香蕉巧克力脆皮雪糕的工藝優化

劉俊圍,王維民,諶素華,劉艷春,鐘賽意,何金艷,尚朝杰

(廣東海洋大學食品科技學院,廣東湛江 524088)

香蕉巧克力脆皮雪糕的工藝優化

劉俊圍,王維民*,諶素華,劉艷春,鐘賽意,何金艷,尚朝杰

(廣東海洋大學食品科技學院,廣東湛江 524088)

以香蕉果心、巧克力為主要原料,制成香蕉巧克力脆皮雪糕。以單因素實驗為基礎,利用正交實驗優化并確定了香蕉最佳復合護色劑和香蕉巧克力脆皮雪糕生產的最佳工藝條件。結果表明:復合護色劑最佳配方為L-半胱氨酸添加量0.1%,檸檬酸添加量0.35%,抗壞血酸添加量0.2%;香蕉巧克力脆皮雪糕生產的最佳工藝條件是護色時間為20min,100℃下最佳熱燙時間為2.0min,凍結溫度為-70℃,巧克力涂衣溫度為55℃。

香蕉,復合護色劑,護色,熱燙,巧克力涂衣

傳統雪糕是以飲用水、乳和/或乳制品、食糖、食用油脂等為主要原料,可添加適量食品添加劑,經混合、滅菌、均質或凝凍、凍結等工藝制成的冷凍飲品,其不僅脂肪含量高、總糖含量高,往往還缺乏蛋白質、維生素和礦物質等,且會添加一些色素、香精、增稠劑、乳化劑等食品添加劑[1-3]。我國是香蕉的主要產地之一,主要分布在廣東、廣西、福建、臺灣等地區。香蕉是典型的呼吸活躍型水果,不耐貯藏,產后損失十分嚴重,近年來我國香蕉產后損失率高達50%,遠遠高于我國果蔬采后的平均損耗率25%[4]。香蕉不僅香甜細膩,風味獨特,富含豐富的碳水化合物、氨基酸、無機鹽和維生素等營養物質,也具有一定的藥用價值,可通便、降低血壓,對心血管、消化道系統等常見病有一定的輔助治療效果,深受人們的喜愛[5]。香蕉巧克力脆皮雪糕是以香蕉果塊為雪糕主體,香蕉外涂布巧克力脆皮而成,保持了香蕉的營養及原汁原味,沒有添加任何香精、色素、增稠劑、乳化劑等,其口感果味濃郁,具有香蕉的風味,巧克力的順滑清脆,雪糕的清爽,作為營養豐富的夏日消暑的利器,不僅增強食欲,促進消化,也可提供一定的保健功效,市場潛力巨大。目前以香蕉條為主體原料保持香蕉營養與原汁原味的雪糕,市場上基本沒有,本研究不僅豐富了冷飲產品的市場,為香蕉的貯藏提供了新的內容,也可為香蕉的深加工提供一定的指導。

本研究選用湛江本地香蕉,經過前處理、護色、熱燙、冷凍、巧克力涂衣等主要工藝,加工成香蕉巧克力脆皮雪糕,以褐變度抑制率為指標,用正交實驗確定香蕉果心復合護色劑配方,以感官評定為指標鑒定其口感風味等,用正交實驗優化香蕉巧克力脆皮雪糕的工藝條件。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

香蕉(八成熟,香蕉果心直徑在2.5～3.0cm,香蕉條質量為180g左右,硬度2.0～2.5kg/cm2) 湛江市昌大昌超市;巧克力(陽江朱師傅銀牌黑巧克力) 購于湛江昌大昌超市;D-異抗壞血酸鈉 河北百味生物科技有限公司;L-半胱氨酸 河南金潤食品添加劑有限公司;植酸 桐鄉鑫洋食品添加劑有限公司;氯化鈣 連云港冠蘇實業有限公司;EDTA-2Na 廣州利源食品添加劑有限公司;檸檬酸 廣州利源食品添加劑有限公司,以上原料均為食品級。

