葡萄果冻加工工艺研究

徐瑞航，朱立斌，朱丹，刘亚梅，牛广财，魏文毅

（1.黑龙江八一农垦大学食品学院，大庆 163319；2.黑龙江省农产品加工工程技术研究中心；3.黑龙江八一农垦大学生命科学技术学院）

葡萄（Vitis viniferaL.）中富含糖类、维生素、矿物质、氨基酸等多种营养物质及多酚类化合物等生理活性物质[1-4]，主要包括花色苷、酚酸、白藜芦醇、类黄酮等，具有抗氧化、抗癌、调节肠道、预防心脑血管疾病、糖尿病等保健作用[5-8]。目前，葡萄的开发利用主要以葡萄酒、葡萄汁、葡萄干、葡萄果脯等为主[9-10]，对于果冻的研究较少。

果冻作为一种休闲食品，主要是以水、糖、凝胶剂等原料加工而成的[11]，因其独特的口感深受大家的喜欢。目前，有许多的学者致力于新型果冻的研究，主要是添加不同的原料或不同配比的复合凝胶剂对果冻进行研究。满江等[12]以软枣猕猴桃为主要原料制作酵素可吸果冻；谢建华等[13]以香蕉为主要原料制作香蕉果冻；Mondhe D S 等[14]研制出番石榴与石榴混合果冻；Rebeka Sultana 等[15]用蜂蜜开发出芦荟果冻；孙静等[16]对橙子果冻中凝胶剂的使用进行研究，确定卡拉胶：琼脂：海藻酸钠=2∶3∶1 为最佳配比。目前，果汁类果冻的生产主要以单一凝胶剂为主，制成的果冻感官性能差，凝胶效果不好，而采用复合凝胶剂，因为胶体间具有协同增效作用，可以使凝胶效果更好，感官更佳[17]。为进一步提高葡萄果冻的感官品质，实验以葡萄为主要原料，探究糖酸比、葡萄汁添加量、氯化钾添加量、复合凝胶剂添加量对葡萄果冻品质的影响，并确定最佳工艺配方，为其工业化生产提供一定的参考。

1 材料和方法

1.1 材料与试剂

赤霞珠葡萄，市售；白砂糖，食品级，南宁糖业股份有限公司；卡拉胶、魔芋胶、黄原胶，食品级，北京奥博星生物技术有限责任公司；柠檬酸，天津市大茂化学试剂厂；氯化钾，天津市大茂化学试剂厂；C1 果冻杯，广州市常信包装材料有限公司。

1.2 仪器与设备

FA2004N 电子分析天平，上海民桥精密科学仪器有限公司；WBL1021S 打浆机，美的生活电器制造有限公司；TD5A 离心机，湖南凯达科学仪器有限公司；DK-600B 电热恒温水槽，上海森信实验仪器有限公司；HH-S 恒温水浴锅，金坛市恒丰仪器厂；ACL-2004 电磁炉，江门市威多福电器有限公司；2WAJ 阿贝折光仪，上海天垒仪器仪表有限公司；QD-2520 全自动果冻封口机，河北朵麦信息科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

1.3.2 操作要点

（1）葡萄汁的制备

选择新鲜、无机械伤、无坏果的赤霞珠葡萄，清洗干净，利用打浆机将葡萄破碎成果浆，并用4 层纱布过滤，粗滤后在5 000 r·min-1的条件下离心10 min，取其上清汁备用。

（2）复合凝胶剂的制备

将凝胶剂放入45 ℃左右的温水中浸泡并搅拌，使其充分分散、溶胀。加热至沸腾后煮5～7 min，使其溶解均匀，备用[18]。

（3）调配

待胶液温度降至65 ℃时，按照一定比例向葡萄汁中加入复合凝胶剂、氯化钾、白砂糖和柠檬酸（柠檬酸添加量以0.2%计），并将其搅拌均匀，防止影响产品的口感和风味[19]。

（4）装杯、密封、杀菌

将调配好的果冻装入果冻杯中，趁热封口，放入85 ℃的恒温水浴锅中保持15 min，在常温下自然冷却成型，得到成品。

1.3.3 单因素试验

以100 g 葡萄果冻为基础，以析水率、下垂度和感官评分为指标，分别考察A 糖酸比添加量20∶1、30∶1、40∶1、50∶1、60∶1（柠檬酸添加量以0.2%计）、B 葡萄汁添加量5、10、15、20、25%、C 氯化钾添加量0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.10%、D 复合凝胶添加剂添加量0.6、0.9、1.2、1.5、1.8、2.1%等参数条件下对葡萄果冻的影响。

1.3.4 正交试验

为确定葡萄果冻的最佳工艺配方，以单因素试验为基础，采用L9（34）正交表设计正交试验，并以感官评分为标准，选取四个因素中实验结果较好的三个水平进行正交试验，因素水平表见表1。

