卡拉膠在冬瓜果凍中的應用特性研究

潘綺琳，張阮冰，陳茂森， 段鄧樂，王 琴，肖更生

（1.仲愷農業工程學院，廣東省嶺南特色食品科學與技術重點實驗室，廣東廣州 510000；2.仲愷農業工程學院，農業農村部嶺南特色食品綠色加工與智能制造重點實驗室，廣東廣州 510225）

0 引言

冬瓜（Benincasa hispida），葫蘆科植物，別稱白瓜、寒瓜，主要分布在亞洲的熱帶、亞熱帶及溫帶地區，產量較高[1]。冬瓜含有豐富的蛋白質、碳水化合物、維生素及鉀、鈣、鐵等，還有除色氨酸外的8 種人體必需氨基酸，且其中谷氨酸和天門冬氨酸含量較高，能夠治療各種疾病，如胃腸道疾病、呼吸道疾病、糖尿病等。因此，冬瓜具有一定的藥理保健作用及良好的加工性能[2]。但是，冬瓜在實際生產加工中的綜合利用率較低，大多是冬瓜蓉作為月餅餡料、軟糖的原料，而主要副產物冬瓜皮和冬瓜籽大部分都被當作廢棄物處理，造成了資源的浪費[3]。

冬瓜皮是冬瓜的干燥外層果皮，性涼，味道甘甜，藥性平和，含有各類營養物質[4]。現代醫學研究表明，冬瓜皮具有降血糖、降血壓及美容減肥的功效[5]。《中國藥典》將冬瓜皮作為中藥材收載于藥典一部，指明它具有“利尿消腫，用于水腫脹滿、小便不利，暑熱口渴，小便短赤”的功效[6]。

卡拉膠（Carrageenan）又稱角叉菜膠，是一類線性、含有特殊基團硫酸酯的高分子親水性多糖[7]，主要來源于麒麟菜、石花菜、鹿角菜等紅藻類海草，具有較強的凝膠性、透明度高、脆性大、穩定分散等性能[8]，可作為增稠劑、膠凝劑、乳化劑等，被廣泛應用于果凍、冰激凌、糕點、軟糖、羹類食品、涼拌食品等食品工業生產中[9]。果凍是一種常見的低熱量、高膳食纖維的休閑食品[10]，其外形晶瑩剔透，口感細膩爽滑?？ɡz作為果凍生產中常用的重要原料之一，其添加量的多少會對果凍的外在形態和食用口感有著不同程度的影響[11]。隨著生活水平的提高和消費者健康意識的增強，果凍的發展會趨向功能化、天然化[12]。Chuda C 等人[13]以黧豆種子提取物為主要有效成分制備了一種適用于帕金森病患者的果凍。Sultana R 等人[14]用蜂蜜開發了一種具有降血糖特性的蘆薈果凍，以期將其作為抗糖尿病藥物用于治療。Hamauzu Y 等人[15]研究了一種由水果沸水提取物制成的具有胃保護活性的木瓜（薔薇科）果凍。以冬瓜皮為原料，研發一種具有冬瓜皮香味及其功效的冬瓜果凍，探究卡拉膠對其性質的影響，該冬瓜果凍既可以提高果凍的營養價值，又提高冬瓜綜合利用的經濟效益[16]。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

冬瓜皮，陜西初良農業科技有限公司提供；卡拉膠、葡萄糖、檸檬酸，河南萬邦實業有限公司提供，試劑為食品級。

托盤天平，泰州市致用教學設備有限公司產品；FA2004 型電子分析天平，上海力辰儀器科技有限公司產品；752 型紫外可見分光光度計，上海菁華科技儀器有限公司產品；英國SMS 質構儀-TA.XT Plus，英國Stable Micro System 公司產品。

