復(fù)合型枸杞果糕配方優(yōu)化與抗氧化能力的評(píng)價(jià)

*索菲婭高云飛陶媛媛馬進(jìn)花

(1.北方民族大學(xué)，植物性農(nóng)產(chǎn)品貯藏與加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,寧夏銀川 750021;2.北方民族大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院,寧夏銀川 750021)

枸杞(LyciumBarbarumL.),又名枸杞子,是茄目茄科枸杞屬植物的果實(shí)[1]。枸杞因含有豐富的維生素、蛋白質(zhì)、微量元素及多種活性物質(zhì)而具有增強(qiáng)免疫力、防衰老、抗腫瘤、抗氧化等功能,是“藥食同源”的植物資源[2～3]。但枸杞采摘后不耐貯藏,常溫7 d內(nèi)極易發(fā)生褐變、質(zhì)變和腐變[4]。因此,市場(chǎng)銷售80%以上以干果為主,精深加工高附加值的枸杞產(chǎn)品較少[5],枸杞加工產(chǎn)品主要有枸杞酒[6]、枸杞面包[7]、枸杞粉[8]、枸杞精油[9]等,所以,開(kāi)發(fā)更多的枸杞產(chǎn)品已經(jīng)成為整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟待解決的問(wèn)題。

果糕作為水果深加工的一種較好方式,較大程度地保留了水果中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),加工成天然的低糖營(yíng)養(yǎng)食品,廣受消費(fèi)者喜歡[10]。但傳統(tǒng)的枸杞果糕口感和營(yíng)養(yǎng)單一,產(chǎn)品附加值較低,且枸杞性熱，吃多易上火，使得枸杞果糕消費(fèi)空間難以提升。而葡萄作為寧夏當(dāng)?shù)靥厣?含有礦物質(zhì)、酚類物質(zhì)等豐富的營(yíng)養(yǎng)成分,對(duì)改善動(dòng)脈粥樣硬化、心腦血管疾病等有良好的效果[11];菊花可疏散風(fēng)熱、解毒[12～13],對(duì)枸杞引起的上火具有很好的緩解及中和作用。因此,開(kāi)發(fā)符合市場(chǎng)需求的復(fù)合枸杞果糕十分必要。

當(dāng)前,蜜餞果糕類食品的品質(zhì)鑒定一般采用感官評(píng)定的方法,其在描述上具有主觀性和模糊性,不能準(zhǔn)確地反映處理間的差異[14],因此借助質(zhì)構(gòu)儀通過(guò)模擬人的口腔和手臂對(duì)食品進(jìn)行質(zhì)地分析,并將感官評(píng)定與質(zhì)構(gòu)儀器測(cè)定相結(jié)合,可以更科學(xué)的反映食品質(zhì)量。此外,有關(guān)果糕產(chǎn)品抗氧化方面的研究較少,通過(guò)化學(xué)方法將復(fù)合枸杞果糕與其他果糕抗氧化能力進(jìn)行比較,能夠更全面的了解復(fù)合枸杞果糕的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

本研究在單因素實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面優(yōu)化的基礎(chǔ)上,以枸杞、葡萄、菊花為原料制作復(fù)合枸杞果糕,并通過(guò)感官評(píng)價(jià)結(jié)合質(zhì)構(gòu)分析以及化學(xué)測(cè)定,對(duì)復(fù)合枸杞果糕進(jìn)行品質(zhì)和抗氧化能力的比較分析,合理、科學(xué)評(píng)價(jià)復(fù)合型果糕的價(jià)值,為枸杞的深加工開(kāi)辟新途徑,為復(fù)合型果糕的研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

寧杞5號(hào)鮮果 寧夏農(nóng)林科學(xué)院枸杞研究所;新鮮葡萄、干菊花、白砂糖 北方民族大學(xué)百貨超市;檸檬酸 廣東味多美食品配料有限公司;瓊脂粉 福建省綠麒食品膠體有限公司;卡拉膠 綠新食品有限公司;低酰結(jié)冷膠 河南明瑞食品添加劑有限公司。

JKLZ4烤爐 北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司;JYL-C012九陽(yáng)榨汁機(jī) 九陽(yáng)股份有限公司;TMS-Pro食品物性分析儀 美國(guó)FTC公司;DW-86L386超低溫保存箱 青島海爾特種電器有限公司;WK2102美的電磁爐 廣東美的生活電器制造有限公司;722S分光光度計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程及操作要點(diǎn) 參考張雅娜等[15]方法制作工藝流程并修改,如下:

