聚葡萄糖對布丁凝膠特性及保藏特性的影響

◎ 蔣 坤，陳宇萍，張 也

（1.人良生物科技（上海）有限公司，上海 201800；2.西北民族大學，甘肅 蘭州 730030）

布丁是英文Pudding譯音，又稱布甸，是一種凝膠狀制品，有著細膩嫩滑的口感及飽滿的形態，通常作為餐后甜點，在歐美較為流行。我國市場上的布丁制品大多是通過添加大量的水溶性膠體使產品呈凝固狀，但其營養價值較低，不能滿足人們對營養和健康的消費需求。隨著人們生活水平的提高，對布丁的多樣性也提出了更高的要求，近年來魔芋速食布丁、葛粉布丁、杏仁蛋奶布丁及大米布丁等相繼見諸報道。但目前對布丁的質構特性研究較少，也鮮有報道布丁在保藏過程中的品質變化。因此，本文以聚葡萄糖這種水溶性膳食纖維作為原料，研究其在布丁中對布丁凝膠特性及保藏特性的影響，為膳食纖維布丁的品質控制提供理論依據。

膳食纖維是指能抗人體小腸消化吸收但在人體大腸中能部分或全部發酵的可食用的植物性成分、碳水化合物及其相類似物質的總和，包括多糖、寡糖、木質素以及相關的植物物質，其也能被結腸發酵。膳食纖維具有降低餐后血糖或胰島素水平、降低食物在小腸內的通過時間和增加糞便量、降低膽固醇等特性[1]。世界衛生組織（World Health Organization，WHO）專家已經將膳食纖維納入“人群膳食營養目標”，國際營養學界將其列為繼糖、蛋白質、脂肪、水、礦物質和維生素之后的“第七大營養素”。專家們一直認為：膳食纖維食品將是21世紀的主導食品。

聚葡萄糖是在檸檬酸和山梨醇的存在下，將葡萄糖經高溫低壓反應聚合而成的多聚體，它是一種水溶性膳食纖維[2]。聚葡萄糖的理化性質主要有高溶解性、強保濕性以及持久的穩定性，因具有低熱量、調節腸道功能、非胰島素依賴性和非齲齒性等生理功能，聚葡萄糖在50多個國家被批準使用，廣泛應用于食品、保健品等領域[3-4]。

聚葡萄糖能與各種食品配料配合使用開發出包括高纖維、低熱量、低血糖指數以及低糖低脂食品在內的各種改善應用的新產品，而產品的口味和質構與傳統產品無異。聚葡萄糖既能提供必要的體積、又能賦予逼真的質構和口感，還可以保證優質的纖維來源，是食品行業的一種優良配料產品。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

布丁粉（汕頭市榮升食品有限公司）、聚葡萄糖（Fibersse?ST，人良生物科技（安徽）有限公司）、飲用水（江山娃哈哈宏振飲用水有限公司）、鼓風干燥箱（101-1，上海秋佐科學儀器有限公司）、電子天平（BSM-220.4，上海卓精電子科技有限公司）、電熱恒溫水浴鍋（AKAB-6，上海秋佐科學儀器有限公司）、電磁爐（MC-PD18JA，廣東美的生活電器制造有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 聚葡萄糖溶液的制備

將7份Fibersse?ST聚葡萄糖溶解于3份70 ℃水中，加熱并保溫2～3 h直至溶液呈澄清透明狀后靜置冷卻，成品溶液密度按1.3 g·mL-1計。

1.2.2 布丁的制備

將36份水煮至微沸后加入9份布丁粉與一定量的聚葡萄糖，攪拌溶解；再次煮沸后保溫3 min；倒入模具中室溫下靜置冷切5 min后冷藏30～120 min即可。

1.2.3 布丁凝膠特性的測定

（1）布丁凝膠強度的測定。用下垂度表示布丁凝膠強度，下垂度越小表示布丁凝膠強度越大[5]。測定方法如下：測定杯中的布丁凝膠高度為A（cm），將布丁從杯中倒出再測定其高度為B（cm），計算公式如下：

（2）布丁凝膠析水率的測定。將待測布丁凝膠精確稱重，質量記為m1（g），用紗布輕輕地擠壓除去水分后再次精確稱重，質量為m2（g）。計算公式如下：

（3）布丁凝膠透明度的測定。以一穩定光源直射穿過盛放有布丁的燒杯，從光源對向觀察透光情況。1表示透明度差，2表示透明度較差，3表示透明度一般，4表示透明度較好，5表示透明度好。

