含羅望子膠的復配膠在牛奶果凍中的應用

金明良，覃小麗，唐小媛，鐘金鋒

(西南大學 食品科學學院，食品科學與工程國家級實驗教學示范中心，重慶，400715)

含羅望子膠的復配膠在牛奶果凍中的應用

金明良，覃小麗，唐小媛，鐘金鋒*

(西南大學 食品科學學院，食品科學與工程國家級實驗教學示范中心，重慶，400715)

羅望子膠是一種植物來源的多糖，具有增稠、凝膠等作用。文中探索了以羅望子膠、海藻酸鈉及葡萄糖內酯作為復配膠凝劑在果凍中的應用。采用單因素實驗研究了羅望子膠、海藻酸鈉、葡萄糖內酯及白糖的添加量對牛奶果凍的質構性能(包括硬度、彈性指數、咀嚼指數及內聚性)和持水率的影響。結果表明，當羅望子膠的添加量為0.40 g、海藻酸鈉的添加量為0.45 g、葡萄糖內酯的添加量為0.25 g、白糖的添加量為8.0 g、檸檬酸的添加量為0.02 g、牛奶的添加量為30.0 mL、凝膠溫度為60 ℃時，制備的牛奶果凍具有優良的質構性能和良好的持水性能。

羅望子膠；海藻酸鈉；果凍；質構性能；持水率

果凍具有爽滑可口、食用方便等特點，是很受歡迎的食品之一。果凍是將膠凝劑、糖和酸按照一定的比例混合后制備而成的食品，其中，膠凝劑是形成凝膠的關鍵物質。目前，用于制備果凍的常見膠凝劑主要有海藻酸鈉、瓊脂、卡拉膠及魔芋膠等[1-4]。因不同種類的膠凝劑的膠凝特性不同，其所制備的果凍品質存在差異。例如，海藻酸鈉透明度高，但果凍韌性不足[5]；瓊脂制成的果凍凝結速度快，質地均勻，但是果凍彈性差[6]。因此，市售果凍通常是由2種及以上的膠凝劑復配制作而成。膠凝劑的復配可以增強膠體之間的協同增效作用使膠凝劑的性能互補，從而獲得更好性能的產品[7]。雖然海藻酸鈉制成的凝膠持水能力強、彈性較好且具有一定的保健功能，但較難溶于水、凝結速度較慢、形成凝膠時一般需要較高濃度，因此，海藻酸鈉常作為復合膠凝劑的一種成分[8-10]。海藻酸鈉是一種親水性膠體，與卡拉膠和魔芋膠等其他膠凝劑均具有協同增效作用，并獲得一種熱不可逆的果凍[11]。因此，開發海藻酸鈉與不同的膠凝劑復配使用，可以獲得不同品質的果凍產品。羅望子膠是一種從羅望子(又稱酸角、酸豆角[12])中提取的具有穩定、乳化及增稠等作用的多糖類物質[13-14]，其具有很強的膠凝作用，受pH的影響較小。與相同濃度的果膠相比，羅望子膠形成的凝膠強度更高[15]，且具有優良的彈性、保水性和口感[16]。樊凱凱[17]利用羅望子膠的耐酸性和增稠性，研究了羅望子膠在冰淇淋中應用的可行性。然而，以羅望子膠作為膠凝劑在果凍制備方面的相關研究尚未見報道。綜合羅望子膠、海藻酸鈉及葡萄糖內酯的凝膠特性，本研究將三者進行復配作為復合膠凝劑有望獲得具有一定營養價值、品質優良的新型果凍。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

羅望子膠(分析純)，鄭州潔尚生物科技有限公司；海藻酸鈉、檸檬酸(分析純)，成都科龍化工試劑廠；葡萄糖內酯(分析純)，江西新黃海醫藥食品化工有限公司；牛奶(食品級)，內蒙古蒙牛乳業(集團)股份有限公司；白砂糖(食品級)，重慶市北碚區天生路永輝超市。

