辛镇忠,王 连,王 愈,王诗瑶
(山西农业大学 食品科学与工程学院,山西 晋中 030800)
红枣(Ziziphus jujuba Mill.)与桃、杏、李、栗一起并称为我国的“五果”[1]。红枣鲜枣因其不耐贮藏,运输时间和距离的限制,大多用于加工处理后食用。目前,红枣的加工主要以原枣和干制为主,其中干制占我国枣产量的75%[2]。红枣粗加工有枣圈、脆枣、蜜枣等,红枣深加工日趋多元化,有红枣浆、红枣粉、红枣饮料、酒枣、枣酒和枣醋,以及红枣功能成分的提取等[3]。
红枣浓缩汁是将红枣进行多次浸提浓缩而成,具有耐贮藏性和便利的运输性,方便后期二次加工[4]。红枣浓缩汁加工工艺较多且也日趋成熟,红枣汁的提取工艺有直接榨汁法和浸提法,而浸提法中则有热水浸提法、打浆法和酶解浸提法[5]。在红枣汁的浸提过程中,浸提后的枣肉不能充分利用,副产品开发较少,大多用于饲料使用或被丢弃,造成了资源浪费的问题。然而,红枣渣中含有较多的纤维素和半纤维素等粗纤维,是构成膳食纤维的主要成分。据研究发现,膳食纤维是七大营养素之一[6],具有预防肠道疾病、促进肠道蠕动、预防癌症[7]、降低血糖等多种功能和生理作用,是功能保健食品中的理想原料。然而,现阶段的研究大多以提取红枣纤维对红枣进行利用,工艺复杂,将浸提红枣汁后的枣渣加工成膳食纤维,对其进行开发利用,可以实现红枣资源全身是宝的高效利用。
酸枣(Ziziphus jujuba Mill.var.spinosa(Bunge)Hu ex H.F.Chow)是我国常见的野生果树,也是常用的药用植株,酸枣果肉、酸枣仁、叶子、树皮和根都有一定的食用和药用价值[8],果肉含有丰富的维生素、有机酸、矿物质和可溶性糖等[9]。酸枣仁中含有黄酮类物质与皂苷类物质,两类物质具有镇定安眠的效果,此外酸枣仁中还有三萜类、甾体化合物和生物碱,以及多糖、蛋白质、氨基酸、无机元素等[10]。随着生活压力逐渐增加,失眠人群成为一大类群体,利用酸枣仁的安神助眠功能解决失眠问题具有重要的现实意义[11]。
把粉末状原料和适合的粉末状辅料进行混合后直接压片。这种直接压片的方法不需要经过造粒、干燥等复杂的操作,优点是操作工艺简单,方便连续化、自动化生产,节约能源,节省时间,可以使产品崩解时间降低和有效成分快速溶出,适用于遇到对湿热敏感造成变色或分解的原料加工[12]。
目前,大部分研究都是将红枣渣提取其中纤维素,尹蓉[13]利用酸碱法对红枣渣进行提取纤维素、张孟凡等人[14]利用超声辅助-酶解协同作用提取红枣渣膳食纤维及其促消化作用、张华等人[15]对红枣渣膳食纤维进行了研究。因此,市面上没有直接利用红枣渣做成食品的研究与报道。
试验以废弃的红枣渣为基质,加入具有镇静助眠功能的酸枣仁,混以适当的辅料,经调味后,直接压制成咀嚼片,是对红枣资源的充分利用。随着功能性食品的发展,杏仁油、核桃油的推广流行,杏肉渣与核桃渣得不到有效利用,试验利用红枣渣中的膳食纤维,亦可推广至杏肉渣的利用中,具有良好前景。
红枣渣,山西省石楼县树德枣业责任有限公司提供;酸枣粉,山西省永和县阁底乡马家湾村提供;蛋白糖(食品级),青岛瑞潽旺食品配料有限公司提供;无水柠檬酸(食品级),潍坊英轩实业有限公司提供;硬脂酸镁(食品级),河南万邦化工科技有限公司提供。
