卡拉膠在冬瓜果凍中的應(yīng)用特性研究

潘綺琳，張阮冰，陳茂森， 段鄧樂(lè)，王 琴，肖更生

（1.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，廣東省嶺南特色食品科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州 510000；2.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部嶺南特色食品綠色加工與智能制造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州 510225）

0 引言

冬瓜（Benincasa hispida），葫蘆科植物，別稱白瓜、寒瓜，主要分布在亞洲的熱帶、亞熱帶及溫帶地區(qū)，產(chǎn)量較高[1]。冬瓜含有豐富的蛋白質(zhì)、碳水化合物、維生素及鉀、鈣、鐵等，還有除色氨酸外的8 種人體必需氨基酸，且其中谷氨酸和天門冬氨酸含量較高，能夠治療各種疾病，如胃腸道疾病、呼吸道疾病、糖尿病等。因此，冬瓜具有一定的藥理保健作用及良好的加工性能[2]。但是，冬瓜在實(shí)際生產(chǎn)加工中的綜合利用率較低，大多是冬瓜蓉作為月餅餡料、軟糖的原料，而主要副產(chǎn)物冬瓜皮和冬瓜籽大部分都被當(dāng)作廢棄物處理，造成了資源的浪費(fèi)[3]。

冬瓜皮是冬瓜的干燥外層果皮，性涼，味道甘甜，藥性平和，含有各類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[4]?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明，冬瓜皮具有降血糖、降血壓及美容減肥的功效[5]?！吨袊?guó)藥典》將冬瓜皮作為中藥材收載于藥典一部，指明它具有“利尿消腫，用于水腫脹滿、小便不利，暑熱口渴，小便短赤”的功效[6]。

卡拉膠（Carrageenan）又稱角叉菜膠，是一類線性、含有特殊基團(tuán)硫酸酯的高分子親水性多糖[7]，主要來(lái)源于麒麟菜、石花菜、鹿角菜等紅藻類海草，具有較強(qiáng)的凝膠性、透明度高、脆性大、穩(wěn)定分散等性能[8]，可作為增稠劑、膠凝劑、乳化劑等，被廣泛應(yīng)用于果凍、冰激凌、糕點(diǎn)、軟糖、羹類食品、涼拌食品等食品工業(yè)生產(chǎn)中[9]。果凍是一種常見(jiàn)的低熱量、高膳食纖維的休閑食品[10]，其外形晶瑩剔透，口感細(xì)膩爽滑?？ɡz作為果凍生產(chǎn)中常用的重要原料之一，其添加量的多少會(huì)對(duì)果凍的外在形態(tài)和食用口感有著不同程度的影響[11]。隨著生活水平的提高和消費(fèi)者健康意識(shí)的增強(qiáng)，果凍的發(fā)展會(huì)趨向功能化、天然化[12]。Chuda C 等人[13]以黧豆種子提取物為主要有效成分制備了一種適用于帕金森病患者的果凍。Sultana R 等人[14]用蜂蜜開(kāi)發(fā)了一種具有降血糖特性的蘆薈果凍，以期將其作為抗糖尿病藥物用于治療。Hamauzu Y 等人[15]研究了一種由水果沸水提取物制成的具有胃保護(hù)活性的木瓜（薔薇科）果凍。以冬瓜皮為原料，研發(fā)一種具有冬瓜皮香味及其功效的冬瓜果凍，探究卡拉膠對(duì)其性質(zhì)的影響，該冬瓜果凍既可以提高果凍的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，又提高冬瓜綜合利用的經(jīng)濟(jì)效益[16]。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

冬瓜皮，陜西初良農(nóng)業(yè)科技有限公司提供；卡拉膠、葡萄糖、檸檬酸，河南萬(wàn)邦實(shí)業(yè)有限公司提供，試劑為食品級(jí)。

托盤天平，泰州市致用教學(xué)設(shè)備有限公司產(chǎn)品；FA2004 型電子分析天平，上海力辰儀器科技有限公司產(chǎn)品；752 型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海菁華科技儀器有限公司產(chǎn)品；英國(guó)SMS 質(zhì)構(gòu)儀-TA.XT Plus，英國(guó)Stable Micro System 公司產(chǎn)品。

1.2 冬瓜果凍制備的方法

1.2.1 工藝流程

冬瓜果凍工藝流程：

1.2.2 操作要點(diǎn)

（1）冬瓜皮茶的制備。洗凈冬瓜皮，以冬瓜皮∶水比例為1∶100（g∶mL）于95 ℃下浸提30 min，將浸提液過(guò)濾得冬瓜皮茶[17]。

（2）溶膠和煮膠。分別加入1.7%，1.8%，1.9%，2.0%，2.1%卡拉膠與冬瓜皮茶混合，攪拌均勻，使卡拉膠充分吸水溶脹，避免凝膠結(jié)團(tuán)，然后加熱煮沸2～3 min，使其變成透明的膠狀體。

