香蕉皮膳食纖維奶片的研制

蔣媛媛，賴詩欣，高 鑫，黃 蓉，周 倩，譚敬軍，胡德輝

（廣西中醫(yī)藥大學，廣西 南寧 530200）

香蕉在我國產量非常大，2017年我國香蕉產量達到1 122.17萬t，是我國近年來產量上千萬噸的水果之一[1]。市面上的香蕉主要被加工企業(yè)收購進行加工，香蕉皮是加工的主要副產物，大多被丟棄[2]。香蕉皮占果實質量的35%～40%[3]，含有大量的膳食纖維。膳食纖維是一種非淀粉多糖碳水化合物，通常包括纖維素、不溶性半纖維素和木質素[4]，按其溶解性可分為水不溶性膳食纖維和可溶性膳食纖維[5]。近年來，膳食纖維的保健作用日益受到重視[6]，作為人體所必需的第七大營養(yǎng)素[7]，具有極其重要的生理功能，如預防便秘和直腸癌、降低血清膽固醇、減肥和抗癌等[8]。研究顯示[9]，水溶性膳食纖維不僅在感官、生理活性上比非水溶性膳食纖維優(yōu)越，而且抗氧化活性也比非水溶性膳食纖維高。水溶性膳食纖維能夠降低血脂、膽固醇和血糖，具有改善心血管健康水平和預防糖尿病的功效[10]。利用香蕉皮提取水溶性膳食纖維，既減少了對環(huán)境的污染，也提高了香蕉皮的商業(yè)價值。由于其獨特的生理功能和不可替代的作用，使得各類膳食纖維產品迅猛發(fā)展并出現(xiàn)各種類型的膳食纖維產品，如糕點、面條、飲料等[11]。而奶片是現(xiàn)市場上廣受歡迎的產品，目前已有研究人員研制出了胡蘿卜-發(fā)酵藍莓奶片[12]、薏苡仁多糖奶片[13]、核桃復合奶片[14]、益生菌羊奶片[15]等。通過提取香蕉皮中的水溶性膳食纖維，并利用其制作成膳食纖維奶片，使其既具有奶片的口感，又富有膳食纖維的功能，且含有豐富的營養(yǎng)價值和廣泛的使用人群，食用方便，具有較廣闊的市場前景。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

香蕉，購自南寧市水果市場；鹽酸（AR），國藥集團化學試劑有限公司提供；95%乙醇（食品級）、無水乙醇（食品級），成都市科隆化學品有限公司提供；脫脂奶粉，杜爾伯特伊利乳業(yè)有限公司提供；植脂末，佳禾食品工業(yè)股份有限公司提供；葡萄糖，西王藥業(yè)有限公司提供。

1.2 儀器與設備

JJ200型電子天平，常熟市雙杰測試儀器廠產品；JYL-Y92型高速破壁料理機，九陽股份有限公司產品；DHG-9146A型電熱恒溫鼓風干燥箱，上海精宏實驗設備有限公司產品；QE-100型高速萬能粉碎機，浙江屹立工貿有限公司產品；HH-4型數(shù)顯電子恒溫水浴鍋、TD-5型臺式低速離心機，四川蜀科儀器有限公司產品；SHZ-DⅢ型循環(huán)水式多用真空泵，上海力辰邦西儀器科技有限公司產品；N-1100型旋轉蒸發(fā)儀，上海愛朗儀器有限公司產品；TDP-1.5型單沖壓片機，吉首市中誠制藥機械廠產品；賽多利斯BSA224S型電子天平，賽多利斯科學儀器（北京）有限公司產品；CT3-10K型質構儀，Brookfield（美國博勒飛產品；DSH-50型電子水分測定儀，上海越平科學儀器（蘇州）制造有限公司產品。

1.3 工藝流程

1.3.1 香蕉皮膳食纖維提取工藝流程

香蕉→去皮→煮沸水洗→打漿→調節(jié)pH值→水浴→離心→收集上清液→濃縮→加入乙醇→靜置沉淀→抽濾→干燥→粉碎過篩→水溶性膳食纖維。

1.3.2 奶片制作工藝流程

脫脂奶粉、植脂末、葡萄糖、膳食纖維→研磨→過篩→混合配料→壓片→80℃下干燥→成品。

1.4 操作要點

1.4.1 膳食纖維的提取

選擇新鮮的香蕉皮，煮沸3 min后撈出，水洗2～3次，除去其中的色素類物質及部分可溶性糖。香蕉皮水洗后加入適宜蒸餾水打漿，鹽酸調節(jié)pH值至6.0，80℃下水浴2 h，離心后濾液使用旋轉蒸發(fā)儀濃縮至50 mL左右，加入4倍體積的95%乙醇沉淀，抽濾得沉淀，沉淀用無水乙醇反復洗滌至中性，干燥得水溶性膳食纖維。

