‘985’型混合堅果配方優化及其營養成分分析

劉 冬,趙化銀,柳 剛,葉 明,劉新華

(1.安慶職業技術學院,安徽安慶 246003;2.安徽詹氏食品股份有限公司,安徽寧國 242300;3.合肥工業大學食品與生物工程學院生物加工工程研究中心,安徽合肥 230009;4.安徽醫科大學藥學院,安徽合肥 230032)

0 引言

堅果含有許多生物活性和促進人體健康的成分.堅果營養豐富,含有較多的營養物質如脂肪、蛋白質和碳水化合物以及微量營養物質礦物質和維生素等[1-2].脂溶性生物活性物質包括MUFA、PUFA、單酰甘油、雙酰甘油、TAG、磷脂、甾醇酯、生育酚、生育三烯醇、植物甾醇、植物甾醇、角鯊烯、萜類、神經磷脂、類胡蘿卜素、葉綠素、烷基酚和精油等成分.堅果也含有酚酸、花青素和萜烯等植物化合物[3-5].堅果具有良好的抗氧化活性,有促進健康的功效,尤其是在降低心血管疾病風險方面的作用[6-7].有研究表明,在心血管疾病風險增加的人群中,增加堅果的食用可以增強抗氧化防御,減少炎癥[8-9].美國食品和藥物管理局批準了一項合格的健康聲明,即每天食用42.5 g的大多數堅果,特別是核桃,作為低飽和脂肪和膽固醇飲食的一部分,可能會降低患心臟病的風險[3].2011年,歐洲食品安全局批準了第13條的聲明,即在均衡飲食的情況下,食用30 g核桃可改善內皮依賴性血管舒張[10].堅果的亞油酸/亞油酸可以降低低密度脂蛋白膽固醇.來自護士健康研究和衛生專業人員隨訪研究的數據顯示,癌癥、心血管疾病、心臟病和呼吸系統疾病的死亡率與堅果食用頻率呈負相關[3,11].干預研究表明每天食用30 g混合核桃、榛子和杏仁對健康有益;堅果多酚還可以通過抑制碳水化合物消化來限制血糖[11-12].食用混合堅果是一種健康的飲食策略,可以降低心血管疾病的風險,并對腸道微生物群有益生作用[12].然而,目前缺乏基于混合堅果配方的深入研究,本研究以感官得分為指標優化混合堅果的配方,并從氨基酸和不飽和脂肪酸等方面評估混合堅果的營養價值.

1 材料和方法

1.1 試驗材料與儀器

熟制的澳洲堅果仁、山核桃、香榧、腰果和杏仁等由安徽詹氏食品股份有限公司提供.一次性感官評價器具200套,感官評價表200份.氨基酸標準品和脂肪酸標準品購自合肥沐辰生物科技有限公司.石油醚和硫酸銅等試劑為分析純,過氧化值試劑盒、細菌培養基和PDA固體培養基等生化試劑均購自合肥沐辰生物科技有限公司.試驗主要儀器有生物安全柜、熒光顯微鏡、微波消化儀、凱氏定儀、索氏抽提儀和原子吸收分光光度計等.

1.2 試驗方法

1.2.1 感官評價 依據國標GB 19300—2014[13]堅果與籽類食品的感官指標從氣味、滋味、霉變粒、雜質和顆粒形態等方面進行評價.評分標準參考文獻[14]進行,每個指標平均占比20%,累計求和為感官總分得分.

1.2.2 單因素試驗優化 以感官總分為指標,利用單因素試驗對混合堅果的組成比例進行初步的優化.(1)考察澳洲堅果仁含量(15%～35%)對混合堅果感官總分的影響,保持其他因素不變(山核桃、香榧、腰果和杏仁4種堅果含量均為5 g);(2)考察山核桃仁含量(30%～50%)對混合堅果感官總分的影響,保持其他堅果含量不變;(3)評價不同香榧含量(5%～25%)下混合堅果感官總分變化;(4)評價不同腰果含量(10%～30%)下混合堅果感官總分變化;(5)評估不同杏仁含量(2%～10%)下混合堅果感官總分變化.

