木糖醇單一膠南瓜果凍的研制

馮李院*，侯洪波，施麗芬，艾薇，張星和

1. 保山學(xué)院資源環(huán)境學(xué)院（保山 678000）；2. 云南省高校怒江河谷生物質(zhì)資源高值轉(zhuǎn)化與利用重點實驗室（保山 678000）

南瓜（Cucurbita moschataDuch.ex Lam）是葫蘆科南瓜屬的一年生蔓性草本植物，2017年中國和印度分別約占世界產(chǎn)量的30%和20%[1]，其種類可分為中國南瓜（窩瓜、番瓜）、美州南瓜（西葫蘆）和印度南瓜（筍瓜、攪瓜）[2]。南瓜富含淀粉、果膠、低聚糖、氨基酸、β-胡蘿卜素、維生素、礦物質(zhì)、生物堿和肌醇等活性物質(zhì)，具有降血糖、降血脂、抗氧化、抗癌和解毒等作用[3-4]。

木糖醇是由玉米芯、甘蔗渣、棉籽皮等農(nóng)作物經(jīng)深加工制成的糖醇類甜味劑，其甜度與蔗糖類似，熱穩(wěn)定性好，熱量低，同時具有良好的控制血糖及體重、防齲齒、防骨質(zhì)疏松和抗氧化等作用[5-7]。果凍（嗜喱、果子凍）是一種人們喜愛的食品，為滿足消費者健康需求，不同營養(yǎng)風(fēng)味的果凍如輔助降血糖類、輔助降血脂類、輔助抗腫瘤類、提高免疫力類、美容養(yǎng)顏類等被研究開發(fā)[8]。目前有關(guān)南瓜果凍研制所采用的甜味劑和凝膠劑主要集中于白砂糖和復(fù)配膠（卡拉膠+海藻酸鈉）[9]、白砂糖和復(fù)配膠（卡拉膠+黃原膠+刺槐豆膠）[10]、赤蘚糖醇和復(fù)配膠（卡拉膠+黃原膠+魔芋膠）[11]、白砂糖和復(fù)配膠（卡拉膠+黃原膠+魔芋膠）[12]、白砂糖和復(fù)配膠（魔芋膠+卡拉膠+黃原膠）[13]，而采用木糖醇和單一凝膠劑分別作為甜味劑和凝膠劑的文獻(xiàn)尚未見報道。

因此，此次研究以木糖醇為甜味劑和以卡拉膠為凝膠劑制作南瓜果凍，通過加工工藝優(yōu)化（單因素和正交）、理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)測定，為木糖醇型和單一凝膠劑的果凍開發(fā)提供試驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

蜜本南瓜（保山市隆陽區(qū)大昌隆超市）；增稠劑（卡拉膠、果膠、阿拉伯膠、魔芋膠）、木糖醇、葡萄糖、檸檬酸均為市售食品添加劑；氫氧化鈉、酒石酸鉀鈉、亞鐵氰化鉀（分析純，天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司）；硫酸銅（分析純，北京五六七零化工廠）；亞甲藍(lán)（分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑科技有限公司）；氯化鈉（分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。

CP214電子天平（奧豪斯儀器有限公司）；PHS-3S pH計（上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司）；TDL5A離心機(jī)（上海安亭有限公司）；HH-4數(shù)顯電子恒溫水浴鍋（常州國華電器有限公司）。

1.2 工藝流程

原料清洗、去皮→切塊、打漿→過濾、離心→熬煮→調(diào)配→灌裝殺菌→冷卻成型→成品

1.3 操作要點

1.3.1 南瓜汁制備

將新鮮、無病蟲害、無爛塊的成熟蜜本南瓜去皮、清洗、去囊、切成小塊，將南瓜與自來水以2∶3（V/V）進(jìn)行熱燙（85～90 ℃，4 min），經(jīng)熱燙后的南瓜與純凈水以3∶1（V/V）打漿，用5層紗布過濾，再將濾液進(jìn)行離心分離（4 500 r/min，5 min），抽濾，濾液備用。

1.3.2 熬煮

熬煮之前先將固體原料木糖醇和凝膠劑均勻混合。往膠糖干混物中加入一定體積70 ℃的純凈水，邊加邊攪拌，為使其完全溶解糊化，繼續(xù)將膠糖液進(jìn)行水浴加熱（95～100 ℃，3 min）。

1.3.3 調(diào)配

檸檬酸不僅能調(diào)節(jié)果凍風(fēng)味，還可以一定程度上抑制細(xì)菌繁殖，但當(dāng)溫度過高時易使檸檬酸分解從而影響其效果，并且高溫還會使膠糖液發(fā)生水解，膠體由稠變稀，影響果凍膠體成型，故將熬煮好的膠糖液與50 ℃的南瓜汁混合，并使溫度保持在70 ℃左右，再加入經(jīng)少量水溶解的檸檬酸溶液，邊加邊攪拌，以免造成局部酸度過高[14]。