（4）布丁凝膠彈性的測定。用手輕輕按壓布丁表面，撤銷外力后觀察其恢復原來形狀的程度，恢復程度越大，表明布丁凝膠彈性越大。1表示彈性差，2表示彈性較差，3表示彈性一般，4表示彈性較好，5表示彈性好。

（5）布丁凝膠脆性的測定。用手按壓布丁表面，布丁越容易破裂，表明布丁凝膠脆性越大。1表示脆性差，2表示脆性較差，3表示脆性一般，4表示脆性較好，5表示脆性好。

（6）布丁凝膠凝固時間的測定。將15 mL煮沸后保溫3 min的布丁溶液置于25 mL試管中開始計時，當傾斜試管45°而液面不流動時停止計時，得出布丁凝膠凝固的時間。

1.2.4 影響布丁凝膠特性的因素

（1）聚葡萄糖的添加形式。聚葡萄糖的添加形式為以粉末形式添加和以溶液形式添加。通過感官評定并結合單因素試驗和正交試驗結果確定聚葡萄糖最佳的添加方式。

（2）聚葡萄糖的添加量。①以粉末形式添加。聚葡萄糖的添加量（均為質量分數，以聚葡萄糖與布丁粉總質量計）依次取2%、4%、6%、8%和10%，通過感官評定并結合單因素試驗和正交試驗結果確定聚葡萄糖最佳的添加量。②以溶液形式添加。聚葡萄糖的添加量依次取4%、6%、8%、10%和12%，通過感官評定并結合單因素試驗和正交試驗結果以確定聚葡萄糖最佳的添加量。

（3）聚葡萄糖的添加次序。聚葡萄糖的添加次序分別為先于布丁粉添加、后于布丁粉添加及與布丁粉同時添加。①先于布丁粉添加。待水微沸后，加入聚葡萄糖并攪拌至完全溶解，后再加入布丁粉。②后于布丁粉添加。待水微沸后，加入布丁粉并攪拌至完全溶解，后再加入聚葡萄糖。③與布丁粉同時添加。待水微沸后，同時加入布丁粉與聚葡萄糖并攪拌至完全溶解。通過感官評定并結合單因素試驗和正交試驗結果確定聚葡萄糖最佳的添加次序。

（4）水的添加量。飲用水的添加量以1份布丁粉添加4份水為基準，依次取3.5份、3.7份、3.9份、4.1份水。通過感官評定并結合單因素試驗和正交試驗結果確定水最佳的添加量。

1.2.5 單因素試驗及正交試驗設計

基于單因素試驗對各項因素的初步的判定結果，分別選取聚葡萄糖添加量、聚葡萄糖添加次序和水的添加量的3個水平，以不同的聚葡萄糖添加形式進行2組L9（34）的正交試驗，以布丁凝膠特性及感官評定為指標，確定最佳的聚葡萄糖添加方式及其對布丁凝膠特性的影響。

1.2.6 保藏試驗

采用最佳配方制得的布丁與未添加聚葡萄糖所制得的布丁一同進行保藏，分別保藏0 h、2 h、4 h、10 h、22 h和68 h后進行感官評定及對布丁凝膠特性的測定，并進行比較，研究聚葡萄糖對布丁保藏特性的影響。

1.2.7 感官評定

由5名人員組成評價小組，對布丁的組織狀態、色澤、香氣、口感和滋味進行綜合評價打分，詳見表1。

表1 布丁感官評定分值表

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 聚葡萄糖的添加形式對布丁凝膠特性的影響

將聚葡萄糖以粉末形式添加時的添加量定為6%，將聚葡萄糖以溶液形式添加時的添加量定為8%；將聚葡萄糖的添加次序定為與布丁粉同時添加；將水的添加量定為4份。以此來測試聚葡萄糖的添加形式對布丁凝膠特性的影響，并添加空白對照，具體結果如表2所示。

