复合烘焙果酱的配方优化与抗氧化活性研究

李司吉,邹雨萱,钟杨,蒋依婷,梁进,孙玥,李雪玲

(安徽农业大学茶与食品科技学院 农业农村部江淮农产品精深加工与资源利用重点实验室,安徽省农产品加工工程实验室,合肥 230036)

烘焙果酱(heat-resisting fruit jam,HRFJ)是以鲜果粒、果(肉)浆或果汁制成的口感细腻、外观晶莹、色彩艳丽、可塑性强[1],且在烘焙过程中不变色、不变形、不变味的一类烘焙原料,广泛用于烘焙食品的夹心、馅料和表面装饰[2]。生活节奏加快及后疫情时期,富含功能成分的烘焙食品将越发成为民众饮食的一部分,烘焙市场规模也将迎来高速增长时期,而作为烘焙食品的重要辅料——烘焙果酱,将会成为核心推动力[3]。果酱的耐焙烤性与增稠剂的选用有直接关系,当前,较常见的耐高温增稠剂有海藻酸钠[4]、可得然胶[5]、羧甲基纤维素钠[6]、结冷胶[7]、变性淀粉[8]等。食品增稠剂被广泛用于改变流变和质地特性以及提高品质[9],其应用形式可以单一使用,也可以2种或3种以上复配添加使用[10-11]。当前烘焙果酱品类单一且以鲜果制作,不适合快节奏的生活方式,同时,消费群体对果酱食疗效果及果酱颜值的要求较高,因此,本文选择玫瑰花苹果粉为原料制备复合烘焙果酱。

苹果粉是将成熟的苹果果实干燥脱水制作而成,将苹果加工成苹果粉既可大幅减少贮藏运输的空间和能耗,也能延长贮藏期,还方便其作为新型食品配料,应用到食品加工领域[12]。苹果酱是苹果制品的一大类,多以鲜果为原料,而以苹果粉为原料制备焙烤苹果酱尚未见报道。同时,用苹果粉制备果酱也适合当前快节奏的生活方式,因为省去了逛超市、水果去皮打浆等过程,也与当前预制食品的开发目的相一致。

玫瑰花又称刺玫瑰,是蔷薇科蔷薇属的落叶灌木[13],富含维生素、氨基酸、可溶性糖、生物碱等,还含有多种矿物质、香酚等。玫瑰中的单宁酸能够促进脂肪代谢,有利于减脂。玫瑰中也有多酚类化合物,其具有过氧化物酶的活性,抗氧化性更是远超没食子酸等小分子。近年来,玫瑰花被广泛应用在食品、药品及化妆品行业中[14]。

由于烘焙食品的加工特点,要求烘焙果酱具有良好的耐焙烤性,在高温(150～250 ℃)下焙烤时,作为夹心或馅料时不出现坍塌、胀馅、水分散失等现象,作为表面装饰时不出现表面起皮、干皱、产生气泡等现象[15]。目前,我国传统的果酱形式比较单一,且大多数无法耐高温,无法满足烘焙食品的需求。因此,本文通过单因素试验和正交试验,考察海藻酸钠与羧甲基纤维素钠的复配比例、变性淀粉添加量和苹果粉添加量对耐烘焙果酱黏附性的影响,进而确定最佳配方,以期为开发烘焙市场需求的耐高温果酱提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与仪器

1.1.1 主要原料及试剂

苹果粉:江苏萃谷食品有限公司;玫瑰花瓣:济南万丰玫瑰制品有限公司;海藻酸钠:青岛明月海藻集团有限公司;羧甲基纤维素钠(食品级):浙江一诺生物科技有限公司;羟丙基二淀粉磷酸酯:河南恒瑞淀粉科技股份有限公司;白砂糖:太古糖业有限公司;氯化钙:山东海化股份有限公司氯化钙厂;无水柠檬酸(食品级):河南糖柜食品有限公司;所有添加剂均为食品级。

1.1.2 主要仪器与设备

HH-2数显恒温水浴锅 金坛市杰瑞尔电器有限公司;RHTB-4控温和控速磁力搅拌器 常州市人和仪器厂;格兰仕电烤箱 广东格兰仕微波生活电器制造有限公司;TD10手持糖度计 西安亚博科技有限公司;TA-XT Plus质构仪 苏州市三昊仪器设备有限公司;电子天平 奥豪斯仪器(上海)有限公司;UV-9000紫外可见分光光度计 上海元析仪器有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程