1.4.2 奶片的制作

將脫脂奶粉、植脂末、葡萄糖、膳食纖維分別放入研缽中研磨、過80目篩，按比例混合配料并攪拌均勻進行壓片。壓好的奶片放入80℃的烘箱中干燥5 min，冷卻得成品。

1.5 試驗設計

1.5.1 單因素試驗

奶粉是奶片的主要原料，對奶片的風味和口感有很大的影響。在配方中奶粉所占比例越大，風味越濃，其營養(yǎng)價值就越高?？紤]到奶片整體的口感滋味，以奶粉作為主要原料，添加比例為54%～62%。在葡萄糖添加量16%，植脂末添加量16%的情況下，分析膳食纖維不同添加量（6%，8%，10%，12%，14%）對奶片感官評分的影響；在膳食纖維10%，葡萄糖16%的情況下，分析植脂末不同添加量（12%，14%，16%，18%，20%）對奶片感官評分的影響；在膳食纖維10%，植脂末16%的情況下，分析葡萄糖不同添加量（12%，14%，16%，18%，20%）對奶片感官評分的影響。原料不足100%采用奶粉補足。

1.5.2 響應面優(yōu)化試驗

在單因素試驗的基礎上，對膳食纖維奶片的比例進一步優(yōu)化，并以感官評分為響應值，使用Design Expert.V8.0.6軟件對膳食纖維、植脂末、葡萄糖添加量進行3個因素的優(yōu)化，以Box-behnken進行三因素三水平響應面試驗。

Box-behnken試驗因素與水平設計見表1。

表1 Box-behnken試驗因素與水平設計/%

1.5.3 感官評價方法

參照王麗等人[16]制定感官評分表，評定小組共有8名感官評定組員，按評分表評價奶片的感官品質，取平均值進行分析。

膳食纖維奶片感官評分標準見表2。

表2 膳食纖維奶片感官評分標準

1.5.4 理化指標

（1）質量測定。取外觀完整、片劑表面光滑的奶片10片，精密稱定總質量，取平均值。

（2）硬度測定。采用質構儀對成品進行硬度的測試，模式：壓縮；探頭：TA39，夾具：TA-AVJ，觸發(fā)點負載5 g，測試速度0.5 mm/s，返回速度0.5 mm/s，循環(huán)次數(shù)1次。樣品測試5次，取平均值。

（3）水分測定。采用水分快速測定儀測定，溫度為105℃。樣品測試5次，取平均值。

1.5.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2016對膳食纖維、植脂末、葡萄糖3個單因素試驗統(tǒng)計分析，并用Design Expert 8.0.6分析軟件進行試驗的設計、二次模型的建立、數(shù)據(jù)的分析處理，分析回歸方程和響應曲面，獲得最優(yōu)參數(shù)，通過F值考查（p＜0.05）所建模型及3個因素的顯著性。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果及分析

2.1.1 膳食纖維添加量的影響

膳食纖維添加量對奶片感官品質的影響見圖1。

圖1 膳食纖維添加量對奶片感官品質的影響

由圖1可知，膳食纖維添加量對奶片的感官評分影響較大，呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。當奶片中膳食纖維添加量較低時，奶粉的添加量相應提高，導致奶片奶味過濃，但奶粉易吸潮[17]，潮濕時表現(xiàn)出的黏性較大[18]，壓片時不易于壓片機分離，影響奶片的組織狀態(tài)，咀嚼時較黏牙。當奶片中膳食纖維添加量較高時，奶粉的添加量相應降低，奶片黏性相應降低，但會導致奶片口感粗糙，奶味淡。因此，膳食纖維添加量以10%為響應面中心點。

2.1.2 植脂末添加量的影響

植脂末添加量對奶片感官品質的影響見圖2。

圖2 植脂末添加量對奶片感官品質的影響

由圖2可知，植脂末添加量對感官評分呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢。植脂末口感醇厚、奶香濃郁，能改善食品內部組織，使其口感細膩、潤滑及更富奶味[19]。植脂末添加比例低時，奶片無潤滑感，添加量較高時，奶片膩嘴并影響色澤。因此，植脂末添加量以16%為響應面中心點。

