武 杰,王子玥,張 琳,李穎,李云冰,曾建華,朱秀清,
(1.哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院/黑龍江省普通高校食品科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/黑龍江省谷物食品與綜合加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,哈爾濱 150076; 2.黑龍江省綠色食品科學(xué)研究院,哈爾濱 150028)
隨著生活水平的提高和保健意識(shí)的增強(qiáng),對(duì)休閑食品的品質(zhì)、食味和營(yíng)養(yǎng)素含量要求越來(lái)越高,不僅要美味可口、安全衛(wèi)生,而且還需要有一定的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及保健功能[1]。大豆是我國(guó)傳統(tǒng)作物,富含優(yōu)質(zhì)植物蛋白、多種氨基酸以及維生素等營(yíng)養(yǎng)成分[2]。布丁是一種常見(jiàn)的半固體狀甜品,作為一種休閑食品越來(lái)越受到消費(fèi)者的喜愛(ài)[3-4]。創(chuàng)新布丁食品的生產(chǎn)工藝,是目前國(guó)內(nèi)外休閑食品研究中的熱點(diǎn)問(wèn)題。目前關(guān)于布丁的研究大多以雞蛋、牛奶動(dòng)物蛋白源作為主要原料[5],采用植物蛋白源大豆代替雞蛋、牛奶作為蛋白質(zhì)組分添加入布丁,目前國(guó)內(nèi)研究較少,李天驕等對(duì)大豆牛奶布丁配方進(jìn)行了研究[6],趙蘭等研究了瓊膠對(duì)大豆牛奶布丁貨架期的影響[7]。但對(duì)大豆全替代做布丁休閑食品,其食味、質(zhì)構(gòu)及品質(zhì)研究還未見(jiàn)報(bào)道。
將大豆與鮮果的優(yōu)勢(shì)結(jié)合,以布丁為載體制成一種新型高營(yíng)養(yǎng)低熱量的休閑食品,不僅可以補(bǔ)充膳食纖維、維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),而且高植物蛋白對(duì)人體健康有重要作用。以黑龍江省的優(yōu)質(zhì)大豆和新鮮水果為原料,采用響應(yīng)曲面法優(yōu)化鮮果布丁的配方,確定加工工藝,制備富含大豆蛋白的新型水果豆丁食品,為鮮果豆丁的生產(chǎn)加工提供一定的理論基礎(chǔ)。
芒果、白砂糖、大豆、明膠、瓊脂、檸檬酸,市售;硫酸銅,天津市雙船化學(xué)試劑廠(chǎng);硫酸鉀,西隴化學(xué)工業(yè)股份有限公司;濃硫酸,天津市大陸化學(xué)工業(yè)試劑廠(chǎng);鹽酸,哈爾濱市化學(xué)工業(yè)試劑廠(chǎng);氫氧化鈉,哈爾濱市化學(xué)工業(yè)試劑廠(chǎng);硼酸,西隴化學(xué)工業(yè)股份有限公司;甲基紅,天津市天新精細(xì)化工研究開(kāi)發(fā)中心;試劑均為分析純。
FDM-Z100磨漿機(jī),鎮(zhèn)江新區(qū)大港晶晶食品機(jī)械廠(chǎng);DHG-9240A型電熱鼓風(fēng)干燥箱,上海科學(xué)技術(shù)有限公司;AL204型分析天平,賽多利斯科學(xué)技術(shù)有限公司;HYP-2消化爐,上海纖檢科技有限公司;凱氏定氮儀,上海纖檢科技有限公司;HH-S電熱恒溫水浴鍋,天津市歐諾儀器有限公司;C21-SDHCB51電磁爐,廣東美的生活電器有限公司;Glutograph-E質(zhì)構(gòu)儀,英國(guó)Stable Micro System公司。
(1)浸泡:冷水浸泡10~12 h,剔除壞豆、雜質(zhì)等,按照豆水比1∶3進(jìn)行浸泡。
(2)磨漿過(guò)濾:在試磨正常后,用豆?jié){機(jī)以正常速度磨碎,保證磨漿粗細(xì)適當(dāng),稀稠合適,并使用80~100目尼龍濾網(wǎng),過(guò)濾2~3次。
(3)煮漿:保持5 min左右,趁熱加入復(fù)合膠,不斷攪拌。
(4)二次過(guò)濾:使用100目濾網(wǎng)緩慢過(guò)濾,濾去膠狀固體和氣泡。
(5)調(diào)配:加入果肉,進(jìn)行緩慢混合。
(6)水浴滅菌:于90℃的水浴中保持10 min進(jìn)行殺菌。
(7)灌裝:將均質(zhì)后的布丁液裝入滅菌后的布丁杯中,用多功能封蓋機(jī)進(jìn)行封口。
1.5.1 豆?jié){濃度的選擇
按照復(fù)合膠添加量明膠2.5%、瓊脂0.5%、木糖醇14%、檸檬酸0.3%,取不同豆水比進(jìn)行磨漿,在室溫下,分別取豆水比為1∶3、1∶4、1∶5、1∶6、1∶7五個(gè)濃度梯度,制成豆?jié){,進(jìn)行感官評(píng)價(jià)、質(zhì)構(gòu)評(píng)價(jià)及蛋白質(zhì)提取率的檢測(cè)。
1.5.2 復(fù)合膠(明膠、瓊脂)添加量的選擇