1.2 冬瓜果凍制備的方法

1.2.1 工藝流程

冬瓜果凍工藝流程：

1.2.2 操作要點

（1）冬瓜皮茶的制備。洗凈冬瓜皮，以冬瓜皮∶水比例為1∶100（g∶mL）于95 ℃下浸提30 min，將浸提液過濾得冬瓜皮茶[17]。

（2）溶膠和煮膠。分別加入1.7%，1.8%，1.9%，2.0%，2.1%卡拉膠與冬瓜皮茶混合，攪拌均勻，使卡拉膠充分吸水溶脹，避免凝膠結團，然后加熱煮沸2～3 min，使其變成透明的膠狀體。

（3）調配。先趁熱加入葡萄糖與膠體溶液混合，攪拌均勻。待混合料液溫度降至70 ℃時，加入檸檬酸。添加檸檬酸后應持續攪拌均勻，盡量減少檸檬酸對膠體體系的影響[18]。

（4）過濾。用100 目篩網（食品級）過濾膠體溶液，以除去白色浮沫及雜質。

（5）灌裝與滅菌。將制備好的冬瓜果凍原液灌裝至已消毒的果凍杯中并及時密封，于80～85 ℃水浴中殺菌10～15 min，殺菌后迅速冷卻至室溫，以便能最大限度地保持冬瓜果凍的色澤和風味[19]。

1.3 冬瓜果凍的預試驗

葡萄糖添加量為14%，檸檬酸添加量為0.04%，卡拉膠添加量為2.0%，設置冬瓜皮茶質量分數為0.4%，0.7%，1.0%，1.3%，1.6%共5 個梯度，根據不同質量分數的冬瓜皮茶觀察果凍的品質變化，以感官評價為標準，質量分數為0.4%和0.7%的冬瓜果凍無冬瓜皮香味或冬瓜皮香味較淡，質量分數為1.0%的冬瓜果凍的冬瓜皮香味適中，質量分數為1.3%和1.6%的冬瓜果凍的冬瓜皮香味較濃或苦澀，從而確定冬瓜皮茶質量分數為1.0%。

冬瓜皮茶質量分數為1.0%，檸檬酸添加量為0.04%，卡拉膠添加量為2.0%，設置葡萄糖添加量為14.0%，15.0%，16.0%，17.0%，18.0%共5 個梯度，根據葡萄糖的添加量比較果凍的品質，以感官評價為標準，葡萄糖添加量為14.0%和15.0%的冬瓜果凍偏酸或幾乎無甜味，添加量為16.0%的冬瓜果凍甜味適中，添加量為17.0%和18.0%的冬瓜果凍稍甜或過甜，從而確定葡萄糖添加量為16.0%。

通過以上預試驗固定冬瓜果凍制備工藝中的冬瓜皮茶質量分數為1.0%，葡萄糖添加量為16.0%，檸檬酸添加量為0.04%，探究卡拉膠對冬瓜果凍特性的影響。

1.4 冬瓜果凍的感官評價

采用評分檢驗法對冬瓜果凍進行感官評價，參照GB 19299—2015《食品安全國家標準果凍》制定果凍品質評價標準。

冬瓜果凍感官評分項目和評分標準見表1[20]。

表1 冬瓜果凍感官評分項目和評分標準

根據冬瓜果凍的組織形態（30 分）、氣味及滋味（20 分）、色澤（20 分）、口感（30 分）等進行打分，滿分100 分，按照評分標準邀請10 名評價員（5 男5 女）組成感官評價小組，對冬瓜果凍進行綜合評分。

1.5 冬瓜果凍的持水率

采用電子分析天平對果凍樣品除去析出水分前后的質量進行測定，從而計算果凍樣品的持水率。將果凍樣品的初始質量記為m1，室溫下放置24 h 后用廚房吸水紙吸干果凍析出的水分，質量記為m2，每個樣品平行測定3 組，結果取平均值[21]。

