李 會,楊永迪,杜順南,付國偉,宋澤飛,宋小娟*
(貴州醫(yī)科大學 貴州醫(yī)科大學公共衛(wèi)生與健康學院,貴州 貴陽 550025)
隨著生活水平的不斷提高,人們對健康的關(guān)注度逐漸增大,膳食結(jié)構(gòu)隨之也發(fā)生了顯著變化。果凍又稱嗜喱,作為一種美味可口、安全衛(wèi)生、營養(yǎng)豐富的休閑食品,深受兒童和青少年人群的喜愛[1]。近年來,我國學者開發(fā)了一系列的果凍產(chǎn)品,如張玲等[2]以菠蘿蜜為原料研制了菠蘿蜜風味果凍,李曉靜等[3]以火龍果為主要原料研制了火龍果果凍,滿江等[4]以軟棗獼猴桃為主要原料研制了軟棗獼猴桃酵素可吸果凍,初雅潔等[5]以紅茶、酸橙為主要原料研制了酸橙薄荷紅茶果凍,黃艷等[6]以刺梨濃縮汁、牛奶、烏龍茶為原料開發(fā)了一種魔芋刺梨奶,董曉靜等[7]以海參和銀耳為主要原料制作海參銀耳果凍,并通過單因素與正交試驗確定海參銀耳果凍的配方。
刺梨(RosaroxburghiiTratt)果實中含有大量黃酮、多糖、維生素以及多種微量元素,是藥食同源的植物[8],每100 mg刺梨果肉中維生素C(vitamin C,VC)含量可達3 500 mg[9]?;鸺≒yracnt hafortuneana)為薔薇科火棘屬中的一類植物,氨基酸、維生素、脂肪酸等營養(yǎng)成分豐富且種類齊全,有助消化、降血脂、美白養(yǎng)顏等作用[10-11]。銀耳(Tremella fuciformis)又稱為雪耳,是銀耳屬的食用真菌[12],富含多糖、蛋白質(zhì)、膳食纖維、維生素等多種物質(zhì)[13],其多糖含量較高,且具有抗氧化、降血脂、降血糖等多種藥理功能[14]。刺梨和火棘果是豐富的野生資源,但兩者味道酸澀,令人難以接受。有研究表明,發(fā)酵后的刺梨汁和火棘果汁風味醇香[15-19]。
本研究擬將發(fā)酵的刺梨汁、火棘果汁以及銀耳制成復(fù)合果凍,以感官評分和持水力的模糊綜合評判值為評價指標,在單因素試驗的基礎(chǔ)上,采用模糊綜合評判法結(jié)合響應(yīng)面試驗對復(fù)合果凍的配方進行優(yōu)化,以期研制出一款營養(yǎng)、美味的復(fù)合果凍,豐富果凍產(chǎn)品種類。
刺梨(貴農(nóng)5號):貴州龍里縣;火棘果:貴州清鎮(zhèn)市;銀耳:古田縣冠華食品有限公司;氯化鉀(食用級):連云港科德食品配料有限公司;甜菊苷(食用級):山東圣香遠生物科技有限公司;卡拉膠(食用級):滕州市香凝生物工程有限責任公司;魔芋膠(食用級):湖北強森魔芋科技有限公司;植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum):山東中科嘉億生物工程有限公司;苯酚(分析純):成都金山化學試劑有限公司;福林酚試劑(分析純):上海源葉生物科技有限公司;蘆丁標準品(純度≥98.0%)、沒食子酸標準品(純度≥98.0%):合肥博美生物科技有限責任公司。
1510酶標儀、ST-8R高速冷凍離心機:賽默飛世爾科技有限公司;SHP-160智能生化培養(yǎng)箱:上海三發(fā)科學儀器有限公司;YXQ-50SII立式壓力蒸汽滅菌器:上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;KQ-500DE中文液晶臺式超聲波清潔器:昆山美美超聲儀器有限公司。
1.3.1 發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍制備工藝流程及操作要點
操作要點:
挑選:選擇新鮮健康、無腐爛、無病蟲害的刺梨和火棘果。
清洗:用無菌蒸餾水清洗刺梨和火棘果表面雜質(zhì)和灰塵后自然風干。
打漿:按刺梨∶水=1∶1.4(g∶mL)、火棘果∶水=1∶3(g∶mL)用榨汁機榨汁。
殺菌:刺梨漿和火棘果漿裝入玻璃罐后在85 ℃滅菌處理30 min,冷卻備用。
加糖、接種:向刺梨漿和火棘果漿中分別加入7.5%、7.0%的白砂糖和9.0%、3.0%的直投式植物乳桿菌菌粉。
發(fā)酵:根據(jù)前期研究成果,刺梨漿在35 ℃條件下發(fā)酵50 h,火棘果漿在32 ℃條件下發(fā)酵90 h[20],當初始糖度降至6%以下,pH3.6左右停止發(fā)酵。
過濾:將刺梨原漿和火棘果原漿用200目無菌過濾器粗濾,再用400目砂芯漏斗進行精濾,待觀察其濾液澄清無雜質(zhì),顏色均勻,即得發(fā)酵刺梨汁和發(fā)酵火棘果汁。
消毒灌裝:過濾后的發(fā)酵刺梨汁和發(fā)酵火棘果汁裝入經(jīng)高溫殺菌的玻璃瓶中,65~68 ℃巴氏殺菌30 min。
泡發(fā):選用優(yōu)質(zhì)干銀耳,沖洗干凈后按水∶干銀耳=100∶1(mL∶g)于90 ℃恒溫水浴泡發(fā)2 h,使其充分吸水膨脹,然后全部轉(zhuǎn)移打漿機中將銀耳攪打均勻細膩[21-22]。
熬煮:將銀耳勻漿用電飯煲文火保持沸騰狀態(tài)熬煮15 min,使銀耳湯汁粘稠;將熬煮好的銀耳放置室溫通風處,待冷卻后備用。
制膠:為增強果凍凝膠的作用,以及保持果凍均勻的組織質(zhì)地和細膩的口感,選用魔芋膠和卡拉膠作為凝膠劑,氯化鉀作為助凝劑,將凝膠劑與助凝劑均勻混合,緩慢加入60 mL沸水后充分攪拌,加熱溶解,80 ℃條件下溶膠20 min,其中魔芋膠∶卡拉膠=6∶4(g∶g)[23]。
