），成都市科隆化学品有限公司提供；脱脂奶粉，杜尔伯特伊利乳业有限公司提供；植脂末，佳禾食品工业股份有限公司提供；葡萄糖，西王药业有限公司提供。

1.2 仪器与设备

JJ200型电子天平，常熟市双杰测试仪器厂产品；JYL-Y92型高速破壁料理机，九阳股份有限公司产品；DHG-9146A型电热恒温鼓风干燥箱，上海精宏实验设备有限公司产品；QE-100型高速万能粉碎机，浙江屹立工贸有限公司产品；HH-4型数显电子恒温水浴锅、TD-5型台式低速离心机，四川蜀科仪器有限公司产品；SHZ-DⅢ型循环水式多用真空泵，上海力辰邦西仪器科技有限公司产品；N-1100型旋转蒸发仪，上海爱朗仪器有限公司产品；TDP-1.5型单冲压片机，吉首市中诚制药机械厂产品；赛多利斯BSA224S型电子天平，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司产品；CT3-10K型质构仪，Brookfield（美国博勒飞产品；DSH-50型电子水分测定仪，上海越平科学仪器（苏州）制造有限公司产品。

1.3 工艺流程

1.3.1 香蕉皮膳食纤维提取工艺流程

香蕉→去皮→煮沸水洗→打浆→调节pH值→水浴→离心→收集上清液→浓缩→加入乙醇→静置沉淀→抽滤→干燥→粉碎过筛→水溶性膳食纤维。

1.3.2 奶片制作工艺流程

脱脂奶粉、植脂末、葡萄糖、膳食纤维→研磨→过筛→混合配料→压片→80℃下干燥→成品。

1.4 操作要点

1.4.1 膳食纤维的提取

选择新鲜的香蕉皮，煮沸3 min后捞出，水洗2～3次，除去其中的色素类物质及部分可溶性糖。香蕉皮水洗后加入适宜蒸馏水打浆，盐酸调节pH值至6.0，80℃下水浴2 h，离心后滤液使用旋转蒸发仪浓缩至50 mL左右，加入4倍体积的95%乙醇沉淀，抽滤得沉淀，沉淀用无水乙醇反复洗涤至中性，干燥得水溶性膳食纤维。

1.4.2 奶片的制作

将脱脂奶粉、植脂末、葡萄糖、膳食纤维分别放入研钵中研磨、过80目筛，按比例混合配料并搅拌均匀进行压片。压好的奶片放入80℃的烘箱中干燥5 min，冷却得成品。

1.5 试验设计

1.5.1 单因素试验

奶粉是奶片的主要原料，对奶片的风味和口感有很大的影响。在配方中奶粉所占比例越大，风味越浓，其营养价值就越高。考虑到奶片整体的口感滋味，以奶粉作为主要原料，添加比例为54%～62%。在葡萄糖添加量16%，植脂末添加量16%的情况下，分析膳食纤维不同添加量（6%，8%，10%，12%，14%）对奶片感官评分的影响；在膳食纤维10%，葡萄糖16%的情况下，分析植脂末不同添加量（12%，14%，16%，18%，20%）对奶片感官评分的影响；在膳食纤维10%，植脂末16%的情况下，分析葡萄糖不同添加量（12%，14%，16%，18%，20%）对奶片感官评分的影响。原料不足100%采用奶粉补足。

1.5.2 响应面优化试验

在单因素试验的基础上，对膳食纤维奶片的比例进一步优化，并以感官评分为响应值，使用Design Expert.V8.0.6软件对膳食纤维、植脂末、葡萄糖添加量进行3个因素的优化，以Box-behnken进行三因素三水平响应面试验。

Box-behnken试验因素与水平设计见表1。

表1 Box-behnken试验因素与水平设计/%

1.5.3 感官评价方法

参照王丽等人[16]制定感官评分表，评定小组共有8名感官评定组员，按评分表评价奶片的感官品质，取平均值进行分析。

膳食纤维奶片感官评分标准见表2。

表2 膳食纤维奶片感官评分标准

1.5.4 理化指标

（1）质量测定。取外观完整、片剂表面光滑的奶片10片，精密称定总质量，取平均值。

（2）硬度测定。采用质构仪对成品进行硬度的测试，模式：压缩；探头：TA39，夹具：TA-AVJ，触发点负载5 g，测试速度0.5 mm/s，返回速度0.5 mm/s，循环次数1次。样品测试5次，取平均值。

（3）水分测定。采用水分快速测定仪测定，温度为105℃。样品测试5次，取平均值。

1.5.5 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2016对膳食纤维、植脂末、葡萄糖3个单因素试验统计分析，并用Design Expert 8.0.6分析软件进行试验的设计、二次模型的建立、数据的分析处理，分析回归方程和响应曲面，获得最优参数，通过F值考查（p＜0.05）所建模型及3个因素的显著性。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果及分析

