香蕉果醬質構測試條件研究

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(1.廣西農業科學院農產品加工研究所,廣西南寧 530007;2.廣西果蔬貯藏與加工新技術重點實驗室,廣西南寧 530007)

香蕉(Musananalour)屬芭蕉科(Musaceae)芭蕉屬(MusaL.)多年生草本植物,原產于亞洲東南部,以中美產量最多,其次是亞洲,國內香蕉主要分布在海南、廣東、廣西、福建、云南及臺灣等省區[1-3]。香蕉果肉香甜軟滑,營養豐富,除富含碳水化合物、蛋白質、脂肪、維生素、礦物質、膳食纖維等營養物質外,還含有多糖、多酚、類黃酮、花青素等活性成分,具有清熱解毒、利尿、消腫、通便、降壓、抗氧化等多種保健功效,被譽為“水果之王”[4-6]。果醬是糕點、飲料等食品及西餐不可缺少的原料之一,主要以新鮮果蔬為原料,與糖、酸、增稠劑及其他輔料通過加熱、濃縮等工藝加工而成的一種半干性凝膠狀食品[7]。其較好地保持了新鮮果蔬的原有風味,流動性、涂抹性適宜,具有易儲存、保質期長等特點。在歐美等地區,果醬是深受消費者喜愛的最主要食品之一。在國內果醬的消費及出口量也呈逐年增長的趨勢[8]。

香蕉果肉營養豐富,質地柔軟細膩,通過有效的防褐變措施及添加適當增稠劑可加工成一種低糖、低脂、適宜保藏、口感細膩的健康果醬型食品[9]。近年來已有一些關于香蕉果醬的研究,但對于果醬的粘稠度及涂抹等特性,大多以感官評價來確定,主觀因素大[10]。采用流變儀可獲得果醬豐富的流變學特性,但在有限的條件下,也可采用粘度計對粘度進行測試,或使用質構儀配合不同類型的探頭和夾具獲取醬體的質構信息[11-12]。國外已有質構儀在木瓜[13]、芒果[14]、李果[15]、草莓[16]等果醬質構測定中的應用,采用的探頭包括反向擠壓單元[13]、涂抹性測試單元[14]、柱形探頭等[15-16]。由于質構儀有多個測量模式、多種探頭和測試條件,而目前對果醬型產品質構測定條件的探討還鮮有報道。本研究采用質構儀對香蕉醬的硬度、粘聚力等進行測定,通過分析在單向壓縮模式下,不同探頭及測試速度的數據重現性及質構曲線,優選出最佳測定參數,以期為質構儀應用于果醬型產品特性的測定提供理論參考。

圖1　不同測試條件對香蕉醬硬度的影響Fig.1　The influence of different test conditions on the hardness of banana jam注:A、B、C、D分別為錐形探頭、刀形探頭、球形探頭、柱形探頭對香蕉醬硬度的影響;不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05),圖2、圖3同。

1　材料與方法

1.1　材料與儀器

香蕉南寧市西鄉塘市場;檸檬酸濰坊英軒實業有限公司;黃原膠淄博中軒生化有限公司;白砂糖南寧市利客隆超市;以上材料均為食品級。

CT3質構儀美國Brookfield公司;NDJ-8S旋轉粘度計上海越嚴科學儀器有限公司;JMF-80膠體磨鄭州玉祥食品機械有限公司。

1.2　實驗方法

1.2.1樣品處理香蕉存放至果皮出現少量黑點,果肉糖度20 °Bx左右,去皮后,果肉加入質量分數0.1%的檸檬酸打漿,再加入質量分數10%的白砂糖,加入質量分數分別為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%的黃原膠,攪拌均勻后過膠體磨,100 ℃滅菌2 min后迅速冷卻至室溫,即得不同黃原膠含量的香蕉醬。

1.2.2質構測試選用0.4%黃原膠含量的香蕉醬,置于質構室達溫度平衡后,裝入直徑為9 cm的小燒杯中,漿料深度達4 cm以上,攪拌均勻并靜置5 min后進行質構測試。測試模式選用單次壓縮模式。測試探頭包括4種:45°錐形探頭(型號TA2/1000,直徑30 mm,高36 mm),刀片形探頭(型號TA7,長60 mm,高30 mm,厚3 mm),球形探頭(型號TA43,直徑25.4 mm),圓柱形探頭(TA4/1000,直徑38 mm,高20 mm);測試速度分別設為1、3、5 mm/s三個水平,測前速度2 mm/s,測后速度和測試速度一致;觸發值1 g;測試深度1 cm;采樣率20 Hz。每種探頭,每個速度,重復測定3次,每測完一次,將探頭擦拭干凈再進行下一個測試。主要考察醬體硬度、粘聚力及黏著性[17]。

