復合型枸杞果糕配方優化與抗氧化能力的評價

*索菲婭高云飛陶媛媛馬進花

(1.北方民族大學，植物性農產品貯藏與加工重點實驗室,寧夏銀川 750021;2.北方民族大學生物科學與工程學院,寧夏銀川 750021)

枸杞(LyciumBarbarumL.),又名枸杞子,是茄目茄科枸杞屬植物的果實[1]。枸杞因含有豐富的維生素、蛋白質、微量元素及多種活性物質而具有增強免疫力、防衰老、抗腫瘤、抗氧化等功能,是“藥食同源”的植物資源[2～3]。但枸杞采摘后不耐貯藏,常溫7 d內極易發生褐變、質變和腐變[4]。因此,市場銷售80%以上以干果為主,精深加工高附加值的枸杞產品較少[5],枸杞加工產品主要有枸杞酒[6]、枸杞面包[7]、枸杞粉[8]、枸杞精油[9]等,所以,開發更多的枸杞產品已經成為整個產業發展亟待解決的問題。

果糕作為水果深加工的一種較好方式,較大程度地保留了水果中營養物質,加工成天然的低糖營養食品,廣受消費者喜歡[10]。但傳統的枸杞果糕口感和營養單一,產品附加值較低,且枸杞性熱，吃多易上火，使得枸杞果糕消費空間難以提升。而葡萄作為寧夏當地特色水果,含有礦物質、酚類物質等豐富的營養成分,對改善動脈粥樣硬化、心腦血管疾病等有良好的效果[11];菊花可疏散風熱、解毒[12～13],對枸杞引起的上火具有很好的緩解及中和作用。因此,開發符合市場需求的復合枸杞果糕十分必要。

當前,蜜餞果糕類食品的品質鑒定一般采用感官評定的方法,其在描述上具有主觀性和模糊性,不能準確地反映處理間的差異[14],因此借助質構儀通過模擬人的口腔和手臂對食品進行質地分析,并將感官評定與質構儀器測定相結合,可以更科學的反映食品質量。此外,有關果糕產品抗氧化方面的研究較少,通過化學方法將復合枸杞果糕與其他果糕抗氧化能力進行比較,能夠更全面的了解復合枸杞果糕的營養價值。

本研究在單因素實驗和響應面優化的基礎上,以枸杞、葡萄、菊花為原料制作復合枸杞果糕,并通過感官評價結合質構分析以及化學測定,對復合枸杞果糕進行品質和抗氧化能力的比較分析,合理、科學評價復合型果糕的價值,為枸杞的深加工開辟新途徑,為復合型果糕的研究提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

寧杞5號鮮果 寧夏農林科學院枸杞研究所;新鮮葡萄、干菊花、白砂糖 北方民族大學百貨超市;檸檬酸 廣東味多美食品配料有限公司;瓊脂粉 福建省綠麒食品膠體有限公司;卡拉膠 綠新食品有限公司;低酰結冷膠 河南明瑞食品添加劑有限公司。

JKLZ4烤爐 北京東孚久恒儀器技術有限公司;JYL-C012九陽榨汁機 九陽股份有限公司;TMS-Pro食品物性分析儀 美國FTC公司;DW-86L386超低溫保存箱 青島海爾特種電器有限公司;WK2102美的電磁爐 廣東美的生活電器制造有限公司;722S分光光度計 上海精密科學儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程及操作要點 參考張雅娜等[15]方法制作工藝流程并修改,如下:

原料預處理→調配→熬煮→注模成型→冷卻→烘烤→脫模切塊

原料預處理:挑選新鮮的枸杞、葡萄洗凈,葡萄去皮去籽;調配:枸杞、葡萄、菊花分別以1∶4、7∶3、1∶40的比例(依據預實驗確定)添加水后,用榨汁機制成漿液,紗布過濾除去殘渣,并以枸杞漿:葡萄漿:菊花漿為1∶1∶1的配比制成復合果漿,為響應面優化復合果漿的添加量做準備;熬煮:將白砂糖、檸檬酸、復合果漿、復合膠以及水的混合溶液置于電磁爐上熬制,時間控制在1 min左右,攪拌均勻即可;注模成型:準備25.5 cm×13.0 cm×6.2 cm的模具,倒入熬制好的漿料(漿料高度為1 cm);冷卻、烘烤:常溫冷卻成型,成型樣品在50 ℃烘制22～24 h,過程中翻轉2～3次;脫模切塊:烘烤結束,脫模并切成3.5 cm×5 cm的長方形塊狀物。

