摘 要:以蘇子葉和紅葡萄為主要原料,研制了一款低熱量且富含營養(yǎng)的果凍。以感官評定作為主要的評價指標(biāo),綜合選取最佳單因素添加量,進而采取Box-Behnken響應(yīng)面設(shè)計優(yōu)化配方。結(jié)果表明,蘇子葉紅葡萄果凍制備的最佳配方:以制作100 mL的復(fù)合果凍為總量標(biāo)準,紅葡萄汁添加量為25.5%、蘇子葉水添加量為10.5%、卡拉膠添加量為2.7%、木糖醇添加量為5.0%。用此配方制作所得的復(fù)合果凍呈粉紫色,紅葡萄和蘇子葉的特征風(fēng)味突出,酸甜適宜,口感細膩。
關(guān)鍵詞:蘇子葉;紅葡萄;果凍;響應(yīng)面優(yōu)化
Research on the Technology of Perilla Leaf and Red Grape Jelly Based on Response Surface Optimization
MEI Xiuqin, LIU Huimin
(Guangzhou College of Technology and Business, Foshan 528137, China)
Abstract: A low-calorie and nutritious jelly was developed using perilla leaves and red grapes as the main raw materials. Sensory evaluation was used as the main evaluation index, and the optimal single-factor addition amount was selected comprehensively, and then the Box-Behnken response surface design was used to optimize the formula. The results showed that the best formula for the preparation of perilla leaf and red grape jelly was as follows: with the total amount of making 100 mL of compound jelly as the standard, the addition amount of red grape juice was 25.5%, the addition amount of perilla leaf water was 10.5%, the addition amount of carrageenan was 2.7%, and the addition amount of xylitol was 5.0%. The compound jelly made with this formula is pink-purple, with the characteristic flavors of red grapes and perilla leaves prominent, moderately sweet and sour, and a delicate taste.
Keywords: perilla leaf; red grape; jelly; response surface optimization
蘇子,別名紫蘇、桂荏、白蘇等,廣泛分布于中國及東南亞地區(qū),以其獨特的香氣而聞名。其根部、莖部、葉片和種子在傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中常用作藥材[1-2]。蘇子在我國已有2 000多年的種植歷史,并被列為我國藥食同源的早期成員之一。它具有清熱、抗炎、鎮(zhèn)痛和抗氧化等藥用價值,在中醫(yī)治療感冒、便秘、哮喘及食物中毒等方面發(fā)揮重要作用[3-6]。紅葡萄是一種普遍的葡萄品種,含有豐富的營養(yǎng)成分,如花青素、酚類和白藜蘆醇,不僅對健康有益,如預(yù)防癌癥、改善心血管健康、降低血脂和血壓,還能用于制作葡萄酒、果凍等產(chǎn)品[7]。研究顯示,葡萄汁中的多酚和黃酮類物質(zhì)能顯著增強人體免疫力,具有抗氧化、抗衰老和抗癌等多種健康功效[8]。本研究以蘇子葉和紅葡萄為主要原料,配合木糖醇和卡拉膠,通過單因素和響應(yīng)面實驗優(yōu)化果凍制作工藝,開發(fā)一種低熱量、口感佳、營養(yǎng)全面的藥食同源果凍,以促進蘇子葉和紅葡萄資源的利用,推動經(jīng)濟發(fā)展和藥食同源食品的進步,提升產(chǎn)品品質(zhì)。
1 材料與方法
1.1 材料
新鮮無籽紅葡萄、干制蘇子葉、卡拉膠和木糖醇。
1.2 儀器設(shè)備
電磁爐,美的股份有限公司;九陽榨汁機,山東九陽股份有限公司;Brookfield CT3質(zhì)構(gòu)儀,博勒飛中國有限公司;手持數(shù)顯糖度計,浙江杭州陸恒生物科技有限公司。