原輔料互配:將10%發(fā)酵刺梨汁、15%發(fā)酵火棘果汁和15%銀耳互配,加入1.2%氯化鉀、0.025%甜菊苷以及1.2%復(fù)配膠(魔芋膠∶卡拉膠=6∶4)均勻混合,即得果凍成品。
1.3.2 發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍配方優(yōu)化單因素試驗
以感官評分和持水力的模糊綜合評判值為評價指標,分別考察發(fā)酵刺梨汁添加量(5%、10%、15%、20%、25%)、發(fā)酵火棘果汁添加量(5%、10%、15%、20%、25%)、銀耳添加量(10%、15%、20%、25%、30%)、氯化鉀添加量(0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%)、甜菊苷添加量(0.010%、0.015%、0.020%、0.025%、0.030%)、復(fù)合膠配比(5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、9∶1)、復(fù)合膠添加量(0.8%、1.0%、1.2%、1.4%、1.6%)對發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍品質(zhì)的影響。
1.3.3 發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍配方優(yōu)化響應(yīng)面試驗
在單因素試驗的基礎(chǔ)上,以感官評分和持水力的模糊綜合評判值為響應(yīng)值,以影響顯著的發(fā)酵刺梨汁添加量(A)、發(fā)酵火棘果汁添加量(B)、銀耳添加量(C)、甜菊苷添加量(D)4個因素為自變量,采用Design-Expert8設(shè)計4因素3水平的響應(yīng)面試驗,試驗設(shè)計因素與水平見表1。
表1 發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍配方優(yōu)化響應(yīng)面試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of response surface tests for formulation optimization of fermented Rosa roxburghii-Pyracantha fortuneana fruit flavor jelly
1.3.4 模糊綜合評判[24]
利用模糊綜合評判法對相應(yīng)指標進行多目標綜合評判,采用極值法對相應(yīng)的指標進行無量綱轉(zhuǎn)化。因此,因素集X={X1,X2}={感官評分,持水力};權(quán)重系數(shù)集W={W1,W2}={感官評分,持水力}={0.5,0.5}。發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍的感官評分和持水力越大,說明其品質(zhì)更好,因此其無量綱轉(zhuǎn)化函數(shù)關(guān)系式為:Xi=yi/ymax(yi表示某單因素中樣品感官評分或持水力對應(yīng)數(shù)值;ymax表示某單因素中樣品感官評分或持水力的最大值);模糊綜合評判值Y=W1X1+W2X2。
1.3.5 檢測及分析方法
感官評價:由食品專業(yè)人員組成感官評定小組,根據(jù)果凍的色澤、口感、組織狀態(tài)以及風味進行綜合評價,參考文獻[25-26]制定感官評定標準,具體標準見表2。
表2 發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍的感官評定標準Table 2 Sensory evaluation standards of fermented Rosa roxburghii-Pyracantha fortuneana fruit flavor jelly
理化指標的測定:持水力的測定參考文獻[27]的方法。總酚含量的測定參考文獻[28]的方法,結(jié)果表示為沒食子酸當量(gallic acid equivalent,GAE)濃度,即μg GAE/mL??傸S酮含量的測定參考文獻[29]的方法,結(jié)果表示為蘆丁當量(rutin equivalent,RE)濃度,即mg RE/mL。VC含量的測定參考文獻[30]的方法。
1.3.6 數(shù)據(jù)處理
利用Excel 2016進行數(shù)據(jù)整理及計算,采用IBM SPASS Statistics 24進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析,采用Design-expert8進行響應(yīng)面試驗設(shè)計,采用Origin 2019b64Bit作圖。
2.1.1 發(fā)酵刺梨汁添加量對發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍品質(zhì)的影響
