木糖醇單一膠南瓜果凍的研制

馮李院*，侯洪波，施麗芬，艾薇，張星和

1. 保山學院資源環境學院（保山 678000）；2. 云南省高校怒江河谷生物質資源高值轉化與利用重點實驗室（保山 678000）

南瓜（Cucurbita moschataDuch.ex Lam）是葫蘆科南瓜屬的一年生蔓性草本植物，2017年中國和印度分別約占世界產量的30%和20%[1]，其種類可分為中國南瓜（窩瓜、番瓜）、美州南瓜（西葫蘆）和印度南瓜（筍瓜、攪瓜）[2]。南瓜富含淀粉、果膠、低聚糖、氨基酸、β-胡蘿卜素、維生素、礦物質、生物堿和肌醇等活性物質，具有降血糖、降血脂、抗氧化、抗癌和解毒等作用[3-4]。

木糖醇是由玉米芯、甘蔗渣、棉籽皮等農作物經深加工制成的糖醇類甜味劑，其甜度與蔗糖類似，熱穩定性好，熱量低，同時具有良好的控制血糖及體重、防齲齒、防骨質疏松和抗氧化等作用[5-7]。果凍（嗜喱、果子凍）是一種人們喜愛的食品，為滿足消費者健康需求，不同營養風味的果凍如輔助降血糖類、輔助降血脂類、輔助抗腫瘤類、提高免疫力類、美容養顏類等被研究開發[8]。目前有關南瓜果凍研制所采用的甜味劑和凝膠劑主要集中于白砂糖和復配膠（卡拉膠+海藻酸鈉）[9]、白砂糖和復配膠（卡拉膠+黃原膠+刺槐豆膠）[10]、赤蘚糖醇和復配膠（卡拉膠+黃原膠+魔芋膠）[11]、白砂糖和復配膠（卡拉膠+黃原膠+魔芋膠）[12]、白砂糖和復配膠（魔芋膠+卡拉膠+黃原膠）[13]，而采用木糖醇和單一凝膠劑分別作為甜味劑和凝膠劑的文獻尚未見報道。

因此，此次研究以木糖醇為甜味劑和以卡拉膠為凝膠劑制作南瓜果凍，通過加工工藝優化（單因素和正交）、理化指標和微生物指標測定，為木糖醇型和單一凝膠劑的果凍開發提供試驗依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

蜜本南瓜（保山市隆陽區大昌隆超市）；增稠劑（卡拉膠、果膠、阿拉伯膠、魔芋膠）、木糖醇、葡萄糖、檸檬酸均為市售食品添加劑；氫氧化鈉、酒石酸鉀鈉、亞鐵氰化鉀（分析純，天津市風船化學試劑科技有限公司）；硫酸銅（分析純，北京五六七零化工廠）；亞甲藍（分析純，天津市科密歐化學試劑科技有限公司）；氯化鈉（分析純，國藥集團化學試劑有限公司）。

CP214電子天平（奧豪斯儀器有限公司）；PHS-3S pH計（上海儀電科學儀器股份有限公司）；TDL5A離心機（上海安亭有限公司）；HH-4數顯電子恒溫水浴鍋（常州國華電器有限公司）。

1.2 工藝流程

原料清洗、去皮→切塊、打漿→過濾、離心→熬煮→調配→灌裝殺菌→冷卻成型→成品

1.3 操作要點

1.3.1 南瓜汁制備

將新鮮、無病蟲害、無爛塊的成熟蜜本南瓜去皮、清洗、去囊、切成小塊，將南瓜與自來水以2∶3（V/V）進行熱燙（85～90 ℃，4 min），經熱燙后的南瓜與純凈水以3∶1（V/V）打漿，用5層紗布過濾，再將濾液進行離心分離（4 500 r/min，5 min），抽濾，濾液備用。

1.3.2 熬煮

熬煮之前先將固體原料木糖醇和凝膠劑均勻混合。往膠糖干混物中加入一定體積70 ℃的純凈水，邊加邊攪拌，為使其完全溶解糊化，繼續將膠糖液進行水浴加熱（95～100 ℃，3 min）。