原料預(yù)處理→調(diào)配→熬煮→注模成型→冷卻→烘烤→脫模切塊

原料預(yù)處理:挑選新鮮的枸杞、葡萄洗凈,葡萄去皮去籽;調(diào)配:枸杞、葡萄、菊花分別以1∶4、7∶3、1∶40的比例(依據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)確定)添加水后,用榨汁機(jī)制成漿液,紗布過(guò)濾除去殘?jiān)?并以枸杞漿:葡萄漿:菊花漿為1∶1∶1的配比制成復(fù)合果漿,為響應(yīng)面優(yōu)化復(fù)合果漿的添加量做準(zhǔn)備;熬煮:將白砂糖、檸檬酸、復(fù)合果漿、復(fù)合膠以及水的混合溶液置于電磁爐上熬制,時(shí)間控制在1 min左右,攪拌均勻即可;注模成型:準(zhǔn)備25.5 cm×13.0 cm×6.2 cm的模具,倒入熬制好的漿料(漿料高度為1 cm);冷卻、烘烤:常溫冷卻成型,成型樣品在50 ℃烘制22～24 h,過(guò)程中翻轉(zhuǎn)2～3次;脫模切塊:烘烤結(jié)束,脫模并切成3.5 cm×5 cm的長(zhǎng)方形塊狀物。

1.2.2 復(fù)合枸杞果糕配方單因素實(shí)驗(yàn) 以總重量(白砂糖、檸檬酸、復(fù)合果漿、復(fù)合膠和水的總重量)100 g為基準(zhǔn),考察不同添加量的白砂糖、檸檬酸、復(fù)合果漿、復(fù)合膠對(duì)復(fù)合枸杞果糕綜合評(píng)分的影響,其單因素的具體實(shí)驗(yàn)見(jiàn)表1。其中,復(fù)合膠最佳配比參考張雅娜等[15]方法,即卡拉膠:瓊脂:低酰結(jié)冷膠為1∶1∶0.12(前期正交試驗(yàn)確定,數(shù)據(jù)尚未發(fā)表)。

表1 單因素實(shí)驗(yàn)Table 1 Experiment of single factors

1.2.4 感官評(píng)定 參照曹冠華等[16]方法并進(jìn)行修改,成立感官評(píng)定小組(食品專業(yè)10人,男女比例為1∶1),把不同的待評(píng)樣品隨機(jī)分配給品評(píng)員,由品評(píng)員對(duì)樣品進(jìn)行逐一評(píng)價(jià),每進(jìn)行完一個(gè)樣品的評(píng)價(jià)后要漱口,2分鐘后對(duì)下一個(gè)樣品品評(píng)[17]。果糕感官評(píng)分見(jiàn)表3。

表3 果糕感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Sensory evaluation standard of fruit cake

1.2.5 不同果糕的制作方法 總重量為100 g,在響應(yīng)面優(yōu)化的最佳配方基礎(chǔ)上,分別制作空白果糕、復(fù)合枸杞果糕、枸杞果糕、葡萄果糕、菊花葡萄果糕、菊花果糕,制作工藝配方見(jiàn)表4。

表4 不同果糕工藝配方Table 4 Processing formulas of different fruit cakes

1.2.3 復(fù)合枸杞果糕響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn) 在復(fù)合枸杞果糕單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,依據(jù)Box-Behnken設(shè)計(jì)原理,選取白砂糖、檸檬酸、復(fù)合果漿和復(fù)合膠添加量4個(gè)因素為自變量,綜合評(píng)分為響應(yīng)值,對(duì)復(fù)合枸杞果糕進(jìn)行4因素3水平的響應(yīng)面設(shè)計(jì),各因素變化及水平編碼見(jiàn)表2。

表2 響應(yīng)面因素水平設(shè)計(jì)Table 2 Design of factors and levels of response surface

1.2.6 質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的測(cè)定 質(zhì)構(gòu)測(cè)定指標(biāo)包括:硬度、彈性、粘附性、咀嚼性、內(nèi)聚性[18-20]。參數(shù)設(shè)置:測(cè)試類型T.P.A;測(cè)試探頭直徑2 mm;測(cè)定前探頭速度:1.0 mm/s;測(cè)定時(shí)探頭速度:1.0 mm/s;測(cè)定結(jié)束探頭速度:1.0 mm/s;應(yīng)變:30%;觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載:5.0 g。把制作好的果糕切成15 mm×15 mm×7 mm的長(zhǎng)方體,測(cè)定時(shí),置于探頭正下方,連續(xù)壓縮2次樣品,2次間隔時(shí)間為2秒,通過(guò)計(jì)算機(jī)讀取數(shù)據(jù),每1組樣品測(cè)定次。