1.3.4 灌裝殺菌

將調(diào)配好的果凍液緩慢灌裝入果凍杯中并封口，放入85 ℃水浴中滅菌15 min[15]。

1.3.5 冷卻成型

滅菌冷卻后置于4 ℃冰箱冷藏3 h，即得成品。

1.4 試驗設(shè)計

1.4.1 凝膠劑篩選

通過2%膠量的使用，分別考察單獨使用卡拉膠、果膠、魔芋膠、阿拉伯膠這4種凝膠劑和不同組合的復(fù)配膠[（果膠+卡拉膠，1∶1）、（果膠+魔芋膠，1∶1）、（果膠+阿拉伯膠，1∶1）、（卡拉膠+魔芋膠，1∶1）、（卡拉膠+阿拉伯膠+魔芋膠，1∶1∶1）、（卡拉膠+果膠+魔芋膠，1∶1∶1）、（卡拉膠+果膠+阿拉伯膠，1∶1∶1）、（卡拉膠+果膠+阿拉伯膠+魔芋膠，1∶1∶1∶1）]對果凍凝膠成型的影響，確定適宜的凝膠劑種類。

1.4.2 單因素試驗設(shè)計

果凍基礎(chǔ)配方為木糖醇添加量25%（此次試驗所有添加量均以制作果凍時總添加量為分母的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示）、檸檬酸添加量0.65%、南瓜汁添加量40%、卡拉膠添加量2%。

以感官評價為指標(biāo)，固定另外3個因素后，分別依次考察木糖醇添加量（15%，20%，25%，30%和35%）、檸檬酸添加量（0.45%，0.55%，0.65%，0.75%和0.85%）、南瓜汁添加量（30%，35%，40%，45%和50%）、卡拉膠添加量（1%，1.5%，2%，2.5%和3%）對果凍感官品質(zhì)的影響。

1.4.3 正交試驗設(shè)計

依據(jù)單因素試驗結(jié)果，設(shè)計L9(34)正交試驗，進(jìn)一步優(yōu)化果凍工藝配方，正交試驗設(shè)計見表1。

表1 L9(34)正交試驗因素水平 單位：%

1.5 果凍成品質(zhì)量檢測

1.5.1 感官評分標(biāo)準(zhǔn)

果凍樣品感官參照GB 19299—2015[16]感官要求并結(jié)合評分檢驗法進(jìn)行評價。由10名經(jīng)過感官評價訓(xùn)練的食品質(zhì)量與安全專業(yè)同學(xué)組成評價小組，采用隨機(jī)雙盲試驗法分別對果凍的色澤、形態(tài)、口感和風(fēng)味4個方面進(jìn)行評分，標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 木糖醇單一膠南瓜果凍感官評分標(biāo)準(zhǔn)

1.5.2 理化指標(biāo)檢測

將正交最優(yōu)條件制備的果凍，同等條件下用白砂糖替換木糖醇制作的果凍，以及一種市售常見凝膠型果凍-喜之郎橙味果凍（由于無南瓜果凍，故選類似果凍）分別進(jìn)行理化指標(biāo)檢測和微生物指標(biāo)檢測（1.5.3），將三者進(jìn)行對照分析。

水分含量測定參照GB 5009.3—2016[17]；還原糖含量測定參照GB 5009.7—2016[18]；可溶性固形物含量測定參照NYT 2637—2014[19]；pH測定參照GB 5009.237—2016[20]。

1.5.3 微生物指標(biāo)檢測

菌落總數(shù)測定參照GB 4789.2—2016[21]；大腸菌群測定參照GB 4789.3—2016[22]。

1.6 數(shù)據(jù)處理

數(shù)值均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示（n=3，p＜0.05）；采用Excel、SPSS 23和正交軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1 凝膠劑種類及配比的選擇

凝膠劑對果凍的色澤、口感和質(zhì)地有很大影響，試驗中分別對卡拉膠、果膠、魔芋膠、阿拉伯膠進(jìn)行單一使用和復(fù)配使用比較，結(jié)果表明：單一使用阿拉伯膠主要表現(xiàn)為膠味較濃、較黏稠和粘牙；單一使用魔芋膠主要表現(xiàn)為較黏稠、成膠性差；單一使用果膠主要表現(xiàn)為黏稠度和甜度最高，但粘牙且成膠性很差；單一使用卡拉膠主要表現(xiàn)為凝膠透明度高、成膠性好、膠體稍稍硬、無明顯收縮現(xiàn)象，無異味、口感爽口、有淡淡的南瓜香等特點，這可能是由于卡拉膠中的鉀離子能增強(qiáng)其膠凝性，室溫下形成凝膠速度快且能保持果凍的柔軟性[23]，另外未出現(xiàn)明顯收縮脫液現(xiàn)象，可能與所用甜味劑種類和南瓜汁濃縮度有關(guān)，具體原因有待進(jìn)一步深入研究。

