龙须菜藻糕复合胶配比优化与干制终点实时控制

马文静，杨 超，林晓姿，梁璋成，何志刚

[1. 福建农林大学食品科学学院，福建 福州 350002；2. 福建省农业科学院农业工程技术研究所，福建 福州 350003；3. 福建省农产品（食品）加工重点实验室，福建 福州 350003]

0 引言

【研究意义】龙须菜（Gracilaria lemaneiformis）是一种野生名菜，富含藻胆蛋白、有机酸、矿物质等多种生理活性物质，还富含多糖类物质，具有很高的食用价值[1-3]，已成为我国人工规模化养殖的大型经济海藻。研究表明龙须菜多糖具有免疫调节功能[4]，能加速伤口愈合[5]，减少肠道炎症，还可以被开发为有益于肠道健康的功能性食品[6-7]。由于龙须菜腥味重，口感欠佳，其深加工产品的开发利用受到相应限制，国内仅有即食盐渍龙须菜、即食调味龙须菜[8-9]和龙须菜风味海藻酱等产品[10]。因此，利用龙须菜具有的硫酸根多糖和龙须菜琼胶等组分，通过生物脱腥技术，制备无腥味的龙须菜藻糕产品，具有广阔的市场应用价值。【前人研究进展】课题组前期[11]使用酿酒酵母JJ4和副干酪乳杆菌副干酪亚种RP38联合发酵，通过微生物代谢的方式对腥味物质实现生物转化并产生了令人愉悦的风味物质，得到了具有芳香气味的龙须菜发酵液。龙须菜经过发酵后，其中不易被吸收利用的高黏度琼胶多糖降解成富含生理活性的琼胶寡糖，其他大分子物质降解成小分子活性物质，保证了各活性成分的充分利用[12]。【本研究切入点】龙须菜原料含有丰富的琼胶多糖物质，而琼胶多糖具有良好的凝固性，在藻糕的制作过程中复合凝胶剂的配比及产品含水量的控制将直接影响龙须菜藻糕产品的质地及品质。以龙须菜加工制备龙须菜藻糕仍有待深入研究。【拟解决的关键问题】本研究以微生物脱腥技术处理的龙须菜发酵液为原料，以感官评分为指标，通过复合胶的配比优化，结合热风干燥技术，探讨龙须菜藻糕在热风干燥过程中的水分与硬度和品质的关系，建立硬度与品质关系的数学模型，研发龙须菜藻糕新产品。利用龙须菜天然琼胶的凝胶特性，以感官评分为指标，采用单因素及正交试验，探讨果胶添加量、卡拉胶添加量及魔芋胶添加量对龙须菜藻糕品质的影响，优化复合胶的配比，并研究龙须菜藻糕在热风干燥过程中的水分与硬度及品质的关系，建立龙须菜藻糕干制脱水的终点判断方法，以期解决龙须菜藻糕热风干燥终点难判断的技术问题。

1 材料与方法

1.1 原料

鲁龙1号龙须菜（鲜冻品）：福建省福州市连江基地采收，于-20 ℃保存备用；白砂糖、苹果酸（食品级）、果胶、卡拉胶及魔芋胶等均为市购。

1.2 菌种

副干酪乳杆菌副干酪亚种（Lactobacillus paracaseisubsp.paracasei）RP38和酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）JJ4，由福建省农产品（食品）加工重点实验室分离、鉴定并保存。

1.3 仪器与设备

LDZX-50KBS立式压力蒸汽灭菌锅，上海申安医疗器械厂；BC/BD-217CH冷柜，河南新飞电器有限公司；BS110S电子天平，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；SW-CJ-2FD型超净工作台，苏净集团苏州安泰空气技术有限公司；TGL16M台式高速冷冻离心机，上海诺顶仪器设备有限公司；LRH-160生化培养箱，上海一恒科学仪器有限公司；JTM-2T胶体磨，上海顺仪实验设备有限公司；DHG-9070型电热恒温鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司；GY-4果实硬度计，乐清市爱德堡仪器有限公司。

