顧涵,王靈昭,*,周玲,畢詩(shī)杰,陳康瑞,王珊,吳圣濤,邱春江,顏冬梅
(1.江蘇海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇連云港 222005;2.江蘇海洋大學(xué)江蘇省海洋生物資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇連云港 222005;3.連云港百鮮屋食品有限公司,江蘇連云港 222199)
夾心海苔是由兩張干紫菜和芯料,經(jīng)紫菜發(fā)送、芯料添加、壓板成型、烘烤、冷卻、切片、去屑、包裝等工序加工而成,其以脆甜香的滋味特點(diǎn)、芯料多樣的產(chǎn)品特點(diǎn)、即食休閑的食用特點(diǎn)深受消費(fèi)者青睞[1]。紫菜味道鮮美,富含蛋白質(zhì)、多糖、維生素、礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)元素[2-5]。但目前在夾心海苔生產(chǎn)過(guò)程中切片、去屑、包裝工序產(chǎn)生大量與其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值相當(dāng)?shù)乃榱细碑a(chǎn)物,約占物料切片前質(zhì)量的8%~10%。這些副產(chǎn)物被作為飼料低價(jià)收購(gòu)或者直接丟棄,沒(méi)有得到合理的利用,造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。
沖調(diào)粉是將原料通過(guò)預(yù)先熟化和制粉技術(shù)處理后制成粉狀,再與適量的輔料進(jìn)行調(diào)配混料制成的即食食品[6]。成品沖調(diào)粉只需倒入適量熱水沖調(diào)成糊狀即可食用。隨著人們生活節(jié)奏越來(lái)越快,沖調(diào)粉也因其便捷性而日益受到學(xué)生、老人等消費(fèi)人群的青睞[7]。但是,目前市售沖調(diào)粉多為芝麻糊、豆奶粉、豆?jié){粉等谷物代餐粉,其多樣性尚需進(jìn)一步拓展,尤其是將源于海洋的具有特殊營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的藻類(如紫菜)開(kāi)發(fā)成方便、營(yíng)養(yǎng)、美味、優(yōu)質(zhì)的沖調(diào)粉具有重要價(jià)值。前期研究表明,利用紫菜或含有紫菜的海苔制作沖調(diào)粉時(shí),需要解決兩個(gè)問(wèn)題:1)產(chǎn)品感官品質(zhì)優(yōu)良;2)產(chǎn)品分散性優(yōu)良,沖調(diào)后穩(wěn)定性高、不易結(jié)塊。因此,本文以實(shí)現(xiàn)夾心海苔碎料副產(chǎn)物的高值化利用為研究目標(biāo),旨在通過(guò)特定工藝,將其開(kāi)發(fā)成一款感官品質(zhì)優(yōu)良、穩(wěn)定性高的沖調(diào)粉類產(chǎn)品,以期為夾心海苔副產(chǎn)物的高值化利用提供參考。
夾心海苔碎料副產(chǎn)物:連云港百鮮屋食品有限公司;大米、燕麥、炒米、黃豆沖調(diào)粉、黑豆沖調(diào)粉:市售。
SK-633 三層九盤(pán)電烤爐:廣東德焙機(jī)械科技有限公司;ZNC-701 超微粉碎機(jī):北京長(zhǎng)安科學(xué)儀器有限公司;標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)篩:紹興市上虞華豐五金儀器有限公司;TL-5.0 臺(tái)式離心機(jī):上海市離心機(jī)械研究所。
1.2.1 工藝流程
利用夾心海苔副產(chǎn)物制備沖調(diào)粉的工藝流程如下。
將夾心海苔副產(chǎn)物使用特殊脫腥液進(jìn)行噴淋,然后置于烤箱中烘烤(135 ℃,8 min),粉碎,得到脫腥后的原料。將大米、燕麥、炒米等輔料分別超微粉碎,置于烤箱中烘烤(135 ℃,10 min),得到預(yù)處理后的輔料。將脫腥后的原料和預(yù)處理后的輔料按比例充分混合后,進(jìn)行混料、冷卻、過(guò)篩、混料、微波殺菌、包裝,得到?jīng)_調(diào)粉成品。本文重點(diǎn)研究原輔料成分比例、沖調(diào)參數(shù)對(duì)沖調(diào)粉品質(zhì)的影響。
