王明明，董雪萌，孫艷潔，戴陽(yáng)軍*

（1.蘇州大學(xué)后勤管理處，江蘇 蘇州 215001；2.常熟理工學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，江蘇 常熟 215500）

粽子，又稱為“角黍”、“筒粽”，是具有中國(guó)特色的傳統(tǒng)食品之一，其香氣清雅、口感獨(dú)特，被國(guó)內(nèi)外消費(fèi)者所喜愛(ài)[1-2]。粽子以糯米為主要原材料，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明，糯米中含有豐富的淀粉、蛋白質(zhì)，以及多種維生素、礦物質(zhì)[3]。中醫(yī)認(rèn)為糯米藥性溫和，能夠調(diào)養(yǎng)脾胃，是很好的藥食同源食材[4]。

目前從事粽子規(guī)模化生產(chǎn)的企業(yè)相對(duì)集中，產(chǎn)業(yè)化水平在整個(gè)食品行業(yè)中總體偏低，大部分生產(chǎn)企業(yè)仍采用傳統(tǒng)人工進(jìn)行生產(chǎn)，存在生產(chǎn)效率低下、產(chǎn)品質(zhì)量難以控制等問(wèn)題[5]，尤其是成品粽子在儲(chǔ)存期間由于淀粉老化難以保持良好口感，而且消化吸收率也隨之降低。如何克服淀粉老化已經(jīng)成為粽子在運(yùn)輸、儲(chǔ)存和銷售過(guò)程中一大難題，淀粉老化引起的產(chǎn)品品質(zhì)的下降會(huì)給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，是制約行業(yè)發(fā)展的困難點(diǎn)之一[3]。因此有效延緩糯米淀粉老化，能促進(jìn)糯米制品行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。鑒于此，本試驗(yàn)以粽子抗老化為切入點(diǎn)，根據(jù)單因素的試驗(yàn)結(jié)果，通過(guò)響應(yīng)曲面試驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)粽子配方進(jìn)行改善和優(yōu)化，以提高粽子的抗老化性，以期對(duì)工業(yè)化品質(zhì)改善提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料

糯米、粽葉：市售；可溶性大豆多糖：福建省泉州市味博食品有限公司；海藻糖：溧陽(yáng)維信生物科技有限公司；Rice IK米面改良劑（β-淀粉酶、轉(zhuǎn)移葡萄糖苷酶）、LP-05DS糕點(diǎn)類防腐保鮮劑（聚賴氨酸、pH值調(diào)整劑）：上海承佑實(shí)業(yè)有限公司。

1.1.2 設(shè)備

AWH計(jì)重桌秤：上海實(shí)干實(shí)業(yè)有限公司；WK2012電磁爐：美的集團(tuán)股份有限公司；BCD-230SDCY冰箱：青島海爾股份有限公司；SS1-FY50反壓高溫蒸煮鍋：北京法恩科貿(mào)有限公司；TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)儀：英國(guó)Stable Micro System公司。

1.2 制作工藝

1.2.1 工藝流程

1.2.2 操作要點(diǎn)

糯米清洗：清水洗凈，去除糯米中的各種雜質(zhì)。

浸泡：將洗凈糯米按質(zhì)量比1∶2加入水中浸泡4 h，使糯米充分吸水。

瀝水：將糯米中多余的水分瀝干。

拌料：按照配方加入添加劑，攪拌均勻，待用。

粽葉浸泡：去除粽葉中的雜質(zhì)，使粽葉逐漸軟化。

粽葉煮制：沸水煮制，使粽葉的香味恢復(fù)，進(jìn)一步軟化粽葉。

成型：取軟化粽葉折成斗狀，填入原料，包制成型，要求粽子無(wú)夾米和漏米現(xiàn)象。

熟制：將包裹好的粽子放入鍋中，沸水煮45min，再悶制15 min。

冷卻：將煮好的粽子冷卻至25℃，防止包裝后有熱氣，容易脹袋。

真空包裝：將冷卻好的粽子放入真空袋中，真空包裝。

高壓滅菌：將真空包裝的粽子放入高壓滅菌鍋中，在121℃的條件下滅菌45 min。

冷卻：將高壓滅菌后的粽子取出，用流動(dòng)水冷卻，保證其口感，冷卻至25℃后即為成品，方可用于檢測(cè)和感官評(píng)價(jià)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