1.3.3 調配

檸檬酸不僅能調節果凍風味，還可以一定程度上抑制細菌繁殖，但當溫度過高時易使檸檬酸分解從而影響其效果，并且高溫還會使膠糖液發生水解，膠體由稠變稀，影響果凍膠體成型，故將熬煮好的膠糖液與50 ℃的南瓜汁混合，并使溫度保持在70 ℃左右，再加入經少量水溶解的檸檬酸溶液，邊加邊攪拌，以免造成局部酸度過高[14]。

1.3.4 灌裝殺菌

將調配好的果凍液緩慢灌裝入果凍杯中并封口，放入85 ℃水浴中滅菌15 min[15]。

1.3.5 冷卻成型

滅菌冷卻后置于4 ℃冰箱冷藏3 h，即得成品。

1.4 試驗設計

1.4.1 凝膠劑篩選

通過2%膠量的使用，分別考察單獨使用卡拉膠、果膠、魔芋膠、阿拉伯膠這4種凝膠劑和不同組合的復配膠[（果膠+卡拉膠，1∶1）、（果膠+魔芋膠，1∶1）、（果膠+阿拉伯膠，1∶1）、（卡拉膠+魔芋膠，1∶1）、（卡拉膠+阿拉伯膠+魔芋膠，1∶1∶1）、（卡拉膠+果膠+魔芋膠，1∶1∶1）、（卡拉膠+果膠+阿拉伯膠，1∶1∶1）、（卡拉膠+果膠+阿拉伯膠+魔芋膠，1∶1∶1∶1）]對果凍凝膠成型的影響，確定適宜的凝膠劑種類。

1.4.2 單因素試驗設計

果凍基礎配方為木糖醇添加量25%（此次試驗所有添加量均以制作果凍時總添加量為分母的質量分數表示）、檸檬酸添加量0.65%、南瓜汁添加量40%、卡拉膠添加量2%。

以感官評價為指標，固定另外3個因素后，分別依次考察木糖醇添加量（15%，20%，25%，30%和35%）、檸檬酸添加量（0.45%，0.55%，0.65%，0.75%和0.85%）、南瓜汁添加量（30%，35%，40%，45%和50%）、卡拉膠添加量（1%，1.5%，2%，2.5%和3%）對果凍感官品質的影響。

1.4.3 正交試驗設計

依據單因素試驗結果，設計L9(34)正交試驗，進一步優化果凍工藝配方，正交試驗設計見表1。

表1 L9(34)正交試驗因素水平 單位：%

1.5 果凍成品質量檢測

1.5.1 感官評分標準

果凍樣品感官參照GB 19299—2015[16]感官要求并結合評分檢驗法進行評價。由10名經過感官評價訓練的食品質量與安全專業同學組成評價小組，采用隨機雙盲試驗法分別對果凍的色澤、形態、口感和風味4個方面進行評分，標準見表2。

表2 木糖醇單一膠南瓜果凍感官評分標準

1.5.2 理化指標檢測

將正交最優條件制備的果凍，同等條件下用白砂糖替換木糖醇制作的果凍，以及一種市售常見凝膠型果凍-喜之郎橙味果凍（由于無南瓜果凍，故選類似果凍）分別進行理化指標檢測和微生物指標檢測（1.5.3），將三者進行對照分析。

水分含量測定參照GB 5009.3—2016[17]；還原糖含量測定參照GB 5009.7—2016[18]；可溶性固形物含量測定參照NYT 2637—2014[19]；pH測定參照GB 5009.237—2016[20]。

1.5.3 微生物指標檢測

菌落總數測定參照GB 4789.2—2016[21]；大腸菌群測定參照GB 4789.3—2016[22]。

1.6 數據處理

數值均以平均值±標準差表示（n=3，p＜0.05）；采用Excel、SPSS 23和正交軟件進行數據統計。

2 結果與討論

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 凝膠劑種類及配比的選擇

凝膠劑對果凍的色澤、口感和質地有很大影響，試驗中分別對卡拉膠、果膠、魔芋膠、阿拉伯膠進行單一使用和復配使用比較，結果表明：單一使用阿拉伯膠主要表現為膠味較濃、較黏稠和粘牙；單一使用魔芋膠主要表現為較黏稠、成膠性差；單一使用果膠主要表現為黏稠度和甜度最高，但粘牙且成膠性很差；單一使用卡拉膠主要表現為凝膠透明度高、成膠性好、膠體稍稍硬、無明顯收縮現象，無異味、口感爽口、有淡淡的南瓜香等特點，這可能是由于卡拉膠中的鉀離子能增強其膠凝性，室溫下形成凝膠速度快且能保持果凍的柔軟性[23]，另外未出現明顯收縮脫液現象，可能與所用甜味劑種類和南瓜汁濃縮度有關，具體原因有待進一步深入研究。