1.2.3 Box-Behnken試驗 在單因素試驗基礎上,利用響應曲面Box-Behnken試驗對澳洲堅果仁、山核桃和香榧含量三個主要因素和3個水平按照表格1的設計優化配方,每組重復10次.求平均值用Design Expert 6.0處理數據,以30個重復對模型預測最優配比進行驗證.

1.2.4 營養成分分析 粉碎混合堅果按照國標GB/T 5009.124[15]進行預處理,參考文獻[16]方法,利用氨基酸自動分析儀測定混合堅果的氨基酸含量.根據文獻[17]報道的方法,利用氣質聯用技術檢測混合堅果的不飽和脂肪酸的組成.

1.2.5 衛生安全指標 依據國標GB 19300—2014堅果與籽類食品[13]的技術要求對混合堅果樣品的過氧化值、酸價、污染物、真菌毒素、農藥殘留、微生物指標和食品添加劑等指標進行檢測評估.過氧化值和酸價采用滴定法進行,大腸桿菌和霉菌無菌操作取樣接種培養,以上試驗重復3次,相關指標由第三方檢測機構安慶市食品藥品檢測研究院進行評價.

2 結果與分析

2.1 澳洲堅果仁含量對混合堅果感官總分的影響

不同澳洲堅果仁含量下混合堅果感官總分變化如圖1所示,在15%～20%范圍內感官總分明顯提高,而隨著澳洲堅果仁含量增加,感官總分呈現緩慢下降的趨勢.因此可知適宜的澳洲堅果仁含量約為20%.

圖1 不同澳洲堅果仁含量下混合堅果感官總分情況Fig.1 Total sensory score of mixed nuts with different macadamia nut content圖2 不同山核桃含量下混合堅果感官總分情況Fig.2 Total sensory score of mixed nuts with different pecan content

2.2 山核桃含量對混合堅果感官總分的影響

不同山核桃含量下混合堅果感官總分情況,如圖2所示,山核桃含量在30%～45%范內感官總分基本沒有明顯變化,而隨后其含量進一步增加略有苦味澀味,感官總分明顯下降,低于80.

2.3 香榧含量對混合堅果感官總分的影響

改變香榧含量對混合堅果感官總分的影響,如圖3所示.香榧果仁含量在5%～15%范圍內,感官總分隨著其含量的增加而呈現上升趨勢.當香榧含量高于15%,混合堅果感官氣味和滋味過濃,少數感官評價人員不適應,導致感官總分下降,即適宜的香榧比例約為15%.

圖3 不同香榧含量下混合堅果感官總分情況Fig.3 Total sensory score of mixed nuts with different torreya grandis content圖4 不同腰果含量下混合堅果感官總分情況Fig.4 Total sensory score of mixed nuts with different cashew nut contents

2.4 腰果含量對混合堅果感官總分的影響

腰果為人們喜歡的常食堅果,改變腰果含量對混合堅果感官總分的影響并不顯著,如圖4所示,腰果含量在15%～20%范圍內感官總分較高,且超過80分.即適宜的腰果比例為15%～20%.

2.5 杏仁含量對混合堅果感官總分的影響

杏仁含量對混合堅果感官總分的影響,如圖5所示,杏仁含量在2%～6%范圍內,感官總分隨著其含量的增加為正相關增加.而過多的杏仁可能導致微苦的口感,少數感官評價人員的感官總分評價結果下降.考慮到食用過多杏仁可能導致的杏仁氰危害健康及,即適宜的杏仁配比約為4%～6%[2,14].