通過(guò)預(yù)試驗(yàn)得到粽子基礎(chǔ)工藝配方，分別對(duì)可溶性大豆多糖添加量、海藻糖添加量、米面改良劑添加量3個(gè)抗老化因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)。在儲(chǔ)藏溫度4℃條件下，淀粉晶體成核速率最大，即在此溫度下，淀粉老化速度最快[6]。測(cè)定制熟并冷卻后粽子的硬度以及在4℃下保藏3 d后粽子的硬度，用第2次硬度值減去第1次硬度值得到硬度差，由于淀粉老化后，硬度上升，老化越嚴(yán)重，硬度差則越大，在一定程度上，硬度差可以作為淀粉老化的一項(xiàng)客觀指標(biāo)。

1）可溶性大豆多糖添加量對(duì)粽子抗老化效果的影響：確定總糯米量不變，可溶性大豆多糖添加量分別選取0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%，海藻糖添加量為5.0%，改良劑添加量為0.5%，制成粽子，熟制并冷卻后，用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定其硬度，在4℃下保藏3 d后用質(zhì)構(gòu)儀再次測(cè)定硬度，得到硬度差，并進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

2）海藻糖添加量對(duì)粽子抗老化效果的影響：確定總糯米量不變，海藻糖添加量分別選取2.0%、4.0%、6.0%、8.0%、10.0%，可溶性大豆多糖添加量為0.6%，改良劑添加量為0.5%，制成粽子，熟制并冷卻后，用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定其硬度，在4℃下保藏3 d后用質(zhì)構(gòu)儀再次測(cè)定硬度，得到硬度差，并進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

3）改良劑添加量對(duì)粽子抗老化效果的影響：確定總糯米量不變，改良劑添加量分別選取0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%，可溶性大豆多糖添加量為0.6%，海藻糖添加量為5.0%，制成粽子，熟制并冷卻后，用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定其硬度，在4℃下保藏3 d后用質(zhì)構(gòu)儀再次測(cè)定硬度，得到硬度差，并進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

1.3.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)

通過(guò)單因素試驗(yàn)可以得到各個(gè)因素在單獨(dú)考慮的情況下，已選擇水平的最佳工藝參數(shù)，無(wú)法對(duì)未選擇水平進(jìn)行比較，而響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法可以考慮各因素之間的交互作用關(guān)系，并且在多種因素之間尋求最佳參數(shù)，而不僅僅局限于已選擇的參數(shù)水平。因此在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法可以進(jìn)一步優(yōu)化粽子抗老化配方設(shè)計(jì)。

1.4 指標(biāo)測(cè)定

1.4.1 感官評(píng)價(jià)

參照張麗芬等[7]的感官評(píng)價(jià)方法，將成品置于4℃環(huán)境冷藏3 d后邀請(qǐng)10名接受過(guò)訓(xùn)練的食品專業(yè)人員進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。樣品隨機(jī)編號(hào)，采用百分制，評(píng)價(jià)人員需獨(dú)立、客觀地對(duì)粽子的感官特性進(jìn)行評(píng)分，從色澤、香氣、組織狀態(tài)、口感4個(gè)維度進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，設(shè)定權(quán)重比為1∶1∶1∶1（單項(xiàng)滿分各25分）。感官評(píng)價(jià)細(xì)則如表1所示。

表1 粽子感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation indexes of rice dumpling