原料选择→混合搅拌→加热浓缩→冷却→加入其他辅料→杀菌→装罐→成品。

1.2.2 操作要点

1.2.2.1 原料选择

因苹果粉操作方便且用量易控制,故选择苹果粉为原料。食品胶选择海藻酸钠与羧甲基纤维素钠复配,通过食品胶的复合,可以发挥各种单一食品胶的互补作用,使各种食品胶协同增效,从而扩大食品胶的使用范围或提高其使用功能,还可能同时降低每种食品胶的用量和成本。海藻酸钠能和大多数天然和合成的食品胶配合使用,效果和性价比都比单独使用要好[16]。试验中还选择了变性淀粉来提高果酱的耐高温性。在前期试验中选择了玉米变性淀粉(磷酸盐交联羟丙基化蜡质玉米淀粉、羟丙基二淀粉磷酸酯、乙酰化二淀粉磷酸酯和乙酰化木薯变性淀粉)进行试验。

1.2.2.2 混合搅拌

将原料按适宜的比例称量后放入热水中用磁力搅拌器搅拌,温度设置为15～20 ℃,先依次加入海藻酸钠、羧甲基纤维素钠和羟丙基二淀粉磷酸酯,待完全溶解后,再加入白砂糖、苹果粉、氯化钙,搅拌至形成均匀的浆液。

1.2.2.3 加热浓缩

将搅拌后的均匀浆液放入水浴锅中加热浓缩,水浴锅的温度设置为90 ℃,加热1 h,加热过程中需不断搅拌,防止浆液表面成膜。

1.2.2.4 冷却

浆液加热后自然冷却至室温。

1.2.2.5 加入其他辅料

浆液冷却至室温后加入玫瑰花瓣和无水柠檬酸,有利于保护果酱的色泽及风味。

1.2.2.6 装罐

将装罐瓶及瓶盖在使用前清洗干净并灭菌烘干,装罐的温度不低于85 ℃,装罐后留出2～3 mm的顶隙[17]。

1.2.2.7 杀菌

常压杀菌,在100 ℃沸水中煮沸杀菌20 min。

1.3 复合烘焙果酱配方的优化

1.3.1 单因素试验

1.3.1.1 变性淀粉种类的确定

在300 g果酱中,添加2%海藻酸钠与羧甲基纤维素钠(2∶1),添加2.9%苹果粉,考察不同变性淀粉(磷酸盐交联羟丙基化蜡质玉米淀粉、羟丙基二淀粉磷酸酯、乙酰化二淀粉磷酸酯、乙酰化木薯变性淀粉)对果酱各项品质指标的影响,各变性淀粉的添加量为5.3%。

1.3.1.2 海藻酸钠与羧甲基纤维素钠复配胶比例的确定

在300 g果酱中,添加5.3%变性淀粉(羟丙基二淀粉磷酸酯),添加2.9%苹果粉,考察不同海藻酸钠与羧甲基纤维素钠复配胶比例3∶0、2∶1、1.5∶1.5、1∶2、0∶3对果酱各项品质指标的影响,各复配胶的添加量为2%。

1.3.1.3 变性淀粉与复配胶比例的确定

在300 g果酱中,添加2%海藻酸钠与羧甲基纤维素钠(2∶1),添加2.9%苹果粉,考察不同变性淀粉(羟丙基二淀粉磷酸酯)与复配胶比例6∶3、7∶3、8∶3、9∶3、10∶3对果酱各项品质指标的影响。

1.3.1.4 苹果粉添加量的确定

在300 g果酱中,添加2%海藻酸钠与羧甲基纤维素钠(2∶1),添加5.3%变性淀粉(羟丙基二淀粉磷酸酯),考察不同苹果粉添加量6.7,8.7,10.7,12.7,14.7 g对果酱各项品质指标的影响。

1.3.2 正交试验

1.3.2.1 正交试验因素水平表

根据单因素试验结果,选取复配胶质量比、变性淀粉与复配胶的质量比、苹果粉添加量3个因素,依据正交试验表L9(33)进行试验。本研究设计为三因素三水平的正交试验,因素及水平见表1。9组试验以复合果酱的黏性和耐高温性的综合评分作为考察指标。

表1 正交试验因素水平Table 1 Factors and levels of orthogonal test

1.3.2.2 综合评分

耐高温性评分标准:耐高温焙烤性是烘焙果酱在应用过程中的重要性能指标。一般果酱在焙烤时易出现起皮、起皱、塌馅、变味、水分丢失等不良现象,并且容易发生色泽与味道上的变化,影响口感和外观。在变性淀粉中引入交联酯或醚键,加强了淀粉的分子结合力,使淀粉能够抵抗受热时颗粒的破碎倾向,保持完整的颗粒结构,从而防止水分子析出造成塌馅、变形等问题[18]。因此,本试验从色泽、组织状态、口感3个方面对焙烤后的果酱进行评分,各个方面占比相等,总分为100分,具体评分标准见表2。