1.2.2 復合枸杞果糕配方單因素實驗 以總重量(白砂糖、檸檬酸、復合果漿、復合膠和水的總重量)100 g為基準,考察不同添加量的白砂糖、檸檬酸、復合果漿、復合膠對復合枸杞果糕綜合評分的影響,其單因素的具體實驗見表1。其中,復合膠最佳配比參考張雅娜等[15]方法,即卡拉膠:瓊脂:低酰結冷膠為1∶1∶0.12(前期正交試驗確定,數據尚未發表)。

表1 單因素實驗Table 1 Experiment of single factors

1.2.4 感官評定 參照曹冠華等[16]方法并進行修改,成立感官評定小組(食品專業10人,男女比例為1∶1),把不同的待評樣品隨機分配給品評員,由品評員對樣品進行逐一評價,每進行完一個樣品的評價后要漱口,2分鐘后對下一個樣品品評[17]。果糕感官評分見表3。

表3 果糕感官評價標準Table 3 Sensory evaluation standard of fruit cake

1.2.5 不同果糕的制作方法 總重量為100 g,在響應面優化的最佳配方基礎上,分別制作空白果糕、復合枸杞果糕、枸杞果糕、葡萄果糕、菊花葡萄果糕、菊花果糕,制作工藝配方見表4。

表4 不同果糕工藝配方Table 4 Processing formulas of different fruit cakes

1.2.3 復合枸杞果糕響應面優化試驗 在復合枸杞果糕單因素實驗基礎上,依據Box-Behnken設計原理,選取白砂糖、檸檬酸、復合果漿和復合膠添加量4個因素為自變量,綜合評分為響應值,對復合枸杞果糕進行4因素3水平的響應面設計,各因素變化及水平編碼見表2。

表2 響應面因素水平設計Table 2 Design of factors and levels of response surface

1.2.6 質構品質的測定 質構測定指標包括:硬度、彈性、粘附性、咀嚼性、內聚性[18-20]。參數設置:測試類型T.P.A;測試探頭直徑2 mm;測定前探頭速度:1.0 mm/s;測定時探頭速度:1.0 mm/s;測定結束探頭速度:1.0 mm/s;應變:30%;觸發點負載:5.0 g。把制作好的果糕切成15 mm×15 mm×7 mm的長方體,測定時,置于探頭正下方,連續壓縮2次樣品,2次間隔時間為2秒,通過計算機讀取數據,每1組樣品測定次。

1.2.7 抗氧化活性的測定 參照張志寧等[21]方法測定6果糕中類胡蘿卜素總量;參照袁燕等[22]方法測定果糕中黃酮含量;參照劉慧[23]和黃樹蘋等[24]方法測定果糕中總酚含量;參照吳燦軍[25]和Afsaneh等[26]方法測定果糕中DPPH自由基清除率;參考黃菊華[27]和Shi等[28]方法來測定果糕中的鐵離子還原力。

1.2.8 綜合評分的計算

綜合評分(分)=感官評分×40%+彈性×20%+硬度×20%+內聚性×20%

1.3 數據分析

2 結果與分析

2.1 復合枸杞果糕配方的單因素實驗

由圖1A可知,白砂糖添加量對復合枸杞果糕綜合評分的影響呈單峰型變化。當添加量為17%時,綜合評分最高。因此,確定白砂糖的最佳取值范圍為14%～20%;如圖1B所示,隨著檸檬酸添加量的增加,綜合評分呈先上升后下降趨勢。當檸檬酸添加量為0.18%時,復合果糕口感最佳,綜合評分最高,檸檬酸最佳取值范圍為0.16%～0.20%;由圖1C可知,隨著果漿添加量增大,復合枸杞果糕綜合評分先呈增大的趨勢,當達到30%時,分值達到最大,之后快速下降,故確定復合果漿最佳添加量為25%～35%;由圖1D可看出,隨著復合膠添加量增加,綜合評分先升高后下降。在復合膠為2.12%時,復合果糕綜合評分最高,軟硬適中,富有彈性,口感柔和。因此復合膠最佳取值范圍為2.07%～2.17%。

圖1 復合枸杞果糕不同單因素的添加量對綜合評分的影響Fig.1 Effects of different single factor addition of Lycium barbarum compositefruit cake on comprehensive scores