1.4 试验方法

1.4.1 培养基的制备 糖蜜培养基：将甘蔗糖蜜的可溶性固形物质量分数稀释至5%，添加10 g·kg-1的柠檬酸调节pH至5.0±0.2，115 ℃高压灭菌30 min，用于酵母菌液体培养。LH18培养基：蛋白胨15 g·L-1，牛肉10 g·L-1，葡萄糖20 g·L-1，酵母膏7.4 g·L-1，柠檬酸二胺2 g·L-1，硫酸镁0.36 g·L-1，硫酸锰0.05 g·L-1，吐温-801 g·L-1，番茄汁100 g·L-1，苹果酸钠20 g·L-1，调整pH 5.5±0.2，121 ℃高压灭菌20 min，用于乳酸菌培养。

1.4.2 种子液制备 供试乳酸菌和酵母菌经活化后，分别接种于LH18培养基和糖蜜培养基中，在28 ～30 ℃培养至菌量达109cfu·mL-1和108cfu·mL-1，4800 r·min-1、4 ℃离心10 min，取菌坭添加等体积无菌水振荡悬浮，待用。

1.4.3 工艺流程 龙须菜→切丁细化→发酵脱腥→加热软化→微细化→调配、溶胶→蒸煮→注模成型→热风干燥→切块→包装→保存

1.4.4 龙须菜藻糕制备操作要点 （1）原料前处理：将龙须菜解冻，清洗干净后沥干并切至约3 mm长，以料液比（1∶2，m/V）再过胶体磨粗磨一次，使其颗粒直径小于0.5 mm。（2）发酵脱腥：白砂糖添加量20 g·kg-1、苹果酸添加量2 g·kg-1、RP38和JJ4接种量均为51 g·kg-1，在28±1 ℃发酵68.3 h，获得龙须菜发酵浆液，备用。（3）调配：以龙须菜发酵料液为基准，添加苹果酸6 g·kg-1、白砂糖400 g·kg-1、果胶1.3%～1.5%、卡拉胶0.4%～0.6%及魔芋胶0～0.2%；食品胶先与部分的白砂糖混匀后，取发酵汁液溶胶后，再与剩余物料混配、均质细化。（4）蒸煮：将调配均质细化后的龙须菜浆液于夹层锅搅拌蒸煮，以龙须菜发酵液呈墨绿色、气泡上浮速率稳定为加热终点。（5）注模成型：蒸煮液乘热注入模型盘中，厚度约为1.2 cm，冷却凝固成型。（6）热风干制：将凝固成型龙须菜藻糕，置于烘干箱中，60 ℃热风干制脱水，实时测定龙须菜藻糕的硬度质构，并取样测定其含水量。热风干燥制硬度质构指标为174～179 N·cm-2即含水量约为16%左右时，取出冷却。（7）切块包装：将冷却后的龙须菜藻糕切成长度约1.5 cm×3.0 cm的长方块，外层包裹糯米纸后再用食品袋包装。

1.4.5 复合胶筛选的单因素试验 以白砂糖添加量400 g·kg-1，苹果酸添加量6 g·kg-1的发酵液为基准，分别以果胶、卡拉胶及魔芋胶为单因素，考察其添加量对龙须菜藻糕品质的影响，单因素试验设计因素与水平表详见表1。固定因素为果胶1.5%，卡拉胶0.6%，魔芋胶0.2%。参照1.4.3及1.4.4中的工艺流程及操作步骤制备，每处理取3 kg的发酵浆液，通过感官评分获得3种凝胶剂的适宜添加量范围。