冬瓜果凍的持水率計算公式如下：

式中：m1——冬瓜果凍的初始質量，g；

m2——冬瓜果凍析出水分后的質量，g。

1.6 冬瓜果凍的強度

冬瓜果凍密封存放24 h，于20～23 ℃恒溫下測試，方法如下：將一根橫截面光滑無破損的玻璃棒固定在鐵架臺上，橫截面積記為S。冬瓜果凍放在托盤天平一端，燒杯放在另一端，在燒杯中加入適量的水，使天平平衡，燒杯和水的總質量為W1。調整玻璃棒下端與果凍表面輕輕接觸，向燒杯中緩慢加水，仔細觀察當玻璃棒穿破果凍表面時，停止加水，再次稱量燒杯和水的總質量W2。每個樣品平行測定3 次，結果取平均值[22]。

冬瓜果凍的強度計算公式如下：

式中：W1——玻璃棒與果凍表面接觸時的燒杯和水的總質量，g；

W1——玻璃棒穿破果凍表面時的燒杯和水的質量，g；

S——玻璃棒的橫截面積，cm2。

1.7 冬瓜果凍的透明度

按照1.2.1 工藝流程制備冬瓜果凍，注模前趁熱倒入1 cm×1 cm 的玻璃比色皿中，自然冷卻至室溫，放置24 h，待測。用去離子水做空白對照，測定冬瓜果凍于波長490 nm 處的吸光度。每個樣品平行測定3 次，結果取平均值[23]。

1.8 冬瓜果凍的質構儀分析

采用英國SMS 質構儀-TA.XT Plus 對冬瓜果凍的斷裂度、凝聚性、彈性、黏性和咀嚼性進行測定[24]。測試方式為TPA，測試條件為P/0.5 探頭，壓縮形變量為50%，測試前速度5 mm/s，測試中速度1 mm/s，測試后速度5 mm/s。

1.9 數據分析

試驗數據采用Origin 2021、Excel 2019 進行結果處理和制圖。

2 結果與分析

2.1 冬瓜果凍的感官評價

卡拉膠添加量對冬瓜果凍感官的影響見表2。

表2 卡拉膠添加量對冬瓜果凍感官的影響

由表2 可知，卡拉膠添加量為1.9%時，冬瓜果凍具有酸甜適中，具有冬瓜皮香味，口感細膩，相對較好。

不同卡拉膠添加量的冬瓜果凍的感官評分見圖1，不同卡拉膠添加量的冬瓜果凍喜愛人數見圖2。

圖1 不同卡拉膠添加量的冬瓜果凍的感官評分

圖2 不同卡拉膠添加量的冬瓜果凍喜愛人數

由圖1 和圖2 可知，當卡拉膠添加量為1.9%的冬瓜果凍的感官評分最高，且喜愛人數占評價員總人數的50%。

2.2 冬瓜果凍的持水率

持水率不僅影響冬瓜果凍的香味、滋味和色澤，還與營養成分和果凍的食用品質等有緊密的聯系[25]。

卡拉膠添加量對冬瓜果凍持水率的影響見圖3。

圖3 卡拉膠添加量對冬瓜果凍持水率的影響

由圖3 可知，當卡拉膠添加量為1.7%～1.9%時，隨著卡拉膠添加量的增加，卡拉膠分子增加，從而形成致密網絡結構的比率增加[25]，溶液中的卡拉膠分子之間的鏈接程度升高，卡拉膠高分子對水的束縛力逐漸增強，水分子的運動受到阻礙[27]。可見，卡拉膠的添加量對冬瓜果凍的持水率影響顯著（p＜0.05）。在試驗探討的反應條件中，當卡拉膠添加量大于1.9%時，持水率達到97%以上，同時也反映了卡拉膠具有高保水的特性[28]。