按照豆水比1∶5、木糖醇14%、檸檬酸0.3%的添加量,復(fù)合膠的添加量分為5個(gè)不同配比[8],處理1明膠添加1.5%、瓊脂0.5%;處理2明膠添加2.0%、瓊脂0.5%;處理3明膠添加2.5%、瓊脂0.5%;處理4明膠添加3.0%、瓊脂0.5%;處理5明膠添加3.5%、瓊脂0.5%,并進(jìn)行感官及質(zhì)構(gòu)評(píng)價(jià)。
1.5.3 木糖醇添加量的選擇
按照豆水比1∶5制得豆?jié){,復(fù)合膠添加為明膠2.5%、瓊脂0.5%后,檸檬酸添加量為0.3%,木糖醇的添加量分別為10%、12%、14%、16%、18%5個(gè)水平制備大豆布丁,進(jìn)行質(zhì)構(gòu)測(cè)試及感官評(píng)價(jià)。
1.5.4 檸檬酸添加量的選擇
按照豆水比1∶5制得豆?jié){,復(fù)合膠添加為明膠2.5%、瓊脂0.5%,檸檬酸添加量為0.3%的條件下,木糖醇的添加量14%、檸檬酸添加量分別為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%,對(duì)制得的布丁產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)定。
1.5.5 果肉添加形式及添加量
根據(jù)配方:2.5%明膠、0.5%瓊脂,14%白砂糖,0.2%檸檬酸,按照加入量10%、12%、14%、16%、18%加入果肉制備鮮果豆丁,進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。
1.5.6 響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
根據(jù)復(fù)配膠添加量、木糖醇添加量、檸檬酸添加量,采用Box-Behnken模型,對(duì)復(fù)配膠添加量(A)、木糖醇添加量(B)和檸檬酸添加量(C)進(jìn)行響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn)自變量因素編碼及水平見(jiàn)表1。
表1 響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)自變量因素編碼及水平
1.5.7 大豆布丁質(zhì)構(gòu)性質(zhì)的測(cè)定
參照李美麗等的方法稍作改進(jìn)[9],用質(zhì)構(gòu)儀TAP模式進(jìn)行測(cè)定。用直徑為2 cm的取樣器在大豆布丁中部取樣,樣品長(zhǎng)5 cm、寬5 cm、高2 cm,選擇直徑為2 cm的探頭,測(cè)試前速度為1 mm/s,測(cè)試速度1 mm/s,測(cè)試后速度1 mm/s,下壓距離50%,測(cè)定指標(biāo)為彈性、回復(fù)性。
1.5.8 大豆布丁感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)
組織感官評(píng)定人員共10人,按照外觀(guān)、氣味、口感和風(fēng)味4個(gè)項(xiàng)目對(duì)產(chǎn)品感官品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)[10],結(jié)果取平均值。產(chǎn)品感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。
表2 鮮果豆丁感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用SPSS進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,Origin軟件進(jìn)行繪圖。對(duì)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理分析,根據(jù)最佳項(xiàng),選取中心點(diǎn),采用Design-Expert 8.0軟件進(jìn)行響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析和二次模型的建立,通過(guò)對(duì)回歸方程的解析以及響應(yīng)曲面的分析獲得最佳變量水平,通過(guò)F值考察(P<0.05)模型及因素的顯著性。Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析、驗(yàn)證,從而確定最佳配方。