2.1.3 葡萄糖添加量的影響

葡萄糖添加量對奶片感官品質的影響見圖3。

圖3 葡萄糖添加量對奶片感官品質的影響

由圖3可知，葡萄糖添加量對奶片品質感官評分呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢。葡萄糖在配方中作為甜味劑，其含量較低時，甜度弱，影響口感；含量較高時，甜度強，奶味易被掩蓋，口感降低。因此，葡萄糖添加量以14%為響應面中心點。

2.2 響應面法優(yōu)化奶片配方結果分析

2.2.1 響應面設計結果及方差分析

響應面試驗方案及結果見表3。

表3 響應面試驗方案及結果

根據(jù)Box-behnken試驗要求，對試驗所得結果做2次多項式擬合與方差分析，最終由軟件分析得到膳食纖維、植脂末、葡萄糖對奶片品質感官評分的擬合方程：

方差分析結果見表4。

表4中回歸模型p＜0.000 1，表明此二次模型存在極顯著差異，同時失擬項p=0.290 6＞0.05，說明失擬項不顯著，表明該回歸方程擬合度較好，誤差小，能與實際預測值有較好的擬合；該模型的相關系數(shù)R2=0.989 8，校正決定系數(shù)R2adj=0.976 6，說明建立的模型能夠解釋97.66%的響應值變化，可用來進行膳食纖維奶片感官評分分值（響應值）的預測。分析方差結果，可以看出一次項A，C與交互項BC，二次項A2，B2，C2之間存在極顯著差異（p＜0.01），一次項B和交互項AB存在顯著差異（p＜0.05），表明植脂末和葡萄糖、膳食纖維和植脂末對奶片的感官評分有交互作用的影響。因此，各個試驗因素與響應值之間不是簡單的線性關系。在三因素交互作用下，對奶片感官評分的影響順序為BC＞AB＞AC；從單因素影響來看，對奶片感官評分的影響順序為膳食纖維（A）＞葡萄糖（C）＞植脂末（B）。

表4 方差分析結果

2.2.2 響應面分析

響應面圖和等高線圖可反映各因素對響應值的影響[20]。響應面越陡，說明兩者交互作用越顯著；等高線形狀呈橢圓形說明兩因素交互作用顯著，呈圓形則與之相反。

膳食纖維奶片的響應面圖及等高線見圖4。

圖4 膳食纖維奶片的響應面圖及等高線

由圖4可知，分別表示膳食纖維、葡萄糖和植脂末取零水平時，奶片感官評分受其余2個因素的影響。對圖4進行比較可知，在圓心處存在極值，奶片感官評分受膳食纖維和葡萄糖的影響較為顯著，表現(xiàn)為較陡的曲線，受植脂末的影響較小，曲線為較平滑的曲線，植脂末和葡萄糖、膳食纖維和植脂末對奶片的感官評分有交互作用的影響，該結果較符合回歸分析的結果。

2.2.3 最佳配方及驗證試驗

應用Desing Expert 8.0.6軟件對二次多項式回歸方程進行計算，確定最佳配方參數(shù)為膳食纖維添加量10.32%，植脂末添加量15.99%，葡萄糖添加量14.74%，感官評分預測值為89.71分?？紤]到實際操作的可行性，修正參數(shù)后奶片的最佳配方為膳食纖維添加量10%，植脂末添加量16%，葡萄糖添加量15%，得到感官評分為89.63分，與預測值接近，可作為響應面法優(yōu)化得到可靠的最佳參數(shù)。

2.2.4 產品質量指標

理化性質測定結果見表5。

表5 理化性質測定結果

3 結論

從香蕉皮中提取對人體有益的膳食纖維制作奶片，口感較好，保持了奶片原有的香氣，克服了膳食纖維有異味的問題。奶片具有食用方便、保質期長等特點，在此基礎上加入膳食纖維，不僅充分發(fā)揮了膳食纖維的功能，而且為奶片行業(yè)增加了新品種。目前，膳食纖維奶片還未得到很好的開發(fā)利用，有很大的市場前景。

響應面優(yōu)化試驗結果表明，對奶片品質感官評分影響由大到小依次為膳食纖維添加量、葡萄糖添加量、植脂末添加量，其最佳配比為膳食纖維添加量10%，植脂末添加量16%，葡萄糖添加量15%。該配方生產的奶片表面光滑，色澤分布均勻，口感順滑，奶味甜味適中，硬度適中，質量為0.32 g，硬度為4 489 N，水分為1.73%。