DF-101S 型集热式恒温加热磁力搅拌器,杭州瑞佳精密科学仪器有限公司产品;DHG-9070A 型电热鼓风干燥机,上海一恒科学仪器有限公司产品;PR224ZH/E 型电子天平,奥豪斯仪器(常州)有限公司产品;KQ3200DB 型数控超声波清洗器,昆山市超声仪器有限公司产品;P4 型紫外可见分光光度计,上海美谱达仪器有限公司产品;TMS-Pro 型质构仪,美国FTC 公司产品;FE100 型小型高速粉碎机,天津市泰斯特科技有限公司产品;200 目筛网,上海言锦筛网加工厂产品;HY-12 型红外压片机,天津天光新光学仪器科技有限公司产品。
(1)红枣渣。选择肉质饱满肥厚的红枣,把果实表面的泥土和杂质用流水洗净后去核,以红枣与水质量比例1∶2,加水加热浸提红枣浆,每次浸提时间为12 h,浸提2 次,煮至浸提水由黏稠的红褐色变为清淡的淡红色。取出红枣,红枣渣应为均匀的淡褐色。
将红枣渣沥至无水滴出后,均匀地平铺在烤盘中,起初以上下火120 ℃烘干12 h,烘干至80%无明显水分,改至80 ℃烘干8 h,每60 min 翻动1 次,烘干至可磨粉的干燥程度。此时红枣渣呈现焦红色,溢出红枣香味。将烘干后的红枣渣用打粉机磨粉,过200 目筛备用。
(2)酸枣粉。以山西省永和县阁底乡马家湾村购买的酸枣粉为原料,放入烘箱中60 ℃下烘干6 h后取出,加入打粉机打粉后,过200 目筛备用。
①红枣→浸提→红枣渣;
②酸枣仁;
①+②→烘干→粉碎→过筛→添加蛋白糖+柠檬酸+硬脂酸镁混合→压片。
1.5.1 红枣渣粉与酸枣粉比例的确定
红枣渣粉与酸枣仁粉是红枣咀嚼片的主要营养成分,以合适的比例配制会使红枣咀嚼片红枣香味协调,酸甜适口,对其滋味与营养价值有益。试验以红枣渣粉、酸枣仁粉总质量为10 g,两者按照红枣渣粉∶酸枣仁粉分别为8∶2,7∶3,6∶4,5∶5,6∶4 做单因素试验,以感官评分为指标,考查酸枣仁粉与红枣渣粉不同添加比例对红枣咀嚼片的感官品质影响,并研究红枣渣粉与酸枣仁粉的比例对成品质构的影响。
1.5.2 填充剂比例的确定
选取红枣渣与酸枣粉的比例、蛋白糖添加量、无水柠檬酸添加量和硬脂酸镁添加量4 个因素作为单因素,保持其他因素不变,把感官评价作为评价指标,对单一变量进行单因素试验。设计四因素三水平L9(34)正交试验,通过极差分析优化咀嚼片的工艺配方,确定最优比例。
1.6.1 感官评定
咀嚼片压制成型后,分别邀请10 名食品专业的人员,对咀嚼片的色泽、香味、组织状态和口感进行感官评价[16]。
复配红枣咀嚼片感官评分见表1。
表1 复配红枣咀嚼片感官评分
1.6.2 硬度测定
使用TMS-Pro 型质构仪测定,重复3 次。探头:2 mm 圆柱形,力量感应元量程100 N,探头回升到样品表面上的高度5 mm,挤压距离2 mm,检测速度60 mm/min,起始力0.4 N,2 次压缩测试之间的停隔时间3 s。
1.6.3 水分测定
按照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》中直接干燥法进行水分的测定。