1.2.2 單因素試驗(yàn)
為考察原輔料添加量對(duì)沖調(diào)粉品質(zhì)的影響,以?shī)A心海苔副產(chǎn)物粉為基準(zhǔn),分別研究藕粉、大米粉、燕麥粉與炒米粉的添加量對(duì)沖調(diào)粉感官評(píng)分和離心沉淀率的影響。
1.2.2.1 不同藕粉添加量對(duì)沖調(diào)粉品質(zhì)的影響
固定夾心海苔副產(chǎn)物粉52.5 g、大米粉10 g、燕麥粉10 g、炒米粉7.5 g,研究不同藕粉添加量(10、15、20、25 g 和30 g)對(duì)沖調(diào)粉感官評(píng)分和離心沉淀率的影響。
1.2.2.2 不同大米粉添加量對(duì)沖調(diào)粉品質(zhì)的影響
固定夾心海苔副產(chǎn)物粉52.5 g、藕粉20 g、燕麥粉10 g、炒米粉7.5 g,研究不同大米粉添加量(5、10、15、20 g 和25 g)對(duì)沖調(diào)粉感官評(píng)分和離心沉淀率的影響。
1.2.2.3 不同燕麥粉添加量對(duì)沖調(diào)粉品質(zhì)的影響
固定夾心海苔副產(chǎn)物粉52.5 g、藕粉20 g、大米粉10 g、炒米粉7.5 g,研究不同燕麥粉添加量(5、10、15、20 g 和25 g)對(duì)沖調(diào)粉感官評(píng)分和離心沉淀率的影響。
1.2.2.4 不同炒米粉添加量對(duì)沖調(diào)粉品質(zhì)的影響
固定夾心海苔副產(chǎn)物粉52.5 g、藕粉20 g、大米粉10 g、燕麥粉10 g,研究不同炒米粉添加量(2.5、5.0、7.5、10.0 g 和12.5 g)對(duì)沖調(diào)粉感官評(píng)分和離心沉淀率的影響。
1.2.3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)
在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,采用Box-Behnken 中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì),分別以樣品的感官評(píng)分和離心沉淀率為響應(yīng)值,為進(jìn)一步優(yōu)化沖調(diào)粉配方設(shè)計(jì)四因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn),因素水平如表1所示。
表1 響應(yīng)面試驗(yàn)的因素水平Table 1 Factors and levels of response surface experiments
1.2.4 沖調(diào)參數(shù)對(duì)沖調(diào)粉品質(zhì)的影響
基于響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn),針對(duì)最佳沖調(diào)粉配方形成的成品,分別研究沖調(diào)時(shí)水溫、料液比對(duì)沖調(diào)粉品質(zhì)影響,以期確定產(chǎn)品的適宜沖調(diào)參數(shù)。
1.2.4.1 沖調(diào)水溫對(duì)沖調(diào)粉離心沉淀率和沖調(diào)穩(wěn)定性的影響
固定料液比1∶10(g/mL)(沖調(diào)粉/水),研究不同沖調(diào)溫度(60、70、80、90 ℃和100 ℃)分別對(duì)沖調(diào)粉離心沉淀率、沖調(diào)穩(wěn)定性的影響。
1.2.4.2 料液比對(duì)沖調(diào)粉結(jié)塊率和沖調(diào)穩(wěn)定性的影響
固定沖調(diào)溫度為100 ℃,研究不同料液比[1∶6、1∶8、1∶10、1∶12(g/mL)和1∶14(g/mL)]分別對(duì)沖調(diào)粉結(jié)塊率、沖調(diào)穩(wěn)定性的影響。
1.2.5 不同沖調(diào)粉的品質(zhì)比較
選取兩種市售沖調(diào)粉,與本文的夾心海苔副產(chǎn)物沖調(diào)粉進(jìn)行沖調(diào)穩(wěn)定性、沖調(diào)結(jié)塊率品質(zhì)方面的比較。