1.2.7 抗氧化活性的測(cè)定 參照張志寧等[21]方法測(cè)定6果糕中類胡蘿卜素總量;參照袁燕等[22]方法測(cè)定果糕中黃酮含量;參照劉慧[23]和黃樹(shù)蘋等[24]方法測(cè)定果糕中總酚含量;參照吳燦軍[25]和Afsaneh等[26]方法測(cè)定果糕中DPPH自由基清除率;參考黃菊華[27]和Shi等[28]方法來(lái)測(cè)定果糕中的鐵離子還原力。

1.2.8 綜合評(píng)分的計(jì)算

綜合評(píng)分(分)=感官評(píng)分×40%+彈性×20%+硬度×20%+內(nèi)聚性×20%

1.3 數(shù)據(jù)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)合枸杞果糕配方的單因素實(shí)驗(yàn)

由圖1A可知,白砂糖添加量對(duì)復(fù)合枸杞果糕綜合評(píng)分的影響呈單峰型變化。當(dāng)添加量為17%時(shí),綜合評(píng)分最高。因此,確定白砂糖的最佳取值范圍為14%～20%;如圖1B所示,隨著檸檬酸添加量的增加,綜合評(píng)分呈先上升后下降趨勢(shì)。當(dāng)檸檬酸添加量為0.18%時(shí),復(fù)合果糕口感最佳,綜合評(píng)分最高,檸檬酸最佳取值范圍為0.16%～0.20%;由圖1C可知,隨著果漿添加量增大,復(fù)合枸杞果糕綜合評(píng)分先呈增大的趨勢(shì),當(dāng)達(dá)到30%時(shí),分值達(dá)到最大,之后快速下降,故確定復(fù)合果漿最佳添加量為25%～35%;由圖1D可看出,隨著復(fù)合膠添加量增加,綜合評(píng)分先升高后下降。在復(fù)合膠為2.12%時(shí),復(fù)合果糕綜合評(píng)分最高,軟硬適中,富有彈性,口感柔和。因此復(fù)合膠最佳取值范圍為2.07%～2.17%。

圖1 復(fù)合枸杞果糕不同單因素的添加量對(duì)綜合評(píng)分的影響Fig.1 Effects of different single factor addition of Lycium barbarum compositefruit cake on comprehensive scores

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)

運(yùn)用Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)建立數(shù)學(xué)模型,白砂糖、檸檬酸、復(fù)合果漿和復(fù)合膠添加量為變量,以感官評(píng)分和質(zhì)構(gòu)測(cè)定的綜合評(píng)分為響應(yīng)值,4因素3水平響應(yīng)面結(jié)果見(jiàn)表5、表6。

表5 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果Table 5 Response surface design results

表6 方差分析結(jié)果Table 6 Variance analysis results

使用軟件Design-Expert 8.0.5對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行二次多元回歸擬合和方差分析,得到多元回歸方程式為:

Y=32.36+0.13A-0.31B+0.29C-4.167E-003D+0.328AB-0.063AC-1.29AD-0.31BC-0.30BD-1.42CD-3.52A2-2.47B2-2.94C2-1.94D2

由表6可知,二次多項(xiàng)式模型P<0.0001,失擬項(xiàng)P=0.7655>0.05,說(shuō)明方程擬合程度比較好,誤差小,該方程與實(shí)測(cè)值能較好的擬合;復(fù)數(shù)相關(guān)系數(shù)R2為0.9816,表明回歸方程對(duì)綜合評(píng)分的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值具有較好的相關(guān)性,則可用該模型進(jìn)行復(fù)合枸杞果糕工藝優(yōu)化的分析和預(yù)測(cè)。同時(shí),除了檸檬酸B、復(fù)合果漿C對(duì)復(fù)合枸杞果糕綜合評(píng)分的影響為顯著,白砂糖和復(fù)合膠AD、復(fù)合果漿和復(fù)合膠CD及所有的二次項(xiàng)對(duì)結(jié)果的影響均為極顯著(P<0.01)以外,其余均為不顯著。各因素對(duì)復(fù)合枸杞果糕綜合評(píng)分的影響不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系,影響順序?yàn)锽>C>A>D,即檸檬酸>復(fù)合果漿>白砂糖>復(fù)合膠。