1.2 儀器與設備

質構儀(TA-XT2i型)，英國Stable Micro Systems公司；電子天平(JA5002型)，上海精天有限公司。

1.3 果凍的制備

取一定質量的羅望子膠和海藻酸鈉溶于去離子水(60.0 mL)中，用磁力攪拌器在60 ℃的條件下加熱攪拌至溶解，接著分別加入一定質量的白糖和檸檬酸、牛奶(30.0 mL)及葡萄糖內酯(溶于10.0 mL的去離子水)。將混合液攪拌約10 s后從水浴鍋中取出，然后趁熱注入玻璃器皿(直徑90 mm)，靜置12 h 后得到乳白色的果凍?？疾觳煌脑?包括羅望子膠、海藻酸鈉、葡萄糖內酯及白糖)的添加量對果凍的質構性能(包括硬度、彈性、咀嚼性及內聚性)和持水率的影響。

1.4 果凍性能的評價

1.4.1 果凍質構特性的測定

采用質構儀對果凍樣品的硬度、彈性、咀嚼性及內聚性進行測定。測定條件為：TA4/1000圓柱狀探頭(直徑為38.1 mm)，測試速率為1.0 mm/s，目標形變距離為3 mm，始發點負載為5 g，停留時間為5 s。每個樣品重復測定3次，結果以平均值表示。

1.4.2 果凍持水率的測定

采用電子天平對果凍樣品除去析出水分前后的質量進行測定，從而計算果凍樣品的持水率。每個樣品重復測定3次，結果以平均值表示。果凍持水率的計算公式為：

(1)

式中：m1，成型果凍未除去析出水分的質量，g；m2，成型果凍除去析出水分后的質量，g。

1.5 數據統計分析

實驗數據經Excel初步統計后用SPSS 19.0分析，結果以(平均值±標準偏差)表示。組間比較采用One way ANOVA和Duncan's test檢驗法進行分析(p<0.05被認為有顯著差異)。

2 結果與分析

2.1 羅望子膠添加量對果凍質構性能和持水率的影響

羅望子膠添加量對果凍質構性能和持水率的影響如圖1所示。由圖1-a可知，果凍的硬度和咀嚼指數均隨著羅望子膠添加量的增加呈先增大后減小的趨勢。當羅望子膠添加量為0.40 g時，果凍的硬度(629.60 g)和咀嚼指數(334.00 g)均達到最大值。這可能是由于在該添加量時，羅望子膠、海藻酸鈉和葡萄糖內酯這3種膠凝劑充分水合后形成的凝膠相互作用較大，使混合體系利于形成更強的三維立體空間網絡結構[18]。當羅望子膠添加量較小(<0.40 g)時，隨著羅望子膠添加量的增加，膠體間的相互作用逐漸加強，從而使凝膠強度逐漸增加。而當羅望子膠添加量過多(>0.40 g)時，過多的羅望子膠可能會結塊，從而導致果凍凝膠特性降低[19]。

圖1 羅望子膠的添加量對果凍的質構性能和持水率的影響Fig.1 Effect of tamarind gum on thetexture properties and water-holding capacity of jelly注：(1)果凍的主要制備條件：海藻酸鈉添加量為0.45 g，檸檬酸為0.02 g，白糖為8.0 g，葡萄糖內酯為0.25 g，牛奶30.0 mL，凝膠溫度為60 ℃。(2)不同的大寫字母(A，B，C，D)代表牛奶果凍的硬度、彈性指數或者持水率的顯著性差異，不同的小寫字母(a，b，c，d)代表牛奶果凍的咀嚼指數或者內聚性的顯著性差異，分別在p<0.05時采用Duncan's test測定。

