高膳食纖維南酸棗軟糖配方優化及其質構特性

劉 飛,陳 軍,劉成梅,羅舜菁,凌華山,劉繼延,萬 婕,*

(1.南昌大學食品科學與技術國家重點實驗室,江西南昌 330047;2.中國熱帶農業科學院農產品加工研究所，農業部熱帶作物產品加工重點實驗室,廣東湛江 524001;3.江西齊云山食品有限公司,江西贛州 341300)

南酸棗又名廣棗、五眼果、山棗、酸醋子、鼻涕果等,是一種無患子目漆樹科南酸棗屬落葉喬木。南酸棗樹喜光,適應陽光充足、濕潤的環境,在我國江西、湖南、廣東、廣西、福建和四川等暖溫帶省區均有分布,在日本及一些東南亞國家也有分布[1-3]。南酸棗果實具有止血、消炎、止痛、清熱、解毒等功效,對于食欲不振、消化不良、便秘、食滯和因食滯引起腹痛腹瀉等病癥均有良好的療效[4-6]。

南酸棗皮具有較高的膳食纖維含量,可作為食品中優質的膳食纖維來源;并且含有多種對人體有益的生物活性物質,如維生素C、維生素P、酚類化合物、單寧類物質、類胡蘿卜素、氨基酸(18種)以及有機酸(21種)等[7-9]。而在南酸棗產品傳統的加工過程中,南酸棗皮作為加工副產物一直是一個困擾南酸棗加工企業的難題。工廠的處理方式一般是焚燒或直接丟棄,這在破環生態環境的同時,也造成資源的極大浪費。因此,對南酸棗皮進行合理的開發利用,是南酸棗加工副產物處理問題的有效解決辦法,不但可以減少資源浪費,還可以豐富南酸棗的產品形式,為南酸棗加工行業產生更多的經濟價值[10]。

本文以南酸棗皮為膳食纖維來源,制作高膳食纖維南酸棗軟糖,通過質構分析及感官評價研究糖漿與蔗糖比例、棗皮及明膠溶液添加量對軟糖品質的影響;并利用正交試驗對軟糖的配方進行優化,以期為高膳食纖維南酸棗軟糖的加工提供理論依據和技術參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

南酸棗肉、南酸棗皮 江西省齊云山食品有限公司提供,產于江西省贛州市崇義縣;麥芽糖漿 DE值80,江蘇先卓食品科技有限公司;蔗糖 南昌科龍食品有限公司;明膠 凍力220 g,廣東羅賽洛有限公司;硫酸鉀、硫酸銅、硫酸、鹽酸、硼酸、乙醚、乙醇、乙酸鋅、葡糖糖、氫氧化鉀、亞鐵氰化鉀、高氯酸、冰乙酸、甲基紅、正己烷、甲醇、氫氧化鈉、2,6-二氯靛酚、丙酮、碳酸鈉、酚酞、抗壞血酸、碳酸氫鈉、半乳糖醛酸、四硼酸鈉、間羥基聯苯 均為分析純,國藥集團化學試劑有限公司。

TA型質構儀 英國Stable Micro System公司;SH1983型電爐 江蘇東臺市正華電爐廠;DHG-9145A型電熱鼓風干燥箱 上海一恒儀器設備有限公司;XM-800Y型手持式樣品粉碎機 永康鉑歐五金制品廠;AR224CN型電子分析天平 上海奧豪斯國際貿易有限公司;UV-1600PC型紫外分光光度計 上海美普達實驗設備有限公司;SB-2000型數顯恒溫水浴鍋 上海愛郎儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 南酸棗肉及棗皮營養成分分析 水分含量測定參考GB/T 5009.3-2010,膳食纖維含量測定參考GB 5009.88-2014,總糖含量測定參考GB/T 15672-2009,脂肪含量測定參考GB 5009.6-2016,蛋白含量參考GB 5009.5-2016測定,單寧含量參考農業行業標準NY/T 1600-2008測定,維生素C含量參考GB 5009.86-2016測定,總酸含量測定參考GB/T 12456-2008,多酚含量測定參考徐金龍等[11]的Folin-酚法。