（3）調(diào)配。先趁熱加入葡萄糖與膠體溶液混合，攪拌均勻。待混合料液溫度降至70 ℃時(shí)，加入檸檬酸。添加檸檬酸后應(yīng)持續(xù)攪拌均勻，盡量減少檸檬酸對(duì)膠體體系的影響[18]。

（4）過(guò)濾。用100 目篩網(wǎng)（食品級(jí)）過(guò)濾膠體溶液，以除去白色浮沫及雜質(zhì)。

（5）灌裝與滅菌。將制備好的冬瓜果凍原液灌裝至已消毒的果凍杯中并及時(shí)密封，于80～85 ℃水浴中殺菌10～15 min，殺菌后迅速冷卻至室溫，以便能最大限度地保持冬瓜果凍的色澤和風(fēng)味[19]。

1.3 冬瓜果凍的預(yù)試驗(yàn)

葡萄糖添加量為14%，檸檬酸添加量為0.04%，卡拉膠添加量為2.0%，設(shè)置冬瓜皮茶質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%，0.7%，1.0%，1.3%，1.6%共5 個(gè)梯度，根據(jù)不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的冬瓜皮茶觀察果凍的品質(zhì)變化，以感官評(píng)價(jià)為標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%和0.7%的冬瓜果凍無(wú)冬瓜皮香味或冬瓜皮香味較淡，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%的冬瓜果凍的冬瓜皮香味適中，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.3%和1.6%的冬瓜果凍的冬瓜皮香味較濃或苦澀，從而確定冬瓜皮茶質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%。

冬瓜皮茶質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%，檸檬酸添加量為0.04%，卡拉膠添加量為2.0%，設(shè)置葡萄糖添加量為14.0%，15.0%，16.0%，17.0%，18.0%共5 個(gè)梯度，根據(jù)葡萄糖的添加量比較果凍的品質(zhì)，以感官評(píng)價(jià)為標(biāo)準(zhǔn)，葡萄糖添加量為14.0%和15.0%的冬瓜果凍偏酸或幾乎無(wú)甜味，添加量為16.0%的冬瓜果凍甜味適中，添加量為17.0%和18.0%的冬瓜果凍稍甜或過(guò)甜，從而確定葡萄糖添加量為16.0%。

通過(guò)以上預(yù)試驗(yàn)固定冬瓜果凍制備工藝中的冬瓜皮茶質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%，葡萄糖添加量為16.0%，檸檬酸添加量為0.04%，探究卡拉膠對(duì)冬瓜果凍特性的影響。

1.4 冬瓜果凍的感官評(píng)價(jià)

采用評(píng)分檢驗(yàn)法對(duì)冬瓜果凍進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，參照GB 19299—2015《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)果凍》制定果凍品質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

冬瓜果凍感官評(píng)分項(xiàng)目和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1[20]。

表1 冬瓜果凍感官評(píng)分項(xiàng)目和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)冬瓜果凍的組織形態(tài)（30 分）、氣味及滋味（20 分）、色澤（20 分）、口感（30 分）等進(jìn)行打分，滿分100 分，按照評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)邀請(qǐng)10 名評(píng)價(jià)員（5 男5 女）組成感官評(píng)價(jià)小組，對(duì)冬瓜果凍進(jìn)行綜合評(píng)分。

1.5 冬瓜果凍的持水率

采用電子分析天平對(duì)果凍樣品除去析出水分前后的質(zhì)量進(jìn)行測(cè)定，從而計(jì)算果凍樣品的持水率。將果凍樣品的初始質(zhì)量記為m1，室溫下放置24 h 后用廚房吸水紙吸干果凍析出的水分，質(zhì)量記為m2，每個(gè)樣品平行測(cè)定3 組，結(jié)果取平均值[21]。

冬瓜果凍的持水率計(jì)算公式如下：

式中：m1——冬瓜果凍的初始質(zhì)量，g；

m2——冬瓜果凍析出水分后的質(zhì)量，g。

1.6 冬瓜果凍的強(qiáng)度

冬瓜果凍密封存放24 h，于20～23 ℃恒溫下測(cè)試，方法如下：將一根橫截面光滑無(wú)破損的玻璃棒固定在鐵架臺(tái)上，橫截面積記為S。冬瓜果凍放在托盤天平一端，燒杯放在另一端，在燒杯中加入適量的水，使天平平衡，燒杯和水的總質(zhì)量為W1。調(diào)整玻璃棒下端與果凍表面輕輕接觸，向燒杯中緩慢加水，仔細(xì)觀察當(dāng)玻璃棒穿破果凍表面時(shí)，停止加水，再次稱量燒杯和水的總質(zhì)量W2。每個(gè)樣品平行測(cè)定3 次，結(jié)果取平均值[22]。