果膠+卡拉膠（1∶1）主要表現為成膠性較差、較粘牙；果膠+魔芋膠（1∶1）主要表現為口感較爽口，但膠體較硬、綜合度一般；果膠+阿拉伯膠（1∶1）主要表現為呈色較暗、風味較淡、口感不太好；卡拉膠+魔芋膠（1∶1）主要表現為膠味較重；卡拉膠+阿拉伯膠+魔芋膠（1∶1∶1）主要表現為膠味較重；卡拉膠+果膠+魔芋膠（1∶1∶1）主要表現為口感爽口，但膠體稍硬，綜合度不錯；卡拉膠+果膠+阿拉伯膠（1∶1∶1）主要表現為膠味較重且較黏稠；卡拉膠+果膠+阿拉伯膠+魔芋膠（1∶1∶1∶1）主要表現為膠味較重且較黏稠。

鑒于單一膠和復配膠的宏觀比對分析，以及考慮果凍成分應盡可能簡單，綜合考量，試驗選用卡拉膠作為最終的凝膠劑。

2.1.2 木糖醇添加量的確定

木糖醇作為一種味道純正的天然糖醇，是白砂糖良好的替代品[24]。由圖1可知，果凍的感官評分隨木糖醇添加量增加呈先升高后下降的變化趨勢，且總體上差異顯著。當木糖醇添加量為25%時，感官評分最高（87.37±1.77分），制作出的果凍成型效果很好，彈性、韌性和酸甜適中，口感細膩滑爽，其與添加量20%無顯著性差異，但與添加量15%，30%和35%均有顯著性差異。當木糖醇添加量在15%～20%時，果凍的甜味偏淡，酸味較大，隨著木糖醇含量不斷增加，酸甜味越來越適中。但當木糖醇添加量在30%～35%時，果凍口感過于甜膩，并有少量氣泡產生，感官評分下降。木糖醇的添加量過少或者過多都會直接影響果凍的感官品質，故擬定木糖醇添加量在20%～30%之間進行下一步試驗分析。

圖1 木糖醇添加量對果凍感官評分的影響

2.1.3 檸檬酸添加量的確定

檸檬酸不僅是全球產量最大的食品酸味劑，也是促進熱量代謝過程的重要參與物質，其添加量對產品感官品質有很大影響[25]。由圖2可知，果凍的感官評分隨檸檬酸添加量的增加呈先升高后下降的變化趨勢，且總體上差異顯著。當檸檬酸添加量為0.55%時，感官評分最高（86.43±2.48分），制作出的果凍酸甜味適中，細膩滑爽，其與添加量0.45%，0.65%，0.75%和0.85%均有顯著性差異。當檸檬酸添加量在0.45%時，制作出的果凍甜味大，酸味淡，隨著檸檬酸添加量的不斷增加，酸味和甜味變得越來越協調。但當添加量超過0.55%時，果凍的酸味越來越大，酸甜味越加不協調，且凝膠強度和彈性有所下降。故擬定檸檬酸添加量在0.45%～0.65%之間進行下一步試驗分析。

圖2 檸檬酸添加量對果凍感官評分的影響

2.1.4 南瓜汁添加量的確定

南瓜汁濃稠度和南瓜汁添加量均會影響果凍的營養價值和感官風味。由圖3可知，果凍的感官評分隨著南瓜汁添加量的增加呈先升高后下降的變化趨勢，且總體上差異顯著。當南瓜汁添加量為40%時，感官評分最高（85.23±2.72分），制作出的果凍顏色均勻，呈南瓜特有的橙黃色，無異味，有淡淡南瓜香味，酸甜適中，彈性好，口感滑爽，質地柔軟適中，無氣泡、裂縫和雜質，其與南瓜汁添加量30%，35%，45%和50%均有顯著性差異。當南瓜汁添加量為30%～40%時，果凍色澤越來越鮮艷，且南瓜香氣越來越濃郁，但南瓜汁添加量超過40%后，果凍組織狀態和口感逐漸變差，同時材料成本增加，故擬定南瓜汁添加量在35%～45%之間進行下一步試驗分析。

