海藻酸鈉復(fù)合配料對新型凝膠軟糖質(zhì)構(gòu)的影響

范素琴，于功明，陳鑫炳，王曉梅，張娟娟，劉海燕，王春霞，謝素花

（1.青島明月海藻集團(tuán)有限公司，山東 青島 266400；2.齊魯工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250353）

軟糖是一種水分含量高、柔軟、有彈性和韌性的糖果。其是糖果中的一大類型，隨著人們生活水平的提高，對軟糖質(zhì)量的要求也隨之提高。海藻酸鈉作為一種從海藻中提取的天然高分子植物多糖類增稠劑，廣泛應(yīng)用于各類食品中，在軟糖中其與明膠、卡拉膠協(xié)同增效，賦予凝膠軟糖爽滑、柔韌的口感，同時(shí)海藻酸鈉也是一種膳食纖維，可減緩脂肪、糖和膽鹽的吸收，具有降低血清膽固醇和血糖的作用，可預(yù)防高血壓、糖尿病、肥胖癥等現(xiàn)代病。其在腸道中能抑制有害金屬（如鎘、鍶、鉛等）在體內(nèi)的積累，易于保持腸道的“自凈”功能和良好的微生物環(huán)境。日本人把富含海藻酸鈉的食品稱為“長壽食品”，美國人則稱其為“奇妙的食品添加劑”。

本研究以海藻酸鈉、卡拉膠和明膠復(fù)合多糖作為膠凝劑，采用正交法優(yōu)化選擇，制得不同口味的功能性凝膠軟糖，為其深入研究開發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

食用香精：廣州美益香精有限公司；海藻酸鈉：青島明月海藻集團(tuán)；食用色素（食品級(jí)）；食用明膠（食品級(jí)）；白砂糖（食品級(jí)）；卡拉膠（食品級(jí)）；麥芽糖漿（食品級(jí)）；KCl（食品級(jí)）；檸檬酸鈉（食品級(jí)）；檸檬酸（分析純）。

1.2 儀器和設(shè)備

TAXTplus質(zhì)構(gòu)分析儀：英國SMS公司；DHG電熱恒溫干燥箱：上海精密實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；GQD-4高速分散均質(zhì)機(jī)：上海標(biāo)本模型廠；HHD-2雙孔二列電熱恒溫水浴鍋：山東醫(yī)療器械廠；NDJ-5S數(shù)顯黏度計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司；FA214電子天平：上海精科天平有限公司。

1.3 方法

1.3.1 溶液黏度的測定方法

使用數(shù)顯黏度計(jì)，按照高黏度的樣品選用小體積的轉(zhuǎn)子以及慢的轉(zhuǎn)速，低黏度的樣品選擇大號(hào)轉(zhuǎn)子和快的轉(zhuǎn)速的規(guī)律安裝轉(zhuǎn)子。按下按鈕“轉(zhuǎn)子”正確選擇轉(zhuǎn)子號(hào)，并選擇好轉(zhuǎn)速；旋動(dòng)升降架旋鈕，使黏度計(jì)緩慢的下降，轉(zhuǎn)子逐漸浸入被測液體中，直到轉(zhuǎn)子上的標(biāo)記線沒入與液面相平為止；按下測量鍵，即可同時(shí)測得當(dāng)前轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速下的黏度值和百分計(jì)標(biāo)度。選擇百分計(jì)在10到100之間，如果不合適調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子或者轉(zhuǎn)速。

1.3.2 凝膠強(qiáng)度的測定方法

將樣品軟糖按照美國膠體化學(xué)家協(xié)會(huì)（gelatin manufacturers institute of America，GMIA）標(biāo)準(zhǔn)方法測試膠體強(qiáng)度。分別設(shè)定操作過程、實(shí)驗(yàn)前速、實(shí)驗(yàn)速度、返回速度、測試距離、感應(yīng)力，然后用0.5英寸柱型探頭（P/0.5R）并使用5kg的力量感應(yīng)元，探頭感應(yīng)到5g力后，探頭將穿入膠體1mm的深度。然后將獲得的最大力作為膠體的強(qiáng)度；最后，實(shí)驗(yàn)圖像獲取之后，編寫MACRO程序進(jìn)行自動(dòng)分析。