發(fā)酵刺梨汁添加量對發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍品質(zhì)的影響見圖1。由圖1可知,隨著發(fā)酵刺梨汁添加量的增加,其感官評分呈現(xiàn)先增后降的趨勢,持水力呈先下降后趨于穩(wěn)定的趨勢,分析原因可能是由于發(fā)酵后的刺梨汁中仍存在單寧類物質(zhì),且隨著發(fā)酵刺梨汁量的添加會增強果凍酸度,從而影響果凍的口感及凝膠效果[31]。當發(fā)酵刺梨汁添加量為10%時,感官評分最高,為87.93分;當發(fā)酵刺梨汁添加量為5%時,持水力達到最高,為94%。通過模糊綜合評判法可知,當發(fā)酵刺梨汁添加量為10%時,模糊綜合評判值最大為0.99。因此,確定發(fā)酵刺梨汁最優(yōu)添加量為10%。
圖1 發(fā)酵刺梨汁添加量對發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of fermented Rosa roxburghii juice addition on the quality of fermented Rosa roxburghii-Pyracantha fortuneana fruit flavor jelly
2.1.2 發(fā)酵火棘果汁添加量對發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍品質(zhì)的影響
發(fā)酵火棘果汁添加量對發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍品質(zhì)的影響見圖2。由圖2可知,隨著發(fā)酵火棘果汁添加量的增加,其感官評分和持水力均呈現(xiàn)先增后降的趨勢,分析原因可能是由于發(fā)酵火棘果汁酸度較高且仍存在單寧類物質(zhì),過量添加發(fā)酵火棘果汁會影響果凍的口感和凝膠效果[32]。當發(fā)酵火棘果汁添加量為15%時,其感官評分和持水力均達到最高,分別為86.67分、92.4%。通過模糊綜合評判法可知,當發(fā)酵火棘果汁添加量為15%時,模糊綜合評判值最大為1.00。因此,確定發(fā)酵火棘果汁最優(yōu)添加量為15%。
圖2 發(fā)酵火棘果汁添加量對發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of fermented Rosa fortuneana juice addition on the quality of fermented Rosa roxburghii-Pyracantha fortuneana fruit flavor jelly
2.1.3 銀耳添加量對發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍品質(zhì)的影響
銀耳添加量對發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍品質(zhì)的影響見圖3。由圖3可知,隨著銀耳添加量的增加,其感官評分呈現(xiàn)先增后降趨勢,持水力呈先上升后趨于穩(wěn)定的趨勢,分析原因可能是由于銀耳添加過量后其他口味不明顯,整體口感不協(xié)調(diào),果凍過于濃稠,凝膠性較強[33]。當銀耳添加量為15%時,感官評分最高,為84.74分;當銀耳添加量為30%時,持水力最高,為92.8%。通過模糊綜合評判法可知,當銀耳添加量為15%時,模糊評判值最大為0.97。因此,確定銀耳最優(yōu)添加量為15%。
圖3 銀耳添加量對發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of Tremella fuciformis addition on the quality of fermented Rosa roxburghii-Pyracantha fortuneana fruit flavor jelly
2.1.4 氯化鉀添加量對發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍品質(zhì)的影響
氯化鉀添加量對發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍感官評分的影響見圖4。由圖4可知,隨著氯化鉀添加量的增加,其感官評分呈先升高后下降的趨勢,持水力呈先上升后趨于穩(wěn)定趨勢,分析原因可能是由于加入少量的氯化鉀,使鉀離子協(xié)同凝膠劑,從而增強魔芋膠和卡拉膠的凝膠強度,但果凍硬度隨著氯化鉀添加量的增加逐漸增強,影響果凍口感[34]。當氯化鉀添加量為0.4%時,感官評分最高,為84.97分;當氯化鉀添加量為0.7%時,持水力最高,為95.07%。通過模糊綜合評判法可知,當氯化鉀添加量為0.4%時,模糊評判值最大為0.98。因此,確定氯化鉀最優(yōu)添加量為0.4%。
圖4 氯化鉀添加量對發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of potassium chloride addition on the quality of fermented Rosa roxburghii-Pyracantha fortuneana fruit flavor jelly
2.1.5 甜菊苷添加量對發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍品質(zhì)的影響