果膠+卡拉膠（1∶1）主要表現(xiàn)為成膠性較差、較粘牙；果膠+魔芋膠（1∶1）主要表現(xiàn)為口感較爽口，但膠體較硬、綜合度一般；果膠+阿拉伯膠（1∶1）主要表現(xiàn)為呈色較暗、風(fēng)味較淡、口感不太好；卡拉膠+魔芋膠（1∶1）主要表現(xiàn)為膠味較重；卡拉膠+阿拉伯膠+魔芋膠（1∶1∶1）主要表現(xiàn)為膠味較重；卡拉膠+果膠+魔芋膠（1∶1∶1）主要表現(xiàn)為口感爽口，但膠體稍硬，綜合度不錯；卡拉膠+果膠+阿拉伯膠（1∶1∶1）主要表現(xiàn)為膠味較重且較黏稠；卡拉膠+果膠+阿拉伯膠+魔芋膠（1∶1∶1∶1）主要表現(xiàn)為膠味較重且較黏稠。

鑒于單一膠和復(fù)配膠的宏觀比對分析，以及考慮果凍成分應(yīng)盡可能簡單，綜合考量，試驗選用卡拉膠作為最終的凝膠劑。

2.1.2 木糖醇添加量的確定

木糖醇作為一種味道純正的天然糖醇，是白砂糖良好的替代品[24]。由圖1可知，果凍的感官評分隨木糖醇添加量增加呈先升高后下降的變化趨勢，且總體上差異顯著。當(dāng)木糖醇添加量為25%時，感官評分最高（87.37±1.77分），制作出的果凍成型效果很好，彈性、韌性和酸甜適中，口感細(xì)膩滑爽，其與添加量20%無顯著性差異，但與添加量15%，30%和35%均有顯著性差異。當(dāng)木糖醇添加量在15%～20%時，果凍的甜味偏淡，酸味較大，隨著木糖醇含量不斷增加，酸甜味越來越適中。但當(dāng)木糖醇添加量在30%～35%時，果凍口感過于甜膩，并有少量氣泡產(chǎn)生，感官評分下降。木糖醇的添加量過少或者過多都會直接影響果凍的感官品質(zhì)，故擬定木糖醇添加量在20%～30%之間進(jìn)行下一步試驗分析。

圖1 木糖醇添加量對果凍感官評分的影響

2.1.3 檸檬酸添加量的確定

檸檬酸不僅是全球產(chǎn)量最大的食品酸味劑，也是促進(jìn)熱量代謝過程的重要參與物質(zhì)，其添加量對產(chǎn)品感官品質(zhì)有很大影響[25]。由圖2可知，果凍的感官評分隨檸檬酸添加量的增加呈先升高后下降的變化趨勢，且總體上差異顯著。當(dāng)檸檬酸添加量為0.55%時，感官評分最高（86.43±2.48分），制作出的果凍酸甜味適中，細(xì)膩滑爽，其與添加量0.45%，0.65%，0.75%和0.85%均有顯著性差異。當(dāng)檸檬酸添加量在0.45%時，制作出的果凍甜味大，酸味淡，隨著檸檬酸添加量的不斷增加，酸味和甜味變得越來越協(xié)調(diào)。但當(dāng)添加量超過0.55%時，果凍的酸味越來越大，酸甜味越加不協(xié)調(diào)，且凝膠強(qiáng)度和彈性有所下降。故擬定檸檬酸添加量在0.45%～0.65%之間進(jìn)行下一步試驗分析。

圖2 檸檬酸添加量對果凍感官評分的影響

2.1.4 南瓜汁添加量的確定

南瓜汁濃稠度和南瓜汁添加量均會影響果凍的營養(yǎng)價值和感官風(fēng)味。由圖3可知，果凍的感官評分隨著南瓜汁添加量的增加呈先升高后下降的變化趨勢，且總體上差異顯著。當(dāng)南瓜汁添加量為40%時，感官評分最高（85.23±2.72分），制作出的果凍顏色均勻，呈南瓜特有的橙黃色，無異味，有淡淡南瓜香味，酸甜適中，彈性好，口感滑爽，質(zhì)地柔軟適中，無氣泡、裂縫和雜質(zhì)，其與南瓜汁添加量30%，35%，45%和50%均有顯著性差異。當(dāng)南瓜汁添加量為30%～40%時，果凍色澤越來越鮮艷，且南瓜香氣越來越濃郁，但南瓜汁添加量超過40%后，果凍組織狀態(tài)和口感逐漸變差，同時材料成本增加，故擬定南瓜汁添加量在35%～45%之間進(jìn)行下一步試驗分析。