表1 感官評價標準Table 1 The standards of sensory score

KK23V75T1型電冰箱 西門子(中國)有限公司;AW120型托盤電子天平 日本島津公司;WYT-4型手持糖量儀 泉州萬達實驗儀器設備有限公司;九陽JYZ-C580型打漿機 山東濟南市九陽股份有限公司;GY-3型手持水果硬度計 廣州市銘睿電子科技有限公司;HHS型電熱恒溫水浴鍋 上海博迅實業有限公司醫療設備廠;TDZ5-WS臺式低速離心機 湖南赫西儀器裝備有限公司;SIGMA3-18K型高速冷凍離心機 北京博勵行儀器;TMS-PRO型物性分析質構儀 美國FTC公司;722S可見分光光度計 上海精密科學儀器有限公司;ULTRA-TURRAX型高速分散機 太原市億剝實驗技術有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 操作要點 香蕉預處理:選取無蟲害、無機械損傷,飽滿、八成熟的香蕉。用流動水清洗,借助水力去除香蕉皮表面的泥沙和部分微生物。手工去皮后,輕輕將經絡去掉,橫向切半。

護色:為保持香蕉原有的色澤,將切半的香蕉浸入護色液中浸泡。

熱燙:采用75～100℃的熱水熱燙,熱燙程度影響產品在凍藏過程中的穩定性。

冷卻:采用流水冷卻。

冷凍:將香蕉放到-70℃超低溫下速凍使其中心溫度到達-14℃左右。

巧克力涂衣:將融化好的巧克力均勻涂到香蕉上,巧克力厚度大概2mm左右。

檢驗:對產品進行微生物檢驗。

包裝:用塑料袋密封包裝。

貯藏:將產品-18℃下貯藏。

1.2.3 感官評定 采用分級實驗中的直接評分法。香蕉果心冰糕的感官評分由10名品評員(5位男性,5位女性,年齡18～30歲)從香蕉果心冰糕的色、香、味、形4個方面進行感官評定,感官評價標準見表1。

1.2.4 指標測定

1.2.4.1 硬度測定 剝去香蕉皮,在香蕉果肉表面選取20個點,用GY-3型手持水果硬度計測其硬度,計算其平均數,平行重復三次,確定香蕉的硬度。

1.2.4.2 褐變度指數 在莊遠紅等[6]的基礎上進行了一些改進,將新鮮香蕉切半,放入護色液中浸泡20min后撈出,取20g加入25mL 95%的乙醇打漿,常溫放置90min,經4000r/min離心10min,用分光光度計于420nm處測上層清液的吸光度A,以吸光度A值來衡量褐變度的大小。

1.2.4.3 褐變度抑制率

R(%)=(A0-Am)/A0×100

式中:R-為褐變度抑制率;A0-為空白實驗所測褐變度;Am-護色劑處理褐變度[7]。

1.2.4.4 酶液提取 將漂燙好的香蕉放入冰中冷卻,待其到常溫時,取出。取20g樣品并加入10mL 10% PVPP的磷酸緩沖液(0.2mol/L,pH6.8,在4℃冰箱內保存),均質機冰浴均質搗碎,放置于4℃的冰箱內提取20min,在冷凍離心機5000r/min下離心10min,上清液為酶液,放入4℃的冰箱內保存待用[4]。

1.2.4.5 PPO酶活測定 0.8mL鄰苯二酚(0.2mol/L)+2mL磷酸緩沖液(0.2mol/L,pH6.8),混勻,然后加入0.2mL酶提取液。于412nm下可見光分光光度計測其吸光度,30s記錄一次,記錄3min。重復平行3次,一個酶活性單位為在此條件下每分鐘A值改變0.001所需要的酶量units/(min·g)[8]。

1.2.4.6 POD酶活測定 0.5mL愈創木酚(0.05mol/L)+0.5mL H2O2(2%)+1.8mL磷酸緩沖液,混勻,然后加入0.2mL酶液。于470nm下可見光分光光度計測其吸光度,30s記錄一次,記錄3min。重復平行3次,一個酶活性單位為在此條件下每分鐘A值改變0.001所需要的酶量units/(min·g)[8]。