表2 果酱耐高温评分表Table 2 High temperature resistance scoring standards of jam

黏性评分标准:凝胶特性是果酱的重要质构特性,通过测定果酱的凝胶特性,在一定程度上可以反映果酱的凝胶性能,且在一定范围内,果酱的凝胶强度越大,果酱的凝胶性能越好[19]。果酱的黏性过稀或过稠都会影响产品的口感和消费者体验,过稀会造成果酱析水现象,影响果酱的品质,使果酱更易变质;过稠会造成果酱涂抹性差,且不易与果酱中其他原料结合。在预试验中,测试了多种市场已流通果酱的黏度值,最终发现在黏度值为-125左右时,果酱的品质最好,既可以保证果酱的黏稠感,口感清爽,不糊口,又易于涂抹。综上,选择-125作为复合烘焙果酱的黏性评分标准,具体评分标准见表3。

表3 果酱黏性评分表Table 3 Adhesion scoring standard of jam

综合评分方法:综合得分(100 分)=耐高温性得分(0.8)+黏性得分(0.2)。

1.4 检测方法

1.4.1 果酱黏附性的测定

采用物性测试仪测定果酱的质构,并以黏性数据为参考指标。仪器参数设定:探头:P0.5;模式:下压过程测量力;试验操作:返回起点;测试前速度:1.0 mm/s;测试速度:1.0 mm/s;测试后速度:1.0 mm/s;测试距离:15 mm[20]。

果酱制作完成后,分装以备测定,并根据表3对果酱的黏附性进行评分。

1.4.2 耐烤性的测定

将制作好的果酱成品取一小块放入烤箱中,设置烤箱条件为180 ℃,10 min,待烘烤结束后,将果酱取出。观察果酱的变形情况,并根据表2对果酱的耐高温性进行评分。

1.4.3 可溶性固形物的测定

参照GB/T 22474—2008《果酱》中的理化指标,利用阿贝折光仪对样品的可溶性固形物进行测定。先使用蒸馏水校准仪器,再用滴管将被测液体滴到磨砂棱镜上,迅速闭合棱镜后停留几分钟,使样品达到棱镜的温度[17]。

1.4.4 抗氧化试验设计

1.4.4.1 复合烘焙果酱的前处理

参考李吉达等[21]的方法并略作修改。精确称取复合烘焙果酱5.000 g,并用80%无水乙醇定容到100 mL,将混合液在摇床上以1 300 r/min振摇,37 ℃提取1 h,4 000 r/min离心5 min。提取2次后将上清液合并进行后续抗氧化活性的测定。另称取不添加玫瑰花的苹果烘焙果酱5.000 g重复上述操作作为对照。

1.4.4.2 清除DPPH·法

参考Seo等[22]的方法并略作修改。精确称取0.002 g DPPH,用无水乙醇定容至100 mL,配制成浓度为0.05 mmol/L的DPPH溶液。取2 mL样品提取液与2 mL DPPH溶液混合30 min后,以无水乙醇作为空白对照,在517 nm处测定吸光值,试验全程避光。清除率计算公式如下:

式中:A0为2 mL乙醇与2 mL DPPH溶液反应后的吸光值;A1为2 mL样品提取液与2 mL乙醇反应后的吸光值;A2为2 mL样品提取液与2 mL DPPH溶液反应后的吸光值。

1.4.4.3 清除ABTS+·法

参考Wang等[23]的方法并略作修改。配制7.0 mmol/L ABTS溶液与2.45 mmol/L 过硫酸钾溶液,并各取25 mL等比例混合,放置在黑暗中15 h,然后用无水乙醇将混合溶液稀释至吸光值为0.7±0.02。取0.2 mL样品提取液与4 mL ABTS溶液混合6 min后,以无水乙醇作为空白对照,于734 nm处测定吸光值,试验全程避光。清除率计算公式如下:

式中:A0为0.2 mL乙醇与4 mL ABTS溶液反应后的吸光值;A1为0.2 mL样品提取液与4 mL乙醇反应后的吸光值;A2为0.2 mL样品提取液与4 mL ABTS溶液反应后的吸光值。

1.5 数据处理

所有试验样品一式三份,每个样品平行测定3次,采用Excel 2022软件进行数据统计,数据结果表示为平均值。用SPSS软件进行显著性差异分析,显著性水平为P<0.05,数据作图均用Origin 2022。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 变性淀粉种类的确定

