‘985’型混合坚果配方优化及其营养成分分析

刘 冬,赵化银,柳 刚,叶 明,刘新华

(1.安庆职业技术学院,安徽安庆 246003;2.安徽詹氏食品股份有限公司,安徽宁国 242300;3.合肥工业大学食品与生物工程学院生物加工工程研究中心,安徽合肥 230009;4.安徽医科大学药学院,安徽合肥 230032)

0 引言

坚果含有许多生物活性和促进人体健康的成分.坚果营养丰富,含有较多的营养物质如脂肪、蛋白质和碳水化合物以及微量营养物质矿物质和维生素等[1-2].脂溶性生物活性物质包括MUFA、PUFA、单酰甘油、双酰甘油、TAG、磷脂、甾醇酯、生育酚、生育三烯醇、植物甾醇、植物甾醇、角鲨烯、萜类、神经磷脂、类胡萝卜素、叶绿素、烷基酚和精油等成分.坚果也含有酚酸、花青素和萜烯等植物化合物[3-5].坚果具有良好的抗氧化活性,有促进健康的功效,尤其是在降低心血管疾病风险方面的作用[6-7].有研究表明,在心血管疾病风险增加的人群中,增加坚果的食用可以增强抗氧化防御,减少炎症[8-9].美国食品和药物管理局批准了一项合格的健康声明,即每天食用42.5 g的大多数坚果,特别是核桃,作为低饱和脂肪和胆固醇饮食的一部分,可能会降低患心脏病的风险[3].2011年,欧洲食品安全局批准了第13条的声明,即在均衡饮食的情况下,食用30 g核桃可改善内皮依赖性血管舒张[10].坚果的亚油酸/亚油酸可以降低低密度脂蛋白胆固醇.来自护士健康研究和卫生专业人员随访研究的数据显示,癌症、心血管疾病、心脏病和呼吸系统疾病的死亡率与坚果食用频率呈负相关[3,11].干预研究表明每天食用30 g混合核桃、榛子和杏仁对健康有益;坚果多酚还可以通过抑制碳水化合物消化来限制血糖[11-12].食用混合坚果是一种健康的饮食策略,可以降低心血管疾病的风险,并对肠道微生物群有益生作用[12].然而,目前缺乏基于混合坚果配方的深入研究,本研究以感官得分为指标优化混合坚果的配方,并从氨基酸和不饱和脂肪酸等方面评估混合坚果的营养价值.

1 材料和方法

1.1 试验材料与仪器

熟制的澳洲坚果仁、山核桃、香榧、腰果和杏仁等由安徽詹氏食品股份有限公司提供.一次性感官评价器具200套,感官评价表200份.氨基酸标准品和脂肪酸标准品购自合肥沐辰生物科技有限公司.石油醚和硫酸铜等试剂为分析纯,过氧化值试剂盒、细菌培养基和PDA固体培养基等生化试剂均购自合肥沐辰生物科技有限公司.试验主要仪器有生物安全柜、荧光显微镜、微波消化仪、凯氏定仪、索氏抽提仪和原子吸收分光光度计等.

1.2 试验方法

1.2.1 感官评价 依据国标GB 19300—2014[13]坚果与籽类食品的感官指标从气味、滋味、霉变粒、杂质和颗粒形态等方面进行评价.评分标准参考文献[14]进行,每个指标平均占比20%,累计求和为感官总分得分.

1.2.2 单因素试验优化 以感官总分为指标,利用单因素试验对混合坚果的组成比例进行初步的优化.(1)考察澳洲坚果仁含量(15%～35%)对混合坚果感官总分的影响,保持其他因素不变(山核桃、香榧、腰果和杏仁4种坚果含量均为5 g);(2)考察山核桃仁含量(30%～50%)对混合坚果感官总分的影响,保持其他坚果含量不变;(3)评价不同香榧含量(5%～25%)下混合坚果感官总分变化;(4)评价不同腰果含量(10%～30%)下混合坚果感官总分变化;(5)评估不同杏仁含量(2%～10%)下混合坚果感官总分变化.

1.2.3 Box-Behnken试验 在单因素试验基础上,利用响应曲面Box-Behnken试验对澳洲坚果仁、山核桃和香榧含量三个主要因素和3个水平按照表格1的设计优化配方,每组重复10次.求平均值用Design Expert 6.0处理数据,以30个重复对模型预测最优配比进行验证.

1.2.4 营养成分分析 粉碎混合坚果按照国标GB/T 5009.124[15]进行预处理,参考文献[16]方法,利用氨基酸自动分析仪测定混合坚果的氨基酸含量.根据文献[17]报道的方法,利用气质联用技术检测混合坚果的不饱和脂肪酸的组成.

1.2.5 卫生安全指标 依据国标GB 19300—2014坚果与籽类食品[13]的技术要求对混合坚果样品的过氧化值、酸价、污染物、真菌毒素、农药残留、微生物指标和食品添加剂等指标进行检测评估.过氧化值和酸价采用滴定法进行,大肠杆菌和霉菌无菌操作取样接种培养,以上试验重复3次,相关指标由第三方检测机构安庆市食品药品检测研究院进行评价.

2 结果与分析

2.1 澳洲坚果仁含量对混合坚果感官总分的影响

不同澳洲坚果仁含量下混合坚果感官总分变化如图1所示,在15%～20%范围内感官总分明显提高,而随着澳洲坚果仁含量增加,感官总分呈现缓慢下降的趋势.因此可知适宜的澳洲坚果仁含量约为20%.