数据采用Origin 2019 进行作图,图中以试验数据的平均值±标准差表示。
红枣渣粉与酸枣仁粉的混合比例对产品的口感、色泽、风味与组织状态方面有较大影响。酸枣仁粉添加量太少,酸枣仁风味过浅,功能性成分低,酸枣仁粉添加量过大,酸枣仁粉的酸味溢出,与红枣渣粉香味不协调。通过预试验设置红枣渣与酸枣粉比例为4∶6,5∶5,6∶4,7∶3,8∶2 进行单因素试验。由于感官评价能直观地反映产品的综合质量,故选用感官评分作为评定标准[17]。
原料混合比对产品品质评分的影响见图1。
由图1 可知,当红枣渣与酸枣粉比例为7∶3时,感官评分分数最高为94.33 分,此时该咀嚼片有明显的枣香味,表面完整。因此,选择红枣渣与酸枣粉比例为6∶4,7∶3,8∶2 进行正交试验。
图1 原料混合比对产品品质评分的影响
红枣咀嚼片需要有良好的口感与滋味,因其要直接入口咀嚼食用,研究制作的咀嚼片应为酸甜口味,以甜味为主,略带酸味,有清凉爽口的口感[18]。采用蛋白糖和柠檬酸作为调味剂,由于蛋白糖是一种具有营养价值的甜味物质,为咀嚼片增加良好的营养价值。
蛋白糖添加量对产品品质评分的影响见图2,无水柠檬酸添加量对产品品质评分的影响见图3。
图2 蛋白糖添加量对产品品质评分的影响
图3 无水柠檬酸添加量对产品品质评分的影响
由图2 和图3 可知,随着蛋白糖添加量的增加,红枣咀嚼片的口感呈先升高后降低的趋势,在蛋白糖添加量为0.75%时,红枣咀嚼片的口感适中,随后继续加大木糖醇添加量,产生甜腻味,口感下降;随着无水柠檬酸的添加,红枣咀嚼片的口感呈先升高后降低的趋势,在无水柠檬酸添加量为1.5%时,红枣咀嚼片的酸甜可口,随后,继续加大无水柠檬酸添加量,产生酸味,口感下降。因此,选择蛋白糖添加量为0.50%,0.75%和1.00%与无水柠檬酸添加量为1.0%,1.5%和2.0%进行正交试验。
硬脂酸镁具有很好的润滑作用,既能提高流动性,又可以防止黏结,但硬脂酸镁用量过高后会影响压片的硬度。
硬脂酸镁添加量对产品品质评分的影响见图4。
图4 硬脂酸镁添加量对产品品质评分的影响
由图4 可知,红枣渣复配酸枣粉咀嚼片的感官评分随着硬脂酸镁添加量的增加呈现先上升后下降的趋势,在硬脂酸镁添加量为0.75%时,感官评分最高。但硬脂酸镁由于会吸湿容易液化导致咀嚼片形态破损,所以硬脂酸镁添加量在满足成品物料流动性的前提下应选择最低剂量[19]。因此,选择硬脂酸镁添加量为0.25%,0.50%和0.75%进行正交试验。
通过以上的单因素试验,从中选出3 个水平,来构成四因素三水平的正交试验。
咀嚼片正交试验见表2,正交试验结果见表3。
表2 咀嚼片正交试验
表3 正交试验结果
由表3 可知,试验最佳方案为A2B2C2D3。分析正交结果可知,对咀嚼片感官影响最大的因素是无水柠檬酸的添加量,其次为原料混合比例、蛋白糖的添加量,硬脂酸镁添加量对咀嚼片的感官影响最小。因此,该咀嚼片的最佳配方为红枣渣与酸枣粉比例7 ∶3,蛋白糖添加量75%,无水柠檬酸添加量1.5%,硬脂酸镁添加量0.75%。为了验证试验结果的可靠性,采取该配方制得咀嚼片后让10 位食品专业的人员感官评分,平均分为95.3 分,且通过以上配方及工艺条件下制得的功能型红枣咀嚼片呈均匀褐色,色泽均匀,成品完整表面光滑,具有红枣香气,酸甜度适中,组织形态良好,不易碎片。