1.3 實驗方法
1.3.1 工藝流程
(1)紅葡萄汁:挑選并清洗→去籽取肉→榨汁→過濾→紅葡萄汁。
(2)蘇子葉水:挑選并清洗→熱水保溫浸泡→按照茶水比1∶15(g∶mL)浸泡→過濾→蘇子葉水。
(3)蘇子葉紅葡萄果凍:原材料預(yù)處理→食品級木糖醇和卡拉膠混勻調(diào)配加入蘇子葉水中→溶膠→煮膠→加入預(yù)處理的紅葡萄汁進行混合→充分攪拌→分裝及密封→殺菌、冷卻→成品。
1.3.2 操作要點
(1)紅葡萄汁的制備。挑選新鮮無籽新疆葡萄,放入榨汁機進行榨汁,隨后用100目食品級過濾布進行過濾,除去新疆紅葡萄的纖維,制得質(zhì)地細膩的紅葡萄汁。
(2)蘇子葉水的制備。選擇葉子完整的干蘇子葉,稱取10 g并清洗,按照干制蘇子葉∶純凈水=1∶15(g∶mL)的比例,量取80~85 ℃的熱水,保溫浸泡15 min,將浸泡過后的蘇子葉水用100目食品級過濾布進行過濾,得到蘇子葉水。
(3)調(diào)配膠與加糖。分別稱取卡拉膠、木糖醇并以1∶2配制。加水前,使凝膠劑加糖混合均勻。
1.3.3 單因素實驗
設(shè)定基本配比為紅葡萄汁添加量25%,蘇子葉水添加量10%,卡拉膠添加量2.5%,以及木糖醇添加量5%。研究不同添加量對蘇子葉紅葡萄果凍品質(zhì)的影響,包括紅葡萄汁的添加量(10%、15%、20%、25%、30%)、蘇子葉水的添加量(2%、6%、10%、14%、18%)、木糖醇的添加量(3.0%、4.0%、5.0%、6.0%、7.0%)、卡拉膠的添加量(2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%)。
1.3.4 響應(yīng)面法優(yōu)化實驗設(shè)計
根據(jù)單因素實驗的結(jié)果,選定了對復(fù)合果凍品質(zhì)有顯著影響的3個關(guān)鍵因素,即紅葡萄汁的添加量(A)、蘇子葉水的添加量(B)和卡拉膠的添加量(C),這3個因素作為響應(yīng)面實驗的設(shè)計變量。感官評分被用作響應(yīng)值,通過Box-Behnken設(shè)計進行響應(yīng)面實驗,旨在確定蘇子葉紅葡萄果凍的最佳配方。具體的實驗因素和水平設(shè)計詳見表1。
1.4 感官評價
感官評定標(biāo)準見表2。
1.5 質(zhì)構(gòu)指標(biāo)測定
采用CT3質(zhì)構(gòu)分析儀評估蘇子葉紅葡萄果凍的彈性、硬度以及咀嚼性。測試參數(shù)設(shè)置:采用TPA(Texture Profile Analysis)模式,選用TA11/1000型號的圓柱探頭,設(shè)定測試速度為1.0 mm·s-1,測試后速度為1 mm·s-1,觸發(fā)起始負載為20 g,壓縮量為20%,每個樣品進行兩次壓縮測試,兩次測試之間間隔3 s,最終取這兩次測試結(jié)果的平均值,以此獲得蘇子葉紅葡萄果凍成品的質(zhì)量數(shù)據(jù)。
1.6 理化指標(biāo)的測定
采用手持數(shù)顯糖度計測定可溶性固形物含量;采用筆式pH計測定蘇子葉紅葡萄果凍的pH值;采用DPPH測定法測定蘇子葉紅葡萄果凍的抗氧化性。
2 結(jié)果與分析
2.1 單因素實驗結(jié)果
2.1.1 紅葡萄汁的添加量
如圖1所示,在復(fù)合果凍中,當(dāng)紅葡萄汁的添加量達到25%時,其口感最為理想。如果添加量低于這個數(shù)值,隨著添加量的升高,果凍的感官評分會提高。但一旦超過25%,評分則會下降。這是由于紅葡萄汁的高糖特性所致:添加過少時,甜味不夠明顯,味道淡薄,影響口感;而添加過多時,甜度過高,同樣對口感不利。因此,紅葡萄汁的最佳添加量為25%。
2.1.2 蘇子葉水的添加量
如圖2所示,當(dāng)蘇子葉水添加量小于10%時,感官評分與添加量呈正相關(guān);然而,當(dāng)添加量超過10%時,結(jié)果卻截然相反。過低的添加量導(dǎo)致蘇子葉風(fēng)味不夠突出,口感較差;而過高的添加量則使得蘇子葉味道過重,掩蓋了原有風(fēng)味,口感變差。綜合考慮各方面因素,最佳的蘇子葉水添加量為10%。
2.1.3 木糖醇的添加量
如圖3所示,當(dāng)木糖醇添加量達到5.0%時,復(fù)合果凍的口感達到最佳狀態(tài)。若木糖醇添加量低于此值,感官評分會隨添加量增多逐漸上升;當(dāng)添加量超過5.0%時,感官評分將隨之下降。因此,最適宜的木糖醇添加量為5.0%。
2.1.4 卡拉膠的添加量
如圖4所示,在卡拉膠用量低于3.0%時,果凍的質(zhì)地和咀嚼感不佳,流動性較強,不易形成緊密的結(jié)構(gòu);而卡拉膠用量超過3.0%后,果凍的透明度顯著降低,口感變差。綜合這些因素,最佳的卡拉膠添加量確定為3.0%。
2.2 響應(yīng)面優(yōu)化實驗結(jié)果