表1 单因素试验设计Table 1 Factors and levels of single factor experiment（单位：%）

1.4.6 正交试验设计 在单因素试验基础上，以感官得分为评价指标，通过L9（34）正交试验对龙须菜藻糕复合胶配比进行优化，正交试验因素水平表见表2。

表2 正交试验设计Table 2 Design factors and levels of orthogonal test（单位：%）

1.4.7 龙须菜藻糕硬度与水分含量变化关系的建立 将烘盘中的龙须菜藻糕划分成6个区域，每隔一个小时随机切取各区域10 mm×20 mm的龙须糕，使用GY-4果实硬度计检测在60 ℃热风干制过程中龙须菜藻糕的硬度质构，每次检测10个点；并取样测定其含水量，重复3次。以平均值建立硬度与水分含量的数学模型；同时，以感官评分为指标，得到龙须菜藻糕口感较好时的水分含量，并以此水分含量下的硬度作为判别龙须菜藻糕的热风干燥终点。

1.4.8 感官评分 根据龙须菜藻糕的独特风味与口感，参照DB36/T 1247—2020《地理标志产品崇义南酸枣糕》的指标及其参数、GB/T 14611—1993的感官评定要求，组织10名接受过相关培训，满足感官评定要求的食品专业师生对龙须菜藻糕样品进行品评，满分为100分，具体评分标准如表3所示。

表3 龙须菜藻糕的感官评分标准Table 3 Sensory scoring standards for seaweed snack

2 结果与分析

2.1 果胶添加量对龙须菜藻糕品质的影响

食用胶的添加量会影响龙须菜藻糕的组织形态和品质。果胶具有良好的凝胶特性和流变性质，在食品加工中起到胶凝、增稠、改善质构、乳化和稳定的作用[13]，果胶添加量的不同会影响龙须菜藻糕的咀嚼性和硬度。随着果胶添加量的增加，龙须菜藻糕感官评分呈现出先上升后下降的趋势，当果胶添加量为1.5%时，龙须菜藻糕呈现出较适宜的口感，见图1。

图1 果胶添加量对感官评分的影响Fig. 1 Effect of pectin additions on sensory score of seaweed snack

2.2 卡拉胶添加量对龙须菜藻糕品质的影响

卡拉胶具有良好的流变特性、凝胶性、稳定性以及与其他食品胶的复配性能，在食品加工中起到持水、增稠、稳定的作用[14-15]。卡拉胶添加量的不同会影响龙须菜藻糕的脆度和硬度，随着卡拉胶添加量的增加，龙须菜藻糕感官评分呈现出先上升后下降的趋势，当卡拉胶添加量为0.6%时，其感官评分最高，见图2。

图2 卡拉胶添加量对感官评分的影响Fig. 2 Effect of carrageenan additions on sensory score of seaweed snack

2.3 魔芋胶添加量对龙须菜藻糕品质的影响

魔芋胶具有水溶性、持水性、增稠性、胶凝性、成膜性以及生物相容性等功能特性，在食品加工中起到持水、胶凝、增稠和提高黏弹性的作用[16]。随着魔芋胶添加量的增加，龙须菜藻糕感官评分呈现出先上升后下降的趋势，当魔芋胶添加量为0.1%时，龙须菜藻糕呈现出较适宜的口感，感官评分最高，见图3。

图3 魔芋胶添加量对感官评分的影响Fig. 3 Effect of knojac gum additions on sensory score of seaweed snack

2.4 正交试验结果

在单因素试验基础上，设计L9（34）正交试验方案见表2，正交试验结果见表4。由R值可以看出，对龙须菜藻糕品质影响的主次因素为B＞A＞C，即影响龙须菜藻糕品质的最大因素为卡拉胶添加量，其次是果胶添加量，再次是魔芋胶添加量。由K值比较可以得出，最优的复合胶配方组合为A2B2C2，即龙须菜藻糕最优的配方为果胶添加量为1.4%，卡拉胶添加量0.5%，魔芋胶添加量0.2%，感官评价为91.23分。从表5方差分析结果进行分析，卡拉胶添加量对龙须菜藻糕品质影响极显著，果胶添加量对龙须菜藻糕品质影响显著，但魔芋胶添加量对龙须菜藻糕品质影响不显著，即魔芋胶添加量对于感官评分影响不大，从经济角度考虑应选择不添加魔芋胶。

