即食海帶粉成型工藝條件的優化研究

石巖，陳芳甜

（1.日照市農產品質量安全檢驗檢測中心，山東日照276800；2.日照職業技術學院，山東日照276800）

即食海帶粉成型工藝條件的優化研究

石巖1，陳芳甜2

（1.日照市農產品質量安全檢驗檢測中心，山東日照276800；2.日照職業技術學院，山東日照276800）

選用具有較高營養價值的大型海生褐藻植物海帶為原料，經酶解、固化、護色、熟化等一系列工藝制成即食海帶粉。本文主要探討在海帶經酶解后的氯化鈣體系固化過程。分別探討不同濃度、不同時間和不同溫度下的氯化鈣對海帶粉成型的影響。試驗結果表明：在溫度25℃、2%的氯化鈣溶液中固化60 s，清水洗凈后再在溫度25℃、0.2%的氯化鈣溶液中進一步固化20 min，所形成的凝膠效果最佳，其拉伸強度和彈性達到最大值。

海帶；氯化鈣；凝膠特性；拉伸強度；彈性

Abstract：The kelp which is a kind of large marine brown algal plant with more nutritious was chosen as experimental raw materials to product instant kelp powder.The experiment procedure included a series of crafts，such as enzymatic hydrolysis，curing，nursing of color and ripening etc.The author mainly discussed the curing process of calcium chloride system while the kelp was enzymatically hydrolyzed.The effects on the formation of kelp powder were influenced by different concentration，different time and different temperature.It showed by experimental results that when the kelp was solidified for 60 s in the 2%calcium chloride solution of 25℃，then cleaned it up，put it into the 0.2%calcium chloride solution of 25℃ to solidify for 20 min，the resulting gel was the best，which could reach maximum of tensile strength and elasticity.

Key words：kelp；calcium chloride；gel properties；tensile strength；elasticity

海帶（Laminaria japonica），又名昆布、江白菜，是一種在溫帶區域低溫海水中生長的大型海生褐藻類植物，屬于藻類植物。

海帶中富含褐藻膠和碘質，可直接食用或作為工業原料[1]。它主要含有褐藻酸鈉、甘露醇、粗蛋白、鉀和碘等，此外，還含有VC，脯氨酸和鈉、鎂、錳、鋅、銅等微量元素。研究發現，海帶的藥理作用與其所含有多糖有關，由于海帶藻體組織結構成份主要是纖維質、海帶雜多糖、海藻酸和果膠質，人體無法直接吸收。應用酶解技術將纖維質和果膠質水解，可提取海帶多糖[2]。海帶中多糖有褐藻糖膠、褐藻膠和海藻淀粉3種[3]。

褐藻酸鈉低熱無毒，易膨化，柔韌度高，在食品中具有凝固、增調、乳化、懸浮、穩定和防止食品干燥的功能。海帶中本身含有22%～26%的褐藻酸鈉，同時海帶酶解后得到的海帶多糖中含有褐藻膠，褐藻膠是褐藻酸、褐藻酸鹽類及褐藻酸有機衍生物的統稱，通常是指褐藻酸鈉[4]。

褐藻酸鈉含有游離的羥基和羧基，不穩定，這些基團能與大多數二價或多價金屬離子交聯反應形成不溶于水的褐藻酸金屬鹽。由此可用氯化鈣中金屬鈣離子將鈉離子置換出來，形成褐藻酸鈣凝膠。褐藻酸鈣凝膠因具有生物降解性、生物相容性、高透氧性、吸濕成膠性、高離子吸附性等特點，在即食海帶粉成型的研究中具有重要意義[5]。

本試驗主要是對氯化鈣體系制備即食海帶粉成型的研究，此前多次試驗單獨一次使用氯化鈣并不能使褐藻酸鈉鈣化完全，導致Ca2+與褐藻酸鈉的凝膠性能效果不佳，拉伸強度差，易斷裂。所以采用二次固化的方法使已形成的褐藻酸鈣凝膠進一步固化，增加凝膠的交聯程度，因而凝膠的拉伸程度和彈性都達到最佳效果。目前，針對即食海帶粉的研究尚不多見，尤其是在海帶粉成型方面尚有很多值得研究的方面，因而本研究具有一定的創新性和實際應用的必要性。