1.2.3粘度測試將醬體放入粘度計測量杯中,溫度25 ℃條件下,選用4號轉子,測試速度6 r/min,待數字顯示穩定后讀取數據。

1.3　數據處理

運用Excel進行數據統計分析,SPSS進行差異顯著性測定,顯著性水平為α=0.05。分析測試探頭和測試速率對測試結果的影響。

2　結果與分析

2.1　測試條件對硬度的影響

圖2　不同測試條件對香蕉醬粘聚力的影響Fig.2　The influence of different test conditions on the viscous force of banana jam

硬度是影響果醬類產品感官及質構特性的重要因素,硬度偏硬或過軟呈流體狀均不利于產品口感及涂抹性。由圖1可知,錐形探頭、刀形探頭、球形探頭、柱形探頭下測得的香蕉醬硬度各有差異,錐形探頭、刀形探頭、球形探頭的測試結果差異相對較小,柱形探頭與其它三者差異較大(p<0.05),這與探頭和物料的前端接觸面積有關,面積越大,受力越大,赫君菲[18]研究不同測試條件對酸奶質構參數的影響,表明硬度隨探頭直徑增大呈現上升趨勢。同一測試探頭,不同測試速度,除了錐形探頭1 mm/s與3 mm/s,柱形探頭1 mm/s與3 mm/s差異顯著(p<0.05),其它測試速度對硬度的測定結果影響均不顯著,與Yuan等[19]在分析測試條件對豆腐質構性質的影響時,發現硬度響應值隨測試速度加快而增大,宋鈺興等[20]發現草莓的硬度值隨測試速度的提高而顯著上升等研究結果不同,但姜松等[21]采用直徑5 mm的平底柱形探頭(P/5)測定蘋果質地,認為在速率為60、120和240 mm/min時,壓縮速率對包括硬度在內的4個質構參數無顯著影響。說明對于不同種類的食品,采用不同探頭,測試速度對硬度的測定結果影響不同。

2.2　測試條件對粘聚力的影響

粘聚力為樣品同其接觸物脫離開時產生的最大阻力,過小和過大都不適于涂抹。由圖2可知,相同測定速度下,除3 mm/s時球形探頭較刀形探頭所測粘聚力略小外,其它均按錐形探頭、刀形探頭、球形探頭、柱形探頭呈現依次增大趨勢。錐形探頭、刀形探頭、球形探頭的測試結果差異較小,柱形探頭粘聚力顯著高于其它三者(p<0.05),與硬度的測試結果一致,原因同樣與探頭和物料的前端接觸面積有關,接觸面積越大,受到的拉力越大,與赫君菲[18]對凝固型酸奶的研究結果隨探頭直徑增大,所有質構參數都呈現上升趨勢一致。同一測試探頭,不同測試速度,刀形探頭1 mm/s與3 mm/s,柱形探頭1 mm/s與3、5 mm/s差異顯著(p<0.05),其它均不顯著。

2.3　測試條件對黏著性的影響

果醬表面與接觸物表面存在吸引力,黏著性是為了克服這種吸引力所需要做的功,可很大程度地影響咀嚼時口腔的舒適感及產品的涂抹性,通常黏著性越強,咀嚼時口腔的舒適感越差,而且涂抹時容易粘工具。由圖3可知,相同測定速度下,除去3 mm/s時球形探頭較刀形探頭所測黏著性略小,且可能由誤差引起,其它均隨錐形探頭、刀形探頭、球形探頭、柱形探頭黏著性呈現依次增大趨勢,錐形探頭、刀形探頭、球形探頭的測試結果差異較小,柱形探頭與其它三者差異較大(p<0.05),與硬度及粘聚力的測試結果一致,探頭和物料的前端接觸面積越大,克服物料與接觸物表面吸引力所做的功越大。同一測試探頭,不同測試速度,刀形探頭1 mm/s與3、5 mm/s,柱形探頭1 mm/s與5 mm/s差異顯著(p<0.05),其它均不顯著,與赫君菲[18]對凝固型酸奶,宋鈺興等[20]對草莓的研究結果黏著性隨速度增加呈下降的趨勢不同,但與趙延偉等[22]的研究結果鹵水豆腐的黏著性隨測試速度增大略微增大基本一致。

圖3　不同測試條件對香蕉醬黏著性的影響Fig.3　The influence of different test conditions on the adhesion of banana jam