2.1.1 膳食纤维添加量的影响

膳食纤维添加量对奶片感官品质的影响见图1。

图1 膳食纤维添加量对奶片感官品质的影响

由图1可知，膳食纤维添加量对奶片的感官评分影响较大，呈现先上升后下降的趋势。当奶片中膳食纤维添加量较低时，奶粉的添加量相应提高，导致奶片奶味过浓，但奶粉易吸潮[17]，潮湿时表现出的黏性较大[18]，压片时不易于压片机分离，影响奶片的组织状态，咀嚼时较黏牙。当奶片中膳食纤维添加量较高时，奶粉的添加量相应降低，奶片黏性相应降低，但会导致奶片口感粗糙，奶味淡。因此，膳食纤维添加量以10%为响应面中心点。

2.1.2 植脂末添加量的影响

植脂末添加量对奶片感官品质的影响见图2。

图2 植脂末添加量对奶片感官品质的影响

由图2可知，植脂末添加量对感官评分呈现出先上升后下降的趋势。植脂末口感醇厚、奶香浓郁，能改善食品内部组织，使其口感细腻、润滑及更富奶味[19]。植脂末添加比例低时，奶片无润滑感，添加量较高时，奶片腻嘴并影响色泽。因此，植脂末添加量以16%为响应面中心点。

2.1.3 葡萄糖添加量的影响

葡萄糖添加量对奶片感官品质的影响见图3。

图3 葡萄糖添加量对奶片感官品质的影响

由图3可知，葡萄糖添加量对奶片品质感官评分呈现出先上升后下降的趋势。葡萄糖在配方中作为甜味剂，其含量较低时，甜度弱，影响口感；含量较高时，甜度强，奶味易被掩盖，口感降低。因此，葡萄糖添加量以14%为响应面中心点。

2.2 响应面法优化奶片配方结果分析

2.2.1 响应面设计结果及方差分析

响应面试验方案及结果见表3。

表3 响应面试验方案及结果

根据Box-behnken试验要求，对试验所得结果做2次多项式拟合与方差分析，最终由软件分析得到膳食纤维、植脂末、葡萄糖对奶片品质感官评分的拟合方程：

方差分析结果见表4。

表4中回归模型p＜0.000 1，表明此二次模型存在极显著差异，同时失拟项p=0.290 6＞0.05，说明失拟项不显著，表明该回归方程拟合度较好，误差小，能与实际预测值有较好的拟合；该模型的相关系数R2=0.989 8，校正决定系数R2adj=0.976 6，说明建立的模型能够解释97.66%的响应值变化，可用来进行膳食纤维奶片感官评分分值（响应值）的预测。分析方差结果，可以看出一次项A，C与交互项BC，二次项A2，B2，C2之间存在极显著差异（p＜0.01），一次项B和交互项AB存在显著差异（p＜0.05），表明植脂末和葡萄糖、膳食纤维和植脂末对奶片的感官评分有交互作用的影响。因此，各个试验因素与响应值之间不是简单的线性关系。在三因素交互作用下，对奶片感官评分的影响顺序为BC＞AB＞AC；从单因素影响来看，对奶片感官评分的影响顺序为膳食纤维（A）＞葡萄糖（C）＞植脂末（B）。

表4 方差分析结果

2.2.2 响应面分析

响应面图和等高线图可反映各因素对响应值的影响[20]。响应面越陡，说明两者交互作用越显著；等高线形状呈椭圆形说明两因素交互作用显著，呈圆形则与之相反。

膳食纤维奶片的响应面图及等高线见图4。

图4 膳食纤维奶片的响应面图及等高线

由图4可知，分别表示膳食纤维、葡萄糖和植脂末取零水平时，奶片感官评分受其余2个因素的影响。对图4进行比较可知，在圆心处存在极值，奶片感官评分受膳食纤维和葡萄糖的影响较为显著，表现为较陡的曲线，受植脂末的影响较小，曲线为较平滑的曲线，植脂末和葡萄糖、膳食纤维和植脂末对奶片的感官评分有交互作用的影响，该结果较符合回归分析的结果。

2.2.3 最佳配方及验证试验

应用Desing Expert 8.0.6软件对二次多项式回归方程进行计算，确定最佳配方参数为膳食纤维添加量10.32%，植脂末添加量15.99%，葡萄糖添加量14.74%，感官评分预测值为89.71分。考虑到实际操作的可行性，修正参数后奶片的最佳配方为膳食纤维添加量10%，植脂末添加量16%，葡萄糖添加量15%，得到感官评分为89.63分，与预测值接近，可作为响应面法优化得到可靠的最佳参数。

2.2.4 产品质量指标

理化性质测定结果见表5。

表5 理化性质测定结果

3 结论

从香蕉皮中提取对人体有益的膳食纤维制作奶片，口感较好，保持了奶片原有的香气，克服了膳食纤维有异味的问题。奶片具有食用方便、保质期长等特点，在此基础上加入膳食纤维，不仅充分发挥了膳食纤维的功能，而且为奶片行业增加了新品种。目前，膳食纤维奶片还未得到很好的开发利用，有很大的市场前景。

响应面优化试验结果表明，对奶片品质感官评分影响由大到小依次为膳食纤维添加量、葡萄糖添加量、植脂末添加量，其最佳配比为膳食纤维添加量10%，植脂末添加量16%，葡萄糖添加量15%。该配方生产的奶片表面光滑，色泽分布均匀，口感顺滑，奶味甜味适中，硬度适中，质量为0.32 g，硬度为4 489 N，水分为1.73%。