2.3 冬瓜果凍的強度

冬瓜果凍的強度與咀嚼性、彈性等性質有密切關系[29]?？ɡz的凝膠強度取決于分子鏈的整齊度，而增大卡拉膠的添加量可以提高果凍強度。

卡拉膠添加量對冬瓜果凍強度的影響圖4。

圖4 卡拉膠添加量對冬瓜果凍強度的影響

由圖4 可知，冬瓜果凍的強度隨著卡拉膠添加量的增加而增強?？ɡz溶于溶劑后，分子之間相互結合形成凝膠，隨著卡拉膠添加量的增大，分子之間的距離變小，分子間的交聯增強，果凍結構更加緊密，果凍強度增大。但隨之果凍的彈性會變差，膠著度增加，而咀嚼性變好[27]。由圖4 可知，當卡拉膠添加量大于1.9%時，冬瓜果凍的強度上升幅度增大，卡拉膠添加量對冬瓜果凍的影響顯著（p＜0.05）。感官評價結果表明，卡拉膠添加量為1.9%的冬瓜果凍有彈性，入口細膩、軟硬適中，而卡拉膠添加量為2.0%和2.1%的冬瓜果凍口感偏硬，從口感、質地等感官評價及原料成本綜合考慮，選擇卡拉膠添加量為1.9%制作冬瓜果凍較為合適。

2.4 冬瓜果凍的透明度

在果凍的質量檢測中，透明度是一個極其重要的指標，其影響著果凍的外觀和口感。

卡拉膠添加量對冬瓜果凍透明度的影響見圖5。

圖5 卡拉膠添加量對冬瓜果凍透明度的影響

由圖5 可知，冬瓜果凍的吸光度隨著卡拉膠添加量的增加而上升，冬瓜果凍的透明度減弱，可見卡拉膠添加量對冬瓜果凍的影響顯著（p＜0.05）。溶液中的卡拉膠大分子的數量增多，卡拉膠大分子之間結合得更加緊密，透明度受分子內部空間排列順序的影響，分子之間的空隙變小，所以吸光度上升，透明度會相應下降[23]?？ɡz添加量大于1.9%時，吸光度上升趨勢相對平緩，根據實際果凍產品對透明度的要求和感官評價的結果，卡拉膠添加量為1.9%的冬瓜果凍顏色均勻一致，外形晶瑩剔透。因此，選擇卡拉膠添加量為1.9%最佳。

2.5 冬瓜果凍的質構儀分析

果凍類食品的凝聚性、彈性、黏性等引起的是力學味覺，又稱流變學味覺[30]，可以反映人們在食用時的可接受程度和凝膠的質構。質構是描述食品結構的物理性質，是對食物口感的語言表達[31]。祝競芳等人[28]在卡拉膠與亞麻籽膠復配制備枸杞果凍的研究中，其最佳配方所得的復配果凍與試驗的冬瓜果凍相比，兩者彈性基本一致，在探究總膠單因素得出的最佳添加量為2.0%時，咀嚼性較冬瓜果凍好，但正交試驗得出的咀嚼性參數比冬瓜果凍的咀嚼性差。這是由于果凍的質構不僅受凝膠濃度的影響，還會受到糖和酸的影響[32]。姜月紅等人[24]研究的菠蘿味膠原蛋白果凍的凝聚性與冬瓜果凍的凝聚性基本一致，但斷裂度和黏性都高于冬瓜果凍，這反映了卡拉膠本身具有脆性大、易斷裂的特點[33]。

冬瓜果凍質構儀分析見表3。

表3 冬瓜果凍質構儀分析

3 結論

以冬瓜皮、卡拉膠為主要原料，研究一種新型的冬瓜營養果凍。結果表明，在冬瓜皮茶質量濃度為1%，葡萄糖添加量為16%，檸檬酸添加量為0.04%的配方條件下，卡拉膠在冬瓜果凍中的最佳添加量為1.9%，按此工藝配方制得的冬瓜果凍具有冬瓜皮的香味，色澤均勻、組織形態良好、口感爽滑，且有一定的保健功能和營養價值。該果凍加工工藝條件簡單、原料低廉易得、設備要求較低，具有優良的經濟效益，為冬瓜果凍產業的研究開發提供了參考依據，同時也為冬瓜的資源利用最大化提供了一條新途徑。