表4 L9（34）正交试验结果Table 4 L9 (34) orthogonal test and results

表5 方差分析结果Table 5 Analysis of variance

2.5 龙须菜藻糕凝胶剂配比优化工艺验证

以优化后的复合胶配配比即果胶添加量1.4%、卡拉胶添加量0.5%进行验证试验。结果表明，通过添加优化后的凝胶剂，得到软硬适中，富有嚼劲，风味独特的龙须菜藻糕产品，最终的感官评分92.1分，试验结果与理论值相符。

2.6 龙须菜藻糕干制过程硬度-水分模型的建立

由图4可知，随着龙须菜藻糕水分含量的减少，硬度逐渐增加，硬度（y）与水分含量（x）的关系符合方程：y= 10.519x +350.45，R2= 0.9945。由图5可知，随着硬度的增加，龙须菜藻糕口感由软烂变得富有嚼劲，感官评分逐渐升高，但随着硬度继续增加，口感质地较硬且影响咀嚼度，龙须菜藻糕感官评分呈现出先上升后下降的趋势。当硬度范围为174～179 N·cm-2时龙须菜藻糕口感软硬适中，感官评分值较高，此硬度下对应的水分含量为16.5%±0.2%。所以在实际生产过程中，可将龙须菜藻糕产品的实时测定硬度控制在174～179 N·cm-2的范围内，并以此作为龙须菜藻糕的热风干燥终点。

图4 60 ℃下龙须菜藻糕水分含量与硬度的关系曲线Fig. 4 Relation between moisture content and hardness of seaweed snack dried at 60 ℃

图5 龙须菜藻糕硬度对感官评分的影响Fig. 5 Sensory score as affected by hardness of seaweed snack

3 讨论与结论

龙须菜本身含有大量的龙须菜琼胶，具有较好的凝胶效果，但只利用龙须菜琼胶制成的产品弹性效果差，难咀嚼，存在口感较硬的问题，果胶、卡拉胶和魔芋胶在果糕的加工中均具有较好的凝胶特性、较强的乳化性和持水性，这三种凝胶剂组成的复合凝胶剂对龙须菜藻糕的质地及口感产生一定的影响，故在龙须菜藻糕的加工过程中添加复合凝胶剂可以增强龙须菜藻糕产品的胶凝作用并且具有较适宜口感质地，但配比量不同其影响程度也不同。本研究采用经过微生物发酵去除腥味并带来了愉悦发酵香气的龙须菜为原料，筛选出龙须菜藻糕的复合胶最佳配比为：果胶添加量1.4%、卡拉胶添加量0.5%，在此条件下研发出了龙须菜藻糕新产品，得到弹性适中、软硬适宜、脆度适中、富有嚼劲、不黏牙的龙须菜藻糕产品。

龙须糕的水分含量将直接影响产品的质地品质及保质期，水分含量太高，则质地偏软，且保质期相对较短，反之若水分含量过低，则果糕质地硬，口感差。由于通过热风干燥时间来判别龙须菜藻糕的热风干燥终点感官评判的误差很大，而通过测定其水分含量却需要较长的时间，因此在企业实际生产中不好把控干燥终点[17-20]。本研究建立龙须菜藻糕在热风干制过程的质构硬度-水分的数学模型y=-10.519x+ 350.45，可通过控制龙须菜藻糕的硬度范围在174～179 N·cm-2为热风干燥终点，从而获得水分含量16.5%±0.2%的龙须菜藻糕产品，实现热风干燥终点判断方法，产品质感可控。但不同的凝胶剂或添加量的不同，其持水能力及对质构的影响存在差异[21]，因此，硬度-水分模型会因龙须菜藻糕复合胶配比等参数的调整而发生改变，该模型适用范围仅限于本配方，若生产工艺参数调整时，需重新建立模型。