1.2.2 高膳食纖維南酸棗軟糖的制備 軟糖制作工藝流程見圖1。新鮮的南酸棗經去皮去核,勻漿后備用;新鮮的南酸棗皮烘干至水分含量≤3%,粉碎,過80目篩備用;明膠顆粒用1.2倍質量的熱水于60～80 ℃溶解,備用。將麥芽糖漿和蔗糖以一定比例混合,電爐加熱至蔗糖完全溶解,獲得混合糖漿?；旌咸菨{中加入一定量南酸棗肉和南酸棗皮粉,持續加熱攪拌,使棗肉和棗皮粉均勻分散,隨后加入明膠溶液并攪拌均勻,而后趁熱澆注在軟糖模具中,置于陰涼通風處冷卻晾干24 h后得到軟糖樣品。

圖1 高膳食纖維南酸棗軟糖工藝流程圖

1.2.3 單因素實驗 按原料總質量為100%計,棗肉添加量為16%,選取混合糖漿中麥芽糖漿與蔗糖比例、南酸棗皮添加量、明膠溶液添加量三個因素進行單因素實驗。

1.2.3.1 麥芽糖漿與蔗糖比例 在南酸棗皮添加量為3%,明膠溶液添加量為10%,混合糖漿添加量為71%的條件下,研究混合糖漿中麥芽糖漿與蔗糖比例(1∶0.4、1∶0.6、1∶0.8、1∶1.0、1∶1.2 g/g)對軟糖質構和感官品質的影響。

1.2.3.2 南酸棗皮添加量 在麥芽糖漿和蔗糖比例為1∶0.8,明膠溶液添加量為10%的條件下,研究不同南酸棗皮添加量(1%、2%、3%、4%、5%)對軟糖質構和感官品質的影響。

1.2.3.3 明膠溶液添加量 在麥芽糖漿和蔗糖比例為1∶0.8,南酸棗皮添加量為3%的條件下,研究不同明膠溶液添加量(6%、8%、10%、12%、14%)對軟糖質構和感官品質的影響。

1.2.4 正交優化 在單因素實驗的基礎上,分別以軟糖的硬度、黏度、彈性和咀嚼性為指標,選取麥芽糖漿與蔗糖比例、南酸棗皮添加量、明膠溶液添加量三因素,采用L9(34)正交實驗設計對軟糖的配方進行優化。

表1 L9(34)因素水平表

1.2.5 質構分析 將軟糖切分成1.0×1.0×1.0 cm大小均勻的小塊用于TPA質構分析,測定軟糖的硬度、黏度、彈性和咀嚼性四個質構參數。測試條件如下:樣品高度10 mm,測前速率為1 mm/s,測試及測后速率均為0.5 mm/s,壓縮形變程度為30%,測試重復次數為2。每個樣品重復實驗3次,取平均值[12]。

1.2.6 感官評價 篩選10名食品專業人員作為感官評價員,組成評定小組,按照國標GB/T 16860-1997的方法進行感官評價。測試用的軟糖預先切成1.0×1.0×1.0 cm大小的立方體并隨機使用三位數編號。從軟糖的香氣、外觀(色澤和透明度)、口感(硬度、黏度、彈性、咀嚼性和韌性)及風味(甜酸比和澀味)4個方面選取10個評價指標,進行綜合評分。評分標準見表2,采用百分制,每個指標分值為1～10分。每個編號的軟糖重復三次評分,取平均值[13]。

表2 感官評分標準

1.3 數據處理

使用Origin 8.5軟件對質構實驗數據進行統計分析,并采用SPSS 18.0軟件的ANOVA方法對結果進行單因素方差分析,P<0.05表示樣品間具有顯著性差異。