1.2.4.7 質構測定 將樣品熱燙冷卻后用鋼刀橫向均切成2.0cm長圓柱體,選取P50圓柱形探頭,設定形變量為50%,測試速度和返回速度均為1mm/s,觸發力為0.1N,將樣品放置在操作臺上,每個樣品取12個點進行,平行測定三次,選擇彈性和咀嚼性為考察指標。

1.2.4.8 可溶性固形物含量 采用折光法[9]。

1.2.4.9 pH測定 將產品打漿,用pH計直接進行測定,平行測定三次。

1.2.4.10 蛋白質測定 凱氏定氮法[10]。

1.2.4.11 水分含量測定 直接測定法[11]。

1.2.4.12 灰分含量測定 干法灰化法[12]。

1.2.4.13 脂肪含量測定 索氏抽提法[13]。

1.3 實驗設計

1.3.1 單一護色劑的選擇 以質量分數分別為0.1%,0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%的L-半胱氨酸、檸檬酸、抗壞血酸、異-抗壞血酸、植酸為護色液,護色20min,測其褐變度抑制率,以香蕉褐變度抑制率為指標判定護色劑的護色效果。

1.3.2 復合護色劑的確定 以香蕉褐變抑制率為指標,選取護色效果好的三個單一護色劑進行復合,進行正交實驗,正交實驗因素及水平設計見表2。

表2 護色劑正交實驗因素及水平設計Table 2 The factors and levels of color-protecting

1.3.3 護色時間的確定 用正交實驗確定的復合護色劑配方配制護色液,分別以10、15、20、25、30min為香蕉的護色時間,測其褐變度(方法同上),以褐變度抑制率為指標,確定最佳的護色時間。

1.3.4 熱燙溫度的確定 漂燙溫度對冷凍產品的穩定性有著關鍵性影響,分別以75、80、85、90、95、100℃漂燙已經護色好的香蕉,漂燙時間為1min。通過多酚氧化酶(PPO)和過氧化物酶(POD)兩種酶活力的大小結合實驗感官選出最佳的漂燙溫度。

1.3.5 熱燙時間的確定 用以上確定的熱燙溫度,分別漂燙0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0min,測其多酚氧化酶(PPO)、過氧化物酶(POD)的酶活力,方法與確定漂燙溫度相同,并結合香蕉質構的性質確定漂燙時間。

1.3.6 香蕉果心的凍結溫度曲線 利用復合護色劑配方,護色20min,在100℃下熱燙1.5min,在-18℃冰箱中預冷到中心溫度達到10℃左右,置于-28、-40、-70℃三個溫度下進行冷凍,并用多路溫度計縱向插入香蕉果心中心,測其溫度,繪制凍結曲線,確定可以達到速凍的凍結溫度。

1.3.7 巧克力涂衣溫度的確定 巧克力涂衣溫度對香蕉果心脆皮雪糕的表觀有很大影響,因此采用感官評分標準表3,確定巧克力涂衣溫度。

表3 產品涂衣感官評分標準Table 3 The standards of product sensory score

1.3.8 最佳工藝條件的確定 以單因素實驗為基礎,由于熱燙溫度與熱燙時間對香蕉果心酶活的影響成此消彼長關系:如果在滅酶程度一致的情況下,熱燙溫度越低,滅酶需要的熱燙時間越長;熱燙溫度越高,滅酶需要的熱燙時間越短。但熱燙的時間越長,對香蕉果心的質構影響越明顯。因此選定對香蕉巧克力脆皮雪糕影響關鍵的因素:護色時間、熱燙時間、巧克力涂衣溫度,采用三因素三水平正交實驗對其進行優化,見表4。

表4 最佳工藝條件的正交實驗因素及水平設計Table 4 The best factors and level of process conditions

1.4 數據處理方法

采用origin 8.5軟件作圖,正交實驗結果采用正交設計助手3.1進行分析處理。每個實驗重復3次,數據用“平均數±標準差”表示。

2 結果與分析

2.1 單一護色劑護色效果

由圖1可知,L-半胱氨酸抑制香蕉果心褐變的效果非常明顯,但是L-半胱氨酸隨著濃度的增大護色效果下降,在濃度為0.1%,褐變抑制率最高達到了48.53%,護色效果最佳,濃度為0.6%時護色效果最差。如果以此為依據進行正交實驗,需縮小濃度差,濃度為0.1%左右選取點,進行實驗。