1.4.2 質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的測(cè)定

用模具將粽子壓成直徑2 cm，高1 cm等大圓柱形，用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)量樣品硬度，選用型號(hào)為T(mén)A35的柱形探頭進(jìn)行全質(zhì)構(gòu)（texture profile analysis，TPA）分析，測(cè)前速度為4 mm/s，測(cè)試速度為1 mm/s，測(cè)后速度為10 mm/s，測(cè)試類型為下壓，目標(biāo)模式為形變，目標(biāo)值為50%，接觸點(diǎn)力為10 gf，操作模式為單次測(cè)試。每個(gè)樣品測(cè)定3次，結(jié)果取平均值。將粽子放置于4℃下冷藏3 d，再次進(jìn)行硬度測(cè)量。第2次硬度值與第1次硬度值做差，即得到硬度差，此硬度差作為響應(yīng)值。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 可溶性大豆多糖添加量對(duì)粽子抗老化效果的影響

可溶性大豆多糖添加量對(duì)粽子抗老化效果的影響見(jiàn)圖1。

圖1 可溶性大豆多糖添加量對(duì)粽子抗老化效果的影響Fig.1 Effect of soluble soybean polysaccharides on anti-aging effect of rice dumpling

由圖1可知，在其它條件不變的情況下，隨著可溶性大豆多糖添加量的逐漸增加，粽子的硬度差先減小后增大，當(dāng)可溶性大豆多糖添加量達(dá)到0.8%左右時(shí)，粽子的硬度差最小，此時(shí)感官評(píng)分達(dá)到最大值。可溶性大豆多糖屬于親水多糖，容易與水分子結(jié)合形成膠體，包被在淀粉分子外圍，降低淀粉分子之間的有序性和結(jié)晶性，提高淀粉持水能力，延緩因?yàn)槭鴮?dǎo)致的淀粉老化，同時(shí)增加糯米的舒展性，感官品質(zhì)提升[8-9]。因此在一定范圍內(nèi)，可溶性大豆多糖的添加量與硬度差呈現(xiàn)出一定的負(fù)相關(guān)性，與感官評(píng)價(jià)呈正相關(guān)性。而添加量過(guò)多，會(huì)造成過(guò)多的水分保留，而影響粽子組織狀態(tài)，使粽子軟爛，失去彈牙口感，感官評(píng)分下降。從整體的可溶性大豆多糖添加量對(duì)粽子的硬度差和感官評(píng)分而言，5組試驗(yàn)評(píng)分差距浮動(dòng)較大，所以可溶性大豆多糖添加量對(duì)粽子的硬度差和感官評(píng)分影響顯著，綜合考慮，確定粽子中可溶性大豆多糖添加量為0.6%～1.0%進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

2.1.2 海藻糖添加量對(duì)粽子抗老化效果的影響

海藻糖添加量對(duì)粽子抗老化效果的影響見(jiàn)圖2。

圖2 海藻糖添加量對(duì)粽子抗老化效果的影響Fig.2 Effect of trehalose addition on anti-aging effect of rice dumpling

由圖2可知，隨著海藻糖添加量的增加，粽子的硬度差先減小后增大，當(dāng)海藻糖添加量超過(guò)6.0%后硬度差開(kāi)始上升，感官評(píng)分與硬度差呈現(xiàn)出一定的反比關(guān)系。海藻糖同樣具有較強(qiáng)的保水性，而且能隨水分子進(jìn)入淀粉分子內(nèi)部，阻礙淀粉分子的黏結(jié)與重排，即阻礙淀粉老化過(guò)程。而且隨著海藻糖分子進(jìn)入大分子內(nèi)部空隙，能使物料質(zhì)地更加緊密，即提升了糯米的黏彈性[10-11]。當(dāng)海藻糖添加量過(guò)小，保水作用不明顯，抗老化效果不佳；海藻糖添加量過(guò)大，對(duì)物料結(jié)構(gòu)會(huì)有反作用，影響粽子的感官品質(zhì)。由于感官評(píng)分呈先增大后降低的趨勢(shì)，在海藻糖添加量為6%時(shí)，感官評(píng)分最高。綜合考慮，最終確定海藻糖添加量為4%～8%進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

