王 岱，王利強(qiáng)，2，韓恩澤，張晨宇，封晴霞

（1.江南大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，江蘇無(wú)錫 214122；2.江蘇省食品先進(jìn)制造裝備技術(shù)重點(diǎn)試驗(yàn)室，江蘇無(wú)錫 214122）

0 引言

我國(guó)海藻酸鹽的產(chǎn)量位于世界前列。研究表明食用海藻能有效阻止人體對(duì)膽固醇的吸收[10]，可預(yù)防肥胖和動(dòng)脈硬化，是一種保健食品的優(yōu)秀基材[11]。海藻酸鹽是可食用且具有凝膠作用的多糖，無(wú)毒，易于修飾，生物降解性、兼容性與抗菌性能良好，廣泛用于食品工業(yè)、醫(yī)學(xué)、制藥工業(yè)、化學(xué)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等各個(gè)領(lǐng)域[12]。海藻酸鈉是一種特殊的水溶性膳食纖維[13]，具有生物相容和生物降解性，且成本較低[14]。海藻酸鈉水溶液遇到二價(jià)金屬離子會(huì)螯合形成凝膠[15]，凝膠體中同時(shí)存在NaAlg、HAlg和Ca（Alg）23種結(jié)合力不同的結(jié)構(gòu)相互交錯(cuò)連接，Ca2+在整個(gè)體系結(jié)構(gòu)中起主導(dǎo)作用，將分子連接在一起，形成抑制水分流動(dòng)的穩(wěn)定三維結(jié)構(gòu)[16]。殼聚糖被作為增稠劑被膜劑已被列入國(guó)家食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)，具有控制膽固醇、預(yù)防和控制高血壓、抑制細(xì)菌活性的作用[17]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

養(yǎng)蜂農(nóng)洋槐花蜜，超市購(gòu)買；海藻酸鈉，無(wú)水氯化鈣，殼聚糖，醋酸，均購(gòu)于阿拉丁試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

AB204-N電子分析天平（梅特勒-托利多儀器公司）；C-MAGHS4磁力攪拌器（德國(guó)艾卡儀器設(shè)備有限公司）；KQ-250超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；SHB-III循環(huán)水式多用真空泵；Bruker紅外光譜儀；掃描電子顯微鏡；TMSPro質(zhì)構(gòu)儀。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 海藻酸鈉、氯化鈣、殼聚糖溶液的制備

稱量一定質(zhì)量的海藻酸鈉，攪拌溶解在100 mL的去離子水中，放在磁力攪拌器上在60 ℃下攪拌4 h使其溶解，用真空泵抽濾除去多余氣泡，得到一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的海藻酸鈉溶液。稱量一定質(zhì)量的無(wú)水氯化鈣攪拌溶解在100 mL的去離子水中，得到一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氯化鈣溶液。分析天平量取2.5 g醋酸，將醋酸定容于250 mL容量瓶中，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的醋酸溶液。

使用分析天平稱量一定質(zhì)量的殼聚糖分析純，將其溶解在200 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的醋酸溶液中，將殼聚糖-醋酸溶液在磁力攪拌器上攪拌5 h，用真空泵抽濾除去多余氣泡，放在超聲水浴鍋中15 min使其分散均勻，得到一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的殼聚糖溶液。

簡(jiǎn)析：7月份受天氣影響，全國(guó)氣溫呈現(xiàn)南高北低的特征，傳統(tǒng)的空調(diào)銷售大省華東、華南等地區(qū)市場(chǎng)零售同比下滑明顯，根據(jù)奧維云網(wǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)顯示，7月份線下零售量同比下滑31.6%，其中變頻柜機(jī)下降幅度較小，為21.0%。

1.3.2 即食化殼聚糖/海藻酸鈣蜂蜜包裝球的制備

取適量蜂蜜溶解于一定量的海藻酸鈉溶液中，攪拌均勻，用真空泵抽濾除去多余氣泡，得到蜂蜜/海藻酸鈉溶液。將殼聚糖溶液與蜂蜜/海藻酸鈉溶液按照1：10的比例混合，攪拌均勻，用真空泵抽濾除去多余氣泡，在超聲水浴鍋中15 min得到蜂蜜/海藻酸鈉/殼聚糖溶液。

將蜂蜜/海藻酸鈉/殼聚糖溶液倒入半球體亞克力模具中。再將盛有混合溶液的模具放入氯化鈣溶液中，靜置3 min后脫模，得到即食化殼聚糖/海藻酸鈣蜂蜜包裝球。

1.3.3 即食化殼聚糖/海藻酸鈣蜂蜜包裝球的感官評(píng)定

觀察制備好的包裝球的顏色和透明度，然后拉伸至斷裂，判斷拉伸強(qiáng)度；擠壓凝膠判斷其彈性；根據(jù)凝膠凍結(jié)前后的質(zhì)量變化來(lái)計(jì)算持水性[18]，即將制備好的蜂蜜包裝球放置在冰箱中冷凍24 h，然后自然解凍，計(jì)算蜂蜜球的脫水率，計(jì)算公式為：