1.3.3 軟糖感官品評方法

參照軟糖的評分標(biāo)準(zhǔn)，將軟糖評分標(biāo)準(zhǔn)制定見表1。

表1 軟糖評分標(biāo)準(zhǔn)表Table 1 Evaluation criteria of jelly candy

1.4 軟糖的制作

1.4.1 軟糖的基本配方

以軟糖總質(zhì)量100g計(jì)算，海藻酸鈉4g，卡拉膠4g，明膠16g，白砂糖15g，檸檬酸1g，檸檬酸鈉0.1g，KCl 0.1g，香精、色素適量。

1.4.2 軟糖的工藝流程

1.5 產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

1.5.1 感官指標(biāo)

色澤：具有該種軟糖的色澤、透明、富有光澤。

組織形態(tài)：塊形完整、表面光滑細(xì)膩，糖體飽滿，具有彈性和咀嚼性、不粘牙、無氣泡、無硬皮、無雜質(zhì)。

滋味氣味：香氣適中、滋味純正、符合該品種應(yīng)有的滋味及氣味。

1.5.2 理化指標(biāo)[1]

表2 軟糖理化指標(biāo)Table 2 Physiochemical indicators of jelly candy

1.5.3 微生物指標(biāo)

細(xì)菌總數(shù)≤2 000個(gè)/g，大腸菌群≤30個(gè)/l00g，霉菌≤50個(gè)/g，致病菌不得檢出。

2 結(jié)果與討論

2.1 幾種單體膠不同濃度下凝膠效果實(shí)驗(yàn)

選擇不同濃度的單體膠，在溫度90℃條件下制得膠液，冷卻到室溫，測得各單體膠的凝膠效果見表3，單體膠成凝膠情況分析如下：

①卡拉膠成膠透明，硬度好，韌性和彈性好，但低濃度處理時(shí)成膠性能較差。

②明膠在高濃度時(shí)可以成膠，但硬度一般，彈性較好，所以可以選擇明膠濃度16%。

③卡拉膠、明膠濃度越大，凝膠強(qiáng)度越大。

④海藻酸鈉單體在應(yīng)用時(shí)，僅起增稠劑的作用。

表3 幾種單體膠不同濃度下的成膠情況表Table 3 Gelatinization condition of several monomer rubbers under different concentration of gel

2.2 海藻酸鈉的黏度對軟糖質(zhì)構(gòu)的影響

首先固定總膠濃度為24%，麥芽糖漿濃度為50%，白砂糖含量為15%，其他工藝條件一定，按照海藻酸鈉∶卡拉膠∶明膠=4∶4∶8，分別采用黏度為0（空白）、77mPa·s、500mPa·s、800mPa·s的海藻酸鈉制得軟糖。利用物性測定儀測定軟糖的相關(guān)質(zhì)構(gòu)指標(biāo)。

每一種黏度的海藻酸鈉制得的軟糖做3組平行試驗(yàn)，取平均值。

表4 不同黏度海藻酸鈉制的軟糖質(zhì)構(gòu)表Table 4 Texture of jelly candy made of different viscosity of sodium alginate

由表4可看出海藻酸鈉的黏度對凝膠軟糖的質(zhì)構(gòu)有一定影響?？傮w看海藻酸鈉對凝膠軟糖的彈性有明顯提升作用，對凝膠軟糖的凝膠強(qiáng)度也有一定提升作用，隨著海藻酸鈉黏度的增加對凝膠軟糖質(zhì)構(gòu)的提升先上升后下降，可能是因?yàn)楹Ｔ逅徕c黏度過高后使得整個(gè)凝膠體系的水分分布不均勻，破壞了整個(gè)體系的凝膠結(jié)構(gòu)。綜合凝膠軟糖彈性、硬度、膠著、口感等因素，選用黏度為500mPa·s的海藻酸鈉作為制作凝膠軟糖最佳海藻酸鈉。

2.3 凝膠軟糖配方及工藝優(yōu)化單因素試驗(yàn)