2 結果與分析

2.1 南酸棗肉及棗皮營養成分分析

由表3可見,南酸棗肉和棗皮干物質中總糖含量最高,分別為39.36和31.37 g/100 g,說明其中含有較豐富的游離糖、多糖及果膠類物質,利于凝膠軟糖的加工[14]。膳食纖維在南酸棗皮干物質中含量較高,為30.21 g/100 g,約為棗肉的3倍,因此棗皮可作為食品中膳食纖維來源。維生素C在南酸棗肉和棗皮中也有較高含量,棗皮中含量達1.29 g/100 g,約是熱泵干燥檸檬片維生素C含量的4.5倍[15]。棗肉和棗皮干物質中多酚含量較高,其中棗皮為10.41 g/100 g,約為蘋果果肉的10倍[16]。棗皮干物質中單寧含量為9.98 g/100 g,約為棗肉中單寧含量的4倍,使得棗皮具有更為苦澀的口感,這也是限制棗皮開發利用的一個主要因素。棗肉干物質的總酸含量為16.67 g/100 g,約為棗皮的3倍,凍干檸檬片的1.4倍[17],因此南酸棗肉口感過酸,不宜直接食用。將棗皮和棗肉制作成軟糖,可調和棗皮的苦澀味及棗肉的酸味,獲得良好的感官品質。此外,棗肉和棗皮中還含有少量蛋白質和脂肪,棗肉干物質中蛋白含量為棗皮的2.3倍,而棗皮干物質脂肪含量為棗肉的1.3倍。結果表明,南酸棗皮有較高的營養價值,尤其是膳食纖維、多酚和維生素C含量豐富,可作為一種優質的食品原料。

表3 南酸棗肉和棗皮中營養成分(g/100 g,干基)

2.2 單因實驗結果

2.2.1 麥芽糖漿與蔗糖比例對軟糖質構與感官品質的影響 按照不同麥芽糖漿與蔗糖比例制得的軟糖的質構特性分析結果如圖2所示。

圖2 麥芽糖漿∶蔗糖對軟糖質構的影響

由圖2可知,當麥芽糖漿與蔗糖比例在1∶0.4～1∶1.2 g/g的范圍內時,軟糖的硬度、彈性、咀嚼性均隨著蔗糖比例的增加而增加;而其黏度隨蔗糖比例的增加而降低。這可能是由于蔗糖分子填充在軟糖凝膠網絡結構間隙,一定程度提高了軟糖的凝膠強度[18-19]。

麥芽糖漿與蔗糖比例對軟糖感官品質的影響見表4。當麥芽糖漿∶蔗糖為1∶0.4 g/g時,制備的軟糖口感太軟,風味偏酸,隨著蔗糖比例的增加,口感及風味變好。由于棗皮中有機酸含量較高,因此加入了棗皮的軟糖在較低蔗糖含量下(1∶0.4、1∶0.6 g/g),風味偏酸。而當麥芽糖漿∶蔗糖達到1∶1.2 g/g時,軟糖風味偏甜。因此,麥芽糖漿∶蔗糖為1∶0.8～1∶1.0 g/g時,軟糖的感官品質較好。

表4 麥芽糖漿/蔗糖比例對軟糖感官品質的影響

2.2.2 南酸棗皮添加量對軟糖質構與感官品質的影響 南酸棗皮添加量對軟糖的硬度、彈性、黏度和咀嚼性的影響如圖3所示。

圖3 棗皮添加量對軟糖質構的影響

在1%～5%的棗皮添加量范圍內,隨著棗皮添加量的增加,軟糖的硬度、黏度、彈性和咀嚼性均有增加。這可能是由于南酸棗皮中含有大分子的植物纖維和顆粒形固形物,這些物質在軟糖凝膠網絡形成的過程中起到了填充劑和網絡支架的作用,賦予軟糖更高的硬度、彈性和咀嚼性[20-21]。但是,由于干燥的棗皮粉中含有一定量粒徑較大的固體顆粒,隨著這些顆粒在軟糖中含量的增加,會在一定程度上阻礙軟糖中凝膠分子間結合,使軟糖中未被凝膠網絡束縛而游離的糖類分子增多,從而造成軟糖黏度的增加[22-23]。

南酸棗皮添加量對軟糖感官品質的影響如表5所示。隨著棗皮添加量的增大,其顏色由淺到深,口感變好,香味變濃。當添加量低于2%時,口感偏軟。而當添加量達到5%時,軟糖有明顯澀味,酸味較重,且顏色暗沉,透明度降低。因此當棗皮添加量為3%～4%時,感官品質較佳。