等高線是響應(yīng)面在水平方向的投影,等高線呈橢圓形表示兩因素交互作用對(duì)響應(yīng)值影響顯著,等高線呈圓形則表示兩因素交互作用對(duì)響應(yīng)值影響不顯著[29]。由圖2可知,白砂糖和復(fù)合膠、復(fù)合果漿和復(fù)合膠的交互作用分別對(duì)復(fù)合枸杞果糕綜合評(píng)分的影響較顯著。如圖2A,當(dāng)檸檬酸和復(fù)合果漿的添加量不變時(shí),隨著白砂糖和復(fù)合膠添加量的增加,復(fù)合枸杞果糕的綜合評(píng)分先增大后減小,同時(shí)白砂糖對(duì)響應(yīng)面坡度的改變要大于復(fù)合膠,說(shuō)明影響順序白砂糖>復(fù)合膠;在圖2B中,當(dāng)白砂糖和檸檬酸添加量一定時(shí),復(fù)合果漿和復(fù)合膠添加量的變化趨勢(shì)與圖2A相似,綜合評(píng)分呈單峰型變化,同理,復(fù)合果漿對(duì)綜合評(píng)分的影響要大于復(fù)合膠,這和方差分析結(jié)果是相一致的。

圖2 不同因素對(duì)復(fù)合枸杞果糕綜合評(píng)分交互作用的響應(yīng)面圖Fig.2 Response surface diagrams of interaction of different factors to comprehensive score ofLycium barbarum composite fruit cake

響應(yīng)面優(yōu)化得到復(fù)合枸杞果糕最佳添加量為:100 g總重量,其中白砂糖17.06%、檸檬酸0.18%、復(fù)合果漿30.29%、復(fù)合膠2.12%,復(fù)合枸杞果糕綜合評(píng)分理論值為32.38分。將上述因素修正為:白砂糖17.10%、復(fù)合果漿30.30%,其余因素不變,進(jìn)行3次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),復(fù)合枸杞果糕綜合評(píng)分實(shí)際值為32.34分,與理論值接近,說(shuō)明測(cè)定結(jié)果較穩(wěn)定,結(jié)論合理。

2.3 不同果糕感官品質(zhì)分析

如圖3,復(fù)合枸杞果糕在風(fēng)味、甜酸比、口感指標(biāo)方面均呈現(xiàn)出較高的分?jǐn)?shù),分別為12.0、8.17、11.50分,表現(xiàn)出復(fù)合枸杞果糕特有的滋氣味,在外觀、彈性、硬度、組織狀態(tài)方面,復(fù)合枸杞果糕彈性好,按壓后可恢復(fù)原型,軟硬適中,糕體組織緊致均勻細(xì)膩,且表面平滑干爽,其分值達(dá)到了8.33、8.0、8.17、15.5分;在色澤方面,復(fù)合枸杞果糕色澤較均勻,呈淺橘紅色,其分值達(dá)到了8.17分;復(fù)合型果糕較其他果糕的感官分值突出,為79.83分,表明同時(shí)添加枸杞、菊花、葡萄的復(fù)合枸杞果糕,具有添加復(fù)合果漿的和諧香味,且口感勁道不粘牙。

圖3 不同果糕的感官品質(zhì)分析Fig.3 Sensory evaluation analysis for different fruit cakes

2.4 感官和質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的皮爾遜相關(guān)性分析

從表7可知,外觀、組織狀態(tài)與各質(zhì)構(gòu)指標(biāo)無(wú)顯著相關(guān)性,說(shuō)明部分感官指標(biāo)與質(zhì)構(gòu)數(shù)值測(cè)定并沒(méi)有直接關(guān)聯(lián);色澤、風(fēng)味、甜酸度均與彈性、內(nèi)聚性呈極顯著相關(guān)(P<0.01),與咀嚼性呈顯著相關(guān)(P<0.05),口感則與彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性呈顯著相關(guān)(P<0.05),表明隨著彈性、咀嚼性和內(nèi)聚性的增加,呈現(xiàn)出來(lái)的果糕色澤、風(fēng)味、甜酸度、口感更好;色澤、甜酸度、口感、感官硬度則與硬度均相關(guān),其中甜酸度與硬度極顯著相關(guān)(P<0.01),表明色澤、甜酸度等感官品質(zhì)好的果糕也有一定的硬度。此外,感官?gòu)椥耘c粘附性呈負(fù)相關(guān),果糕越粘牙,則感官?gòu)椥砸簿驮讲睢＞C上所述,質(zhì)構(gòu)指標(biāo)是果糕品質(zhì)評(píng)價(jià)的一種有效方式。

