李良怡，吳安琪，馬妍，胡瀚，張雨鑫，周文化*

（1.特醫(yī)食品加工湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南長(zhǎng)沙410004；2.中南林業(yè)科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410004）

食用檳榔是一種以未完全成熟的檳榔干果為原料，經(jīng)調(diào)味、切片、點(diǎn)鹵及干燥包裝等工藝制作而成的，而鹵水是食用檳榔中的核心成分，對(duì)其品質(zhì)具有至關(guān)重要的作用。目前，有關(guān)食用檳榔鹵水的學(xué)術(shù)研究較為鮮見(jiàn)，主要集中在對(duì)食用檳榔片加工工藝技術(shù)的研究。王友水等[1]和許丹[2]提出改進(jìn)食用檳榔鹵水的配方和工藝，建議使用符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的食品級(jí)碳酸鈣作為食用檳榔鹵水的主要原料。陳祁衡等[3]通過(guò)高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）和滴定法檢測(cè)發(fā)現(xiàn)食用檳榔鹵水返白主要是由空氣中的CO2與鹵水中Ca（OH）2反應(yīng)生成CaCO3所導(dǎo)致的。依據(jù)目前的制備工藝，食用檳榔鹵水通常是以石灰粉和飴糖為主要原料，經(jīng)放熱膨化反應(yīng)、調(diào)味、調(diào)香等步驟熬制而成[4-6]。但此法制備的鹵水易在貨架期內(nèi)出現(xiàn)返鹵返白、易燒口現(xiàn)象，為此研究食用檳榔鹵水品質(zhì)問(wèn)題，具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。本文在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化，旨在獲取食用檳榔鹵水的最佳制作配方，研制出一款品質(zhì)穩(wěn)定、適口性較好的食用檳榔鹵水，以期為食用檳榔鹵水的工業(yè)化生產(chǎn)提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

飴糖：滄州棗香村果食品有限公司；食用油：市售；六偏磷酸鈉、卡拉膠、海藻酸鈉、檸檬酸、單硬脂酸甘油酯、脂肪酸蔗糖酯（食品級(jí)）：河南萬(wàn)邦實(shí)業(yè)有限公司；石灰粉（食品級(jí)）：江西創(chuàng)先精細(xì)鈣業(yè)有限公司；鹽酸（分析級(jí)）：成都市科隆化學(xué)品有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

JMS-30BX型膠體磨：廊坊市廊通機(jī)械有限公司；ZNCL-DLS190*90型四聯(lián)式電磁水浴鍋、BNCH78-1型電磁攪拌器：上海弘懿儀器設(shè)備有限公司；FE-28型pH測(cè)定儀：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 食用檳榔鹵水的制備工藝流程

食用檳榔鹵水的制備工藝流程如圖1所示。

圖1 食用檳榔鹵水的制備工藝流程Fig.1 Preparation process of edible betel nut brine

1.3.2 操作要點(diǎn)

1.3.2.1 老鹵水的制備

將石灰粉分散在水中，在電磁攪拌器中攪拌均勻，得到石灰粉乳濁液，然后將飴糖在沸水浴中軟化，加入至石灰粉乳濁液中，在電磁攪拌器中攪拌均勻，制備得到老鹵水，備用。

1.3.2.2 其它輔料分散液的制備

將一定量的保水劑、食用油、乳化劑和增稠劑分散在水中，60℃水浴中溶解，攪拌均勻，制備得分散液。

1.3.2.3 均質(zhì)

將制備好的各分散液加入至老鹵水中，攪拌均勻，通過(guò)膠體磨均質(zhì)1 h，得到食用檳榔鹵水產(chǎn)品。

1.3.3 單因素試驗(yàn)

在前期預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，按照1.3.1工藝流程制備食用檳榔鹵水，以感官評(píng)分為指標(biāo)，采用單因素試驗(yàn)依次探究石灰粉與飴糖的質(zhì)量比（1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5）、保水劑（六偏磷酸鈉）添加量（0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%）、食用油添加量（0%、1%、2%、3%、4%、5%）、乳化劑的質(zhì)量比（脂肪酸蔗糖酯∶單硬脂酸甘油酯，1∶0、3∶5、4∶5、5∶5、5∶4、5∶3、0∶1）及添加量（1%、2%、3%、4%、5%）、增稠劑的質(zhì)量比（卡拉膠∶海藻酸鈉，1∶0、3∶5、4∶5、5∶5、5∶4、5∶3、0∶1）及添加量（1%、2%、3%、4%、5%）、有機(jī)酸（檸檬酸）添加量（1%、2%、3%、4%、5%）對(duì)食用檳榔鹵水感官品質(zhì)的影響，確定各因素的適宜水平范圍。

1.3.4 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取保水劑添加量、有機(jī)酸添加量和增稠劑添加量為因素，以感官評(píng)分為響應(yīng)值，進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，因素與水平見(jiàn)表2。

表1 Box-Behnken試驗(yàn)因素與水平Table 1 Box-Behnken experimental factors and levels

1.3.5 品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.3.5.1 感官評(píng)價(jià)

邀請(qǐng)10位經(jīng)常食用檳榔的人員，經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)后對(duì)食用檳榔鹵水感官特性進(jìn)行評(píng)價(jià)，以色澤、外觀形態(tài)、適口性、香味與滋味為感官評(píng)價(jià)指標(biāo)，滿分100分，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 食用檳榔鹵水感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation criteria for edible betel nut brine

1.3.5.2 理化指標(biāo)

