低糖糖姜賦型與保質(zhì)技術(shù)的研究

李維新，任香蕓，何志剛，*，林曉姿，梁璋成

（1.福建省農(nóng)產(chǎn)品（食品）加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建福州350003；2.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究所，福建福州350003）

低糖糖姜賦型與保質(zhì)技術(shù)的研究

李維新1，2，任香蕓1，2，何志剛1，2，*，林曉姿1，2，梁璋成1，2

（1.福建省農(nóng)產(chǎn)品（食品）加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建福州350003；2.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究所，福建福州350003）

為解決低糖糖姜加工中外觀變形、保質(zhì)期短的技術(shù)問題，實(shí)驗(yàn)篩選了低糖糖姜的多糖類復(fù)合賦型劑，研究了賦型對產(chǎn)品細(xì)胞結(jié)構(gòu)的影響，并采用正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了降低產(chǎn)品水分活度的配方。結(jié)果表明：在低糖糖姜加工的糖液中添加0.2%復(fù)合多糖FG-2賦型，產(chǎn)品的外觀飽滿度達(dá)到95.6%，其細(xì)胞顯微結(jié)構(gòu)能很好地解釋賦型的機(jī)理和效果；添加0.60%的氯化鈉、0.90%的甘油和0.20%的檸檬酸鈉，能使產(chǎn)品的水分活度從0.733降低到0.676，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品無防腐劑的長期保藏。

低糖型糖姜，賦型，保質(zhì)

利用生姜為原料加工的果脯以高糖制品居多，一般含糖高達(dá)65%～80%[1-3]。高糖制品易造成肥胖、高血壓等多種疾病，隨著人民生活水平的提高，低糖、營養(yǎng)、健康的綠色加工品是果脯蜜餞產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢與主要研究方向。食品的安全性與其水分活度（Aw）有著密切的關(guān)系，微生物有最低限度的Aw，如果食品中的Aw低于這一數(shù)值，微生物的生長繁殖就會受到抑制[4-5]。低糖糖姜產(chǎn)品的含水率較高，導(dǎo)致Aw偏高，傳統(tǒng)方法多添加防腐劑來達(dá)到延長保質(zhì)期的目的，對加工產(chǎn)品造成安全隱患。另一方面，低糖糖姜因含糖低，蔗糖的賦型能力減弱，產(chǎn)品在干燥過程中極易出現(xiàn)收縮變形、干癟現(xiàn)象，影響產(chǎn)品外觀[6]。目前有草莓、李、蘋果等多種低糖果脯的加工工藝研究[7-10]，而以生姜為原料，采用多糖賦型技術(shù)和降低Aw保質(zhì)技術(shù)研發(fā)含糖量小于40%、無防腐劑的低糖型糖姜未見報道。本文針對低糖糖姜加工的技術(shù)難點(diǎn)，篩選了低糖糖姜的多糖賦型劑，并從細(xì)胞水平解釋其賦型效果；優(yōu)化了低糖糖姜的降低水分活度劑組合，延長了產(chǎn)品的保質(zhì)期，為無防腐劑的低糖糖姜乃至其他低糖型果脯的加工提供技術(shù)支持。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

生姜原料福建省寧德市遠(yuǎn)德食品有限公司提供，鹽腌保藏，生姜原料經(jīng)過脫鹽后切成1.0cm×1.0cm的正方體小塊；白糖市售；氯化鈉、甘油、檸檬酸鈉、山梨糖醇、果膠、黃原膠、魔芋膠、羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）、復(fù)合多糖FG-2等均為分析純。

SC69-02C型水分快速測定儀上海恒平科學(xué)儀器有限公司；DHG-9123型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱

