花果渣膳食纖維粉及膨化脆片的研制

姜銳，張平平，*，張琳依，孫繼紅，單振廣，張靜

（1.天津農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)與生物工程學(xué)院，天津300384；2.承德大金星食品有限公司，河北灤平068253；3.河北?。ǔ械拢┥介a(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，河北興隆067300）

目前，生產(chǎn)果汁及果酒等[1-4]的企業(yè)對(duì)于花果渣的利用率極低，廢棄果渣不僅會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染還增加了企業(yè)的處理成本。本產(chǎn)品以山楂、無(wú)花果、百合、桂圓4種花果的花果渣為原料，這些花果渣中除含有豐富的膳食纖維，還有部分礦物質(zhì)和黃酮類等物質(zhì)。膳食纖維被稱為第七大營(yíng)養(yǎng)素，易于人體消化吸收[5]，具有預(yù)防便秘、調(diào)節(jié)腸道功能、調(diào)節(jié)血糖的作用[6-7]，膨化脆片是一種休閑食品，產(chǎn)品酥脆可口，風(fēng)味多變，食用方便，深受青年人的青睞[8]。對(duì)花果渣進(jìn)行廢物利用，制作膳食纖維粉及膨化脆片，以求為花果渣的資源高效利用開(kāi)辟一條新途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

山楂、無(wú)花果、百合、桂圓原料渣：承德大金星食品有限公司；蔗糖、白砂糖、玉米淀粉、糯米粉：天津市西青區(qū)中北鎮(zhèn)物美超市；膨松劑：天津斯諾泰食品科技有限公司；乙醇、氫氧化鈉、冰乙酸、鹽酸、硫酸重鉻酸鉀（均為分析純）：天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司；丙酮（分析純）、石油醚（分析純）、三羥基甲基氨基甲烷：河南安寧科教儀器有限公司；2-（N-嗎啉代）乙烷磺酸（分析純）：北京華威銳科化工有限公司；熱穩(wěn)定的α-淀粉酶液（食品分析用）、蛋白酶液（食品分析用）、淀粉葡萄糖糖苷酶液（食品分析用）：上海子起生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

FA2004電子天平：上海添時(shí)科學(xué)儀器有限公司；LGJ-18S型冷凍干燥機(jī)：北京松源華興科技發(fā)展有限公司；Fw100型高速萬(wàn)能粉碎機(jī)：天津市泰斯特儀器有限公司；DHG-9005電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；BCD-460W WWDBE型電冰箱：青島海爾股份有限公司；HMWB-60X微波烘烤加熱器：煙臺(tái)浩銘微波設(shè)備有限公司；英國(guó)Stable Micro Systems型質(zhì)構(gòu)儀：北京微訊超技儀器技術(shù)有限公司；pH計(jì)：奧豪斯儀器（上海）有限公司；SXW型馬弗爐：上海實(shí)研電爐有限公司；HWS-12恒溫水浴箱：上海一恒科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 花果渣膳食纖維粉的制作方法

1.3.1.1 工藝流程

原料預(yù)處理→粗粉碎→超微粉碎→混合調(diào)配→包裝→成品

1.3.1.2 操作要點(diǎn)

將原料經(jīng)預(yù)處理，分別放置于恒溫干燥箱中干燥，4種原料渣去核去籽，用高速多功能粉碎機(jī)粉碎制成粗粉，將粗粉經(jīng)超微粉碎得原料渣粉[9-10]。將4種原料渣粉通過(guò)單因素及正交試驗(yàn)，以感官評(píng)價(jià)評(píng)分及速溶性結(jié)果進(jìn)行分析得到原料渣的最佳配比。

1.3.1.3 花果渣膳食纖維粉原料配比因素表

以山楂渣粉、百合渣粉、桂圓渣粉和無(wú)花果渣粉為因素作單因素試驗(yàn)，蔗糖添加量5%不變量，通過(guò)對(duì)花果渣膳食纖維粉感官評(píng)分、速溶性進(jìn)行分析，確定各單因素的最優(yōu)范圍。再以單因素試驗(yàn)確定的范圍進(jìn)行正交試驗(yàn)，確定最佳配方。正交因素表見(jiàn)表1。

表1 花果渣膳食纖維粉配方因素水平表Table 1 Flower and fruit residue dietary fiber powder factor level table