1.2.6 指標(biāo)分析
1.2.6.1 感官分析
利用模糊數(shù)學(xué)綜合感官評(píng)價(jià)法能將食品感官屬性定量化和數(shù)學(xué)化,與傳統(tǒng)的感官評(píng)價(jià)法相比,更具客觀性和科學(xué)性[8-11]。稱取夾心海苔副產(chǎn)物沖調(diào)粉16 g 于玻璃杯中,加入160 mL 沸水?dāng)嚲筮M(jìn)行感官評(píng)價(jià)。感官評(píng)價(jià)小組由10 名經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的專業(yè)人員組成[12-15],感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[16-20]如表2所示。樣品經(jīng)評(píng)價(jià)后的數(shù)據(jù)采用模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法[21-25]進(jìn)行處理,得到樣品的感官評(píng)分。
表2 沖調(diào)粉成品的感官品質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory quality evaluation standards for prepared powder products
1.2.6.2 理化分析
1)離心沉淀率:將沖調(diào)粉與沸水以1∶10(g/mL)的料液比沖調(diào),然后稱取50 g 均勻樣品進(jìn)行離心(3000 r/min,20 min),按公式(1)[6]計(jì)算離心沉淀率。
式中:X為離心沉淀率,%;G1為沉淀物質(zhì)量,g;G2為稱取樣品的總質(zhì)量,g。
2)沖調(diào)穩(wěn)定性:稱取10 g 沖調(diào)粉,置于100 mL 的量筒中并加入100 mL 沸水,攪拌均勻后靜置3 min,測(cè)量上清液的體積和懸濁液的總體積,按公式(2)[26]計(jì)算沖調(diào)穩(wěn)定性。
式中:Y為沖調(diào)穩(wěn)定性,%;h1為上清液的體積,mL;h2為懸濁液的總體積,mL。
3)沖調(diào)結(jié)塊率:稱取10 g 沖調(diào)粉,置于燒杯中并加入100 mL 沸水,靜置10 min 后加水稀釋至2 倍體積,然后過(guò)20 目篩,將篩上物烘至恒重,按公式(3)計(jì)算沖調(diào)結(jié)塊率。沖調(diào)結(jié)塊率越大沖調(diào)穩(wěn)定性越差[27]。
式中:Z為沖調(diào)結(jié)塊率,%;m1為稱取沖調(diào)粉的質(zhì)量,g;m2為篩上物的質(zhì)量,g。
采用Design-Expert 8.0.6Trail 軟件進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析。采用SPSS24.0 和Excel2010 軟件進(jìn)行其他試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和分析。
在制備夾心海苔副產(chǎn)物沖調(diào)粉中,添加藕粉不僅能增加其穩(wěn)定性,還能起到改善口感的作用。不同藕粉添加量對(duì)沖調(diào)粉感官評(píng)分和離心沉淀率的影響見(jiàn)圖1。
圖1 不同藕粉添加量對(duì)沖調(diào)粉感官評(píng)分和離心沉淀率的影響Fig.1 Effect of different lotus root powder addition levels on sensory score and centrifugal sedimentation rate of mixing powder