冬瓜果凍的強(qiáng)度計(jì)算公式如下：

式中：W1——玻璃棒與果凍表面接觸時(shí)的燒杯和水的總質(zhì)量，g；

W1——玻璃棒穿破果凍表面時(shí)的燒杯和水的質(zhì)量，g；

S——玻璃棒的橫截面積，cm2。

1.7 冬瓜果凍的透明度

按照1.2.1 工藝流程制備冬瓜果凍，注模前趁熱倒入1 cm×1 cm 的玻璃比色皿中，自然冷卻至室溫，放置24 h，待測(cè)。用去離子水做空白對(duì)照，測(cè)定冬瓜果凍于波長(zhǎng)490 nm 處的吸光度。每個(gè)樣品平行測(cè)定3 次，結(jié)果取平均值[23]。

1.8 冬瓜果凍的質(zhì)構(gòu)儀分析

采用英國(guó)SMS 質(zhì)構(gòu)儀-TA.XT Plus 對(duì)冬瓜果凍的斷裂度、凝聚性、彈性、黏性和咀嚼性進(jìn)行測(cè)定[24]。測(cè)試方式為TPA，測(cè)試條件為P/0.5 探頭，壓縮形變量為50%，測(cè)試前速度5 mm/s，測(cè)試中速度1 mm/s，測(cè)試后速度5 mm/s。

1.9 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Origin 2021、Excel 2019 進(jìn)行結(jié)果處理和制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 冬瓜果凍的感官評(píng)價(jià)

卡拉膠添加量對(duì)冬瓜果凍感官的影響見(jiàn)表2。

表2 卡拉膠添加量對(duì)冬瓜果凍感官的影響

由表2 可知，卡拉膠添加量為1.9%時(shí)，冬瓜果凍具有酸甜適中，具有冬瓜皮香味，口感細(xì)膩，相對(duì)較好。

不同卡拉膠添加量的冬瓜果凍的感官評(píng)分見(jiàn)圖1，不同卡拉膠添加量的冬瓜果凍喜愛(ài)人數(shù)見(jiàn)圖2。

圖1 不同卡拉膠添加量的冬瓜果凍的感官評(píng)分

圖2 不同卡拉膠添加量的冬瓜果凍喜愛(ài)人數(shù)

由圖1 和圖2 可知，當(dāng)卡拉膠添加量為1.9%的冬瓜果凍的感官評(píng)分最高，且喜愛(ài)人數(shù)占評(píng)價(jià)員總?cè)藬?shù)的50%。

2.2 冬瓜果凍的持水率

持水率不僅影響冬瓜果凍的香味、滋味和色澤，還與營(yíng)養(yǎng)成分和果凍的食用品質(zhì)等有緊密的聯(lián)系[25]。

卡拉膠添加量對(duì)冬瓜果凍持水率的影響見(jiàn)圖3。

圖3 卡拉膠添加量對(duì)冬瓜果凍持水率的影響

由圖3 可知，當(dāng)卡拉膠添加量為1.7%～1.9%時(shí)，隨著卡拉膠添加量的增加，卡拉膠分子增加，從而形成致密網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的比率增加[25]，溶液中的卡拉膠分子之間的鏈接程度升高，卡拉膠高分子對(duì)水的束縛力逐漸增強(qiáng)，水分子的運(yùn)動(dòng)受到阻礙[27]?？梢?jiàn)，卡拉膠的添加量對(duì)冬瓜果凍的持水率影響顯著（p＜0.05）。在試驗(yàn)探討的反應(yīng)條件中，當(dāng)卡拉膠添加量大于1.9%時(shí)，持水率達(dá)到97%以上，同時(shí)也反映了卡拉膠具有高保水的特性[28]。

2.3 冬瓜果凍的強(qiáng)度

冬瓜果凍的強(qiáng)度與咀嚼性、彈性等性質(zhì)有密切關(guān)系[29]?？ɡz的凝膠強(qiáng)度取決于分子鏈的整齊度，而增大卡拉膠的添加量可以提高果凍強(qiáng)度。