2.3.1 不同濃度海藻酸鈉對凝膠軟糖性質(zhì)的影響

選擇黏度為500mPa·s海藻酸鈉，根據(jù)單體膠的凝膠效果試驗(yàn)可以選擇卡拉膠與明膠的濃度分別為4%、16%，在材料及工藝條件不變的基礎(chǔ)上，固定卡拉膠濃度為4%，明膠的濃度為16%，測定濃度分別為1%、2%、3%、4%的海藻酸鈉與卡拉膠，明膠復(fù)合對凝膠軟糖質(zhì)構(gòu)的影響，做3組平行試驗(yàn)，取平均值。通過質(zhì)構(gòu)儀分析不同濃度海藻酸鈉制得的凝膠軟糖的數(shù)據(jù)見表5所示。

表5 不同濃度的海藻酸鈉凝膠軟糖質(zhì)構(gòu)表Table 5 Texture of jelly candy made of different concentration of sodium alginate

由表5可看出，不同濃度的海藻酸鈉的復(fù)合膠所制得軟糖在品質(zhì)上有差異。不同的海藻酸鈉的用量對軟糖的質(zhì)構(gòu)影響較大，且海藻酸鈉在4%時(shí)所做得軟糖在硬度、咀嚼度、彈性等方面都能達(dá)到最好。

隨著人口老齡化的出現(xiàn)和醫(yī)學(xué)進(jìn)步,老年腹部手術(shù)人數(shù)增多,對麻醉安全性要求提高,基于其身體特點(diǎn)考慮,選擇安全、影響小、便于調(diào)節(jié)的麻醉方式和藥物非常重要[1-2]。本研究分析了腰硬聯(lián)合麻醉在老年人腹部手術(shù)中的應(yīng)用與可行性,報(bào)告如下。

2.3.2 不同加糖量對海藻酸鈉凝膠軟糖質(zhì)構(gòu)的影響

確定復(fù)合膠的比例為24%，其中海藻酸鈉∶卡拉膠∶明膠的比例選定為4∶4∶8，通過改變加糖量來確定糖的最佳添加量。糖的用量分別為5%、10%、15%、20%。制作成軟糖后通過質(zhì)構(gòu)儀和感官評價(jià)分析所得軟糖的質(zhì)構(gòu)，確定最佳添加量。所得凝膠軟糖數(shù)據(jù)如表6所示。

表6 不同加糖量對凝膠軟糖質(zhì)構(gòu)的影響Table 6 Effect of sugar amount on the texture of jelly candy

結(jié)果討論：通過本組試驗(yàn)可以確定要達(dá)到明膠軟糖的較適酸甜度，糖的較適用量為15%左右，糖的添加量過高（20%）時(shí)，甜味太重較膩，且不符合當(dāng)今社會(huì)人們所追求的低糖飲食的健康理念，在滿足口感的基礎(chǔ)上糖的添加量越低越好。同時(shí)可根據(jù)上述確定的糖的添加量來換算成蛋白糖用量，用蛋白糖代替白砂糖。

2.3.3 熬糖溫度對凝膠軟糖性質(zhì)影響

確定復(fù)合膠的比例為24%，其中海藻酸鈉∶卡拉膠∶明膠的比例選定為4∶4∶8，確定加糖量為15%，然后測定不同熬糖溫度對凝膠軟糖性質(zhì)的影響。通過質(zhì)構(gòu)儀和感官評價(jià)分析所得軟糖的質(zhì)構(gòu)，確定最佳熬糖溫度。通過質(zhì)構(gòu)儀分析不同熬糖溫度制得的凝膠軟糖的數(shù)據(jù)如表7所示。

表7 熬糖溫度對凝膠軟糖質(zhì)構(gòu)的影響Table 7 Effect of sugar boiling temperature on the texture of jelly candy

由表7可分析出，隨著熬糖溫度的升高，咀嚼度在熬糖溫度達(dá)到108℃時(shí)較高，感官評分也較好，因?yàn)榇藭r(shí)蒸發(fā)的水量過多，使得軟糖固形物的含量增加，糖液流動(dòng)較好，澆模較簡單，進(jìn)而使軟糖的表面平整，再者熬糖的溫度過高，耗費(fèi)的能量也越高多。所以從多方面的因素考慮，熬糖的溫度應(yīng)該控制在108℃左右。