由圖1 可知,隨著藕粉添加量的增大,產(chǎn)品的感官評(píng)分先增加后減少;藕粉添加量為20 g 時(shí)感官評(píng)分顯著高于其他添加量的感官評(píng)分(p<0.05);離心沉淀率隨著藕粉添加量的不斷增大而顯著降低(p<0.05),產(chǎn)品穩(wěn)定性增強(qiáng)。產(chǎn)品在沖調(diào)過(guò)程中,藕粉中的淀粉膨脹,變成膠糊狀體,形成適口的黏稠度,能夠增加產(chǎn)品的潤(rùn)滑度,使口感舒適[28]。當(dāng)藕粉添加量大于20 g 后,產(chǎn)品過(guò)于黏稠,感官評(píng)分下降。藕粉添加量對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)影響較大。綜合來(lái)看,選擇藕粉添加量15、20、25 g進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。
大米粉在夾心海苔副產(chǎn)物沖調(diào)粉中起主要的風(fēng)味作用,可賦予其特有的米香味。不同大米粉添加量對(duì)沖調(diào)粉感官評(píng)分和離心沉淀率的影響見(jiàn)圖2。
圖2 不同大米粉添加量對(duì)混合粉感官評(píng)分和離心沉降速率的影響Fig.2 Effect of different rice powder addition levels on sensory score and centrifugal sedimentation rate of mixing powder
由圖2 可知,大米粉添加量為10 g 時(shí),產(chǎn)品的感官評(píng)分顯著高于其他添加量(p<0.05);大米粉添加量為5 g 時(shí),產(chǎn)品的離心沉淀率顯著高于其他添加量(p<0.05)。大米粉添加量增加導(dǎo)致產(chǎn)品口感變得粗糙,感官評(píng)分下降[29]。大米粉添加量低于或高于10 g 均導(dǎo)致感官評(píng)分顯著降低(p<0.05)。綜合來(lái)看,選擇大米粉添加量5、10、15 g 進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。
燕麥粉可以有效地補(bǔ)充身體所需要的營(yíng)養(yǎng)成分、能促進(jìn)新陳代謝、降低血壓、降低血脂,具有多種生理作用。不同燕麥粉添加量對(duì)沖調(diào)粉感官評(píng)分和離心沉淀率的影響見(jiàn)圖3。
圖3 不同燕麥粉添加量對(duì)沖調(diào)粉感官評(píng)分和離心沉淀率的影響Fig.3 Effect of different oatmeal powder addition levels on sensory score and centrifugal sedimentation rate of mixing powder
由圖3 可知,燕麥粉添加量為10 g 時(shí),產(chǎn)品的感官評(píng)分顯著高于其他添加量(p<0.05);燕麥粉添加量為5 g 時(shí),產(chǎn)品的離心沉淀率顯著高于其他添加量(p<0.05)。隨著燕麥粉添加量增加,產(chǎn)品黏稠度增加,當(dāng)超過(guò)10 g 時(shí),口感過(guò)于黏稠,感官評(píng)分下降。侯濤[30]研究發(fā)現(xiàn)燕麥麩皮添加量對(duì)其他沖調(diào)粉感官評(píng)分及離心沉淀率有影響,與本研究結(jié)果類似。燕麥粉添加量低于10 g 或高于10 g 均導(dǎo)致感官評(píng)分顯著降低(p<0.05)。綜合來(lái)看,選擇燕麥粉添加量5、10、15 g 進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。
炒米粉是由糯米經(jīng)過(guò)煮、炒、碾三道工序后粉碎而成,適量添加可賦予沖調(diào)粉特有的焦香味。不同炒米粉添加量對(duì)沖調(diào)粉感官評(píng)分和離心沉淀率的影響見(jiàn)圖4。
由圖4 可知,炒米粉添加量為7.5 g 時(shí),產(chǎn)品的感官評(píng)分顯著高于其他添加量(p<0.05);炒米粉添加量為2.5 g 時(shí),產(chǎn)品的離心沉淀率顯著高于其他添加量(p<0.05)。炒米粉自身存在焦香味,隨著炒米粉含量的增加,產(chǎn)品的焦香味越濃。但是當(dāng)炒米粉添加量超過(guò)7.5 g 時(shí),焦香味變成焦糊味,產(chǎn)品的感官評(píng)分下降。燕麥粉的添加量低于7.5 g 或高于7.5 g 均導(dǎo)致感官評(píng)分顯著降低(p<0.05)。綜合來(lái)看,選擇炒米粉添加量5.0、7.5、10.0 g 進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。