果凍的彈性指數和內聚性的變化趨勢與硬度和咀嚼指數的變化趨勢相反(圖1-b)，但羅望子膠添加量的增加對于果凍的彈性指數和內聚性并沒有顯著的影響(p>0.05)。果凍的持水率隨著羅望子膠添加量的增加呈先緩慢上升后減小的趨勢(圖1-c)。當羅望子膠的添加量為0.45 g時，海藻酸鈉的直鏈會充分地分布在羅望子膠的支鏈之間，形成最佳的毛刺結構，此時體系黏度最大，因此獲得的持水率最高；當羅望子膠添加量過多(>0.45 g)時，黏度會有所降低而導致果凍持水率呈下降趨勢，這與樊凱凱[17]研究羅望子膠與羧甲基纖維素鈉的質量比(0∶10、1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、9∶1)對溶液黏度的影響相似，即當羅望子膠與羧甲基纖維素鈉的質量比為2∶8時溶液的黏度最大，隨著羅望子膠所占比例的不斷增大，溶液的黏度反而降低[20]。當羅望子膠添加量為0.40 g時，果凍的持水率達到較大值(98.83%)，但羅望子膠的添加量對果凍持水率的影響并不顯著(p>0.05)?？梢?，羅望子膠的添加量對果凍的彈性指數、內聚性及持水率的影響均較小，而對硬度和咀嚼指數的影響較大。研究表明，硬度在350.00～700.00 g、咀嚼度在100.00～500.00 g、彈性在0.88～0.93及內聚性在0.60～0.90的果凍品質均可被接受[21-22]。綜上所述，選擇羅望子膠的添加量為0.40 g以優化其他因素對果凍的質構性能和持水率的影響。

2.2 海藻酸鈉添加量對果凍質構性能和持水率的影響

海藻酸鈉添加量對果凍質構性能和持水率的影響如圖2所示。

圖2 海藻酸鈉的添加量對果凍的質構性能和持水率的影響Fig.2 Effect of sodium alginate on the texture properties and water-holding capacity of jelly注：(1)果凍的主要制備條件：羅望子膠添加量為0.40 g，檸檬酸為0.02 g，白糖為8.0 g，葡萄糖內酯為0.25 g，牛奶30.0 mL，凝膠溫度為60 ℃。(2)不同的大寫字母(A，B，C)代表牛奶果凍的硬度、彈性指數或者持水率的顯著性差異，不同的小寫字母(a，b，c，d)代表牛奶果凍的咀嚼指數或者內聚性的顯著性差異，分別在p<0.05時采用Duncan's test測定。

由圖2-a可知，隨著海藻酸鈉添加量的增加，果凍的硬度和咀嚼指數均呈先增大后減小的趨勢。當海藻酸鈉添加量為0.45 g時，果凍的硬度達到最大值(615.67 g)，咀嚼指數達到較大值(354.63 g)。當體系中親水膠體(海藻酸鈉)濃度較小(<0.45 g)時，果凍的硬度較小，可能是因為膠體之間的相互作用力較弱，形成的空間結構不穩定；當海藻酸鈉濃度過大(>0.45 g)時，果凍的硬度反而下降，這可能是由于海藻酸鈉添加量過多會使凝膠分子失去水的保護，不利于形成牢固的三維立體空間網絡結構[23]。這與海藻酸鈉添加量對果凍持水率的影響結果是基本一致的，即隨著海藻酸鈉添加量的增加，果凍的持水率呈先上升后急劇減少的趨勢(圖2-c)。當海藻酸鈉添加量過多(>0.50 g)時，果凍由于失水導致持水率顯著減少(p<0.05)。

果凍的內聚性隨著海藻酸鈉添加量的增加呈逐漸上升的趨勢(圖2-b)，這可能是由于葡萄糖內酯是一種酸化劑，在溶液中可以解離出H+，使凝膠體系的pH值下降至形成凝膠的范圍(pH<4.0)[24]。當pH值小于牛奶中蛋白質的等電點(4.5～4.8)時，蛋白質所帶的電荷為正電荷。隨著海藻酸鈉的增加，其所帶的負電荷含量也增多[25]，故與蛋白質結合的機會增多，從而使凝膠的內聚性逐漸增大。當海藻酸鈉添加量從0.30 g增加到0.40 g時，果凍的彈性指數顯著增大(p<0.05)；當海藻酸鈉的添加量繼續增加到0.60 g時，果凍的彈性指數緩慢減小，但不顯著(p>0.05)。綜上所述，選擇海藻酸鈉的添加量為0.45 g以優化其他因素對果凍的質構性能和持水率的影響。