圖1 L-半胱氨酸護色效果Fig.1 Effect of L-cysteine on banana color-protecting

由圖2可知,檸檬酸的酸性較強,能提高護色液的pH,對香蕉果心的護色效果很明顯,不論濃度高低對香蕉果心的褐變抑制率基本差別不大,隨濃度的增高抑制率先升高隨后降低,呈現緩慢變化趨勢,在濃度到達0.4%時褐變抑制率達到最高點,褐變抑制率達到42.58%。

圖2 檸檬酸護色效果Fig.2 Effect of citric acid on banana color-protecting

抗壞血酸是人體必需的營養素,同時也是香蕉的成分之一,抗壞血酸是一種抗氧化劑,用作護色劑,既營養又健康。根據圖3可知,抗壞血酸濃度為0.1%時,褐變抑制率幾乎為零;濃度為0.2%時,褐變抑制率達到了最高點為46.62%,當濃度繼續升高時,褐變抑制率反而下降,有可能是大量的脫氫抗壞血酸與食品中游離的氨基酸形成褪色物質,使得色澤變深[14]。

圖3 抗壞血酸護色效果Fig.3 Effect of ascorbic acid on banana color-protecting

D-異抗壞血酸鈉是食品行業中重要的抗氧保鮮劑,可保持食品的色澤,延長保質期,目前尚未發現任何毒副作用。圖4顯示,D-異抗壞血酸鈉在0.5%時,對香蕉果心的護色效果最佳,褐變抑制率達到了40.72%,再隨D-異抗壞血酸鈉濃度的增加,褐變抑制率趨于平緩。

圖4 D-異抗壞血酸鈉護色效果Fig.4 Effect of D-isoascorbate on banana color-protecting

植酸是對人體有益的營養品,在人體內的水解產物為肌醇和磷脂,前者具有抗衰老作用,后者是人體細胞重要組成部分,同時用于食品工業中可以作為新鮮果蔬的護色劑。圖5顯示植酸濃度為0.4%時,對香蕉果心的護色效果最好。隨著植酸濃度的增加,對香蕉果心的褐變抑制率呈上升趨勢,當到達濃度為0.4%時,褐變抑制率達到最大,達到40.47%,濃度再繼續增大,褐變抑制率急劇下降。

圖5 植酸護色效果Fig.5 Effect of phytic acid on banana color-protecting

根據圖1～圖5可知,L-半胱氨酸最佳護色濃度為0.1%,此時褐變抑制率為48.53%;檸檬酸最佳護色濃度為0.4%,此時褐變抑制率為42.58%;抗壞血酸最佳護色濃度為0.2%,褐變抑制率為46.62%;D-異抗壞血酸鈉最佳護色濃度為0.5%,褐變抑制率為40.72%;植酸最佳護色濃度為0.4%,褐變抑制率為40.47%。由此可以得三種最佳單一護色劑是:L-半胱氨酸、檸檬酸、抗壞血酸,最佳濃度分別為0.1%、0.4%、0.2%。

2.2 復合護色劑配方的確定

以單一護色劑護色效果為基礎,選定護色效果最好的L-半胱氨酸、檸檬酸、抗壞血酸三種單一護色劑進行復合,復合護色劑正交實驗結果如表5。

正交實驗極差分析可知,極差(Rj)越大,該因素對指標的影響越顯著,由表5可知,所選取的三個因素中,對褐變抑制率影響的主次順序是抗壞血酸>L-半胱氨酸>檸檬酸,由正交實驗結果分析可知復合護色劑配方的最佳組合是A2B1C2,即L-半胱氨酸添加量為0.1%,檸檬酸添加量為0.35%,抗壞血酸添加量為0.2%,該組合是表5中實驗4,褐變抑制率達48.25%,香蕉果心無褐變,果肉呈白色。

2.3 護色時間對褐變抑制率的影響

香蕉果心與護色劑反應時間的長短取決于護色時間的長短,對香蕉果心的護色也有很大的影響。圖6顯示護色時間為20min時,護色效果最好。在護色時間為10～20min時,護色效果非常明顯,但是趨勢相對來說比較平緩,護色時間為20min時,香蕉果心的褐變度抑制率達到頂峰,隨之在護色時間為20～30min之間時,護色效果下降。