圖3 南瓜汁添加量對果凍感官評分的影響

2.1.5 卡拉膠添加量的確定

卡拉膠是一種從紅藻類海草中提取出的親水性膠體，可作為果凍生產(chǎn)的優(yōu)良凝固劑，使果凍富有彈性且沒有離水性[8]。由圖4可知，果凍的感官評分隨著卡拉膠添加量的增加呈先升高后下降的變化趨勢，且總體上差異顯著。當(dāng)卡拉膠添加量為2%時，感官評分最高（83.87±2.40分），制作出的果凍凝膠性好，軟硬和咀嚼感適中，其與卡拉膠添加量1%，1.5%，2.5%和3%均有顯著性差異。當(dāng)卡拉膠添加量在1%～2%時，果凍的口感爽滑度、彈性、韌性、凝膠性和質(zhì)地等組織狀態(tài)和口感逐漸提升，這可能是由于凝膠劑添加量的增加，促進(jìn)雙螺旋結(jié)構(gòu)的形成和增強(qiáng)凝膠體系，使內(nèi)部結(jié)構(gòu)分子之間排列更加緊密，形成更加穩(wěn)定的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[26]。但當(dāng)卡拉膠添加量超過2%時，果凍硬度和咀嚼感逐漸過大。故擬定卡拉膠添加量在1.5%～2.5%之間進(jìn)行下一步試驗分析。

圖4 卡拉膠添加量對果凍感官評分的影響

2.2 正交試驗結(jié)果

表3中9組試驗的感官評分總體差異顯著，其中2號方案分?jǐn)?shù)最高。由R值大小可知，影響果凍感官評價的主次因素順序為A（木糖醇添加量）＞C（南瓜汁添加量）＞D（卡拉膠添加量）＞B（檸檬酸添加量）。由K值大小可知，最佳工藝組合條件為A1B2C2D2（2號方案），即木糖醇添加量20%，檸檬酸添加量0.55%，南瓜汁添加量40%，卡拉膠添加量2%。

表3 L9(34)正交試驗結(jié)果

2.3 果凍成品質(zhì)量評價

2.3.1 感官指標(biāo)評價

按最優(yōu)正交試驗條件制備的成品果凍顏色均勻，呈橙黃色，質(zhì)地柔軟適中，無氣泡、裂縫和雜質(zhì)，凝膠性好，彈性和韌性適中，口感細(xì)膩滑爽，酸甜可口，有淡淡南瓜香味。

2.3.2 理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)評價

由表4可知：木糖醇單一膠南瓜果凍水分含量（76.36%±0.82%）與白砂糖南瓜果凍（75.52%±0.90%）無顯著差異，但比喜之郎橙味果凍（80.15%±0.44%）顯著減小；pH也存在顯著差異，喜之郎橙味果凍（pH 4.08±0.00）＞木糖醇單一膠南瓜果凍（pH 2.78±0.02）＞白砂糖南瓜果凍（pH 2.75±0.01）；還原糖含量呈顯著性差異，喜之郎橙味果凍（6.62%±0.12%）＞白砂糖南瓜果凍（2.26%±0.03%）＞木糖醇單一膠南瓜果凍（1.09%±0.03%）；三種果凍可溶性固形物含量均≥15%，符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求；三種果凍的菌落總數(shù)和大腸菌群均符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求（菌落總數(shù)＜100 CFU/g，大腸菌群＜10 CFU/g）。

表4 理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)測定結(jié)果

3 結(jié)論

研究以木糖醇為甜味劑、卡拉膠為凝膠劑和蜜本南瓜果肉汁為主要原料，以感官評價為依據(jù)對木糖醇、檸檬酸、南瓜汁、卡拉膠添加量4個影響因素進(jìn)行單因素試驗和正交試驗，得到最優(yōu)配方和主次因素：木糖醇添加量（20%）＞南瓜汁添加量（40%）＞卡拉膠添加量（2%）＞檸檬酸添加量（0.55%）。在此條件下制得的果凍品質(zhì)優(yōu)良獨特，還原糖含量很低，微生物指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)，是一款凝膠劑種類少但卻具有南瓜營養(yǎng)風(fēng)味的木糖醇果凍，可考慮作為低糖、低熱量、預(yù)防齲齒、抗氧化等功效的美味功能型果凍，為木糖醇和單一凝膠劑在果凍中的運用提供有價值的試驗參考。后續(xù)研究可從南瓜、木糖醇及卡拉膠的相互關(guān)系、動物血糖試驗、抗氧化和消化試驗等方面進(jìn)一步探究。