響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。
表3 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Result of response surface experiments
利用Design Expert 對(duì)響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸擬合,得到感官評(píng)分和離心沉淀率的回歸方程如下。
感官評(píng)分=91.20+1.29A-1.99B-0.16C+2.20D-3.90AB-1.85AC-1.80AD-4.05BC-0.17BD+1.03CD-12.24A2-6.08B2-4.33C2-2.87D2。
離心沉淀率=7.46-1.49A-0.18B-0.31C-0.31D+1.13AB+1.58AC+1.05AD-0.13BC+0.017BD-0.25CD+1.96A2+0.20B2+0.52C2+0.23D2。
感官評(píng)分和離心沉淀率方差分析見(jiàn)表4 和表5。
表4 感官評(píng)分方差分析Table 4 Variance analysis of sensory score
表5 離心沉淀率方差分析Table 5 Variance analysis of centrifugal precipitation rate
由表4、表5 可知,模型的p值均小于0.01,兩個(gè)二次回歸方程模型效果均極顯著,且失擬項(xiàng)的影響均不顯著,說(shuō)明未知因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的干擾很小[31]。因此,上述兩個(gè)回歸方程擬合度高,均可用于預(yù)測(cè)和分析藕粉、大米粉、燕麥粉、炒米粉的最佳添加量。由F值可知,影響沖調(diào)粉感官評(píng)分的因素由高到低的順序?yàn)镈>B>A>C,二次項(xiàng)A2、B2、C2、D2及交互項(xiàng)AB、BC對(duì)沖調(diào)粉感官評(píng)分有極顯著影響(p<0.01);影響沖調(diào)粉離心沉淀率的因素由高到低的順序?yàn)锳>D>C>B,二次項(xiàng)A2及交互項(xiàng)AB、AC、AD對(duì)沖調(diào)粉離心沉淀率有極顯著影響(p<0.01)。綜合而言,最優(yōu)的配方是以?shī)A心海苔副產(chǎn)物粉52.5 g 為基準(zhǔn),藕粉、大米粉、燕麥粉、炒米粉的添加量分別為20、10、10 g 和7.5 g。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證,利用該配方制作的沖調(diào)粉感官評(píng)分91.2±1.4、離心沉淀率(7.46±0.22)%,具有色澤均勻以及沖調(diào)后清香味純正、甜淡適中、口感細(xì)膩、流動(dòng)性好的感官品質(zhì),相關(guān)技術(shù)能夠?yàn)閵A心海苔副產(chǎn)物的高值化利用提供技術(shù)支撐。
沖調(diào)水溫對(duì)沖調(diào)粉離心沉淀率和沖調(diào)穩(wěn)定性的影響見(jiàn)圖5。
圖5 沖調(diào)水溫度對(duì)沖調(diào)粉離心沉淀率和沖調(diào)穩(wěn)定性的影響Fig.5 Effect of water temperature on centrifugal sedimentation rate and stability of mixing powder
由圖5 可知,離心沉淀率和沖調(diào)穩(wěn)定性隨著沖調(diào)水溫的增加而顯著降低(p<0.05)。沖調(diào)粉中含有淀粉,高水溫使水分子快速擴(kuò)散,淀粉顆粒更易吸水膨脹而糊化。因此,高水溫導(dǎo)致淀粉糊化程度更高,成品沖調(diào)后的黏度更大,從而導(dǎo)致離心沉淀率更低、沖調(diào)穩(wěn)定性更高。最佳沖調(diào)溫度為100℃,即沸水水溫。