2.3.4 凝膠時(shí)間對凝膠軟糖性質(zhì)影響

按照上述條件在溫度108℃加熱15min，測定凝膠時(shí)間對凝膠軟糖性質(zhì)的影響。

通過質(zhì)構(gòu)儀分析不同凝膠時(shí)間制得的凝膠軟糖的數(shù)據(jù)如表8所示。

表8 時(shí)間對凝膠軟糖質(zhì)構(gòu)的影響Table 8 Effect of time on the texture of jelly candy

通過對表8的分析，可以看出在凝膠時(shí)間為12h的綜合評價(jià)最好，黏度隨著時(shí)間的增加逐漸下降。

2.4 凝膠軟糖配方及工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)

根據(jù)以上的單因素試驗(yàn)，可以確定制作凝膠軟糖的最佳工藝條件，預(yù)溶膠溫度為90℃，再根據(jù)上表中所確定的單因素做3水平的正交試驗(yàn)，來確定凝膠軟糖的最佳配方。

2.4.1 正交因素表

根據(jù)上述的單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)4因素3水平見表9。

表9 軟糖配方工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平Table 9 Factors and levels of orthogonal test for jelly candy technology optimization

2.4.2 正交試驗(yàn)

正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析參見表10。

表10 軟糖配方工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 10 Results and analysis of orthogonal test for jelly candy technology optimization

表11 軟糖配方工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)方差分析Tab 11 Variance analysis of orthogonal test for jelly candy technology optimization

通過表10正交試驗(yàn)表及極差分析可以看出，各因素對凝膠軟糖質(zhì)構(gòu)的影響大小為B＞C＞A（D），即海藻酸鈉的濃度為對凝膠軟糖質(zhì)構(gòu)影響最大的因素，是關(guān)鍵控制因素，其次為糖的添加量。通過對各因素和水平的優(yōu)化比較，最優(yōu)的因素水平組合為A2B3C2D2，即海藻酸鈉濃度4%，糖用量15%，熬糖溫度108℃，凝膠時(shí)間12h。在此最佳條件下，與正交試驗(yàn)中感官評分最高的6號(hào)試驗(yàn)對比，驗(yàn)證其是否是最佳配方。

2.4.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

表12 軟糖配方工藝優(yōu)化驗(yàn)證試驗(yàn)表Table 12 Validation test for jelly candy technology optimization

通過驗(yàn)證試驗(yàn)可知，上述結(jié)論與試驗(yàn)結(jié)果相符，確定最佳配方為海藻酸鈉濃度4%，熬糖溫度108℃，糖用量15%，凝膠時(shí)間12h。制得的軟糖表面光滑、不粘手，透明度、彈性及咀嚼性很好，酸甜可口，鉛（以Pb計(jì)）0.6mg/kg，砷（以As計(jì)）0.2mg/kg，銅（以Cu計(jì)）5mg/kg，菌落總數(shù)890CFU/g，大腸菌群50CFU/100g，符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

本文利用海藻酸鈉、卡拉膠、明膠3種多糖之間的交互作用原理，對新型軟糖的研制進(jìn)行了探討。探討了不同海藻酸鈉黏度、海藻酸鈉濃度、熬糖溫度、凝膠時(shí)間、加糖量等因素對凝膠軟糖質(zhì)構(gòu)的影響。選取其中的主要因素作單因素試驗(yàn)，通過正交試驗(yàn)及驗(yàn)證試驗(yàn)得出利用多糖的交互作用原理制得的軟糖，彈性、硬度、咀嚼性以及外觀都得到了很大的提高。凝膠軟糖的最佳工藝配方和條件是：以總原輔材料100%計(jì)，海藻酸鈉4%，卡拉膠4%，明膠16%，白砂糖15%，麥芽糖漿50%，混合膠的預(yù)溶溫度90℃，凝膠時(shí)間12h，熬糖溫度108℃。

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