2.2 響應面試驗

運用Box-Behnken試驗設計建立數學模型,白砂糖、檸檬酸、復合果漿和復合膠添加量為變量,以感官評分和質構測定的綜合評分為響應值,4因素3水平響應面結果見表5、表6。

表5 響應面試驗設計結果Table 5 Response surface design results

表6 方差分析結果Table 6 Variance analysis results

使用軟件Design-Expert 8.0.5對試驗結果進行二次多元回歸擬合和方差分析,得到多元回歸方程式為:

Y=32.36+0.13A-0.31B+0.29C-4.167E-003D+0.328AB-0.063AC-1.29AD-0.31BC-0.30BD-1.42CD-3.52A2-2.47B2-2.94C2-1.94D2

由表6可知,二次多項式模型P<0.0001,失擬項P=0.7655>0.05,說明方程擬合程度比較好,誤差小,該方程與實測值能較好的擬合;復數相關系數R2為0.9816,表明回歸方程對綜合評分的預測值與實測值具有較好的相關性,則可用該模型進行復合枸杞果糕工藝優化的分析和預測。同時,除了檸檬酸B、復合果漿C對復合枸杞果糕綜合評分的影響為顯著,白砂糖和復合膠AD、復合果漿和復合膠CD及所有的二次項對結果的影響均為極顯著(P<0.01)以外,其余均為不顯著。各因素對復合枸杞果糕綜合評分的影響不是簡單的線性關系,影響順序為B>C>A>D,即檸檬酸>復合果漿>白砂糖>復合膠。

等高線是響應面在水平方向的投影,等高線呈橢圓形表示兩因素交互作用對響應值影響顯著,等高線呈圓形則表示兩因素交互作用對響應值影響不顯著[29]。由圖2可知,白砂糖和復合膠、復合果漿和復合膠的交互作用分別對復合枸杞果糕綜合評分的影響較顯著。如圖2A,當檸檬酸和復合果漿的添加量不變時,隨著白砂糖和復合膠添加量的增加,復合枸杞果糕的綜合評分先增大后減小,同時白砂糖對響應面坡度的改變要大于復合膠,說明影響順序白砂糖>復合膠;在圖2B中,當白砂糖和檸檬酸添加量一定時,復合果漿和復合膠添加量的變化趨勢與圖2A相似,綜合評分呈單峰型變化,同理,復合果漿對綜合評分的影響要大于復合膠,這和方差分析結果是相一致的。

圖2 不同因素對復合枸杞果糕綜合評分交互作用的響應面圖Fig.2 Response surface diagrams of interaction of different factors to comprehensive score ofLycium barbarum composite fruit cake

響應面優化得到復合枸杞果糕最佳添加量為:100 g總重量,其中白砂糖17.06%、檸檬酸0.18%、復合果漿30.29%、復合膠2.12%,復合枸杞果糕綜合評分理論值為32.38分。將上述因素修正為:白砂糖17.10%、復合果漿30.30%,其余因素不變,進行3次驗證實驗,復合枸杞果糕綜合評分實際值為32.34分,與理論值接近,說明測定結果較穩定,結論合理。

2.3 不同果糕感官品質分析

如圖3,復合枸杞果糕在風味、甜酸比、口感指標方面均呈現出較高的分數,分別為12.0、8.17、11.50分,表現出復合枸杞果糕特有的滋氣味,在外觀、彈性、硬度、組織狀態方面,復合枸杞果糕彈性好,按壓后可恢復原型,軟硬適中,糕體組織緊致均勻細膩,且表面平滑干爽,其分值達到了8.33、8.0、8.17、15.5分;在色澤方面,復合枸杞果糕色澤較均勻,呈淺橘紅色,其分值達到了8.17分;復合型果糕較其他果糕的感官分值突出,為79.83分,表明同時添加枸杞、菊花、葡萄的復合枸杞果糕,具有添加復合果漿的和諧香味,且口感勁道不粘牙。