甜菊苷添加量對發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍品質(zhì)的影響見圖5。由圖5可知,隨著甜菊苷添加量的增加,其感官評分呈先升高后下降的趨勢,持水力呈先上升后趨于穩(wěn)定的趨勢,這可能是由于甜菊苷中含有親水性的雙側(cè)糖基對水分子有微弱的吸附作用,可以在一定程度上改善產(chǎn)品的組織狀態(tài),但當甜菊苷添加過量,果凍整體偏甜[35]。當甜菊苷添加量為0.020%時,感官評分最高,為83.68分;當甜菊苷添加量為0.030%時,持水力最高,為94.67%。通過模糊綜合評判法可知,當甜菊苷添加量為0.020%時,模糊評判值最大為0.98。因此,確定甜菊苷最優(yōu)添加量為0.020%。
圖5 甜菊苷添加量對發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍品質(zhì)的影響Fig.5 Effect of stevioside addition on the quality of fermented Rosa roxburghii-Pyracantha fortuneana fruit flavor jelly
2.1.6 魔芋膠與卡拉膠的配比和添加量對發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍品質(zhì)的影響
復(fù)合膠(魔芋膠與卡拉膠)的配比對發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍品質(zhì)的影響見圖6。由圖6可知,隨著復(fù)合膠比例的增加,其感官評分呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢,這可能是由于卡拉膠添加量過低時成膠慢且硬度低,口感較好,隨著卡拉膠的添加量逐漸加大,果凍彈性較差,咀嚼性欠佳;持水力呈先降低后趨于穩(wěn)定的趨勢,這可能是由于隨著卡拉膠的添加量逐漸加大,雖然成膠快但成品果凍組織形態(tài)和彈性較差,持水力較差[36]。當復(fù)合膠比例為6∶4時,感官評分最高,為82.99分;當復(fù)合膠比例為5∶5時,持水力最高,為94.6%。通過模糊綜合評判法可知,當復(fù)合膠比例為6∶4時,模糊評判值最大為1.00。因此,確定復(fù)合膠最優(yōu)配比為6∶4。
圖6 復(fù)合膠配比對發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍品質(zhì)的影響Fig.6 Effect of compound glue ratio on the quality of fermented Rosa roxburghii-Pyracantha fortuneana fruit flavor jelly
復(fù)合膠添加量對發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍品質(zhì)的影響見圖7。由圖7可知,隨著復(fù)合膠添加量的增加,其感官評分呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢,這可能是由于復(fù)合膠添加量較低時,果凍口感綿軟爽彈,但隨著添加量的增大,果凍會出現(xiàn)咀嚼性差的口感;持水力呈現(xiàn)先增后穩(wěn)定的趨勢,這可能是由于總膠質(zhì)量濃度的增加增強了凝膠中形成雙螺旋結(jié)構(gòu)的機會,使得分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)間排列更緊密,從而形成更穩(wěn)定的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[37]。當復(fù)合膠添加量為1.0%時,感官評分最高,為84.51分;當復(fù)合膠添加量為1.6%時,持水力最高,為95%。通過模糊綜合評判法可知,當復(fù)合膠添加量為1.0%時,模糊綜合評判值最大為0.99。因此,確定復(fù)合膠最優(yōu)添加量為1.0%。
圖7 復(fù)合膠添加量對發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍品質(zhì)的影響Fig.7 Effect of compound glue addition on the quality of fermented Rosa roxburghii-Pyracantha fortuneana fruit flavor jelly
鑒于單因素試驗結(jié)果,選取對發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍影響顯著的發(fā)酵刺梨汁添加量(A)、發(fā)酵火棘果汁添加量(B)、銀耳添加量(C)、甜菊苷添加量(D)4個因素為自變量,以模糊綜合評判值(Y)為響應(yīng)值,設(shè)計響應(yīng)面優(yōu)化試驗,試驗設(shè)計及結(jié)果見表3。
表3 發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍配方優(yōu)化響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果Table 3 Design and results of response surface tests for formulation optimization of fermented Rosa roxburghii-Pyracantha fortuneana fruit flavor jelly