2.1.3 改良劑添加量對(duì)粽子抗老化效果的影響

改良劑添加量對(duì)粽子抗老化效果的影響見(jiàn)圖3。

圖3 改良劑添加量對(duì)粽子抗老化效果的影響Fig.3 Effect of water retaining agent addition on anti-aging effect of rice dumpling

由圖3可知，隨著改良劑添加量的增加，粽子的硬度差逐漸降低，其感官評(píng)分逐漸增加。改良劑主要成分為β-淀粉酶和轉(zhuǎn)移葡萄糖苷酶，β-淀粉酶可以使淀粉分子水解，游離出葡萄糖，而轉(zhuǎn)移葡萄糖苷酶可以在游離葡萄糖分子與淀粉分子之間形成α-1，6糖苷鍵，即形成較多支叉狀結(jié)構(gòu)，促進(jìn)淀粉支鏈生成，此結(jié)構(gòu)不僅能抑制淀粉分子重結(jié)晶，而且能使糯米的黏彈性等性狀有明顯提升，所以出現(xiàn)硬度差減小，感官評(píng)分逐漸增加的現(xiàn)象。當(dāng)改良劑添加量達(dá)到0.4%左右時(shí)，粽子的感官評(píng)分最高，之后開(kāi)始下降。過(guò)多改良劑的加入會(huì)使淀粉支鏈含量比例明顯增加，使淀粉后期老化速度加劇，粽子的硬度差上升，感官評(píng)分下降。綜合試驗(yàn)結(jié)果，最終確定改良劑添加量為0.2%～0.6%進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

2.2 粽子抗老化工藝優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 響應(yīng)面設(shè)計(jì)與結(jié)果

由單因素試驗(yàn)可知，硬度差與感官評(píng)分的趨勢(shì)相關(guān)，當(dāng)硬度差達(dá)到最小時(shí)，感官評(píng)價(jià)最高，且質(zhì)構(gòu)參數(shù)相對(duì)感官指標(biāo)，更能客觀準(zhǔn)確地表達(dá)產(chǎn)品的變化情況，因此，采用硬度差（Y）作為響應(yīng)值進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以可溶性大豆多糖添加量（A）、海藻糖添加量（B）、改良劑添加量（C）為試驗(yàn)因素，確定Box-Behnken三因素三水平試驗(yàn)方案。具體設(shè)計(jì)因素水平見(jiàn)表2，方差分析試驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果見(jiàn)表3。

表2 響應(yīng)面設(shè)計(jì)因素水平Table 2 Factors and levels of response surface design

表3 響應(yīng)面設(shè)計(jì)方法與結(jié)果Table 3 Method and results of response surface

2.2.2 響應(yīng)曲面回歸方程與方差分析

通過(guò)Design-Expert.V8.0.6軟件可得方差分析，見(jiàn)表4。

粽子抗老化工藝硬度差（Y）與可溶性大豆多糖添加量（A）、海藻糖添加量（B）、改良劑添加量（C）這 3個(gè)因素之間的多元二次回歸方程為：Y=120.1-84.53A-51.17B-75.93C+36.98AB-30.66AC+89.37BC+201.26A2+29.42B2+176.30C2。

據(jù)表4可以看出，模型P＜0.01，為極顯著，而失擬項(xiàng)表示該模型失去擬合的程度，失擬項(xiàng)P＞0.05為不顯著，P值及失擬項(xiàng)都說(shuō)明該模型有較好的擬合程度，即該回歸方程可以很好地反映可溶性大豆多糖添加量（A）、海藻糖添加量（B）、改良劑添加量（C）和粽子硬度差的關(guān)系。由F值大小數(shù)量關(guān)系可知，3個(gè)因素對(duì)粽子硬度差的影響程度依次為：A＞C＞B，其中一次項(xiàng)A、B、C 均極顯著（P＜0.01），交互項(xiàng) BC 極顯著（P＜0.01），評(píng)分項(xiàng)中A2、C2均極顯著（P＜0.01）。模型調(diào)整系數(shù)Radj2=0.962 7，說(shuō)明該模型96.27%的可變性在可以解釋的范圍之內(nèi)，換言之，方程預(yù)測(cè)值與真實(shí)值之間存在的誤差基本可以忽略[12]，可以用該方程來(lái)確定粽子的最佳抗老化工藝。