表5 南酸棗皮添加量對軟糖感官品質的影響

2.2.3 明膠溶液添加量對軟糖質構與感官品質的影響 由圖4可知,軟糖的硬度、彈性、咀嚼性隨著明膠溶液添加量的增加而增加的,而黏度隨之降低。

圖4 明膠溶液添加量對軟糖質構的影響

由于明膠溶液添加量的增大,導致軟糖凝膠體系中單位體積內的明膠分子增多,形成的分子間締結區域也增多,軟糖凝膠網絡結構也更加致密[24-25],因此軟糖在質構性質上表現為硬度、咀嚼性和彈性的顯著增大[26-27]。明膠溶液添加量低于8%時,軟糖的硬度、咀嚼性和彈性偏低,韌性較差。

不同明膠溶液添加量制得軟糖的感官分析結果如表6所示。在6%～14%的明膠溶液添加量范圍內,隨明膠溶液添加量的增加,軟糖的外觀、口感及風味變好。但明膠溶液添加量增加,使得軟糖的明膠味加重,果香味變淡;當添加量達到14%時,明膠的腥味明顯,香氣較差。因此當明膠溶液添加量為10%～12%時感官品質較好。

表6 明膠溶液添加量對軟糖感官品質的影響

2.3 正交實驗結果與分析

根據單因素實驗結果,設置麥芽糖漿與蔗糖比例、南酸棗皮添加量、明膠溶液添加量三個因素的不同水平(見表2),以硬度、黏度、彈性和咀嚼性四個質構參數為指標,考察三個因素對軟糖質構性質影響的交互作用,結果如表7。

表7 正交實驗結果

比較各因素極差R,三個因素對軟糖的硬度、彈性和咀嚼性的影響順序為:明膠溶液>棗皮>麥芽糖漿:蔗糖;對黏度的影響順序為:糖漿:蔗糖>棗皮>明膠溶液。理想的軟糖產品應有較低的硬度和黏度,較高的彈性和咀嚼性,由此通過比較各列K值大小,得到最佳因素組合:A2B1C1、A3B3C3和A3B2C3。

2.4 方差分析

對正交實驗結果進行方差分析,結果如表8所示,麥芽糖漿:蔗糖和棗皮添加量對硬度、黏度和彈性三個質構指標均有顯著性影響;明膠溶液添加量對硬度、彈性和咀嚼性指標具有顯著性影響。這與極差分析結果吻合。

表8 方差分析結果

2.5 驗證實驗

以3個最佳組合分別制備軟糖,進行質構特性和感官品質的驗證實驗。實驗結果如表9所示。根據質構和感官評分結果,配方A3B2C3制得的軟糖呈深褐色,口感良好,酸甜適中,具有明顯的南酸棗風味,感官評價得分最高,為92.1分。因此確定高膳食纖維南酸棗軟糖的配方為A3B2C3,即麥芽糖漿∶蔗糖為1∶1,棗皮添加量為3.5%,明膠溶液添加量為12%。

表9 驗證實驗結果

3 結論

南酸棗肉和棗皮的營養素組成對比發現,棗肉和棗皮中膳食纖維、多酚和維生素C 等均有較高含量,且棗皮中膳食纖維含量顯著高于棗肉。進而探究了以棗皮為膳食纖維來源的高膳食纖維南酸棗軟糖配方對產品質構和感官品質的影響。麥芽糖漿與蔗糖比例和棗皮添加量對硬度、黏度和彈性指標均有顯著性影響;明膠溶液添加量對硬度、彈性和咀嚼性指標具有顯著性影響。軟糖的硬度、彈性和咀嚼性均隨著蔗糖比例、棗皮添加量或明膠溶液添加量的增加而增加,而黏度隨著蔗糖比例和明膠溶液添加量的增加而降低,隨棗皮添加量增加而增加。通過正交試驗,得出最佳軟糖配方為:按原料總質量為100%計,麥芽糖漿與蔗糖比例為1∶1,棗皮添加量為3.5%,明膠溶液添加量為12%,棗肉添加量為16%。以此得到的軟糖感官品質良好。而且以南酸棗皮做為原料,提高了產品的營養價值,豐富了南酸棗產品形式,為南酸棗皮在食品中的應用提供一定可行性依據。