表2 聚葡萄糖的添加形式對布丁凝膠特性的影響表

（1）聚葡萄糖的添加形式對布丁凝膠強度有一定影響。其原因在于添加聚葡萄糖會降低布丁粉的添加量，使其中明膠、卡拉膠、黃原膠和魔芋粉等凝膠劑的含量降低，導致成品布丁凝膠強度有所降低。與對照相比，以粉末形式添加對布丁凝膠強度造成的影響（9.4%的降幅）大于以溶液形式添加造成的影響（7.6%的降幅）。其原因推測為以粉末形式添加時，聚葡萄糖與布丁粉共同溶解于水中時，由于分子間作用力的存在和聚葡萄糖的強保水性，會導致其首先表現出強吸水性進而結成微小的碎塊，從而影響其溶解速度及溶解程度，對成品布丁凝膠強度造成影響。以溶液形式添加時，聚葡萄糖是以飽和溶液的形態與布丁粉共同溶解于水中，因此其強保水性所造成的影響會有所下降，布丁粉先于聚葡萄糖溶液溶解于水中，之后聚葡萄糖溶液分散于布丁溶液中并逐步混合均勻，對布丁凝膠強度的影響就會降到最低。

（2）聚葡萄糖的添加形式會對布丁凝膠析水率有一定影響。與對照相比，以粉末形式添加時能降低15.7%的析水率，以溶液形式添加時能降低3.4%的析水率，其原因為聚葡萄糖粉末的持水性強于聚葡萄糖溶液的持水性，因此以粉末形式添加聚葡萄糖所制得的成品布丁對其自身的水分擁有更好的鎖定性。

（3）聚葡萄糖的添加形式對于布丁凝膠凝固時間的影響。以溶液形式添加時對布丁凝膠凝固時間幾乎無影響，凝固時間與空白對照組相同；以粉末形式添加時，會增加約6%的凝固時間。這是在聚葡萄糖的結塊性和強保水性等各種因素綜合作用下造成的影響。聚葡萄糖的添加形式對布丁凝膠透明率、彈性及脆性沒有明顯影響，因此添加聚葡萄糖至布丁中不會對成品布丁造成明顯的感官影響，這也驗證了在布丁中添加聚葡萄糖的可行性。

2.1.2 聚葡萄糖的添加量對布丁凝膠特性的影響

以粉末形式添加時聚葡萄糖的添加量定為2%、4%、6%、8%和10%，以溶液形式添加時聚葡萄糖的添加量定為4%、6%、8%、10%和12%；將聚葡萄糖的添加次序定為與布丁粉同時添加；將水的添加量定為4份。以此來測試聚葡萄糖的添加量對布丁凝膠特性的影響，具體數據如表3所示。

表3 聚葡萄糖添加量對布丁凝膠特性的影響表

（1）聚葡萄糖的添加量對布丁凝膠強度的影響。不論是以粉末形式添加還是以溶液形式添加，少量的聚葡萄糖添加（粉末形式2%、溶液形式4%）對布丁凝膠強度的影響都是比較明顯的，其所制得的成品布丁凝膠強度的降幅分別達到26.01%和14.40%。結合聚葡萄糖的分子結構及其吸水膨脹性，原因可能為少量的聚葡萄糖吸水膨脹性能有限，其內部的網格狀結構無法承擔因凝膠劑減少而導致的凝膠強度的降低，簡而言之，少量的聚葡萄糖無法填補因凝膠劑減少而產生的空位。

（2）聚葡萄糖的添加量對布丁凝膠析水率和凝固時間的影響。布丁凝膠的析水率與聚葡萄糖的添加量呈負相關，添加量越多，析水率越低，析水率與聚葡萄糖的添加形式沒有關聯。結合布丁凝膠凝固時間可以得出，以粉末形式添加時，凝固時間與添加量呈正相關，添加量越多，凝固時間越長；以溶液形式添加時，6%～10%的添加量對凝固時間幾乎無影響，少量和過量的添加則會導致凝固時間有約3%的輕微延長。

（3）聚葡萄糖的添加量對布丁凝膠透明率、彈性和脆性的影響。不論以粉末形式還是溶液形式，過量聚葡萄糖的添加會增大布丁凝膠的彈性和降低其脆性；聚葡萄糖的添加量對布丁凝膠的透明率無影響。

2.1.3 聚葡萄糖的添加次序對布丁凝膠特性的影響

以粉末形式添加時，聚葡萄糖的添加量定為6%，以溶液形式添加時，聚葡萄糖的添加量定為8%；將聚葡萄糖的添加次序定為先于布丁粉添加、后于布丁粉添加及混合添加；將水的添加量定為4份。以此來測試聚葡萄糖的添加量對布丁凝膠特性的影響，具體結果如表4所示。