2.3 葡萄糖內酯添加量對果凍質構性能和持水率的影響

葡萄糖內酯添加量對果凍質構性能和持水率的影響如圖3所示。由圖3a可知，葡萄糖內酯添加量從0.15 g增加到0.25 g時，果凍的硬度顯著增大(p<0.05)。當葡萄糖內酯添加量為0.25 g時，果凍的硬度能達到較大值(616.00 g)。當葡萄糖內酯的添加量從0.25 g繼續增大至0.35 g時，果凍的硬度緩慢增大，但并不顯著(p>0.05)。

果凍的咀嚼指數(圖3-a)、彈性指數(圖3-b)、內聚性(圖3-b)及持水率(圖3-c)均呈先增大后減小的趨勢。當內酯添加量為0.25 g時，果凍的咀嚼指數達到最大值(348.00 g)，其彈性指數(0.91)、內聚性(0.62)及持水率(98.24%)均達到較大值。這可能是因為當葡萄糖內酯的添加量較低(<0.20 g)時，內酯溶解分離出的H+隨著添加量的增加而增加，pH逐漸下降，使溶液環境逐步達到蛋白質等電點而形成最佳的凝膠結構；當添加量較大(>0.20 g)時，過多的H+使pH繼續下降進而偏離蛋白質等電點，從而導致凝膠持水性能下降[26]。葡萄糖內酯的添加量在0.20 g和0.25 g時，內酯對果凍的彈性指數、內聚性及持水率均沒有顯著影響(p>0.05)。鑒于內酯添加量為0.25 g時，果凍的硬度和咀嚼指數均比添加量為0.20 g時的硬度和咀嚼指數大，果凍的質構性能更佳。綜上所述，選擇葡萄糖內酯的添加量為0.25 g以優化其他因素對果凍的質構性能和持水率的影響。

圖3 葡萄糖內酯的添加量對果凍的質構性能和持水率的影響Fig.3 Effect of glucono-δ-lactone on the texture properties and water-holding capacity of jelly注：(1)果凍的主要制備條件：羅望子膠添加量為0.40 g，海藻酸鈉為0.45 g，檸檬酸為0.02 g，白糖為8.0 g，牛奶30.0 mL，凝膠溫度為60 ℃。(2)不同的大寫字母(A，B，C)代表牛奶果凍的硬度、彈性指數或者持水率的顯著性差異，不同的小寫字母(a，b，c)代表牛奶果凍的咀嚼指數或者內聚性的顯著性差異，分別在p < 0.05時采用Duncan's test測定。

2.4 白糖添加量對果凍質構性能和持水率的影響

白糖添加量對果凍質構性能和持水率的影響如圖4所示。

圖4 白糖的添加量對果凍的質構性能和持水率的影響及產品圖片Fig.4 Effect of sugar on the texture propertiesand water-holding capacity of jelly and the picture of milk jelly注：(1)果凍的主要制備條件：羅望子膠添加量為0.40 g，海藻酸鈉為0.45 g，檸檬酸為0.02 g，葡萄糖內酯為0.25 g，白糖為8.0 g，牛奶30.0 mL，凝膠溫度為60 ℃。(2)不同的大寫字母(A，B，C，D)代表牛奶果凍的硬度、彈性指數或者持水率的顯著性差異，不同的小寫字母(a，b，c，d)代表牛奶果凍的咀嚼指數或者內聚性的顯著性差異，分別在p<0.05時采用Duncan's test測定。

由圖4-a可知，果凍的硬度和咀嚼指數均隨著白糖的添加量增加呈先增大后減小的趨勢。當白糖添加量為8.0 g時，果凍的硬度(629.67 g)和咀嚼指數(328.60 g)均達到最大值，這可能是由于糖類分子與果凍凝膠之間形成了氫鍵(糖橋)有利于凝膠分子間三維空間網絡的形成。但當白糖濃度繼續增大(>8.0 g)時，由于產生競爭性的氫鍵作用，糖與凝膠分子失去水的保護，不利于形成牢固的三維空間網絡結構[27]。