上海精宏實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；HD-3A型水分活度測定儀無錫市華科儀器有限公司；SP-2100UV型紫外分光光度計上海光譜儀器有限公司；Olympus BX-41型光學(xué)顯微鏡奧林巴斯中國有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1低糖型糖姜加工基本工藝流程鹽腌姜→切塊→脫鹽→漂燙→30%冷糖水浸24h→加糖至40%→滲糖→濾糖→55～60℃烘干至含水率為30%±1%→包裝→成品。

1.2.2低糖糖姜的賦型處理配制30%的冷糖水6份，每份1000g，其中5份分別按糖液質(zhì)量比添加0.1%黃原膠、0.2%CMC-Na、0.2%果膠、0.2%魔芋膠、0.2% FG-2，1份為對照。取漂燙后的姜塊6份，每份500g，分別按1.2.1工序加工，檢測各處理產(chǎn)品的外觀飽滿度和Aw。

1.2.3賦型與未賦型產(chǎn)品的細(xì)胞顯微觀察處理將最優(yōu)賦型處理和未賦型的低糖糖姜產(chǎn)品進(jìn)行組織切塊0.5cm×0.5cm×0.5cm，并用福爾馬林-醋酸-酒精固定液（FAA）固定液保存。制樣時材料經(jīng)系列乙醇脫水（30%、50%、70%、85%、95%、100%乙醇），五級二甲苯透明，石蠟滲透、包埋后于KD-202切片機(jī)進(jìn)行連續(xù)切片（厚度8μm）。切片經(jīng)二甲苯脫蠟，乙醇復(fù)水，1%固綠染色，脫水后用中性樹脂封片。Olympus BX-41顯微鏡獲取圖片。

1.2.4低糖型糖姜保質(zhì)技術(shù)研究在糖液中分別添加糖水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%濃度的甘油、乳酸鈉、檸檬酸鈉、氯化鈉、檸檬酸等降水分活度劑，按照工藝流程加工成低糖果脯產(chǎn)品，并將成品果脯含水率控制在30%±1%，測定各個處理下果脯的水分活度。

選取降低水分活度能力較強(qiáng)的3種物質(zhì)為影響因素，以產(chǎn)品的Aw倒數(shù)為考察指標(biāo)，進(jìn)行L9（34）正交實(shí)驗(yàn)，因素水平見表1。

表1　L9（34）因素水平表Table.1　Factors and levels in the L9（34）orthogonal experiment

1.3檢測方法

糖姜的外觀飽滿度取各處理干燥前的果脯100g，分別檢測其干燥前后的總體積V1和V2。檢測方法為將待測樣品置于裝有適量水的500mL量筒中，迅速讀取水面上升的刻度即為果脯的總體積；果脯飽滿度A（%）=V2/V1×100。水分活度采用水分活度計測定，溫度為25℃。含水率采用水分快速測定儀測定；細(xì)菌、霉菌總數(shù)采用平板計數(shù)法，參考GB/T 4789.35測定。

2　結(jié)果與討論

2.1不同多糖對低糖型糖姜的賦型效果

多糖類膠體物質(zhì)具有親水特性，添加適量的多糖類膠體物質(zhì)不僅能使低糖果脯保持良好的外形，并且能適度降低產(chǎn)品的水分活度，對延長產(chǎn)品保質(zhì)期極為有利。多糖類賦型劑用量過大，則糖液的黏度增大而影響滲糖效果，并影響產(chǎn)品的口感；偏小則不能起到很好的填充和賦型作用，本實(shí)驗(yàn)中的賦型劑使用量均為前期預(yù)備實(shí)驗(yàn)確定的適宜用量。不同的多糖類膠體物質(zhì)對低糖糖姜均表現(xiàn)出明顯的賦型效果，添加多糖物質(zhì)的產(chǎn)品外觀飽滿度均超過了86%，而對照處理僅為78.5%；其中，賦型效果最好的是添加0.2%的FG-2處理，其外觀飽滿度為95.6%，且水分活度最小，為0.733，表明在賦型的同時還可適度降低產(chǎn)品的水分活度，有利于延長低糖糖姜產(chǎn)品的保質(zhì)期（表2）。