2.4　不同探頭對香蕉醬測試結果重復性分析

測量數據的重復性可用變異程度來衡量,一般變異程度越小,重復性越好。離散系數是衡量數據變異程度的相對指標,當總體單位和(或)均值不同,不能直接采用標準差來比較其變異程度時,便可采用離散系數來比較,即一組數據的標準差與其均值之比,由于它是相對的無量綱量,反映單位均值上的離散程度,所以更便于實際應用[23]。在進行數據統計分析時,一般離散系數越小,平均數代表性越大[24]。由表1可知,錐形探頭、刀形探頭、球形探頭、柱形探頭的三個測試速度三個指標的離散系數之和分別為235.77%、96.62%、138.38%、71.68%,離散程度為柱形探頭<刀形探頭<球形探頭<錐形探頭,柱形探頭除了3 mm/s下的黏著性,刀形探頭除了1 mm/s下的粘聚力,其它指標的離散系數均在15%以下,總體優于球形探頭及錐形探頭,相比之下,刀形探頭5 mm/s,柱形探頭1、5 mm/s下三個指標變異系數總和較低,且每個指標均在15%以下,重復性較好。

表1　不同探頭對香蕉醬測試結果的重復性分析Table 1　The repeatability of different probe on the test results of banana jam

圖4　優選測試條件下響應曲線Fig.4　The response curve under optimization test conditions注:A、B、C分別為刀形探頭5 mm/s,柱形探頭1 mm/s,柱形探頭5 mm/s的響應曲線。

2.5　優選測試條件下質構響應曲線分析

質構曲線能更好地反應出醬料的質構狀態,因此根據2.4分析結果,對刀形探頭5 mm/s,柱形探頭1、5 mm/s三種優選測試條件的響應曲線進行分析,作測試條件的進一步篩選,結果如圖4所示。由圖4可見,刀形探頭5 mm/s條件下測試負荷隨時間的響應曲線上下波動較大,不穩定,柱形探頭表現出更平滑的響應曲線,平行樣品響應曲線的吻合度更高,測定結果更可靠。同時,三個重復的曲線表明,柱形探頭1 mm/s測試條件吻合度比5 mm/s更高,與2.4中1 mm/s測試結果的離散系數小于5 mm/s分析結果一致。

2.6　優選測試條件對梯度粘度的香蕉醬測試結果比較

選擇柱形探頭1、5 mm/s兩種測試條件對不同黃原膠含量香蕉醬硬度、粘聚力進行測定,同時與粘度計的測試結果進行比較,結果如圖5所示。由圖5可知,粘度計所測粘度及質構儀所測硬度和粘聚力均隨黃原膠含量的增加而增大,這與黃原膠雜多糖具有較強的剛性,較高的粘度等特性有關;但在0.1%低濃度黃原膠時,兩種測試速度對硬度、粘聚力增加的響應均不夠敏感。柱形探頭5 mm/s所測硬度、粘聚力隨黃原膠濃度的梯度增加趨勢,與粘度計所測粘度具有較高的一致性,故選擇柱形探頭5 mm/s為最優測試條件。

圖5　優選測試條件對含不同濃度黃原膠香蕉醬的測試結果Fig.5　Test results of banana jam with different concentrations of xanthan gum under optimization test conditions注:A、B分別為柱形探頭1 mm/s、柱形探頭5 mm/s對不同黃原膠含量香蕉醬硬度、粘聚力及粘度的測試結果。

3　結論

同一測試速度下,錐形探頭、刀形探頭、球形探頭、柱形探頭四種探頭測得的香蕉醬硬度、粘聚力、黏著性均呈現依次增大的趨勢,錐形探頭、刀形探頭、球形探頭的測試結果差異相對較小,柱形探頭與其它三者差異較大,三個指標的測試結果基本一致,這與探頭和物料的前端接觸面積有關,柱形探頭前端面積最大,因此受力也最大。同一測試探頭,硬度、粘聚力、黏著性隨測試速度的增大基本呈現增大趨勢。四種探頭測試結果的離散程度為柱形探頭<刀形探頭<球形探頭<錐形探頭,柱形探頭和刀形探頭重復性優于球形探頭及錐形探頭,相比之下,刀形探頭5 mm/s,柱形探頭1、5 mm/s重復性相對較好。但刀形探頭5 mm/s條件下測試負荷隨時間的響應曲線上下波動較大,不穩定,柱形探頭表現出更平滑的響應曲線;且柱形探頭5 mm/s所測硬度、粘聚力隨黃原膠濃度的梯度增加趨勢,與粘度計所測粘度具有更高的一致性,綜合比較下認為柱形探頭5 mm/s為最優測試條件,可用于香蕉醬的質構特性測試。

由于質構儀有多個測量模式、多種探頭和測試條件,實際操作中還應根據研究目的和樣品特性等選擇不同的方法和參數,本研究僅為質構儀應用于果醬型產品特性的測定提供理論參考。

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