由圖4-b可知，果凍的內聚性隨著白糖的添加量增加呈緩慢減小的趨勢，但白糖的添加量對其影響并不顯著(p>0.05)。果凍的彈性指數隨白糖的添加量的增加呈先增大后急劇減小的趨勢。這可能是因為當白糖的添加量過多(>9.0 g)時，糖分子與凝膠分子之間的氫鍵作用急劇增大，使凝膠分子之間結合的機會減少，從而使果凍的彈性指數顯著減小(p<0.05)。持水率隨著白糖添加量的增加呈緩慢上升的趨勢(圖4-c)，這可能是因為糖分子自身的水化作用使凝膠中的自由水減少[28]，從而增強了果凍的持水能力，使果凍的持水率上升，但白糖添加量的增大對果凍的持水率并沒有顯著影響(p>0.05)。綜上所述，選擇白糖的添加量為8.0 g以優化其他因素對果凍的質構性能和持水率的影響。

由此，可獲得較優的牛奶果凍配方：羅望子膠添加量為0.40 g、海藻酸鈉添加量為0.45 g、葡萄糖內酯添加量為0.25 g、白糖添加量為8.0 g、檸檬酸添加量為0.02 g、牛奶添加量為30.0 mL，凝膠溫度為60 ℃下，在此配方下所制備而成的牛奶果凍(如圖4-d)呈乳白色凝膠狀，具有牛奶的香味，口感較為優良，入口爽滑，具有一定的彈性，甜度適中。

3 結論

(1)羅望子膠、海藻酸鈉和葡萄糖內酯的添加量對果凍的硬度和咀嚼指數的影響較顯著，而對果凍的其他性質如彈性指數、內聚性和持水率影響相對較小。白糖的添加量對果凍的硬度、咀嚼指數和彈性指數的影響較大。

(2)以羅望子膠、海藻酸鈉及葡萄糖內酯作為復配型膠凝劑制備牛奶果凍，通過單因素實驗確定了牛奶果凍的較優配方：羅望子膠添加量為0.40 g、海藻酸鈉添加量為0.45 g、葡萄糖內酯添加量為0.25 g、白糖添加量為8.0 g、檸檬酸添加量為0.02 g、牛奶添加量為30.0 mL，凝膠溫度為60 ℃。在此配方下制成的果凍質地均勻，凝膠強度適中，有良好的彈性和持水性。不僅為羅望子膠作為新型膠凝劑的研究提供理論依據，而且對今后開發新型果凍產品具有重要的參考價值。

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Preparationofmilkjellyusingtamarindcompoundgums

JIN Ming-liang, QIN Xiao-li, TANG Xiao-yuan, ZHONG Jin-feng*

(College of Food Science, National Demonstration Center for Experimental Food Science and Technology Education, Southwest University, Chongqing 400715, China)

Tamarind gum is a kind of plant polysaccharides and has good thickening and gelling properties. The study explored the use of tamarind gum, sodium alginate and glucose lactone compound gums in the preparation of jelly. Effects of the amount of tamarind gum, sodium alginate, glucono-δ-lactone and sugar on the texture properties (including hardness, elastic index, chewiness, cohesion) and water-holding capacity of jelly were studied. The results showed that the milk jelly had good texture properties and water-holding capacity with 0.40 g tamarind, 0.45 g sodium alginate, 0.25 g glucono-δ-lactone, 8.0 g sugar, 0.02 g citric acid, 30.0 mL milk and at 60 ℃. This study may provide an important reference for improving the gel properties of jelly and a new approach for untilizing tamarind gum.

tamarind gum; sodium alginate; jelly; texture properties; water-holding capacity

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.014207

本科生(鐘金鋒副教授為通訊作者，E-mail：jfzhong@swu.edu.cn)。

國家自然科學基金(31501446)；中央高?；究蒲袠I務費專項(XDJK2016B034)；西南大學食品科學學院2016年本科生科技創新基金(SPXY201602)

2017-03-03，改回日期：2017-04-20