表4 聚葡萄糖添加次序對布丁凝膠特性的影響表

（1）聚葡萄糖的添加次序對布丁凝膠強度、凝固時間的影響。聚葡萄糖的添加次序對布丁凝膠特性有著明顯影響，其中以布丁凝膠強度和布丁凝膠凝固時間較為明顯。以粉末形式添加時，聚葡萄糖先于布丁粉添加比后于布丁粉添加能提升約10%的布丁凝膠強度；以溶液形式添加時，聚葡萄糖后于布丁粉添加比先于布丁粉添加同樣能提升約10%的布丁凝膠強度。粉末聚葡萄糖先于布丁粉添加，能夠使得聚葡萄糖充分溶解，不會對后續明膠、卡拉膠、黃原膠和魔芋粉等凝膠劑的溶解造成影響。同理，溶液聚葡萄糖也是在充分保證凝膠劑的溶解后再進行添加；在凝膠劑充分溶解后，布丁凝膠的凝固時間也就有了保證。

（2）聚葡萄糖的添加次序對布丁凝膠透明率、彈性和脆性的影響。不論以粉末形式還是溶液形式，聚葡萄糖的添加均不會對上述多項特性造成明顯的影響。

2.1.4 水的添加量對布丁凝膠特性的影響

以粉末形式添加時，聚葡萄糖的添加量定為6%，以溶液形式添加時，聚葡萄糖的添加量定為8%；將聚葡萄糖的添加次序定為混合添加；將水的添加量定為3.5份、3.7份、3.9份和4.1份。以此來測試聚葡萄糖的添加量對布丁凝膠特性的影響，具體結果如表5所示。

表5 聚葡萄糖以不同形式添加時水的添加量對布丁凝膠特性的影響表

（1）水的添加量對布丁凝膠凝固時間的影響。水的添加量與布丁凝膠凝固時間呈現正相關，添加量越多，凝固時間越長，且影響較為明顯。結合布丁凝膠強度，以粉末形式添加聚葡萄糖時，可以通過適量減少水的添加來抵消因添加聚葡萄糖導致的布丁凝膠凝固時間的延長，減少量可在2%～7%；考慮到聚葡萄糖的吸水膨脹性及其添加量，減少一定量的水并不會對成品布丁的體積有所影響。同理，以溶液形式添加聚葡萄糖時，減少2%～7%的水并不會對布丁凝膠凝固時間造成影響，但是可以有效增強布丁的凝膠強度，增幅最高可達7%。

（2）水的添加量對布丁凝膠透明率、彈性和脆性的影響。不論以粉末形式還是溶液形式添加聚葡萄糖，相較于1.2.2原始配方中4份的添加量，水的減少量超過7%會使布丁凝膠的透明率、彈性和脆性發生變化，對成品布丁的感官有明顯影響。

2.2 正交試驗

2.2.1 正交因素水平表

結合單因素試驗情況，以聚葡萄糖添加量、聚葡萄糖添加次序和水的添加量為考察因素，添加空白對照；由5名人員組成評價小組，以布丁凝膠強度、布丁凝膠析水率、布丁凝膠透明率、布丁凝膠彈性和脆性、布丁凝膠凝固時間為考察指標并結合表1進行評價打分。將聚葡萄糖分別以粉末和溶液形式添加，設計2組4因素3水平的正交試驗，采用L9（34）安排正交試驗，正交試驗水平因素見表6、表7。

表6 以粉末形式添加聚葡萄糖時的水平因素表

表7 以溶液形式添加聚葡萄糖時的水平因素表

2.2.2 正交試驗表及方差分析

（1）以粉末形式添加聚葡萄糖的正交試驗，正交試驗結果見表8。RD值最小，說明試驗無較大誤差，結果可信度較高。由試驗結果評分可得，4號試驗得分97為最高分，其方案A2B1C2為較好方案，即在布丁中添加6%的聚葡萄糖粉末，添加次序為先于布丁粉，水的添加量為3.8份，通過該方案所制得的布丁有著較好的布丁凝膠特性。通過直觀分析K值可得，A因素K2值最高、B因素K1值最高、C因素K2值最高，因此較優方案為A2B1C2。較優方案與較好方案相同，且較優方案包括在9次正交試驗內，因此可以確定其真實可靠性。

表8 以粉末形式添加聚葡萄糖的正交表及評分表

通過極差分析可得，最終評分受各因素的影響程度為：A＞B＞C，聚葡萄糖在布丁中的添加量和添加次序對成品布丁的評分影響較大，水的添加量也對成品布丁的評分有一定影響。

由表9可得，A和B兩因素對最終評分均有顯著性，兩因素F比值均大于F臨界值。可以得出聚葡萄糖的強保水性、結塊特性、高持水性及溶解特性等均會對布丁凝膠特性產生顯著影響，因此以粉末形式添加聚葡萄糖于布丁中時，必須準確把握聚葡萄糖的添加量及添加次序；同時還需對水的添加量做一定調整，可以適當減少水的用量以抵消部分因添加聚葡萄糖而產生的缺陷。