式中 X——凝膠的持水性；

W1——凝膠凍前的質(zhì)量；

W2——凝膠解凍后的質(zhì)量。

1.3.4 即食化殼聚糖/海藻酸鈣蜂蜜包裝球性能的測(cè)定

硬度、彈性、粘附性、咀嚼性均采用質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行測(cè)試[19]，每組取3個(gè)樣測(cè)試，取平均值。蜂蜜包裝球壁材的官能團(tuán)測(cè)定，采用紅外光譜儀分析。對(duì)包裝球壁材的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描電子顯微鏡（SEM）分析。試驗(yàn)重復(fù)3次。

2 結(jié)果和討論

2.1 即食化殼聚糖/海藻酸鈣蜂蜜包裝球的單因素試驗(yàn)

以硬度、彈性、咀嚼性、感官評(píng)定為指標(biāo)，通過單因素試驗(yàn)，研究海藻酸鈉的用量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%，3%，3.5%，4%，4.5%）、氯化鈣的用量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，3%，5%，7%，9%）、殼聚糖的用量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.75%，1%，1.25%，1.5%，1.75%）對(duì)即食化殼聚糖/海藻酸鈣蜂蜜包裝球性能的影響。

2.1.1 海藻酸鈉的用量對(duì)蜂蜜包裝球的影響

分別稱取 2.5、3、3.5、4、4.5 g的海藻酸鈉，制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%、3%、3.5%、4%和4.5%的海藻酸鈉溶液。按照1.3.1和1.3.2的試驗(yàn)方法制得即食化殼聚糖/海藻酸鈣蜂蜜包裝球（其中氯化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%，殼聚糖的濃度為1.25%）。其蜂蜜包裝球的感官評(píng)定見表1。

表1 海藻酸鈉濃度對(duì)蜂蜜包裝球品質(zhì)的影響

不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的海藻酸鈉溶液對(duì)蜂蜜包裝球的性能造成的影響不同。由表1可知，隨著海藻酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，蜂蜜球的顏色逐漸加深，凍結(jié)前后彈韌性隨濃度增加也逐漸增強(qiáng)，而脫水率逐漸降低，表明持水能力逐漸增強(qiáng)。由圖1可知，隨著海藻酸鈉溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，球的硬度逐漸增加，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%以后硬度增加趨勢(shì)變得不明顯，隨著海藻酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，彈性先增加后降低，在5%時(shí)彈性最大。圖2表明，3.5%～4.5%之間，咀嚼性較好。由于海藻酸鈉濃度較高時(shí)，表面顏色較深，會(huì)出現(xiàn)褶皺現(xiàn)象，因此選取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.25%-3.75%的海藻酸鈉溶液進(jìn)行后續(xù)正交試驗(yàn)。

2.1.2 氯化鈣的用量對(duì)蜂蜜包裝球的影響

分別稱取 1、3、5、7、9 g的氯化鈣，制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%、3%、5%、7%和9%的氯化鈣溶液。按照1.3.1，1.3.2的試驗(yàn)方法制得即食化蜂蜜包裝球（其中海藻酸鈉溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%，殼聚糖溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.25%）。其蜂蜜包裝球的感官評(píng)定見表2。

表2 氯化鈣濃度對(duì)蜂蜜包裝球品質(zhì)的影響

由表2可知，隨著氯化鈣濃度的增強(qiáng)，蜂蜜球的脫水率逐漸升高，表明其持水性逐漸降低，但隨著濃度的增大，表面出現(xiàn)了褶皺。由圖3可知，當(dāng)鈣離子濃度過低時(shí)，無(wú)法與海藻酸鈉完全交聯(lián)，隨著溶液濃度的增加，鈣離子與海藻酸鈉交聯(lián)較好，硬度和彈性均出現(xiàn)了先升高后降低的趨勢(shì)，氯化鈣溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在7%時(shí)，硬度最大，在5%時(shí)，彈性最好；由圖4可知，隨著氯化鈣溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，咀嚼性也在逐漸變好，3%～5%之間曲線上升最快，在5%～9%時(shí)，相差不大。所以選取氯化鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%～7%進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.1.3 殼聚糖的用量對(duì)蜂蜜包裝球的影響

分別量取 1.5、2、2.5、3、3.5 g的殼聚糖，加入200 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的醋酸溶液中制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.75%、1%、1.25%、1.5%和1.75%的殼聚糖溶液按照1.3.1和1.3.2的試驗(yàn)方法制得即食化蜂蜜包裝球（其中海藻酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%，氯化鈣溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%）。其蜂蜜包裝球的感官評(píng)定見表3。