1 材料與設備

1.1 材料

海帶：供試的海帶來自大潤發超市，均為淡干海帶，提前一天浸泡，洗去污染物，第2天進行處理。

1.2 主要儀器與藥品

PL1502-S電子天平、AL204電子分析天平：梅特勒托利多公司；HH-2數顯恒溫水浴鍋：江蘇正基儀器公司；HX-PB909料理機：奧克斯集團。

木聚糖酶（10萬U/g）：深圳恒生生物科技有限公司；中性蛋白酶（10萬 U/g）、纖維素酶（10 000U/g）：南寧龐博生物工程有限公司；無水氯化鈣（分析純）：國藥集團化學試劑有限公司。

2 方法

2.1 海帶勻漿液的制備

稱取海帶140 g，用料理機打碎，水浴鍋提前預熱到35℃，按海帶濕基比例的0.04%稱取混合酶（按質量比木聚糖酶∶纖維素酶∶中性蛋白酶=1∶2∶1），放入打碎的海帶中酶解4 h，酶解后加入之前適量海帶勻漿漿液，進一步用料理機將海帶酶解混合物打成均勻漿液。

2.2 試驗設計

2.2.1 第1次固化

2.2.1.1 不同濃度處理對即食海帶粉成型效果的影響試驗

用注射器抽取10 mL海帶勻漿液，打入不同濃度的氯化鈣1.6%、2.0%、3.0%溶液中浸泡，撈出，瀝去多余的水分，測定各項指標，每種結果重復3次，進行感官評定。

2.2.1.2 不同時間處理對即食海帶粉成型效果的影響試驗

用注射器抽取10 mL海帶勻漿液，打入濃度為2.0%氯化鈣溶液中浸泡，按照30、60、90 s時間進行浸泡撈出，瀝去多余的水分，每種結果重復3次，進行感官評定。

2.2.1.3 不同溫度處理對即食海帶粉成型效果的影響試驗

用注射器抽取10 mL海帶勻漿液，打入濃度為2.0%氯化鈣溶液，浸泡 60 s，按 25、40、60℃不同溫度對氯化鈣溶液進行處理，浸泡后撈出，瀝去多余的水分，每種結果重復3次，進行感官評定。

2.2.2 第2次固化

第2次固化的基礎是在第1次固化后海帶粉成型的最佳效果下進行的。本次試驗同第1次固化研究的條件相同，分別測試不同濃度、不同時間、不同溫度下海帶粉成型的最佳效果。

2.2.2.1 不同濃度處理對即食海帶粉成型效果的影響試驗

用注射器抽取10 mL海帶勻漿液打入2%氯化鈣溶液中浸泡60 s（做3組），撈出，洗凈，瀝去多余的水分，再分別放入0.1%、0.2%、0.3%氯化鈣溶液中浸泡，撈出，瀝去多余的水分，測定各項指標，每種結果重復3次，進行感官評定。

2.2.2.2 不同時間處理對即食海帶粉成型效果的影響試驗

用注射器抽取10 mL海帶勻漿液，打入濃度為2%的氯化鈣溶液中浸泡60 s后洗凈，再按照表1時間進行浸泡撈出，瀝去多余的水分，洗凈，每種結果重復3次，進行感官評定。

表1 氯化鈣第2次固化時間Table 1 Second curing time of calcium chloride

2.2.2.3 不同溫度處理對即食海帶粉成型效果的影響試驗

用注射器抽取10 mL海帶勻漿液，打入濃度為2%的氯化鈣溶液中浸泡60 s后洗凈，改變氯化鈣溶液的溫度，按25、40、60℃溫度進行第2次固化浸泡，每種結果重復3次，進行感官評定。

2.2.3 測定指標及方法

海帶粉的感官評定：對于制備好的海帶粉先觀察其顏色和透明度，再用手緩慢拉伸至斷開，根據手感判斷即食海帶粉的拉伸強度。同時用力壓海帶粉，觀察海帶粉壓縮后回復的高度，判斷海帶粉的彈性。