表4 回歸方程顯著性檢驗(yàn)與方差分析Table 4 Significance test and variance analysis of regression equation

各因素對(duì)粽子硬度差影響的整體趨勢(shì)可以由響應(yīng)曲面圖形很直觀地反映出來(lái)，等高線圖中，其密集程度則能反映兩個(gè)因素變化對(duì)粽子硬度差的影響程度，響應(yīng)面坡度越陡，等高線呈橢圓形，說(shuō)明該因素對(duì)粽子硬度差影響越大；相反，坡度相對(duì)平緩，等高線呈圓形，說(shuō)明該因素對(duì)粽子硬度差影響越小[13-14]。顯著性交互項(xiàng)等高線圖及響應(yīng)曲面圖如圖4所示。

圖4 海藻糖添加量和改良劑添加量交互作用對(duì)粽子硬度差影響的等高線和響應(yīng)曲面Fig.4 Contours and response surfaces of the interaction between trehalose and improver on the hardness difference of rice dumpling

2.2.3 最佳工藝驗(yàn)證

對(duì)回歸方程偏導(dǎo)求解，可得粽子抗老化的最佳工藝條件為：可溶性大豆多糖添加量0.83%、海藻糖添加量7.39%、改良劑添加量0.41%，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況將工藝修正為：可溶性大豆多糖添加量0.8%、海藻糖添加量7.0%、改良劑添加量0.4%。在此工藝條件下，進(jìn)行3次驗(yàn)證試驗(yàn)，得到粽子硬度差95.56 gf，與預(yù)測(cè)值93.97 gf接近，相對(duì)誤差1.66%，相比未添加抗老化劑的粽子硬度差值530.65 gf，抗老化效果顯著。因此，該模型能較好地反映出可溶性大豆多糖添加量、海藻糖添加量、改良劑添加量與粽子抗老化效果之間的關(guān)系，可采用該模型對(duì)粽子的硬度差進(jìn)行預(yù)測(cè)。并且在此工藝條件下，粽子感官評(píng)分97.35分，分值較高，效果理想。

3 結(jié)論

目前，方便包裝的粽子產(chǎn)品已經(jīng)融入百姓的生活中，本試驗(yàn)針對(duì)淀粉老化使粽子在儲(chǔ)存期間無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間保持口感的缺陷進(jìn)行了優(yōu)化，使粽子在較長(zhǎng)保存期內(nèi)依舊保持新鮮粽子的風(fēng)味與口感。試驗(yàn)以糯米為原料，以傳統(tǒng)的粽子工藝為基礎(chǔ)，以硬度差作為老化評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)合感官評(píng)價(jià)進(jìn)行單因素試驗(yàn)，得出粽子的最佳工藝參數(shù)，再以粽子的硬度差作為響應(yīng)值，通過(guò)對(duì)可溶性大豆多糖添加量、海藻糖添加量、改良劑添加量對(duì)粽子硬度差和感官評(píng)價(jià)的影響進(jìn)行研究，得到粽子抗老化效果中硬度差值與各因素的響應(yīng)面模型效果極顯著（P＜0.000 1），確定粽子最佳配方為：可溶性大豆多糖添加量0.8%、海藻糖添加量7.0%、改良劑添加量0.4%。由此配方制成的粽子形態(tài)飽滿，細(xì)膩軟糯，放置一段時(shí)間后依舊柔軟，此加工工藝配方抗老化性良好，可見(jiàn)本試驗(yàn)所構(gòu)模型顯著優(yōu)化了粽子抗老化工藝，對(duì)現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)具有一定的價(jià)值。