根據(jù)響應(yīng)面試驗設(shè)計原理,以感官評分和持水力的模糊綜合評判值為響應(yīng)值,利用Design-Expert8軟件對表3數(shù)據(jù)進行分析,最終得到模糊綜合評判值與發(fā)酵刺梨汁添加量、發(fā)酵火棘果汁添加量、銀耳添加量、甜菊苷添加量之間的多元二次回歸方程:
為了更好驗證方程的有效性,對感官評分和持水力的模糊評判值(Y)進行方差分析,結(jié)果見表4。
表4 回歸模型方差分析Table 4 Variance analysis of regression model
由表4可知,該模型的P值<0.000 1,極顯著;失擬項不顯著(P>0.05),說明模型可靠。決定系數(shù)R2為0.906 4,調(diào)整決定系數(shù)R2Adj為0.812 7,綜合可知,模糊綜合評判值的二次回歸方程擬合度比較好,自變量與響應(yīng)面之間的線性比較理想。由表4亦可知,一次項B,二次項A2、B2、D2,交互項AB對模糊綜合評判值影響極顯著(P<0.01);一次項A、D,交互項AD、BC對模糊綜合評判值影響顯著(P<0.05),其他項對模糊綜合評判值影響不顯著(P>0.05),根據(jù)表中的方差分析影響模糊綜合評判值的各因素順序為:B>A=D>C,即發(fā)酵火棘果汁添加量>發(fā)酵刺梨汁添加量=甜菊苷添加量>銀耳添加量。
各因素間交互作用對模糊綜合評判值的影響的響應(yīng)面及等高線見圖8。由圖8可知,各因素間交互作用的響應(yīng)面均呈凸形,說明存在最大值,且發(fā)酵刺梨汁與發(fā)酵火棘果汁添加量、發(fā)酵刺梨汁與甜菊苷添加量、發(fā)酵火棘果汁與銀耳添加量的交互作用對模糊綜合評判值影響較大,與方差分析結(jié)果一致。
圖8 各因素間交互作用對模糊綜合評判值影響的響應(yīng)面及等高線Fig.8 Response surface plots and contour lines of effects of interactions between various factors on fuzzy comprehensive evaluation value
利用Design-Expert8.0對多元二次回歸方程求解,得到發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍的最優(yōu)配方為:發(fā)酵刺梨汁添加量8.74%、發(fā)酵火棘果汁添加量14.78%、銀耳添加量13.83%,甜菊苷添加量0.021%,在此條件下預(yù)測的感官評分為95.36分,持水力為93.78%,模糊綜合評判值為0.99。結(jié)合實際情況,將最佳配方調(diào)整為:發(fā)酵刺梨汁添加量9.00%、發(fā)酵火棘果汁添加量15.00%、銀耳添加量14.00%,甜菊苷添加量0.020%。在此最優(yōu)配方條件下,發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍軟硬適中,質(zhì)地均勻有彈性,酸甜可口,具有獨特發(fā)酵果香風味,感官評分為(94.04±1.25)分,持水力為(95.04±1.02)%,模糊綜合評判值為0.95±0.25,與預(yù)測值偏差較小,說明回歸模型可以很好地預(yù)測發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍的配方。
由表5可知,發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍中的總酸含量為(3.23±0.13)mg/mL,總糖含量為(10.55±0.44)mg/mL,總黃酮含量為(15.20±0.84)mg RE/mL,維生素C含量為(22.93±0.17)μg/mL,總酚含量為(38.24±4.22)μg GAE/mL,表明此款發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍具有一定營養(yǎng)價值。
表5 發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍營養(yǎng)成分測定結(jié)果Table 5 Determination result of nutritional components of fermented fermented R.roxburghii Tratt-P.fortuneana fruit flavor jelly
采用單因素試驗、模糊綜合評判法結(jié)合響應(yīng)面法優(yōu)化得到發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍的最優(yōu)配方為發(fā)酵刺梨汁添加量9%、發(fā)酵火棘果汁添加量15%、銀耳添加量14%、氯化鉀添加量0.4%、甜菊苷添加量0.020%、復(fù)合膠添加量1.0%(魔芋膠∶卡拉膠=6∶4),在此最優(yōu)配方下,發(fā)酵刺梨-火棘果風味果凍的感官評分為94.04分,持水力為95.04%,模糊綜合評判值為0.95,果凍軟硬適中,質(zhì)地均勻有彈性,酸甜可口,營養(yǎng)豐富,具有獨特發(fā)酵果香風味。