圖5 不同杏仁含量下混合堅果感官總分情況Fig.5 Total sensory score of mixed nuts with different almond content

2.6 Box-Behnken試驗數據分析與評價

以Box-Behnken試驗考察澳洲堅果仁含量(A)、山核桃(B)和香榧(C)對感官總分的影響(表1).通過對實驗數據進行多元回歸分析,得到響應變量與測試變量之間的二階多項式方程.方差分析(ANOVA)結果表明,響應面模型在95%置信水平下擬合不顯著,模型較好地反映了數據.另一方面,通過計算R2、adj-R2、和變異系數(CV)來檢驗模型的充分性.R2和擬合R2值分別為0.985 5和0.967(表2)說明模型擬合數據能夠很好地解釋這種變化.感官總分的CV值為0.94,由于CV是用平均值的百分比表示標準偏差的度量,所以CV值越小,再現性越好;實驗結果與預測值吻合較好.一般來說,CV高于10表明平均值的變化很大,不能令人滿意地建立一個充分的響應模型[18],所有這些統計參數都表明了模型的可靠性.從表2中可以看出,線性系數(A、B和C)和二次項系數(B2和C2)顯著,P值非常小(P<0.05).其他系數無統計學意義(P>0.05).

Y=78.6-3.5*A-2.12*B+2.38*C+0.45*A2-1.8*B2+4.2*C2+0.25*AB-7.5*AC+0.5*BC

(1)

將方程(1)的全模型繪制成三維和等高線圖,以預測自變量和因變量之間的關系.通過最小二乘擬合的殘差在判斷模型充分性方面發揮著重要作用[18],殘差圖近似沿直線,滿足正態假設,模型足以通過響應面描述感官總分.

利用Design Expert軟件對回歸方程(1)進行圖形化表示,稱為響應面圖,三種堅果對感官總分的影響結果如圖6所示.在響應面圖中,將一個變量保持在各自的零水平(測試范圍的中心值),另兩個變量在實驗范圍內變化生成數據.由圖6可知,感官總分隨著澳洲堅果仁含量(A)從15%增加到30%后迅速下降,山核桃含量(B)從30%增加到50%,隨后快速下降;而不同的是香榧感官總分先緩慢下降,然后快速增加.即最適的配方比例為澳洲堅果仁添加量15%,杏仁6%,腰果20%,香榧添加量15%,山核桃仁38%.

圖6 A、B和C因素響應曲面Fig.6 A,B and C factor response surfaces

響應面優化比傳統的單參數優化更具優勢,因為它節省了時間、空間和原材[19].在該組條件從實際實驗中獲得的感官總分為89(n=30),這也證明模型的有效性,實驗值和預測值之間沒有顯著差異,實驗值與預測值吻合良好.由圖6可知方程(1)存在最大值點(Ymax=90),此時三者的含量分別為15%、43%和15%.

2.7 混合堅果主要營養成分

混合堅果富含9種不飽和脂肪酸,它們占總脂肪酸的75.6%;其中含量較高的不飽和組分分別為棕櫚烯酸(26.58%)、油酸(30.02%)和亞油酸(13.71%),它們對改善血脂代謝和預防動脈粥樣硬化等方面具有積極作用[3,6-7].混合堅果富含人體必須的8種氨基酸(表3),總量為3.165%,其中含量較高的為亮氨酸(0.9%)、苯丙氨酸(0.6416%)和纈氨酸(0.5122%).混合堅果樣品的過氧化值、酸價、污染物、真菌毒素、農藥殘留、微生物指標和食品添加劑等其他指標符合GB 19300—2014的要求[13].根據其營養成分和堅果品種將混合堅果產品命名為‘985’型混合堅果.

3 結論

本研究采用單因素和Box-Behnken試驗方法,以感官得分為指標,得出混合堅果中的澳洲堅果仁、山核桃、香榧、腰果和杏仁5種堅果配比優化比例分別為15%、43%、15%、21%和6%.混合堅果符合國標GB 19300—2014堅果與籽類食品的相關技術要求,且富含人體所需9種不飽和脂肪酸和8種必須氨基酸,因此將由上述5種堅果組成的混合堅果命名為‘985’型混合堅果.