卡拉膠添加量對(duì)冬瓜果凍強(qiáng)度的影響圖4。

圖4 卡拉膠添加量對(duì)冬瓜果凍強(qiáng)度的影響

由圖4 可知，冬瓜果凍的強(qiáng)度隨著卡拉膠添加量的增加而增強(qiáng)?？ɡz溶于溶劑后，分子之間相互結(jié)合形成凝膠，隨著卡拉膠添加量的增大，分子之間的距離變小，分子間的交聯(lián)增強(qiáng)，果凍結(jié)構(gòu)更加緊密，果凍強(qiáng)度增大。但隨之果凍的彈性會(huì)變差，膠著度增加，而咀嚼性變好[27]。由圖4 可知，當(dāng)卡拉膠添加量大于1.9%時(shí)，冬瓜果凍的強(qiáng)度上升幅度增大，卡拉膠添加量對(duì)冬瓜果凍的影響顯著（p＜0.05）。感官評(píng)價(jià)結(jié)果表明，卡拉膠添加量為1.9%的冬瓜果凍有彈性，入口細(xì)膩、軟硬適中，而卡拉膠添加量為2.0%和2.1%的冬瓜果凍口感偏硬，從口感、質(zhì)地等感官評(píng)價(jià)及原料成本綜合考慮，選擇卡拉膠添加量為1.9%制作冬瓜果凍較為合適。

2.4 冬瓜果凍的透明度

在果凍的質(zhì)量檢測(cè)中，透明度是一個(gè)極其重要的指標(biāo)，其影響著果凍的外觀和口感。

卡拉膠添加量對(duì)冬瓜果凍透明度的影響見(jiàn)圖5。

圖5 卡拉膠添加量對(duì)冬瓜果凍透明度的影響

由圖5 可知，冬瓜果凍的吸光度隨著卡拉膠添加量的增加而上升，冬瓜果凍的透明度減弱，可見(jiàn)卡拉膠添加量對(duì)冬瓜果凍的影響顯著（p＜0.05）。溶液中的卡拉膠大分子的數(shù)量增多，卡拉膠大分子之間結(jié)合得更加緊密，透明度受分子內(nèi)部空間排列順序的影響，分子之間的空隙變小，所以吸光度上升，透明度會(huì)相應(yīng)下降[23]?？ɡz添加量大于1.9%時(shí)，吸光度上升趨勢(shì)相對(duì)平緩，根據(jù)實(shí)際果凍產(chǎn)品對(duì)透明度的要求和感官評(píng)價(jià)的結(jié)果，卡拉膠添加量為1.9%的冬瓜果凍顏色均勻一致，外形晶瑩剔透。因此，選擇卡拉膠添加量為1.9%最佳。

2.5 冬瓜果凍的質(zhì)構(gòu)儀分析

果凍類食品的凝聚性、彈性、黏性等引起的是力學(xué)味覺(jué)，又稱流變學(xué)味覺(jué)[30]，可以反映人們?cè)谑秤脮r(shí)的可接受程度和凝膠的質(zhì)構(gòu)。質(zhì)構(gòu)是描述食品結(jié)構(gòu)的物理性質(zhì)，是對(duì)食物口感的語(yǔ)言表達(dá)[31]。祝競(jìng)芳等人[28]在卡拉膠與亞麻籽膠復(fù)配制備枸杞果凍的研究中，其最佳配方所得的復(fù)配果凍與試驗(yàn)的冬瓜果凍相比，兩者彈性基本一致，在探究總膠單因素得出的最佳添加量為2.0%時(shí)，咀嚼性較冬瓜果凍好，但正交試驗(yàn)得出的咀嚼性參數(shù)比冬瓜果凍的咀嚼性差。這是由于果凍的質(zhì)構(gòu)不僅受凝膠濃度的影響，還會(huì)受到糖和酸的影響[32]。姜月紅等人[24]研究的菠蘿味膠原蛋白果凍的凝聚性與冬瓜果凍的凝聚性基本一致，但斷裂度和黏性都高于冬瓜果凍，這反映了卡拉膠本身具有脆性大、易斷裂的特點(diǎn)[33]。

冬瓜果凍質(zhì)構(gòu)儀分析見(jiàn)表3。

表3 冬瓜果凍質(zhì)構(gòu)儀分析

3 結(jié)論

以冬瓜皮、卡拉膠為主要原料，研究一種新型的冬瓜營(yíng)養(yǎng)果凍。結(jié)果表明，在冬瓜皮茶質(zhì)量濃度為1%，葡萄糖添加量為16%，檸檬酸添加量為0.04%的配方條件下，卡拉膠在冬瓜果凍中的最佳添加量為1.9%，按此工藝配方制得的冬瓜果凍具有冬瓜皮的香味，色澤均勻、組織形態(tài)良好、口感爽滑，且有一定的保健功能和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。該果凍加工工藝條件簡(jiǎn)單、原料低廉易得、設(shè)備要求較低，具有優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)效益，為冬瓜果凍產(chǎn)業(yè)的研究開(kāi)發(fā)提供了參考依據(jù)，同時(shí)也為冬瓜的資源利用最大化提供了一條新途徑。