圖3 南瓜汁添加量對果凍感官評分的影響

2.1.5 卡拉膠添加量的確定

卡拉膠是一種從紅藻類海草中提取出的親水性膠體，可作為果凍生產的優良凝固劑，使果凍富有彈性且沒有離水性[8]。由圖4可知，果凍的感官評分隨著卡拉膠添加量的增加呈先升高后下降的變化趨勢，且總體上差異顯著。當卡拉膠添加量為2%時，感官評分最高（83.87±2.40分），制作出的果凍凝膠性好，軟硬和咀嚼感適中，其與卡拉膠添加量1%，1.5%，2.5%和3%均有顯著性差異。當卡拉膠添加量在1%～2%時，果凍的口感爽滑度、彈性、韌性、凝膠性和質地等組織狀態和口感逐漸提升，這可能是由于凝膠劑添加量的增加，促進雙螺旋結構的形成和增強凝膠體系，使內部結構分子之間排列更加緊密，形成更加穩定的三維網狀結構[26]。但當卡拉膠添加量超過2%時，果凍硬度和咀嚼感逐漸過大。故擬定卡拉膠添加量在1.5%～2.5%之間進行下一步試驗分析。

圖4 卡拉膠添加量對果凍感官評分的影響

2.2 正交試驗結果

表3中9組試驗的感官評分總體差異顯著，其中2號方案分數最高。由R值大小可知，影響果凍感官評價的主次因素順序為A（木糖醇添加量）＞C（南瓜汁添加量）＞D（卡拉膠添加量）＞B（檸檬酸添加量）。由K值大小可知，最佳工藝組合條件為A1B2C2D2（2號方案），即木糖醇添加量20%，檸檬酸添加量0.55%，南瓜汁添加量40%，卡拉膠添加量2%。

表3 L9(34)正交試驗結果

2.3 果凍成品質量評價

2.3.1 感官指標評價

按最優正交試驗條件制備的成品果凍顏色均勻，呈橙黃色，質地柔軟適中，無氣泡、裂縫和雜質，凝膠性好，彈性和韌性適中，口感細膩滑爽，酸甜可口，有淡淡南瓜香味。

2.3.2 理化指標和微生物指標評價

由表4可知：木糖醇單一膠南瓜果凍水分含量（76.36%±0.82%）與白砂糖南瓜果凍（75.52%±0.90%）無顯著差異，但比喜之郎橙味果凍（80.15%±0.44%）顯著減小；pH也存在顯著差異，喜之郎橙味果凍（pH 4.08±0.00）＞木糖醇單一膠南瓜果凍（pH 2.78±0.02）＞白砂糖南瓜果凍（pH 2.75±0.01）；還原糖含量呈顯著性差異，喜之郎橙味果凍（6.62%±0.12%）＞白砂糖南瓜果凍（2.26%±0.03%）＞木糖醇單一膠南瓜果凍（1.09%±0.03%）；三種果凍可溶性固形物含量均≥15%，符合國家標準要求；三種果凍的菌落總數和大腸菌群均符合國家標準要求（菌落總數＜100 CFU/g，大腸菌群＜10 CFU/g）。

表4 理化指標和微生物指標測定結果

3 結論

研究以木糖醇為甜味劑、卡拉膠為凝膠劑和蜜本南瓜果肉汁為主要原料，以感官評價為依據對木糖醇、檸檬酸、南瓜汁、卡拉膠添加量4個影響因素進行單因素試驗和正交試驗，得到最優配方和主次因素：木糖醇添加量（20%）＞南瓜汁添加量（40%）＞卡拉膠添加量（2%）＞檸檬酸添加量（0.55%）。在此條件下制得的果凍品質優良獨特，還原糖含量很低，微生物指標符合國家標準，是一款凝膠劑種類少但卻具有南瓜營養風味的木糖醇果凍，可考慮作為低糖、低熱量、預防齲齒、抗氧化等功效的美味功能型果凍，為木糖醇和單一凝膠劑在果凍中的運用提供有價值的試驗參考。后續研究可從南瓜、木糖醇及卡拉膠的相互關系、動物血糖試驗、抗氧化和消化試驗等方面進一步探究。