料液比對(duì)沖調(diào)粉結(jié)塊率和沖調(diào)穩(wěn)定性的影響見(jiàn)圖6。
圖6 料液比對(duì)沖調(diào)粉結(jié)塊率和沖調(diào)穩(wěn)定性的影響Fig.6 Effect of material to water ratio on caking rate and stability of mixing powder
由圖6 可知,料液比高于1∶12(g/mL)時(shí),結(jié)塊率隨著沖水量的增大而顯著減?。╬<0.05),而料液比達(dá)到1∶14(g/mL)時(shí),隨著料液比的減少,結(jié)塊率減小的程度不再顯著(p>0.05)。沖水量增加使得粉體與水的接觸面增加,從而減少粉體顆粒與顆粒之間的連接,有助于提高粉體的分散性,使結(jié)塊率降低[27],但當(dāng)沖水量達(dá)到一定值時(shí),粉體在水中完全分散開(kāi),粉體與水接觸面趨于穩(wěn)定,沖水量繼續(xù)增加則使結(jié)塊率降低不明顯。沖調(diào)穩(wěn)定性隨著料液比的降低而增加,其中料液比從1∶10(g/mL)降低到1∶12(g/mL),沖調(diào)穩(wěn)定性發(fā)生突躍性增加,從0.26%增加到0.57%,導(dǎo)致樣品的沖調(diào)穩(wěn)定性嚴(yán)重降低。因此,料液比降低結(jié)塊率和提高沖調(diào)穩(wěn)定性之間存在一個(gè)平衡點(diǎn)。此外,沖水量過(guò)多會(huì)導(dǎo)致沖調(diào)產(chǎn)品變稀,影響沖調(diào)粉的感官品質(zhì)。綜合而言,沖調(diào)的料液比為1∶10(g/mL)時(shí),即沖調(diào)粉和水的質(zhì)量體積比1∶10(g/mL)時(shí),沖調(diào)效果最優(yōu)。
將本文的夾心海苔副產(chǎn)物沖調(diào)粉與市售的黃豆沖調(diào)粉、黑豆沖調(diào)粉進(jìn)行沖調(diào)穩(wěn)定性、離心沉淀率、沖調(diào)結(jié)塊率品質(zhì)方面的比較,結(jié)果如表6所示。
表6 不同沖調(diào)粉的品質(zhì)比較Table 6 Comparison of the quality of different mixing powders
由表6 可知,夾心海苔副產(chǎn)物沖調(diào)粉的沖調(diào)穩(wěn)定性顯著低于市售黃豆沖調(diào)粉和市售黑豆沖調(diào)粉(p<0.05),說(shuō)明本文所研發(fā)的沖調(diào)粉具有更高的沖調(diào)穩(wěn)定性;對(duì)于沖調(diào)結(jié)塊率和離心沉淀率方面,夾心海苔副產(chǎn)物沖調(diào)粉均顯著低于市售黃豆沖調(diào)粉和市售黑豆沖調(diào)粉(p<0.05),說(shuō)明本文所研發(fā)的沖調(diào)粉具有更好的分散性,而且其沖調(diào)后能夠耐受更高的離心力作用而不分層、沉淀,穩(wěn)定性更優(yōu),這有益于其沖調(diào)后的輸運(yùn)。
本文確定了夾心海苔副產(chǎn)物沖調(diào)粉的基本工藝,研究了原輔料成分比例、沖調(diào)參數(shù)對(duì)沖調(diào)粉品質(zhì)的影響。夾心海苔副產(chǎn)物沖調(diào)粉的最優(yōu)配方為夾心海苔副產(chǎn)物粉52.5 g、藕粉添加量20 g、大米粉添加量10 g、燕麥添加量10 g、炒米粉添加量7.5 g。食用前,沖調(diào)粉的適宜沖調(diào)參數(shù)為沖調(diào)水溫100 ℃(沸水水溫)、料液比1∶10(g/mL)(沖調(diào)粉/水)。利用最優(yōu)配方制備的沖調(diào)粉的感官品質(zhì)優(yōu)良,色澤均勻,沖調(diào)后清香味純正、甜淡適中、口感細(xì)膩、流動(dòng)性好。與市售黃豆沖調(diào)粉和黑豆沖調(diào)粉相比,本文所研發(fā)的夾心海苔副產(chǎn)物沖調(diào)粉在水中的分散性更優(yōu),沖調(diào)后的穩(wěn)定性更高,其沖調(diào)后能夠耐受更高的離心力作用而不分層、沉淀。