2.2.1 響應(yīng)面的設(shè)計與結(jié)果
根據(jù)單因素實驗的結(jié)論,選取了紅葡萄汁添加量(A)、蘇子葉水添加量(B)和卡拉膠添加量(C)這3個變量,并運用Box-Behnken設(shè)計了3因素3水平的實驗,結(jié)果詳見表3。二次回歸方程的方差分析見表4。通過Design-Expert 8.0.6軟件進行二次多元回歸分析,得出了以下二次多項回歸方程:Y=86.12+0.69A+0.21B+1.15C-0.53AB-0.30AC+0.60BC-2.65A2-2.00B2-1.22C2。
由表4的數(shù)據(jù)可見,該模型具有極顯著的統(tǒng)計學(xué)意義(p<0.000 1),而失擬項的P值為0.798 8,大于0.05,表明模型擬合良好。R2值為0.982 6,調(diào)整后的R2值為0.960 2,這表明模型能夠有效地分析和預(yù)測蘇子葉紅葡萄果凍的制備工藝參數(shù)。在所考察的變量水平范圍內(nèi),對果凍感官評分影響的主次順序為卡拉膠添加量(C)>紅葡萄汁添加量(A)>蘇子葉水添加量(B)。
2.2.2 最佳優(yōu)化結(jié)果及驗證實驗
經(jīng)過響應(yīng)面優(yōu)化,確定了蘇子葉紅葡萄果凍的最佳配方,即紅葡萄汁的添加量為25.45%,蘇子葉水的添加量為10.46%,木糖醇的添加量為5.00%,以及卡拉膠的添加量為2.74%。在這個配方下,預(yù)測的感官評分達到了86.4分??紤]到實際操作的便捷性,對配方進行了微調(diào),調(diào)整后的配比為紅葡萄汁25.5%,蘇子葉水10.5%,木糖醇5.0%,卡拉膠2.7%。進行的3組平行實驗結(jié)果顯示,感官評分達到了90.4分,與預(yù)測值86.4分相近,誤差在可接受的5%范圍內(nèi)。這表明所建立的模型與實際生產(chǎn)情況高度擬合,預(yù)測效果良好,響應(yīng)面法可有效用于優(yōu)化蘇子葉紅葡萄果凍的生產(chǎn)工藝。
2.3 復(fù)合果凍理化指標(biāo)結(jié)果
經(jīng)過測試,在常溫下,蘇子葉紅葡萄果凍的pH值大約為4.0,其可溶性固形物含量約為15.5%。此外,該果凍對DPPH自由基的清除率達到了72.1%。通過CT3質(zhì)構(gòu)儀對采用最佳配方的復(fù)合果凍進行了質(zhì)構(gòu)分析,結(jié)果顯示,蘇子葉紅葡萄果凍的彈性值為2.75 mm,咀嚼性為3.30 mJ。
3 結(jié)論
采用紅葡萄、蘇子葉和卡拉膠為主要原料,開發(fā)了蘇子葉紅葡萄果凍。通過感官評價作為評價標(biāo)準,結(jié)合單因素實驗和響應(yīng)面優(yōu)化技術(shù),確定了最佳配方。該配方為紅葡萄汁添加量25.5%、蘇子葉水添加量10.5%、卡拉膠添加量2.7%以及木糖醇添加量5.0%。按照此配方制作的果凍感官評分90.4分,呈現(xiàn)出粉紫色,外觀透明且均勻,質(zhì)地平滑,硬度和咀嚼感適中,口感酸甜適中,本研究為新型天然紅葡萄蘇子葉產(chǎn)品的研發(fā)提供了科學(xué)支持。
參考文獻
[1]郎伍營,張佳怡,趙永平.紫蘇葉多糖的雙酶法提取工藝及其抗氧化活性研究[J].商洛學(xué)院學(xué)報,2023,37(6):63-68.
[2]郭玲玲,張文靜,陳峰琦.紫蘇葉飲料的研制[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備,2019(4):45-46.
[3]沈奇,徐靜,商志偉,等.紫蘇梗中主要營養(yǎng)及藥用成分評價[J].中國現(xiàn)代中藥,2019,21(7):920-924.
[4]鄭喻豐,王夢媛,柳越,等.紫蘇葉中生物活性成分藥理作用研究進展[J].農(nóng)產(chǎn)品加工,2023(22):76-79.
[5]吳文龍,曾少葵,黃楚欣,等.紫蘇復(fù)合調(diào)味醬加工工藝的研究[J].中國調(diào)味品,2022,47(3):102-106.
[6]丁素蕓,閆芝茜,劉會平,等.紫蘇葉多糖的提取工藝優(yōu)化及理化特性分析[J].食品研究與開發(fā),2023,44(1):95-101.
[7]徐瑞航,朱立斌,朱丹,等.葡萄果凍加工工藝研究[J].黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報,2023,35(4):60-66.
[8]LI F, LI F, YANG Y, et al.Comparison of phenolic profiles and antioxidant activities in skins and pulps of eleven grape cultivars (Vitis vinifera L.)[J]. Journal of Integrative
Agriculture,2019,18(5):1148-1158.