将最优配方的泡腾片用直径3 cm 的玻璃瓶作为内包装并置放于45 ℃和55 ℃下,阴凉避光保存。每隔5 d 进行1 次参数检测,每次随机抽取3 片,重复3 次。保质期测定使用经典恒温加速试验法。
2.5.1 贮藏过程中硬度的测定
贮藏过程中硬度的变化见图5。
图5 贮藏过程中硬度的变化
由图5 可知,在贮藏过程中,咀嚼片的硬度无明显变化,2 种温度下,都是维持在42~46 N,该片的物理性质较为稳定。在一定程度上可以表明,该咀嚼片有较好的咀嚼性,不易破碎和发生边角磨损等不良情况。
2.5.2 贮藏过程中水分的测定
贮藏过程中水分含量的变化见图6。
图6 贮藏过程中水分含量的变化
由图6 可知,在贮藏过程中,咀嚼片的水分含量无明显变化,2 种温度下,水分含量在2.5%~3.5%,国家标准要求压片糖果干燥失重≤5%,符合国家标准。水分含量的变化情况可以反映咀嚼片与外界环境的交换情况,在一定程度上也可以反映咀嚼片内部的化学反应、生物反应的活跃程度。由于该咀嚼片水分含量较为稳定,故玻璃瓶可以有效地阻隔外界环境对咀嚼片的影响,故其对延长咀嚼片贮藏期有明显的作用。
2.5.3 贮藏过程中感官评分的测定
由于感官评分是咀嚼片货架期的重要参考指标之一,且在ASLT 试验中,感官评分60 分时为该产品保质期的终止日期。
贮藏过程中感官评分的变化见图7。
图7 贮藏过程中感官评分的变化
由图7 可知,该咀嚼片的感官评分随着贮藏时间的延长而降低。在45 ℃时,第30 天时感官评分为61.6 分,第35 天时感官评分为56.2 分,故选择第30 天作为该咀嚼片在45 ℃时货架期的终止日期;同理,在55 ℃时,第20 天时感官评分为62.9 分,第25 天时,感官评分为57.2 分,故选择第20 天作为该咀嚼片在55 ℃时货架期的终止日期。
试验以产品在不同贮藏条件下到达60 分所需的天数为该条件下产品大致保质期。该产品45 ℃下保质期为30 d,55 ℃下保质期为20 d。算得Q10=45 ℃下保质期/ 55 ℃下保质期=1.5。故在温度25 ℃,湿度在60%的条件下,该咀嚼片的理论货架期为67 d。
通过单因素试验和正交试验确定了红枣渣复配酸枣粉咀嚼片的最佳生产工艺,且以感官评价为主要参考指标,通过恒温加速试验预测了该咀嚼片的货架期。结果表明,咀嚼片的最佳配方为红枣渣与酸枣粉比例7∶3,添加75%的蛋白糖、添加1.5%的无水柠檬酸和添加0.75%的硬脂酸镁,且咀嚼片感官影响最大的因素是无水柠檬酸添加量,其次为原料混合比例、蛋白糖的添加量和硬脂酸镁的添加量。对该咀嚼片采用内包装为直径3 cm 的玻璃瓶,外包装为瓦楞纸盒。通过恒温加速试验,结合Q10模型,以感官评价为主要参考指标,预测了该咀嚼片在温度25 ℃,湿度在60%的条件下理论货架期为67 d。随着社会的发展,人们开始注重养生和利用废弃的资源,具有助眠功能的红枣咀嚼片,做到了利用传统上废弃的红枣渣,这一项研究还可以推广到机械压榨杏仁油后杏肉的利用中。