变性淀粉的种类对果酱的耐高温性有直接影响[24]。分别选取4种变性淀粉(图1中1为磷酸盐交联羟丙基化蜡质玉米淀粉,2为羟丙基二淀粉磷酸酯,3为乙酰化木薯变性淀粉,4为乙酰化二淀粉磷酸酯)进行试验,测定果酱的黏性和耐烤性,结果见图1。

图1 变性淀粉种类对果酱黏性和耐烤性能的影响Fig.1 Effect of modified starch types on the adhesion and high temperature resistance of jam

由图1中a可知,4种变性淀粉中,羟丙基二淀粉磷酸酯的黏性最大,乙酰化二淀粉磷酸酯的黏性最小,且4种变性淀粉之间黏性差异较大(P<0.05)。在耐烤性方面,4种变性淀粉均表现出较好的性能(见图1中c),在高温烘烤后,基本没有明显的变形与塌陷,羟丙基二淀粉磷酸酯与乙酰化木薯变性淀粉略优于其他两种淀粉。4种变性淀粉中,磷酸盐交联羟丙基化蜡质玉米淀粉与乙酰化二淀粉磷酸酯的凝胶颜色呈纯白色,在烘烤后颜色明显暗沉发黄;羟丙基二淀粉磷酸酯的凝胶颜色呈乳白色,且透明度较高,烘烤前后颜色差异变化较小,可以使焙烤后果酱的颜色更鲜亮;乙酰化木薯变性淀粉的凝胶颜色发灰,透明度较差。综合考虑,选择变性淀粉的种类为羟丙基二淀粉磷酸酯。

2.1.2 复配胶(海藻酸钠与羧甲基纤维素钠)质量比

海藻酸钠与羧甲基纤维素钠都是常用的食品增稠剂,且二者都有相似的化学性质,有较好的配伍性。分别以复配胶质量比3∶0、2∶1、1.5∶1.5、1∶2、0∶3进行试验,测定果酱的黏性和耐烤性,结果见图2。

海藻酸钠与羧甲基纤维素钠的质量比对复合果酱的品质有重要影响。由图2可知,二者复配的效果比单独使用某种增稠剂的效果好,为二者质量比2∶1～1∶2范围内时,复合果酱的黏性较大(见图2中a),且数据之间无显著性差异。在耐烤性方面(见图2中c),3∶0组与2∶1组在烘烤后维持原形状情况较好,而其余3组果酱在烘烤后变形严重,且果酱上面的膜破裂。综合考虑,海藻酸钠与羧甲基纤维素钠的质量比为2∶1为宜。

2.1.3 变性淀粉与复配胶的质量比

烘焙果酱的耐烤性是其最关键的性能要求,果酱在作为面包馅心焙烤时易出现塌陷、水分散失等现象;在表面焙烤时易出现表面起皮、干皱等现象,严重影响产品的品质与外观,变性淀粉可以很好地解决这一问题[18]。变性淀粉与复配胶的质量比是影响果酱品质的重要因素。分别以变性淀粉与复配胶的质量比为6∶3、7∶3、8∶3、9∶3、10∶3进行试验,测定果酱的黏性和耐烤性,结果见图3。

图3 变性淀粉与复配胶的质量比对果酱黏性和耐烤性能的影响Fig.3 Effect of the mass ratio of modified starch to compound glue on the adhesion and high temperature resistance of jam

由图3可知,整体果酱的黏度值达到-100以上(见图3中a),随着变性淀粉质量的增加,复合果酱的黏性也在逐渐增大,在8∶3组及其之后,果酱的黏度值达到-200以上,不利于涂抹。在耐烤性方面,8∶3组在烘烤后维持原形状情况最好(见图3中c),基本没有出现边缘膨胀的现象;其次为6∶3组和7∶3组,高温烘烤后,果酱颜色明显变浅,出现轻微变形的现象;9∶3组和10∶3组的耐烤性最差,果酱在烘烤后严重膨胀变形,且表面有干缩的现象。综合考虑,变性淀粉与复配胶的质量比为8∶3为宜。

2.1.4 苹果粉的添加量

苹果粉的添加量对果酱的风味有重要影响。在300 g果酱中,分别以苹果粉的添加量为6.7,8.7,10.7,12.7,14.7 g进行试验,测定果酱的黏度和耐烤性,结果见图4。

图4 苹果粉添加量对果酱黏性和耐烤性能的影响Fig.4 Effect of the addition amount of apple powder on the adhesion and high temperature resistance of jam