表9 以粉末形式添加聚葡萄糖時的方差分析表

（2）以溶液形式添加聚葡萄糖的正交試驗。正交試驗結果見表10，RD值最小，說明試驗無較大誤差，結果可信度較高。由試驗結果評分可得，5號試驗得分99為最高分，其方案A2B2C3為較好方案，即在布丁中添加10%的聚葡萄糖溶液，添加次序為后于布丁粉，水的添加量為3.9份，通過該方案所制得的布丁有著較好的布丁凝膠特性。通過直觀分析K值可得，A因素K2值最高、B因素K2值最高、C因素K3值最高，因此較優方案為A2B2C3。較優方案與較好方案相同，且較優方案包括在9次正交試驗內，因此可以確定其真實可靠性。

表10 以溶液形式添加聚葡萄糖時的正交表及評分表

通過極差分析可得，最終評分受各因素的影響程度為：A＞C＞B，聚葡萄糖在布丁中的添加量和水的添加量對成品布丁的評分影響較大，聚葡萄糖的添加次序也對成品布丁的評分有一定影響。

由表11可得，A和C兩因素對最終評分均有顯著性，兩因素F比值均大于F臨界值。可以得出聚葡萄糖的強保水性、結塊特性、高持水性及溶解特性等均會對布丁凝膠特性產生顯著影響，因此以溶液形式添加聚葡萄糖至布丁中時，必須準確把握聚葡萄糖及水的添加量；聚葡萄以溶液形式添加時，其添加次序所造成的影響小于以粉末添加時的影響，不具有顯著性。

表11 以溶液形式添加聚葡萄糖時的方差分析表

2.3 保藏試驗

將聚葡萄糖分別以粉末與溶液形式按其最佳配方制得成品布丁，與空白對照組一同放入冰箱冷藏室保藏0 h、2 h、4 h、10 h、22 h和68 h后進行感官評定及布丁凝膠特性的測定。通過保藏試驗發現，儲存68 h后，3款布丁的感官評定除組織狀態與口感這2項有較大差異外，色澤、香氣和滋味這3項并無明顯差異。

關于布丁凝膠強度的測定，由圖1可知，添加聚葡萄糖的兩款布丁后期的保藏表現明顯優于空白對照。空白對照在保藏過程中逐漸變硬，感官上表現出粘附性逐漸降低；添加了聚葡萄糖的布丁硬度和粘附性在保藏過程中能夠較好地保持，因為聚葡萄糖的網格狀內部質構可以使得凝膠網格在保藏過程中更加得穩定。

圖1 保藏時間對布丁凝膠強度的影響圖

關于布丁凝膠析水率的測定，由圖2可得，添加聚葡萄糖的兩款布丁保藏表現在后期明顯優于空白對照。空白對照在保藏過程中析水率有較大幅度的波動。添加了聚葡萄糖的布丁因其內部聚葡萄糖的高持水性，使布丁在保藏過程中保持穩定的析水率，有效改善因長時間保藏而造成布丁咀嚼度、彈性和粘聚性下降等問題。

圖2 保藏時間對布丁凝膠析水率的影響圖

3 結論

3.1 聚葡萄糖在布丁中的推薦添加方式

（1）在布丁中以溶液形式添加聚葡萄糖時，推薦添加量為10%、添加次序為后于布丁粉添加、添加4份或3.9份水（可根據布丁凝膠強度選擇）。

（2）在布丁中以粉末形式添加聚葡萄糖時，推薦添加量為6%、添加次序為先于布丁粉添加、添加3.8份水（可根據布丁凝膠強度微調）。

3.2 聚葡萄糖對布丁凝膠特性及保藏特性的影響

（1）合適添加量的聚葡萄糖能在不影響布丁凝膠凝固時間的前提下，提高布丁凝膠強度并降低布丁凝膠析水率。

（2）合適添加量的聚葡萄糖不會對布丁凝膠透明度、凝膠彈性和凝膠脆性造成不利影響。

（3）在布丁中添加聚葡萄糖能有效降低布丁在保藏過程中因硬度、粘附性、咀嚼性和彈性等因素改變而對口感產生的影響，可以有效改善布丁的質地。