表1 正交试验因素水平表Table 1 Factor and level of orthogonal experiment

1.4 指标测定

1.4.1 感官评价标准

根据GB 19299-2015 食品安全国家标准果冻要求[20]，由10 名有经验的学生对产品的色泽、风味、组织状态和口感4 个方面进行评分，取平均分为最终得分。评分标准如表2 所示。

表2 葡萄果冻感官评分标准Table 2 Sensory score standard of grape jelly

1.4.2 理化指标测定

（1）析水率测定

果冻样品在常温下保存7 d 后测其析水性。果冻样品质量记为m1，析水后样品质量记为m2，果冻瓶质量记为m3，析水率计算如公式（1）[21]。

其中，析水率越小，凝胶持水性越好。

（2）下垂度测定

杯中凝胶高度为A（cm），凝胶从杯中倒出后高度为B（cm），下垂度计算如公式（2）[22]。

其中，下垂度越小，凝胶强度越大。

（3）可溶性固形物测定

采用阿贝折射仪法[23]。

（4）总酸测定

参照GB/T 12456-2021 中方法测定[24]。

1.4.3 微生物指标测定

菌落总数检测参照GB 4789.2-2016 中方法测定[25]，大肠菌群检测参照GB 4789.3-2016 中方法测定[26]，致病菌检验参照GB 29921-2021 中方法测定[27]，霉菌、酵母检测参照GB 4789.15 中方法测定[28]。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 复合凝胶剂的选择

析水率是影响果冻质量因素之一，析水率过高容易导致果冻发生劣变，许多学者建议析水率＜3.0%[29]；下垂度主要是表示凝胶强度，通常下垂度在35%～40%为宜[22]。如表3 所示，卡拉胶：魔芋胶比例为3∶1、5∶2、2∶1 时，析水率＜3.0%，下垂度呈现升高的趋势，但变化不明显，表明凝胶强度变化不大。当卡拉胶∶魔芋胶=2∶1 时，感官评分最高，为90.7 分，此时，析水率为2.93%，下垂度为35.83%。因此，卡拉胶与魔芋胶最佳配比为2∶1。

表3 卡拉胶与魔芋胶复配凝胶剂对葡萄果冻的影响Table 3 Effect of gel with konjac gum and carrageenan on grape jelly

如表4 所示，卡拉胶∶黄原胶比例为3∶1、5∶2、2∶1时，析水率＜3.0%，下垂度有上升的趋势，但变化不明显，表明凝胶强度变化不大。当卡拉胶∶黄原胶=5∶2 时，感官评分最高，为79.4 分，此时，析水率为2.71%，下垂度为37.44%。因此，卡拉胶与黄原胶最佳配比为5∶2。

表4 卡拉胶与黄原胶复配凝胶剂对葡萄果冻的影响Table 4 Effect of carrageenan and xanthan gum compound gel on grape jelly

如表5 所示，黄原胶：魔芋胶比例为3∶1、5∶2 时，析水率＜3.0%，下垂度有上升的趋势，但变化不明显，表明凝胶强度变化不大。当黄原胶：魔芋胶=3∶1 时，感官评分最高，为78.5 分，此时，析水率为2.64%，下垂度为36.51%。因此，黄原胶与魔芋胶最佳配比为3∶1。

表5 黄原胶与魔芋胶复配凝胶剂对葡萄果冻的影响Table 5 Effect of xanthan gum and konjac gum compound gel on grape jelly

根据析水率、下垂度和感官评分，综合选择卡拉胶∶魔芋胶=2∶1 的二元复合凝胶剂进行后续试验。

2.1.2 糖酸比添加量对葡萄果冻感官品质的影响

如表6 所示，随着糖酸比的不断增大，析水率逐渐减小，表明凝胶持水性在不断增强，这是由于白砂糖中含有羟基，它能破坏分子内和分子间的氢键，提高与水结合的能力[30]，而下垂度整体有增长的趋势，但变化不明显，表明凝胶强度差别不大，在糖酸比为40∶1 时，感官评分最高，为83.2 分，随着糖酸比继续增大，感官评分开始出现减小的趋势，这是由于白砂糖添加过量，导致葡萄果冻的甜味过重，失去最适的甜酸比，此时葡萄果冻的析水率为2.36%，下垂度为35.74%。因此，综合选取糖酸比添加量为40∶1 时葡萄果冻效果最好，并选择糖酸比30∶1、40∶1、50∶1 进行后续正交试验。