表5 復合護色劑正交實驗結果Table 5 Results of orthogonal experiment of compound stabilizer color-protecting

圖6 不同護色時間的護色效果Fig. 6 Deferent effects of the deferent color-protecting times

2.4 熱燙溫度對酶活力的影響

從圖7可以看出,隨著熱燙溫度的增加,香蕉果心的多酚氧化酶(PPO)活性隨之降低,且在溫度為100℃時,酶活力達到最低。說明熱燙溫度越高,多酚氧化酶(PPO)活性越低。同時過氧化物酶(POD)活性隨著熱燙溫度的升高,活性也隨之下降,熱燙溫度在75～90℃時,活性下降比較緩慢,在95～100℃時,過氧化物酶(POD)活性下降變快。熱燙溫度75～90℃時,香蕉果心出現褐變,可能是熱燙溫度低,多酚氧化酶和過氧化物酶活性相對較高,不能抑制香蕉果心的褐變,熱燙溫度為100℃時,香蕉果心無褐變,果肉呈白色。

圖7 不同熱燙溫度對酶活性的影響Fig.7 The enzyme activity of different blanching temperature

2.5 熱燙時間對酶活力和質構的影響

從圖8可以看出,熱燙溫度為100℃時,隨著熱燙時間的增加,香蕉果心的多酚氧化酶(PPO)活性隨之降低。熱燙時間0.5～2min之間時,多酚氧化酶(PPO)活性下降比較緩慢;2.0～3.0min時香蕉多酚氧化酶(PPO)活性下降很快,說明熱燙時間越長,多酚氧化酶活性越低。同時過氧化物酶(POD)活性隨著熱燙時間的延長,活性也隨之下降,熱燙時間在0.5～1.5min之間時,活性下降比較緩慢,在1.5～3.0min時,過氧化物酶(POD)活性下降變快,熱燙時間為3min時,過氧化物酶(POD)活性最低。

圖8 熱燙時間對酶活力的影響Fig.8 The enzyme activity of different blanching time

熱燙時間對香蕉果心的風味和質構影響很大,本著盡量保持香蕉果心的風味質構的前提下,進行了質構考察,通過圖9可知,香蕉果心的彈性和咀嚼性的變化趨勢是一致的,在熱燙時間0.5～1.5min時,香蕉果心的彈性和咀嚼性幾乎沒有變化;在1.5～2.0min時,香蕉果心的彈性和咀嚼性急劇下降,嚴重影響了香蕉果心的質構。

圖9 熱燙時間對香蕉果心彈性和咀嚼性的影響Fig.9 The resilience and chewiness of different blanching time

2.6 香蕉果心的凍結溫度曲線

典型的凍結溫度曲線一般分為三個階段:初階段、中階段和終階段[15]。從圖10可以看出,香蕉果心的凍結溫度曲線也屬于典型的凍結溫度曲線,且得到香蕉果心的最大冰晶生成區在-5.0～-1.0℃之間。在-28℃凍結,通過其最大冰晶生成區需要120min左右,不屬于快速凍結;在-40℃凍結,通過其最大冰晶生成區需要35min左右,也達不到快速凍結;在-70℃凍結,通過最大冰晶生成區,只需要20min,屬于速凍的范疇。由于香蕉本身比較容易產生凍害,如果采用凍結速率相對低的方式不僅影響其營養價值、風味及組織結構,也會影響其色澤。因此凍結溫度選用可以達到速凍的-70℃作為產品的凍結溫度。

圖10 香蕉果心凍結曲線Fig.10 Frozen temperature curve of banana

2.7 巧克力涂衣溫度對涂衣感官評分的影響

巧克力外衣是產品的表皮,直接影響產品的質量。據圖11可知,涂衣溫度在40～50℃,感官評分與涂衣溫度幾乎成線性關系,在涂衣溫度為50℃時,涂衣效果最好,隨后隨著涂衣溫度的繼續上升,感官評分隨之下降。說明涂衣溫度過高或過低都會影響感官品質,涂衣溫度過高,巧克力不能附著于香蕉表皮,涂衣溫度過低,涂衣溫度太厚而且還有氣泡不光滑。只有涂衣溫度為50℃時,巧克力表皮光滑的附著與香蕉果心的表面,且厚度適宜。