由图4可知,苹果粉的添加量为8.7 g和14.7 g时,果酱的黏度较大(见图4中a),二者数据差异不显著,且果酱的组织形态较好。在感官品质上,苹果粉的添加量达到10.7 g及以上时,苹果粉的味道过大,掩盖了玫瑰花的清香,颜色略浅。在耐烤性方面,苹果粉的添加量为8.7 g时,耐烤性最好(见图4中c),果酱在烘烤后基本无变形情况。其次为苹果粉添加量10.7 g,最后为苹果粉添加量6.7 g和14.7 g,二者均出现了明显的变形情况,即果酱膨胀使二者边缘扩散,无法维持原有形状。综合考虑,在300 g果酱中,苹果粉的添加量为8.7 g为宜。

2.2 正交试验

由表4中R值可知,各因素对复合果酱的影响由大到小的顺序为A>B>C,即复配胶(海藻酸钠与羧甲基纤维素钠)质量比>变性淀粉与复配胶的质量比>苹果粉添加量;分析各因素各水平的k值可以得出,苹果玫瑰复合烘焙果酱的最佳配方为A2B2C2,即复配胶(海藻酸钠与羧甲基纤维素钠)质量比为2∶1,变性淀粉与复配胶的质量比为8∶3,苹果粉的添加量为8.7 g(每300 g果酱)。由表5方差分析结果可知,复配胶比例对果酱品质的影响显著(P<0.05)。在正交试验最优条件下生产出来的复合果酱色泽艳丽,味道清香,易于涂抹,耐高温性强,黏稠度适宜,可溶性固形物含量在35%左右,符合国家标准。

表4 正交试验结果Table 4 Orthogonal test results

表5 正交试验方差分析结果Table 5 Results of variance analysis of orthogonal test

2.3 抗氧化活性结果

本文通过测定对DPPH·和ABTS+·的清除率表征果酱的抗氧化活性。由图5可知,添加玫瑰花的复合烘焙果酱对DPPH·的清除率高达(82.35±2.68)%,而未添加玫瑰花的苹果烘焙果酱对DPPH·的清除率仅为(30.98±2.45)%,表明苹果玫瑰花复合烘焙果酱与苹果烘焙果酱都具有清除DPPH·的能力。但添加玫瑰花的复合烘焙果酱对DPPH·的清除率明显高于未添加玫瑰花的苹果烘焙果酱。这可能是因为玫瑰花中的多酚、维生素C、黄酮类等物质在果酱中起到了很好的抗氧化效果。文献[25]报道了玫瑰花具有较好的抗氧化活性,原因在于其含有多酚、维生素C、黄酮类等物质。

图5 烘焙果酱的抗氧化活性Fig.5 Antioxidant activity of baked jam

由图5可知,添加了玫瑰花的复合烘焙果酱对ABTS+·的清除率为(33.81±0.32)%,而未添加玫瑰花的苹果烘焙果酱对ABTS+·的清除率为(9.28±0.73)%,由此可知未添加玫瑰花的苹果烘焙果酱对ABTS+·的清除能力明显弱于苹果玫瑰花复合烘焙果酱,表明玫瑰花的添加可以提高复合烘焙果酱的抗氧化作用。由图5还可知,复合烘焙果酱对ABTS+·的清除能力远低于其对DPPH·的清除能力,这一试验现象与肖丽宏等[26]的报道一致,他们曾发现玫瑰花对DPPH·的清除能力远高于ABTS+·的清除能力,文献[27]也曾报道苹果清除DPPH·的效果较好。

3 结论

本试验研究了苹果玫瑰花复合烘焙果酱的最优配方,并对成品进行耐高温性检测与抗氧化性检测。结果表明,当复配胶(海藻酸钠与羧甲基纤维素钠)质量比为2∶1,其添加量为2%;变性淀粉(羟丙基二淀粉磷酸酯)与复配胶的质量比为8∶3,其添加量为5.3%;苹果粉添加量为2.9%;可食用玫瑰花添加量为0.9%;白砂糖添加量为25%;柠檬酸添加量为0.5%;氯化钙添加量为0.06%时,复合烘焙果酱的耐高温性最好,且具有较强的抗氧化性。玫瑰花在果酱中的添加,不仅改善了果酱的感官品质,使其口感清甜不腻,提高了果酱的营养价值;同时也显著增强了果酱的抗氧化功效,更利于果酱的保藏。本试验的成品色泽鲜艳,有独特的玫瑰清香,可涂抹,可夹心。本研究可以为消费者提供更多的选择,满足消费者对低糖、健康的追求,也可为新型复合果酱的生产提供参考。