表2　多糖對低糖糖姜的賦型效果Table.2　The shape maintenance effects of polysaccharide on low sugar ginger

2.2多糖賦型對低糖糖姜的細(xì)胞結(jié)構(gòu)的影響

為更好地了解多糖物質(zhì)賦型后對低糖型糖姜產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)的影響，實(shí)驗(yàn)將0.2%的FG-2賦型的低糖糖姜和未賦型的產(chǎn)品進(jìn)行石蠟切片，觀察其細(xì)胞形態(tài)，結(jié)果如圖1所示。經(jīng)過賦型后的低糖糖姜產(chǎn)品細(xì)胞飽滿，細(xì)胞內(nèi)容物較多，并以凝膠形式存在，保存完好，表明低糖糖姜產(chǎn)品因受到膠體物質(zhì)的親水作用和膠體本身的填充作用，而致細(xì)胞形變較小，從而在產(chǎn)品外觀上表現(xiàn)出較高的飽滿度（圖1B）；未賦型產(chǎn)品靠近糖姜中心的部位（圖1A的右側(cè)），因姜塊中心失水較少而表現(xiàn)出細(xì)胞相對較飽滿，而靠近外表的細(xì)胞（圖1-A的左側(cè)）因細(xì)胞內(nèi)含物流失嚴(yán)重，細(xì)胞間雖排列緊密，因未能獲得充分的多糖凝膠充填而顯干癟，表現(xiàn)在產(chǎn)品的外觀上則是向內(nèi)凹陷，飽滿度降低。糖姜產(chǎn)品的細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)觀察，能較好地解釋和證明賦型劑對低糖糖姜的賦型作用和效果。

圖1　產(chǎn)品細(xì)胞結(jié)構(gòu)（400×）Fig.1　The cellular structure of product（400×）

2.3低糖糖姜保質(zhì)技術(shù)研究結(jié)果

2.3.1不同降水分活度劑的降A(chǔ)w能力比較微生物是影響食品儲藏穩(wěn)定性的重要因素之一，降低食品水分活度是達(dá)到食品的長期保存的一種有效方法，并能減少防腐劑對人體的危害[11]。在果脯加工中添加不同降低水分活度劑之后，其產(chǎn)品的水分活度與對照比，均明顯下降，且隨使用量的增加，產(chǎn)品水分活度的下降幅度越大（圖2）。當(dāng)降低水分活度劑的用量為0.6%時，添加氯化鈉的產(chǎn)品水分活度為0.698，甘油的為0.700，檸檬酸鈉的為0.705，而添加乳酸鈉和檸檬酸的分別為0.710和0.725。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在低糖糖姜果脯加工中，降低水分活度能力最強(qiáng)的是氯化鈉，其次為甘油、檸檬酸鈉、乳酸鈉和檸檬酸。

圖2　不同降A(chǔ)w劑對果脯Aw的影響Fig.2　Effect of different Aw-lowing reagents on water activity of preserved fruit

2.3.2低糖糖姜降水分活度劑的組合優(yōu)化以氯化鈉、甘油、檸檬酸鈉為影響因子，以產(chǎn)品的水分活度的倒數(shù)為考察指標(biāo)，按表2的實(shí)驗(yàn)設(shè)計進(jìn)行L9（34）正交實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果與方差分析見表3和表4。各降水分活度劑配合使用，對低糖糖姜的Aw降低能力加強(qiáng)，其中以處理9（A3B3C2）水分活度最低，為0.676。影響低糖糖姜產(chǎn)品水分活度因素大小順序?yàn)椋郝然c＞甘油＞檸檬酸鈉，此結(jié)果與三者的降低水分活度能力大小一致。其最佳處理組合為：A3B3C3，即氯化鈉0.60%、甘油0.90%、檸檬酸鈉0.30%。表4的方差分析顯示，甘油與檸檬酸鈉對低糖糖姜Aw的影響達(dá)到顯著水平（p＜0.05），而氯化鈉的影響達(dá)到極顯著水平（p＜0.01）。