1.3.1.4 花果渣膳食纖維粉分散性的測(cè)定

在100 mL燒杯中加入30 mL蒸餾水，隨后放置于恒溫水浴鍋中保溫，設(shè)定溫度40℃。稱取1.00 g膳食纖維粉均勻緩慢的倒入燒杯中，用玻璃棒進(jìn)行攪拌，同時(shí)記錄從攪拌開(kāi)始到全部潤(rùn)濕分散所需的時(shí)間。試驗(yàn)重復(fù)3次，取其平均值作為分散時(shí)間來(lái)評(píng)價(jià)分散性。

1.3.1.5 花果渣膳食纖維粉沉降性的測(cè)定

沉降性的測(cè)定方法：用量筒量取溫度不同溫度的蒸餾水，稱取膳食纖維粉10.0 g，均勻地倒入燒杯中，用玻璃棒沿杯壁順時(shí)針、逆時(shí)針各攪拌10次，然后觀察上浮團(tuán)塊，下沉團(tuán)塊數(shù)量并記錄[11]。

1.3.1.6 花果渣膳食纖維粉中膳食纖維及水分的測(cè)定方法

參考GB 5009.88-2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中膳食纖維的測(cè)定》[12]，對(duì)花果渣膳食纖維粉中膳食纖維的含量進(jìn)行檢測(cè)；參考GB 5009.3-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測(cè)定》[13]，對(duì)花果渣膳食纖維粉中水分的含量進(jìn)行檢測(cè)。

1.3.2 花果渣膨化脆片的制作方法

1.3.2.1 工藝流程

花果渣粉→低筋粉、玉米粉制作面團(tuán)→定型→微波膨化→冷卻包裝→成品

1.3.2.2 操作要點(diǎn)

將花果渣粉加入適量玉米淀粉、糯米粉制成面團(tuán)[14-15]。將面團(tuán)倒入模具中，平鋪成片狀，切成薄片，進(jìn)行膨化處理，選取合適的微波功率及膨化時(shí)間進(jìn)行膨化。

1.3.2.3 花果渣膨化脆片原料配比及工藝因素表

配方以花果渣粉、低筋粉和糯米粉、食鹽、白砂糖、膨松劑的總質(zhì)量為100%，在多次預(yù)試驗(yàn)基礎(chǔ)上選取食用鹽3%，白砂糖6%，膨松劑1%，醒發(fā)時(shí)間為45 min，切片厚度8 mm為不變量。以花果渣粉用量，低筋粉與糯米粉的比例，膨化時(shí)間和膨化功率為因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)，研究不同因素對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響，并進(jìn)行正交試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)花果渣膨化脆片感官評(píng)分、脆度及硬度的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行分析，確定最佳工藝條件及配方，其正交因素水平表見(jiàn)表2。

表2 花果渣膨化脆片配方及工藝因素水平表Table 2 Flower and fruit slag puffing chip factor level table

1.3.2.4 花果渣膨化脆片硬度及脆度的測(cè)定方法

采用質(zhì)構(gòu)儀對(duì)行花果渣膨化脆片的硬度、脆度進(jìn)行測(cè)定。物性測(cè)試的參數(shù)設(shè)置：測(cè)定模式：全質(zhì)構(gòu)測(cè)試模式（texture profile analysis，TPA）；測(cè)量探頭：P75；測(cè)定前速度：5 mm/s；測(cè)定速度：5 mm/s；測(cè)定后速度：5 mm/s；應(yīng)變位移：75%[16]。

1.3.2.5 花果渣膳食纖維脆片中水分的測(cè)定方法

參考GB 5009.3-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測(cè)定》，對(duì)花果渣膳食纖維粉中水分的含量進(jìn)行檢測(cè)。

1.3.3 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

選取10名有感官評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人士組成評(píng)價(jià)小組，按已確定的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)膳食纖維粉、膨化脆片的感官品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，滿分為100分，取平均值為最終結(jié)果，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表3、表4所示。

表3 花果渣膳食纖維粉感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Sensory evaluation standard for dietary fiber powder of fruit and flower residue

表4 花果渣膳食纖維脆片感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 4 Sensory evaluation of edible fiber crisps of fruit and flower residue

2 結(jié)果與分析

2.1 花果渣膳食纖維粉的試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 花果渣膳食纖維粉的最佳配比研究結(jié)果

花果渣膳食纖維粉的感官評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 花果渣膳食纖維粉的感官評(píng)價(jià)結(jié)果Table 5 Sensory evaluation results of flower and fruit residue dietary fiber powder