感官評定，評審組由5位評審員成立，采用打分制，1分～10分，每組3個平行試驗，取平均值，具體值評價標準見下表2。

表2 海帶粉感官評價標準表Table 2 Sensory evaluation standard of kelp powder

2.2.4 數據分析與處理

所有試驗重復3次，通過感官評定進行打分（分值為1分～10分），取平均值，結果以平均值±標準差的形式表示，分析試驗數據。

3 結果與分析

3.1 第1次固化

3.1.1 不同濃度氯化鈣處理對即食海帶粉成型效果的影響

拉伸強度和彈性是即食海帶粉成型效果的最基本指標，從拉伸強度和彈性可看出凝膠性能。采用感官鑒定的方法進行評定見表3。

表3 不同濃度處理對即食海帶粉成型效果感官鑒定Table 3 Treatment with different concentrations on the sensory identification of instant kelp powder forming effect

研究表明，氯化鈣溶液之所以對褐藻酸鈣具有凝膠特性，不同濃度的氯化鈣溶液對褐藻酸鈣的凝膠特性會產生不同的影響。當氯化鈣濃度低于2.0%時：交聯程度的增大導致凝膠的結構致密，其彈性也逐漸增大。當氯化鈣達到2.0%時：褐藻酸鈣凝膠的拉伸強度和彈性最大。當氯化鈣濃度高于2.0%時，由于氯化鈣濃度過高，迅速形成致密的交聯結構，凝膠表面網狀結構過于致密，凝膠內部未完全的褐藻酸鈣，因而凝膠的彈性降低。由此可知即食海帶粉成型受氯化鈣濃度的影響很大，并且最佳濃度為2.0%。

3.1.2 不同時間處理對即食海帶粉成型效果的影響

研究表明2%的氯化鈣溶液對即食海帶粉成型效果最好，然而不同浸泡時間對凝膠性能產生不同影響，不同浸泡時間的拉伸強度和彈性的感官評定見表4。

表4 不同時間對即食海帶粉成型效果感官鑒定Table 4 Treatment with different time instant kelp powder forming effect on sensory identification

研究表明，當海帶勻漿液在2%氯化鈣溶液中浸泡60 s時，其拉伸強度和彈性達到最佳。時間過短，Ca2+與Na+交聯程度較低，隨著氯化鈣固化時間的增加凝膠的交聯程度增大，凝膠的拉伸程度也增大，彈性也增大。當時間過長，在凝膠的表面形成致密的交聯結構，表面Ca2+過多，阻礙了Ca2+向凝膠內部的擴散，使得內部不能形成完整的凝膠結構，凝膠變脆，拉伸強度變差。同樣對彈性，由于凝膠表面網狀結構過于致密，凝膠內部未完全的褐藻酸鈣，因而凝膠的彈性降低。所以海帶勻漿液在2%氯化鈣溶液中浸泡60 s時，其拉伸強度和彈性達到最佳。

3.1.3 不同溫度處理對即食海帶粉成型效果的影響

10 mL的海帶勻漿液與2%的氯化鈣，在25（室溫下）、40、60℃3種溫度下進行固化反應，固化時間為60 s，制得不同的褐藻酸鈣凝膠體，其即食海帶粉成型的感官評定結果見表5。

表5 不同溫度對即食海帶粉成型效果感官鑒定Table 5 Treatment with different temperature on sensory identification of instant kelp powder forming effect

由表5可知溫度對凝膠特性有影響，在25℃時，凝膠體強度好，彈性大，外觀特征也較好，達到最佳效果。40℃和60℃時由于溫度過高其色澤欠佳，褪色嚴重，膠體較硬，可能是隨溫度的遞增，海藻酸鈉分子間的G、M段容易分開，就不易和Ca2+形成網絡結構，所以凝膠性能變差。

3.2 第2次固化

3.2.1 不同濃度氯化鈣處理對即食海帶粉成型效果的影響

本次濃度處理是在第1次最佳固化基礎上的再處理，第1次固化的主要目的是Ca2+與Na+的交聯形成凝膠，然而1次固化并不完全，并且Ca2+向凝膠內部的擴散時間不長，使得內部不能形成完整的凝膠結構，只能在表面形成一層薄膜。第2次固化的主要目的是對褐藻酸鈣凝膠性的進一步鞏固，使海帶粉中固化完全。