圖11 巧克力涂衣溫度對產品涂衣感官評分的影響Fig.11 The products sensory score of different chocolate melt temperature

2.8 香蕉巧克力脆皮雪糕最佳工藝條件的確定

根據護色時間、熱燙溫度、熱燙時間、巧克力涂衣溫度的單因素實驗,本著香蕉果心與新鮮香蕉基本上一致的原則,選取對香蕉巧克力脆皮雪糕工藝影響最大工藝條件進行了正交實驗,正交實驗結果如表6。

由表6中的極差(Rj)可知:在選取的三個因素護色時間、熱燙時間、巧克力涂衣溫度中,對香蕉巧克力脆皮雪糕影響的主次順序依次是:熱燙時間、護色時間、巧克力涂衣溫度,即B>A>C。由表6分析可知,最佳工藝條件組合是A2B3C3,護色時間為20min,熱燙時間為2.0min,巧克力涂衣溫度為55℃,表中并沒有此組合,按照該組合做三次平行驗證實驗,綜合評分為經驗證性實驗得到綜合評分9.7±0.2,此時香蕉果肉呈白色,巧克力衣純黑無霜變,有巧克力淡淡的味道,既有香蕉本身的清甜味道又有巧克力的清香,冰糕整體完整,巧克力衣光滑無裂痕。

表6 優化香蕉巧克力脆皮雪糕工藝正交實驗結果Table 6 Chocolate banana fruit ice cream heart process optimization orthogonal experiment results

2.9 香蕉巧克力脆皮雪糕的理化指標及微生物指標

表7 理化指標Table 7 Physicochemical indexes

表8 微生物指標Table 8 Microbiological indicator

3 結論

結合單因素實驗確定了對香蕉果心護色效果最好單一護色劑(抗壞血酸、L-半胱氨酸、檸檬酸)和護色時間(20min)、對香蕉果心滅酶效果好的熱燙溫度(100℃)和熱燙時間(1.5min),香蕉果心最佳凍結溫度(-70℃),產品最佳巧克力涂衣溫度(50℃)。通過正交實驗和感官評分,確定了香蕉巧克力脆皮雪糕的護色劑最佳配方為L-半胱氨酸添加量0.1%,檸檬酸添加量0.35%,抗壞血酸添加量0.2%;最佳護色時間為20min,100℃下最佳熱燙時間為2.0min,最佳巧克力涂衣溫度為55℃。

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Process optimization of banana chocolate crispy ice cream bar

LIU Jun-wei,WANG Wei-min*,CHEN Su-hua,LIU Yan-chun,ZHONG Sai-yi,HE Jin-yan,SHANG Chao-jie

(College of Food Science and Technology,Guangdong Ocean University,Zhanjiang 524088,China)

Banana chocolate crispy ice cream bar was made with banana pulp and chocolate. On the basis of single factor experiment,the best composite color-protecting agents of banana and the optimum process conditions of banana crispy chocolate ice cream production were determined by orthogonal test. The results showed that the best composite color-protecting agents of banana was 0.1%L-cysteine,0.35% citric acid ,0.2% ascorbic acid and the optimum process conditions of banana crispy chocolate ice cream production was protecting color for 20 minutes,heating under 100℃ for 2.0 minutes,freezing at-70℃,coating chocolate at 55℃.

bananas;compound color fixative;color-preserving;blanching;chocolate coating

2014-09-17

劉俊圍(1988-)，女，碩士在讀，研究方向：食品加工與貯藏。

*通訊作者:王維民(1958-)，男，本科，教授，研究方向：食品加工與貯藏。

廣東省科技計劃項目(2012B2130106050)；廣東海洋大學“創新強校工程”項目(GDOU2013041103)。

TS201.1

B

1002-0306(2015)11-0227-07

10.13386/j.issn1002-0306.2015.11.038