蛋白質(zhì)含量是評(píng)價(jià)大豆食品的重要指標(biāo)[11],豆水比直接影響著豆丁的蛋白質(zhì)含量。由圖1可知,隨著豆水比的增加,豆丁中蛋白質(zhì)含量先增加后減小。豆?jié){濃度較高時(shí),蛋白質(zhì)并不能完全結(jié)合在豆丁中,豆?jié){濃度較低時(shí),蛋白質(zhì)含量較少,即使完全結(jié)合,豆丁中蛋白質(zhì)含量依然較低。在豆水比1∶5時(shí)豆丁中蛋白質(zhì)含量達(dá)到最大,為4.58%。蛋白質(zhì)含量越高,鮮果豆丁的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越高,豆水比1∶5是蛋白質(zhì)含量最高的經(jīng)濟(jì)比例。感官評(píng)價(jià)得到的數(shù)據(jù)繪制點(diǎn)線(xiàn)圖,由圖1可知豆水比1∶5制得的豆丁成型較好、口感細(xì)膩、彈性適中且大豆香味濃郁,感官評(píng)價(jià)得分明顯高于其他組。選取彈性和回復(fù)性為主要指標(biāo)對(duì)豆丁的質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行評(píng)價(jià),結(jié)果如圖2所示,由圖2可得,豆水比1∶5濃度下得到的豆丁,回復(fù)性明顯高于其他濃度,且彈性適宜,故選此豆水比為最佳濃度,進(jìn)行后續(xù)單因素實(shí)驗(yàn)。
圖1 豆?jié){濃度對(duì)豆丁中蛋白質(zhì)含量及感官品質(zhì)的影響
圖2 豆?jié){濃度對(duì)豆丁質(zhì)構(gòu)特性的影響
明膠、瓊脂是果凍、布丁類(lèi)食品中重要的凝固劑,選擇幾種不同的凝固劑進(jìn)行復(fù)配,可使產(chǎn)品具備更好的凝膠性[12]。如圖3、圖4所示根據(jù)質(zhì)構(gòu)特性和感官得分進(jìn)行分析,當(dāng)瓊脂添加量為0.5%,隨著明膠添加量的逐漸增加,豆丁的感官評(píng)分先升高后降低,明膠添加量過(guò)高豆丁口感偏硬,彈性較低,效果較差。明膠添加量為1.5%時(shí),豆丁彈性較差,感官上偏軟,有一定的流動(dòng)性,成型效果差;明膠添加量為2.0%時(shí),質(zhì)構(gòu)測(cè)試豆丁的彈性一定程度上提升,彈性基本符合,能成型,有較好的形狀,而口感偏軟、回復(fù)性較差;明膠添加量為2.5%時(shí),結(jié)合質(zhì)構(gòu)特性和感官評(píng)分來(lái)看,豆丁成型效果最好,彈性、回復(fù)性適中,符合布丁食品口感以及形狀要求;明膠添加量為3.0%時(shí),彈性變化不大,但回復(fù)性變差,口感偏硬;當(dāng)明膠添加量為3.5%時(shí),豆丁成型較好,但口感偏硬、感官評(píng)分較低。故選取明膠添加量為2.5%為響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中心點(diǎn)。
木糖醇作為甜味劑,有著優(yōu)越的性能和較廣泛的應(yīng)用[13-14]。木糖醇的添加對(duì)風(fēng)味影響較明顯,從風(fēng)味上進(jìn)行感官評(píng)價(jià),由圖5可得添加量為10%時(shí),甜味不明顯,豆香味過(guò)于濃郁;添加量為12%時(shí)有一些甜味;當(dāng)添加量為14%時(shí),甜度適中,具有較好的豆香味,口味適中;當(dāng)添加量為16%,稍有甜膩感,甜度過(guò)量,掩蓋了豆香風(fēng)味;當(dāng)添加量為18%時(shí),甜膩感明顯,口味不宜。所以選取添加量為14%作為響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的中心點(diǎn)。
圖3 復(fù)合膠添加量對(duì)豆丁質(zhì)構(gòu)特性的影響
檸檬酸是一種重要的食品添加劑,可以調(diào)節(jié)食物風(fēng)味,增加酸度,有利于增加食欲。酸性物質(zhì)的添加會(huì)對(duì)大豆蛋白的溶解度和凝膠狀態(tài)產(chǎn)生影響[15]。由圖6可得當(dāng)檸檬酸添加量為0.1%時(shí)酸味不明顯,風(fēng)味影響??;添加量為0.2%時(shí),有一些酸味。添加量為0.3%,酸味適中,有一定的風(fēng)味;添加量為0.4%時(shí),酸味略重;添加量為0.5%,酸味重,且口感苦澀,風(fēng)味較差。從感官評(píng)價(jià)得分上看,0.3%的添加量感官評(píng)分最高,選0.3%為響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中心點(diǎn)。
圖4 復(fù)合膠添加量對(duì)豆丁感官品質(zhì)的影響
果肉的彈性與豆丁的彈性差異,可以增加食物的口感,并且水果富含維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),增加豆丁的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。果肉添加量較小時(shí),不能達(dá)到預(yù)期的口感,且果香味不明顯;果肉添加量過(guò)大,則會(huì)掩蓋大豆鮮果布丁的獨(dú)特豆香風(fēng)味。根據(jù)圖7可以看出當(dāng)添加量為14%時(shí),口感最好,豆丁的彈性與果肉彈性的差距感適中。選取添加量14%作為響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)中心點(diǎn)。