由表5可知，影響花果渣膳食纖維粉感官評(píng)分極差大小順序?yàn)锳＞D＞B＞C，即山楂粉的添加量為最主要因素，其次是桂圓，再次是百合，無(wú)花果影響最小，所以，山楂粉的添加量是影響膳食纖維粉感官評(píng)分的最主要指標(biāo)。由表5可知組合A2B2C3D1的感官評(píng)分最高，根據(jù)K值可得A2B3C2D1和A2B2C2D1為最佳配方，因此需要進(jìn)一步進(jìn)行驗(yàn)證，并對(duì)驗(yàn)證試驗(yàn)產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，分析結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 驗(yàn)證試驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果Table 6 Comparisons of experimental results

由表6可知，通過(guò)驗(yàn)證試驗(yàn)，可將花果渣纖維粉配比最優(yōu)方案定為A2B3C2D1，即山楂粉60%，百合粉20%，無(wú)花果粉10%，桂圓粉10%為最佳配比。

2.1.2 膳食纖維粉分散性及沉降性的測(cè)定結(jié)果

水添加量對(duì)纖維粉分散性的影響見(jiàn)圖1，不同溫度對(duì)纖維粉沉降性的影響見(jiàn)圖2。

圖1 水添加量對(duì)纖維粉分散性的影響Fig.1 Effect of water addition on dispersion of fibre powder

圖2 不同溫度對(duì)纖維粉沉降性的影響Fig.2 Effects of different temperatures on dispersion of fibre powder

由圖1可以看出隨著水添加量的增多，纖維粉的分散性逐步提高，水添加量為50 mL，樣品分散速度為86%，這是由于水添加量的增多，導(dǎo)致纖維粉的溶解度升高，速溶效果變好。由圖2可以看出隨著溫度升高，纖維粉的沉降比先升高后降低，在80℃時(shí)達(dá)到最高為82%，適量的水溫沖泡會(huì)提高纖維粉的分散性，過(guò)高的溫度會(huì)使膳食纖維粉沖散，影響口感。所以選取80℃水溫進(jìn)行沖泡。

2.1.3 花果渣膳食纖維脆片中膳食纖維及水分的測(cè)定結(jié)果

對(duì)花果渣膳食纖維粉中膳食纖維及水分的含量進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果分別為46.73%和4.37%。

2.2 花果渣膨化脆片的試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

花果渣粉添加量對(duì)感官評(píng)分、硬度和脆度的影響見(jiàn)圖3、圖4。

圖3 花果渣粉添加量對(duì)感官評(píng)分的影響Fig.3 The effect of the amount of powdered lower and fruit pomace on the sensory score

圖4 花果渣粉添加量對(duì)硬度、脆度的影響Fig.4 The effect of powder addtion on hardness and brittleness of flower and fruit pomace

花果渣粉的適量添加可以賦予膨化脆片一定的色澤和花果獨(dú)特的香味。由圖3可以看出，隨著花果渣粉添加量的增加感官評(píng)分呈先上升后下降的趨勢(shì)，在添加量為50%時(shí)感官評(píng)分最高，由圖4可看出，脆度和硬度值呈先下降后上升的趨勢(shì)，產(chǎn)品的脆度、硬度越小，產(chǎn)品脆性越好。當(dāng)添加量為60%時(shí)，脆度和硬度值最低，即產(chǎn)品脆性最好。選取40%、50%、60%3個(gè)梯度進(jìn)行正交試驗(yàn)。低筋粉與糯米粉比例對(duì)感官評(píng)分、硬度和脆度的影響見(jiàn)圖5、圖6。

圖5 低筋粉與糯米粉比例對(duì)感官評(píng)分的影響Fig.5 Effect of the ratio of low-gluten flour to glutinous rice flour on product quality

圖6 低筋粉與糯米粉比例對(duì)硬度、脆度的影響Fig.6 The effect of the ratio of low gluten flour to glutinous rice flour on hardness and birttleness

粉中支鏈淀粉含量對(duì)脆片的膨化效果有影響，支鏈淀粉含量決定了產(chǎn)品的膨化率。當(dāng)?shù)徒罘叟c糯米粉（質(zhì)量比）比例為1∶2時(shí)感官得分最高。由圖6可知膨化脆片的脆度、硬度值呈先下降后上升的趨勢(shì)，膨化脆片的脆度、硬度值在低筋粉與糯米粉（質(zhì)量比）比例為1∶2時(shí)脆性最好。選取低筋面粉與糯米粉（質(zhì)量比）比例為 1∶2、1∶1、2∶1 3個(gè)梯度進(jìn)行正交試驗(yàn)。