表7 感官評(píng)價(jià)與質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的皮爾遜相關(guān)系數(shù)Table 7 Pearson correlation coefficient between sensory evaluation and texture index

2.5 不同果糕抗氧化能力分析

果糕中所含的類胡蘿卜素主要來(lái)自于枸杞,類胡蘿卜素既是枸杞果實(shí)中色素類物質(zhì),又是枸杞果實(shí)的功能成分之一,具有抗氧化、保護(hù)視力和肝臟等功效[30]。由圖4A可知,復(fù)合枸杞果糕和枸杞果糕類胡蘿卜素含量最高,分別為27.33和24.73 mg/100 g,其中復(fù)合枸杞果糕中類胡蘿卜含量也均高于其他果糕。

圖4 不同果糕抗氧化活性分析Fig.4 Analysis of antioxidant activity of different fruit cakes注:同一組不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

總酚是多羥基酚類化合物的總稱,因在抗腫瘤、抗氧化、抗炎方面的作用效果顯著,故將其作為評(píng)價(jià)生物抗氧化能力的重要指標(biāo)之一[31],如圖4B所示,6組果糕中復(fù)合枸杞果糕總酚含量最高,達(dá)到73.96 mg/100 g,6組果糕總酚含量由大到小依次為復(fù)合枸杞果糕>菊花葡萄果糕>枸杞果糕>葡萄果糕>菊花果糕>空白果糕。

研究表明黃酮類物質(zhì)可以有效的清除生物體內(nèi)的氧自由基,因此也是評(píng)價(jià)抗氧化能力的一個(gè)重要指標(biāo)[32]。在圖4C中,不同果糕之間在黃酮含量上存在顯著性差異(P<0.05)。復(fù)合枸杞果糕黃酮含量略高于菊花葡萄果糕,為11.66 mg/100 g,菊花葡萄果糕為10.24 mg/100 g,兩者黃酮含量均高于添加單一果漿的果糕。

如圖4D可知,復(fù)合枸杞果糕與其他果糕的乙醇提取物對(duì)于DPPH自由基的清除能力存在顯著性差異(P<0.05)。DPPH(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼)是一種以N為中心的自由基,通過(guò)樣品對(duì)其有一定清除效果,表示樣品具有一定抗氧化,減少活性氧損傷生物體的能力[33]。在6組果糕中復(fù)合枸杞果糕的DPPH自由基清除率達(dá)到42.7%,說(shuō)明復(fù)合枸杞果糕具有較好的抗氧化活性,其抗氧化能力優(yōu)于其余5組果糕,且自由基清除率從大到小依次為復(fù)合枸杞果糕>菊花葡萄果糕>枸杞果糕>葡萄果糕>菊花果糕>空白果糕。

如圖4E,鐵離子還原力(FRAP),是以待測(cè)樣品將Fe3+還原成Fe2+的能力表示樣品的抗氧化能力[34]。復(fù)合枸杞果糕鐵離子還原能力最高,為18.51 mmol/L,表明其抗氧化能力在6組果糕中最強(qiáng),且圖4D和E的變化趨勢(shì)相似。6組果糕鐵離子還原能力從大到小順序與圖4D一致。

3 結(jié)論

以總重量100 g為基準(zhǔn),最終確定復(fù)合枸杞果糕最佳配方為:白砂糖17.10%、檸檬酸0.18%、復(fù)合果漿30.30%、復(fù)合膠2.12%;復(fù)合枸杞果糕的品質(zhì)分析表明,其具有良好的感官品質(zhì),評(píng)分為79.83分,表現(xiàn)出彈性好,軟硬適中,組織緊致,勁道不粘牙的特性;感官評(píng)價(jià)與質(zhì)構(gòu)品質(zhì)具有相關(guān)性,質(zhì)構(gòu)指標(biāo)是果糕品質(zhì)評(píng)價(jià)的一種有效方式;對(duì)復(fù)合枸杞果糕的抗氧化能力進(jìn)行分析,復(fù)合枸杞果糕的類胡蘿卜素、總酚和黃酮含量,以及DPPH自由基清除率和鐵離子還原能力等指標(biāo)均高于葡萄和菊花復(fù)合的果糕,以及各原料單獨(dú)制作的果糕,說(shuō)明復(fù)合枸杞果糕的抗氧化能力均得到了提升;復(fù)合型枸杞果糕豐富傳統(tǒng)果糕的單一口感,增加抗氧化能力和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,并提升了消費(fèi)空間,是一款老少皆宜的新型果糕,具有極大的開(kāi)發(fā)前景。