表3　正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table.3　Results of orthogonal experiment

表4　方差分析結(jié)果Table.4　Variance analysis of orthogonal experiment

對最優(yōu)組合進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，其產(chǎn)品的水分活度為0.670，正交處理9的Aw為0.676，已接近最佳處理，故僅從降水分活度角度考慮A3B3C3處理最佳，但考慮到果脯的風(fēng)味和食品添加劑的使用原則，以及果脯安全保存的Aw，則以氯化鈉0.60%、甘油0.90%、檸檬酸鈉0.20%的處理即能達(dá)到產(chǎn)品安全保藏之目的，將該組合加工的產(chǎn)品用PE密封包裝，在37℃保溫7d，其細(xì)菌總數(shù)和霉菌總數(shù)分別為640cfu/g和25cfu/g，符合果脯蜜餞國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB 14884的要求。

3　結(jié)論

低糖果脯因含糖低、蔗糖賦型能力減弱而導(dǎo)致產(chǎn)品在干燥過程中出現(xiàn)收縮變形、干癟現(xiàn)象，影響產(chǎn)品外觀和出品率。本文篩選了低糖糖姜的優(yōu)良賦型劑復(fù)合多糖FG-2，使低糖糖姜的外觀飽滿度超過95%；賦型與未賦型產(chǎn)品的細(xì)胞顯微結(jié)構(gòu)能夠很好地解釋多糖賦型的機(jī)理和效果。優(yōu)化了低糖糖姜加工降低水分活度劑的配方組合，即在糖液中添加0.60%的氯化鈉，0.90%的甘油和0.20%的檸檬酸鈉，能使產(chǎn)品的水分活度從對照處理的0.733降低到0.676，延長了產(chǎn)品的保質(zhì)期，并避免使用防腐劑，提高了產(chǎn)品的安全性。本研究能為無防腐劑的低糖型果脯加工提供技術(shù)參考。

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Study on the shape and quality maintenance of low sugar ginger

LI Wei-xin1，2，REN Xiang-yun1，2，HE Zhi-gang1，2，*，LIN Xiao-zi1，2，LIANG Zhang-cheng1，2
（1.Fujian Key Laboratory of Agricultural Products（food）Processing，F(xiàn)uzhou 350003，China；2.Institute of Agricultural Engineering Technology，F(xiàn) A A S，F(xiàn)uzhou 350003 China）

To solve the technical problems such as shape deformation and short shelf life of low sugar ginger product，polysaccharide excipent of low sugar ginger was selected，the influnce of shape maintenance on cellular structure of product was studied，and the formula reduced the water activity of low sugar ginger was optimized by the orthogonal exeperiment.The results showed that the shape satiation of low sugar ginger kept 95.6%with 0.2%compound polysaccharide FG-2 as the excipeent，and its cellular structure could explain the mechenism and the effect of shape maitenance.The water activity of product redued to 0.676 from 0.733 by adding 0.6%sodium chloride，0.9%glycerin and 0.2%citric acid sodium，the product could be long storage without preservatives.

low sugar ginger；shape maintenance；keep quality

TS264.22

B

1002-0306（2015）04-0224-03

10.13386/j.issn1002-0306.2015.04.040

2014－06－09

李維新（1970-），男，博士，研究員，主要從事農(nóng)產(chǎn)品保鮮加工與食品發(fā)酵方面的研發(fā)工作。

何志剛（1964-），男，本科，研究員，主要從事農(nóng)產(chǎn)品貯藏與加工研發(fā)工作。

福建省科技計劃重點(diǎn)項(xiàng)目（2007S0010）；福建省科技計劃重點(diǎn)項(xiàng)目-星火計劃（2011S0090）。