圖5 木糖醇添加量對(duì)豆丁感官品質(zhì)的影響
圖6 檸檬酸添加量對(duì)豆丁感官品質(zhì)的影響
圖7 果肉添加量感官對(duì)豆丁感官品質(zhì)的影響
根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果,以復(fù)合膠添加量、木糖醇添加量、檸檬酸添加量3個(gè)因素為自變量,以感官得分作為響應(yīng)值,使Design-Expert8.0軟件對(duì)表3實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行二次多項(xiàng)回歸擬合得出回歸方程:Y=92.00-2.38×A-0.63×B1.25×C+0.25×A×C-0.25×B×C-8.00×A2-10.50×B2-6.25×C2。回歸模型高度顯著(P<0.0001),失擬項(xiàng)不顯著(P=1.25>0.05),確定系數(shù)R2=0.998 8,校正系數(shù)R2adj=0.997 3,說(shuō)明該模型對(duì)實(shí)驗(yàn)擬合度好,對(duì)鮮果豆丁進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)估由表4可知,一次項(xiàng)A、C均達(dá)到極顯著水平(P<0.01),B達(dá)到顯著水平(P<0.05),由F值可知,各因素對(duì)產(chǎn)品感官得分的影響主次順序依次為A>C>B,即復(fù)合膠添加量>檸檬酸添加量>木糖醇添加量;A2、B2、C2對(duì)產(chǎn)品的感官得分有極顯著的影響(P<0.01);因素AC、BC對(duì)產(chǎn)品感官得分的影響不顯著(P>0.05)。
表3 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果
響應(yīng)曲面圖如圖8所示,分析復(fù)合膠添加量、木糖醇添加量、檸檬酸添加量對(duì)鮮果豆丁品質(zhì)的影響??梢钥闯?因素的交互作用,對(duì)豆丁的影響。圖8(a)可以看出復(fù)合膠添加量對(duì)豆丁的顯著作用,當(dāng)添加量逐漸增加時(shí),感官評(píng)分先增高達(dá)到最高點(diǎn),在逐漸下降,最高點(diǎn)復(fù)合膠的添加量為2.5%。圖8(b)復(fù)合膠與檸檬酸添加量的交互對(duì)感官影響略有影響,由圖8(b)可知在復(fù)合膠添加量為2.5%時(shí)檸檬酸對(duì)感官影響較小,檸檬酸添加量為0.3%時(shí)為最佳點(diǎn)。由圖8(c)可得檸檬酸與木糖醇添加量對(duì)感官評(píng)分的影響,木糖醇添加量的影響略大,最佳點(diǎn)為檸檬酸添加量為0.3%,木糖醇添加量為14%感官評(píng)分最高。
表4 回歸模型方差分析
圖8 各因素交互作用對(duì)產(chǎn)品感官得分的影響
結(jié)合以上數(shù)據(jù),響應(yīng)面法優(yōu)化最佳配方為復(fù)合膠添加量為明膠2.5%+瓊脂0.5%,木糖醇添加量為14%,檸檬酸0.3%,模型預(yù)測(cè)感官得分為92。采用最佳配方進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn),得出感官得分為93,與預(yù)測(cè)值接近,表明模型擬合程度較好,可用該配方制作鮮果豆丁。
按照最佳配方制備大豆鮮果布丁,從蛋白質(zhì)含量、質(zhì)構(gòu)特性及感官評(píng)價(jià)3個(gè)方面與市售布丁產(chǎn)品進(jìn)行對(duì)比可得數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。
從表5數(shù)據(jù)可以看出,大豆鮮果布丁蛋白質(zhì)含量為4.58%,明顯高于市售布丁產(chǎn)品,具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。在質(zhì)構(gòu)特性方面,大豆鮮果布丁的彈性、回復(fù)性均略高于市售布丁,具有較好的質(zhì)構(gòu)特性。另外,大豆鮮果布丁口感好,具有豆香風(fēng)味,感官得分略高于市售布丁產(chǎn)品。綜上,最佳配方制備的鮮果豆丁明顯優(yōu)于市售布丁產(chǎn)品,具有較好的市場(chǎng)前景。
表5 鮮果豆丁與市售布丁產(chǎn)品比較
在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,采用響應(yīng)曲面法優(yōu)化鮮果豆丁工藝。以產(chǎn)品感官得分為響應(yīng)值,得到鮮果豆丁的最佳配方為:豆水比1∶5,復(fù)合膠的添加量為明膠2.5%、瓊脂0.5%,木糖醇添加量14%,檸檬酸添加量為0.3%。在此最優(yōu)條件下制備的大豆牛奶布丁蛋白質(zhì)含量為4.58%,彈性為0.88,回復(fù)性為1.31,感官得分為93,優(yōu)于市售布丁產(chǎn)品,具有良好的外觀(guān)、風(fēng)味和口感。