表6 不同糖酸比添加量对葡萄果冻的影响Table 6 Effect of different sugar acid ratio on grape jelly

2.1.3 葡萄汁添加量对葡萄果冻感官品质的影响

如表7 所示，随着葡萄汁添加量逐渐增多，析水率先减小后增加，在葡萄汁添加量为15%时，析水率最低，为2.69%，随后逐渐变大，这是由于葡萄汁含量过高导致酸度增加，降低了胶体的pH，发生水解导致持水性降低[29]，此时感官评分最高，为87.2 分，下垂度为36.43%，下垂度整体变化不大，说明凝胶强度变化不明显。因此，综合选取葡萄汁添加量为15%时葡萄果冻效果最好，并选择葡萄汁添加量为10%、15%、20%进行后续正交试验。

表7 不同葡萄汁添加量对葡萄果冻的影响Table 7 Effect of different grape juice addition on grape jelly

2.1.4 氯化钾添加量对葡萄果冻感官品质的影响

如表8 所示，随着氯化钾添加量不断增多，析水率和下垂度均先减小后增大，在氯化钾添加量为0.08%时，析水率和下垂度最低，分别为2.85%、38.16%。这是由于氯化钾中K+参与了凝胶过程，使持水性和凝胶强度增强，随着K+不断增多，凝胶中的负电荷被中和，加速了凝胶老化，释放出游离水，持水性减弱，降低了凝胶强度[31]。当氯化钾添加量为0.08%时，感官评分最高，为86.4 分。因此，综合选取氯化钾添加量为0.08%葡萄果冻效果最好，并选择氯化钾添加量为0.07%、0.08%、0.09%进行后续正交试验。

表8 氯化钾添加量对葡萄果冻的影响Table 8 Effect of potassium chloride addition on grape jelly

2.1.5 复合凝胶剂添加量对葡萄果冻感官品质的影响

如表9 所示，随着复合凝胶剂添加量的不断增多，析水率和下垂度整体呈现出减小的趋势，说明凝胶持水性和凝胶强度逐渐增强，这是由于复合凝胶剂添加量增多，使之形成紧密的网状结构，提高了凝胶的持水性，同时分子间的交联作用增强，使胶体结构更加紧密[32]。当复合凝胶剂添加量为1.8%时感官评分最高，为86.3 分，这是由于复合凝胶剂间出现协同作用，增强果冻的感官，而随着添加量继续增加，感官评分开始下降，这是由于复合凝胶剂内聚性减小、协同性变差，拉低了果冻的感官评分[33]，此时析水率为2.56%，下垂度为36.56%，整体变化不明显。因此，综合选取复合凝胶剂添加量为1.8%时葡萄果冻效果最佳，并选择复合凝胶剂添加量为1.5%、1.8%、2.1%进行后续正交试验。

2.2 正交试验

利用极差分析法对试验结果进行分析。如表10所示，由R 值可知，4 个因素对葡萄果冻感官影响的主次顺序为：D＞B＞C＞A，其中复合凝胶剂添加量的影响最大，糖酸比的影响最小，这是因为果冻作为一种胶冻食品，适量的添加复合凝胶剂可以增加它的粘度和口感，作用比较显著，而糖酸比主要是为了控制果冻的口味，在果冻制作中对果冻的影响较小。由k值可知，A2B2C2D2效果最好，即最佳工艺配方为糖酸比40∶1、葡萄汁添加量15%、氯化钾添加量0.08%、复合凝胶添加量1.8%。对此最佳配方进行验证试验，所得到的葡萄果冻感官评分为92.8 分，并测得其析水率为2.31%、下垂度为35.64%。

3 产品质量标准

3.1 感官指标

色泽：颜色呈现粉红色，均匀一致；风味：酸甜适中，具有赤霞珠葡萄的独特香味；组织状态：柔软适中，无气泡产生，无肉眼可见异物；口感：入口细腻，有弹性和咀嚼性。

3.2 理化指标

析水率＜3%；下垂度35%～40%；可溶性固形物≥15%；总酸（以柠檬酸计）≤0.2%。

3.3 微生物指标

菌落总数≤100 CFU 个·g-1；大肠菌群＜30 MPN·（100 g）-1；霉菌≤20 CFU·g-1；酵母≤20 CFU·g-1；致病菌未检出。

4 结论

通过单因素试验和正交试验，确定葡萄果冻的最佳工艺为糖酸比40∶1、葡萄汁添加量15%、氯化钾添加量0.08%、复合凝胶剂添加量1.8%（卡拉胶：魔芋胶=2：1），该工艺下得到的葡萄果冻析水率为2.31%，下垂度为32.64%，感官评分为92.8 分，可溶性固形物≥15%，总酸（以柠檬酸计）≤0.2%，并且葡萄果冻质地均匀，口感细腻，具有弹性和咀嚼性，颜色呈现粉红色且均匀一致，无气泡产生，赋有赤霞珠葡萄的独特风味。实验采用复合凝胶剂生产的葡萄果冻析水率低，凝胶效果好，在色泽、风味、组织状态和口感等方面均有提高。研究有利于增加葡萄的附加值，为葡萄果冻产品开发提供了理论依据。