圖3 不同果糕的感官品質分析Fig.3 Sensory evaluation analysis for different fruit cakes

2.4 感官和質構品質的皮爾遜相關性分析

從表7可知,外觀、組織狀態與各質構指標無顯著相關性,說明部分感官指標與質構數值測定并沒有直接關聯;色澤、風味、甜酸度均與彈性、內聚性呈極顯著相關(P<0.01),與咀嚼性呈顯著相關(P<0.05),口感則與彈性、內聚性、咀嚼性呈顯著相關(P<0.05),表明隨著彈性、咀嚼性和內聚性的增加,呈現出來的果糕色澤、風味、甜酸度、口感更好;色澤、甜酸度、口感、感官硬度則與硬度均相關,其中甜酸度與硬度極顯著相關(P<0.01),表明色澤、甜酸度等感官品質好的果糕也有一定的硬度。此外,感官彈性與粘附性呈負相關,果糕越粘牙,則感官彈性也就越差。綜上所述,質構指標是果糕品質評價的一種有效方式。

表7 感官評價與質構指標的皮爾遜相關系數Table 7 Pearson correlation coefficient between sensory evaluation and texture index

2.5 不同果糕抗氧化能力分析

果糕中所含的類胡蘿卜素主要來自于枸杞,類胡蘿卜素既是枸杞果實中色素類物質,又是枸杞果實的功能成分之一,具有抗氧化、保護視力和肝臟等功效[30]。由圖4A可知,復合枸杞果糕和枸杞果糕類胡蘿卜素含量最高,分別為27.33和24.73 mg/100 g,其中復合枸杞果糕中類胡蘿卜含量也均高于其他果糕。

圖4 不同果糕抗氧化活性分析Fig.4 Analysis of antioxidant activity of different fruit cakes注:同一組不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

總酚是多羥基酚類化合物的總稱,因在抗腫瘤、抗氧化、抗炎方面的作用效果顯著,故將其作為評價生物抗氧化能力的重要指標之一[31],如圖4B所示,6組果糕中復合枸杞果糕總酚含量最高,達到73.96 mg/100 g,6組果糕總酚含量由大到小依次為復合枸杞果糕>菊花葡萄果糕>枸杞果糕>葡萄果糕>菊花果糕>空白果糕。

研究表明黃酮類物質可以有效的清除生物體內的氧自由基,因此也是評價抗氧化能力的一個重要指標[32]。在圖4C中,不同果糕之間在黃酮含量上存在顯著性差異(P<0.05)。復合枸杞果糕黃酮含量略高于菊花葡萄果糕,為11.66 mg/100 g,菊花葡萄果糕為10.24 mg/100 g,兩者黃酮含量均高于添加單一果漿的果糕。

如圖4D可知,復合枸杞果糕與其他果糕的乙醇提取物對于DPPH自由基的清除能力存在顯著性差異(P<0.05)。DPPH(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼)是一種以N為中心的自由基,通過樣品對其有一定清除效果,表示樣品具有一定抗氧化,減少活性氧損傷生物體的能力[33]。在6組果糕中復合枸杞果糕的DPPH自由基清除率達到42.7%,說明復合枸杞果糕具有較好的抗氧化活性,其抗氧化能力優于其余5組果糕,且自由基清除率從大到小依次為復合枸杞果糕>菊花葡萄果糕>枸杞果糕>葡萄果糕>菊花果糕>空白果糕。

如圖4E,鐵離子還原力(FRAP),是以待測樣品將Fe3+還原成Fe2+的能力表示樣品的抗氧化能力[34]。復合枸杞果糕鐵離子還原能力最高,為18.51 mmol/L,表明其抗氧化能力在6組果糕中最強,且圖4D和E的變化趨勢相似。6組果糕鐵離子還原能力從大到小順序與圖4D一致。

3 結論

以總重量100 g為基準,最終確定復合枸杞果糕最佳配方為:白砂糖17.10%、檸檬酸0.18%、復合果漿30.30%、復合膠2.12%;復合枸杞果糕的品質分析表明,其具有良好的感官品質,評分為79.83分,表現出彈性好,軟硬適中,組織緊致,勁道不粘牙的特性;感官評價與質構品質具有相關性,質構指標是果糕品質評價的一種有效方式;對復合枸杞果糕的抗氧化能力進行分析,復合枸杞果糕的類胡蘿卜素、總酚和黃酮含量,以及DPPH自由基清除率和鐵離子還原能力等指標均高于葡萄和菊花復合的果糕,以及各原料單獨制作的果糕,說明復合枸杞果糕的抗氧化能力均得到了提升;復合型枸杞果糕豐富傳統果糕的單一口感,增加抗氧化能力和營養價值,并提升了消費空間,是一款老少皆宜的新型果糕,具有極大的開發前景。