膨化時(shí)間和功率對(duì)感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖7、圖8。

圖7 膨化時(shí)間對(duì)感官評(píng)分的影響Fig.7 Effect of puffing time on sensory score

圖8 膨化功率對(duì)感官評(píng)分的影響Fig.8 Effect of puffing power on sensory score

膨化時(shí)間的多少?zèng)Q定了膨化的好壞[17]。在一定膨化時(shí)間的范圍內(nèi)，隨著膨化時(shí)間的增加，脆片吸收的微波就會(huì)相應(yīng)增加，導(dǎo)致脆度增加[18-19]。由圖7得知，感官評(píng)分呈先上升后下降的趨勢(shì)，膨化時(shí)間在50 s時(shí)感官評(píng)分最高。選取膨化時(shí)間為40、50、60 s的3個(gè)梯度進(jìn)行正交試驗(yàn)。

膨化功率對(duì)脆片的脆度有著密切的關(guān)系[20]。由圖8得知，感官評(píng)分呈先上升后下降的趨勢(shì)，在膨化功率700 W時(shí)感官評(píng)分最高。選取膨化功率為600、700、800 W的3個(gè)梯度進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.2.2 花果渣膨化脆片正交試驗(yàn)結(jié)果

花果渣膨化脆片的正交試驗(yàn)見(jiàn)表7。

表7 花果渣膨化脆片的正交試驗(yàn)結(jié)果Table 7 Orthogonal test results of expanded crisps from flower and fruit residue

續(xù)表7 花果渣膨化脆片的正交試驗(yàn)結(jié)果Continue table 7 Orthogonal test results of expanded crisps from flower and fruit residue

由表7可知影響花果渣膳食膨化脆片感官評(píng)分極差大小順序?yàn)?A’＞B’＞C’＞D’，即花果渣添加量為最主要的因素。根據(jù)K值可知A’2B’1C’2D’2為最佳配方。由硬度結(jié)果可知影響花果渣膨化脆片硬度極差大小順序?yàn)?D’＞C’＞A’＞B’，即膨化功率為影響硬最主要的因素，根據(jù)K值可得A’2B’1C’3D’2為最佳配方。由表7可知影響花果渣膨化脆片脆度極差大小順序?yàn)锳’＞B’＞D’＞C’，即花果渣添加量為最主要的因素根據(jù)K值可得 A’1B’3C’1D’3為最佳配方。

由表7可以看出組合A’2B’1C’2D’3的感官評(píng)分最高，且硬度和脆度值都是最低，而正交試驗(yàn)得出的結(jié)果為 A’2B’1C’2D’2、A’1B’3C’1D’3與 A’2B’1C’3D’1且未在試驗(yàn)組中出現(xiàn)，因此需要進(jìn)一步進(jìn)行驗(yàn)證，并對(duì)驗(yàn)證試驗(yàn)的產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)和質(zhì)構(gòu)分析，分析結(jié)果見(jiàn)表8。

由表 8 可知，A’1D’3C’1D’3、A’2B’1C’2D’2、A’2B’1C’3D’1的感官評(píng)分和脆度、硬度均低于第 4 組 A’2B’1C’2D’3?？蓪⒃囼?yàn)最優(yōu)方案定為A’2B’1C’2D’3，即最佳配方及膨化條件為花果渣粉用量50%、低筋面粉與糯米粉（質(zhì)量比）比例1∶3、膨化時(shí)間50 s和膨化功率800 W。

表8 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果Table 8 Comparisons of experimental results

2.2.3 花果渣膳食纖維脆片中水分的測(cè)定結(jié)果

花果渣膳食纖維脆片中水分的含量測(cè)定結(jié)果為3.65%。

3 結(jié)論

通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)確定了花果渣膳食纖維粉的最佳配方為：山楂渣60%、百合渣20%、無(wú)花果渣10%、桂圓渣10%，在此條件下得到的花果渣纖維粉口感最佳，膳食纖維含量為46.73%，水分含量為4.37%，且沖調(diào)性最佳；花果渣膨化脆片最佳配方為花果渣粉50%、低筋粉糯米粉40%，食用鹽3%、白砂糖6%、膨松劑1%、醒發(fā)時(shí)間為45 min、切片厚度8 mm、膨化時(shí)間50 s，膨化功率800 W時(shí)，其水分含量為3.65%，此時(shí)膨化脆片產(chǎn)品硬度脆度最好。