用注射器抽取10 mL海帶勻漿液打入2%氯化鈣溶液中浸泡60 s，撈出，洗凈，瀝去多余的水分，再分別放入0.1%、0.2%、0.3%氯化鈣溶液中浸泡，撈出，瀝去多余的水分，測定各項指標，每種結果重復3次，感官評定結果見表6。

表6 不同濃度處理對即食海帶粉成型效果感官鑒定Table 6 Treatment with different concentrations on the sensory identification of instant kelp powder forming effect

通過表6的感官評定可知，隨氯化鈣濃度的增加即食海帶粉成型效果呈先遞增再遞減的趨勢。當氯化鈣為0.1%時，濃度過低，凝固能力過弱，其拉伸強度和彈性都較差。當濃度為0.3%時，濃度稍高，Ca2+過多，持水率低，易斷裂。所以以0.2%氯化鈣效果為最佳，其拉伸強度和彈性都達到最佳值。

3.2.2 不同時間處理對即食海帶粉成型效果的影響

用注射器抽取10 mL海帶勻漿液打入2%氯化鈣溶液中浸泡60 s，撈出，洗凈，瀝去多余的水分，再分別放入 0.2%氯化鈣溶液中浸泡 5、10、15、20、25 min，撈出，瀝去多余的水分，測定各項指標，每種結果重復3次，感觀評價結果見表7。

表7 不同時間處理對即食海帶粉成型效果感官鑒定Table 7 Treatment with different time on sensory identification of instant kelp powder forming effect

通過表7的感官評定可知，隨時間的增加即食海帶粉成型效果呈先遞增后遞減的趨勢。當已固化一次的海帶粉再次固化時，海帶中的褐藻酸鈣已經形成，只是固化不完全，時間較短，Ca2+與Na+交聯程度較低，所以本次固化的目的是在降低了氯化鈣濃度的同時探究不同時間固化的效果，當時間過短時，固化效果差；隨著時間的增加，固化效果越好，其拉伸強度和彈性也達到最佳；當時間繼續增加時，鈣化完全，但是持水率降低，易斷裂。所以第2次固化20 min效果最好。

3.2.3 不同溫度處理對即食海帶粉成型效果的影響

用注射器抽取10 mL海帶勻漿液打入2%氯化鈣溶液中浸泡1 min，撈出，洗凈，瀝去多余的水分，再分別放入0.2%氯化鈣溶液中浸泡20 min，2次浸泡溫度設置25、40、60℃，撈出，瀝去多余的水分，測定各項指標，每種結果重復3次，感觀評價結果見表8。

表8 不同溫度處理對即食海帶粉成型效果感官鑒定Table 8 Different temperature treatments on sensory identification of instant kelp powder forming effect

通過表8感官評定可知，第2次固化時的最佳溫度與第1次相同，在25℃時，其色澤、拉伸強度、彈性都達到最佳。

4 結論

由于海帶酶解后含有大量的褐藻酸鈉，能與除鎂汞以外的二價金屬發生快速的離子交換反應，生成褐藻酸鹽凝膠，其中以與氯化鈣形成的凝膠薄膜強度為最大。通過氯化鈣可使海帶勻漿液成型，2次固化得到拉伸強度和彈性都較好的即食海帶粉。

第1次固化：海帶勻漿液在25℃、2%的氯化鈣溶液中浸泡60 s，其拉伸強度和彈性達到最大值，成型效果最佳。

第2次固化：第1次固化后的海帶粉用清水洗凈后，在25℃、0.2%的氯化鈣溶液中浸泡20 min，其拉伸強度和彈性達到最大值，成型效果最佳。

氯化鈣溶液在低溫下固化效果較好，但從經濟角度考慮，以常溫即25℃固化效果最佳，其拉伸強度、彈性和色澤達到最佳效果。

[1]劉艷如,李治.海帶的深加工及營養成分分析[J].食品工業科技,1998(2):54

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Study on Optimization of Instant Kelp Powder Molding Process Conditions

SHI Yan1，CHEN Fang-tian2
（1.Rizhao Ispection and Testing Center for Agricultural Products and Quality，Rizhao 276800，Shandong，China；2.Rizhao Polytechnic，Rizhao 276800，Shandong，China）

2017-02-04

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.19.018

石巖（1987—），男（漢），助理工程師，碩士研究生，研究方向：農產品質量安全。