图1 不同澳洲坚果仁含量下混合坚果感官总分情况Fig.1 Total sensory score of mixed nuts with different macadamia nut content图2 不同山核桃含量下混合坚果感官总分情况Fig.2 Total sensory score of mixed nuts with different pecan content

2.2 山核桃含量对混合坚果感官总分的影响

不同山核桃含量下混合坚果感官总分情况,如图2所示,山核桃含量在30%～45%范内感官总分基本没有明显变化,而随后其含量进一步增加略有苦味涩味,感官总分明显下降,低于80.

2.3 香榧含量对混合坚果感官总分的影响

改变香榧含量对混合坚果感官总分的影响,如图3所示.香榧果仁含量在5%～15%范围内,感官总分随着其含量的增加而呈现上升趋势.当香榧含量高于15%,混合坚果感官气味和滋味过浓,少数感官评价人员不适应,导致感官总分下降,即适宜的香榧比例约为15%.

图3 不同香榧含量下混合坚果感官总分情况Fig.3 Total sensory score of mixed nuts with different torreya grandis content图4 不同腰果含量下混合坚果感官总分情况Fig.4 Total sensory score of mixed nuts with different cashew nut contents

2.4 腰果含量对混合坚果感官总分的影响

腰果为人们喜欢的常食坚果,改变腰果含量对混合坚果感官总分的影响并不显著,如图4所示,腰果含量在15%～20%范围内感官总分较高,且超过80分.即适宜的腰果比例为15%～20%.

2.5 杏仁含量对混合坚果感官总分的影响

杏仁含量对混合坚果感官总分的影响,如图5所示,杏仁含量在2%～6%范围内,感官总分随着其含量的增加为正相关增加.而过多的杏仁可能导致微苦的口感,少数感官评价人员的感官总分评价结果下降.考虑到食用过多杏仁可能导致的杏仁氰危害健康及,即适宜的杏仁配比约为4%～6%[2,14].

图5 不同杏仁含量下混合坚果感官总分情况Fig.5 Total sensory score of mixed nuts with different almond content

2.6 Box-Behnken试验数据分析与评价

以Box-Behnken试验考察澳洲坚果仁含量(A)、山核桃(B)和香榧(C)对感官总分的影响(表1).通过对实验数据进行多元回归分析,得到响应变量与测试变量之间的二阶多项式方程.方差分析(ANOVA)结果表明,响应面模型在95%置信水平下拟合不显著,模型较好地反映了数据.另一方面,通过计算R2、adj-R2、和变异系数(CV)来检验模型的充分性.R2和拟合R2值分别为0.985 5和0.967(表2)说明模型拟合数据能够很好地解释这种变化.感官总分的CV值为0.94,由于CV是用平均值的百分比表示标准偏差的度量,所以CV值越小,再现性越好;实验结果与预测值吻合较好.一般来说,CV高于10表明平均值的变化很大,不能令人满意地建立一个充分的响应模型[18],所有这些统计参数都表明了模型的可靠性.从表2中可以看出,线性系数(A、B和C)和二次项系数(B2和C2)显著,P值非常小(P<0.05).其他系数无统计学意义(P>0.05).

Y=78.6-3.5*A-2.12*B+2.38*C+0.45*A2-1.8*B2+4.2*C2+0.25*AB-7.5*AC+0.5*BC

(1)

将方程(1)的全模型绘制成三维和等高线图,以预测自变量和因变量之间的关系.通过最小二乘拟合的残差在判断模型充分性方面发挥着重要作用[18],残差图近似沿直线,满足正态假设,模型足以通过响应面描述感官总分.

利用Design Expert软件对回归方程(1)进行图形化表示,称为响应面图,三种坚果对感官总分的影响结果如图6所示.在响应面图中,将一个变量保持在各自的零水平(测试范围的中心值),另两个变量在实验范围内变化生成数据.由图6可知,感官总分随着澳洲坚果仁含量(A)从15%增加到30%后迅速下降,山核桃含量(B)从30%增加到50%,随后快速下降;而不同的是香榧感官总分先缓慢下降,然后快速增加.即最适的配方比例为澳洲坚果仁添加量15%,杏仁6%,腰果20%,香榧添加量15%,山核桃仁38%.

图6 A、B和C因素响应曲面Fig.6 A,B and C factor response surfaces

响应面优化比传统的单参数优化更具优势,因为它节省了时间、空间和原材[19].在该组条件从实际实验中获得的感官总分为89(n=30),这也证明模型的有效性,实验值和预测值之间没有显著差异,实验值与预测值吻合良好.由图6可知方程(1)存在最大值点(Ymax=90),此时三者的含量分别为15%、43%和15%.

2.7 混合坚果主要营养成分

混合坚果富含9种不饱和脂肪酸,它们占总脂肪酸的75.6%;其中含量较高的不饱和组分分别为棕榈烯酸(26.58%)、油酸(30.02%)和亚油酸(13.71%),它们对改善血脂代谢和预防动脉粥样硬化等方面具有积极作用[3,6-7].混合坚果富含人体必须的8种氨基酸(表3),总量为3.165%,其中含量较高的为亮氨酸(0.9%)、苯丙氨酸(0.6416%)和缬氨酸(0.5122%).混合坚果样品的过氧化值、酸价、污染物、真菌毒素、农药残留、微生物指标和食品添加剂等其他指标符合GB 19300—2014的要求[13].根据其营养成分和坚果品种将混合坚果产品命名为‘985’型混合坚果.

3 结论

本研究采用单因素和Box-Behnken试验方法,以感官得分为指标,得出混合坚果中的澳洲坚果仁、山核桃、香榧、腰果和杏仁5种坚果配比优化比例分别为15%、43%、15%、21%和6%.混合坚果符合国标GB 19300—2014坚果与籽类食品的相关技术要求,且富含人体所需9种不饱和脂肪酸和8种必须氨基酸,因此将由上述5种坚果组成的混合坚果命名为‘985’型混合坚果.