表3 殼聚糖的濃度對(duì)蜂蜜包裝球品質(zhì)的影響

由表3可知，隨著殼聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，包裝球的顏色逐漸變淺，脫水率先減小后增大，表明持水性先增加后減小，即在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.25%時(shí)，持水性最大，原因可能是殼聚糖與海藻酸鈣形成了較為致密的結(jié)構(gòu)，持水能力可以反應(yīng)蜂蜜包裝球的好壞。圖5可知，蜂蜜包裝球的硬度與彈性都在殼聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.25%附近取得最大值，由圖6可知，隨著殼聚糖溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，咀嚼性的變化不大。選取殼聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%～1.5%進(jìn)行后續(xù)正交試驗(yàn)。

2.2 即食化殼聚糖/海藻酸鈣蜂蜜包裝球的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素試驗(yàn)，以海藻酸鈉溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)、殼聚糖溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)、氯化鈣溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為試驗(yàn)因子進(jìn)行3因素3水平正交試驗(yàn)，以硬度、彈性、膠黏性、咀嚼性作為指標(biāo)來(lái)優(yōu)化即食化蜂蜜包裝球的制備，考察不同濃度下對(duì)包裝球性能的影響。因素水平表見表4。

表4 正交試驗(yàn)因素水平表

硬度可以體現(xiàn)蜂蜜球機(jī)械性能的強(qiáng)弱。蜂蜜球作為一種食品，咀嚼性可以體現(xiàn)消費(fèi)者對(duì)于食品的直接感受。故主要選擇硬度和咀嚼性做深度分析。

由正交試驗(yàn)結(jié)果和方差分析可知，對(duì)于蜂蜜包裝球硬度來(lái)說(shuō)，極值RA＞RB＞RC，即A（海藻酸鈉溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）是影響硬度的主要影響因素，次要影響因素是B（氯化鈣溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)），最次影響因素是C（殼聚糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。3個(gè)因素對(duì)于硬度影響中：A因素十分顯著，其他2個(gè)因素影響均未達(dá)到顯著水平，故其他因素對(duì)硬度的影響較小，根據(jù)正交表做過的9組試驗(yàn)，可確定最優(yōu)組合為A2B2C3。對(duì)于蜂蜜包裝球咀嚼性來(lái)說(shuō)，極值RA＞RC＞RB，即A是最主要影響因素，次要因素是C，最次影響因素是B。3個(gè)因素對(duì)于蜂蜜包裝球咀嚼性影響中，A因素十分顯著，其他兩個(gè)因素影響均未達(dá)到顯著水平，故其他因素對(duì)蜂蜜球咀嚼性的影響較小。根據(jù)正交表9組試驗(yàn)可知，第五組的性能較優(yōu)，綜合分析確定最優(yōu)組合為A2B2C3，與硬度的最優(yōu)組合一致：即海藻酸鈉溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%，氯化鈣溶液為7%，殼聚糖溶液為1.5%。

2.3 即食化殼聚糖/海藻酸鈣蜂蜜包裝球形態(tài)觀察試驗(yàn)

將1.3.2中的方法制得的海藻酸鈣基蜂蜜球放在紅外光譜儀的平臺(tái)上，旋緊壓頭，設(shè)置光的波長(zhǎng)范圍為4 000～500 cm-1，紅外光譜儀掃描得到紅外光譜，對(duì)得到的紅外光譜圖進(jìn)行平滑處理，數(shù)據(jù)記錄由計(jì)算機(jī)完成，如圖7所示[20]。

在頻率為3 600～3 000 cm-1處出現(xiàn)的寬而圓滑的強(qiáng)峰考慮此處為水中-OH鍵的伸縮振動(dòng)吸收峰，在光譜曲線1 593 cm-1和1 406.26 cm-1處的波峰是海藻酸鈉分子中羧基的對(duì)稱與不對(duì)稱振動(dòng)吸收峰，頻率為1 374 cm-1處出現(xiàn)的的紅外吸收峰屬于多糖的-OH面彎曲振動(dòng)模式；頻率1 070 cm-1處出現(xiàn)的強(qiáng)峰考慮為多糖的C-O鍵的伸縮振動(dòng)模式[21]。即食性殼聚糖/海藻酸鈣蜂蜜包裝球壁材的結(jié)構(gòu)為致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，既可以鎖住一定的水分又具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，性能較好。

3 結(jié)語(yǔ)

由于蜂蜜便攜性包裝市場(chǎng)空缺[22]，本文研究了一種即食化的蜂蜜包裝球，為蜂蜜包裝提供新途徑。試驗(yàn)過程容易控制，操作簡(jiǎn)單，適用于工業(yè)化自動(dòng)化生產(chǎn)即食化殼聚糖/海藻酸鈣蜂蜜包裝球。本文在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行正交試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：在海藻酸鈉溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%，氯化鈣溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%，殼聚糖溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%時(shí)蜂蜜球的綜合性能最優(yōu)。紅外光譜儀和掃描電鏡試驗(yàn)結(jié)果表明蜂蜜包裝球壁材的結(jié)構(gòu)為致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有良好的機(jī)械性能。此方便攜帶、方便攝取的即食化蜂蜜包裝球，有利于推動(dòng)蜂蜜行業(yè)與包裝行業(yè)的發(fā)展。