游離堿度的測(cè)定：參照DB 43/132—2004《食用檳榔》并略加修改[7]，將鹵水放置于70℃烘箱中干燥至恒重后，取0.6 g鹵水（精確至0.01 g）放置于100 mL三角瓶中，加入50 mL純水，在37℃下超聲溶解20 min，冷卻至25℃，在pH測(cè)定儀上，用0.1 mol/L鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至pH7.0即為終點(diǎn)，同時(shí)做空白試驗(yàn)。

式中：X為樣品中游離堿度（以NaOH計(jì)），mg/g；V1為滴定樣品時(shí)消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；V2為滴定空白時(shí)消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；C為鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；M為樣品的質(zhì)量，mg；40為1 mL鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液（濃度1.0000mol/L）相當(dāng)氫氧化鈉的質(zhì)量，mg。

1.3.5.3 微生物指標(biāo)

菌落總數(shù)的測(cè)定：參照GB4789.2—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測(cè)定》測(cè)定[8]。大腸菌群的測(cè)定：參照GB 4789.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)大腸菌群計(jì)數(shù)》測(cè)定[9]。霉菌的測(cè)定：參照GB 4789.15—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)霉菌和酵母計(jì)數(shù)》測(cè)定[10]。

1.3.6 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)均重復(fù)3次，每次測(cè)試均需更換樣品。使用IBM SPSS Statistics 19.0、Microsoft Excel2016軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，使用Origin Pro2017C軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 石灰粉與飴糖的質(zhì)量比對(duì)食用檳榔鹵水感官品質(zhì)的影響

石灰粉與飴糖的質(zhì)量比對(duì)食用檳榔鹵水感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖2。

圖2 石灰粉與飴糖的質(zhì)量比對(duì)食用檳榔鹵水感官品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of mass ratio of lime powder to maltose on the sensory quality of edible betel nut brine

石灰粉與飴糖是食用檳榔鹵水體系中最重要的組成部分，能直接賦予食用檳榔鹵水最基礎(chǔ)的組織結(jié)構(gòu)及特殊口感。從圖2分析可知，在石灰粉與飴糖質(zhì)量比為1∶1～1∶3范圍內(nèi)，隨著飴糖的占比不斷增大，食用檳榔鹵水感官評(píng)分增大，其堿性逐漸下降，燒口現(xiàn)象減少，其適口性越來(lái)越好，在石灰粉與飴糖質(zhì)量比為1∶3時(shí)感官評(píng)分出現(xiàn)最大值，即71.7分；在質(zhì)量比為1∶4～1∶5范圍內(nèi)食用檳榔鹵水感官評(píng)分下降，出現(xiàn)了粘牙現(xiàn)象，導(dǎo)致適口性下降且咀嚼感讓人難以接受。因此石灰粉與飴糖的最適質(zhì)量比為1∶3。

2.1.2 保水劑添加量對(duì)食用檳榔鹵水感官品質(zhì)的影響

保水劑添加量對(duì)食用檳榔鹵水感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖3。

圖3 保水劑添加量對(duì)食用檳榔鹵水感官品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of the addition amount of water retention agent on the sensory quality of edible betel nut brine

保水劑是一種持水能力較高的高分子樹脂，能減少食品在加工及運(yùn)輸貯藏過(guò)程中水分的損失，提高食品的穩(wěn)定性[11-12]。從圖3可以看出，隨著保水劑添加量的增加，感官評(píng)分逐漸上升，添加量為0.5%時(shí)感官評(píng)分最高。這可能是由于保水劑的加入，使食用檳榔鹵水體系對(duì)水分子的束縛能力加強(qiáng)，從而可在一定程度上減少食用檳榔鹵水返鹵現(xiàn)象的發(fā)生，提高了食用檳榔鹵水的穩(wěn)定性。因此，選取保水劑添加量0.3%～0.5%進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化。

2.1.3 食用油添加量對(duì)食用檳榔鹵水感官品質(zhì)的影響食用油添加量對(duì)食用檳榔鹵水感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖4。

圖4 食用油添加量對(duì)食用檳榔鹵水感官品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of edible oil addition on the sensory quality of edible betel nut brine

從圖4分析可知，食用油的添加量對(duì)食用檳榔鹵水的感官品質(zhì)影響較小，1%～5%范圍內(nèi)無(wú)顯著性變化（P＞0.05）。隨著食用油添加量的增加，感官評(píng)分整體上呈現(xiàn)出先緩慢上升后緩慢下降趨勢(shì)，感官評(píng)分最高值與最低值僅相差6.2分。與未添加食用油組相比，食用油的添加會(huì)使鹵水表面形成一種光澤油膜，使人食欲感增強(qiáng)且食用檳榔鹵水固有的香味也同步增加。但當(dāng)食用油添加量為5%時(shí)，鹵水固有香味有所下降，這可能是因?yàn)槭秤糜捅旧淼南阄杜c鹵水固有香味形成了競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，導(dǎo)致感官評(píng)分下降。綜上所述，選擇4%作為食用油的最佳添加量。

2.1.4 乳化劑的質(zhì)量比和增稠劑的質(zhì)量比對(duì)食用檳榔鹵水感官品質(zhì)的影響

乳化劑的質(zhì)量比和增稠劑的質(zhì)量比對(duì)食用檳榔鹵水感官評(píng)分的影響分別見(jiàn)圖5、圖6。

乳化劑的復(fù)配使用可產(chǎn)生協(xié)同增效作用，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和膜表面的強(qiáng)度[13-14]。從圖5分析可知，在脂肪酸蔗糖酯與單硬脂酸甘油酯的質(zhì)量比為4∶5時(shí)，食用檳榔鹵水感官評(píng)分最高，而在其它質(zhì)量比時(shí)，感官評(píng)分均有所下降。在這可能是由于在質(zhì)量比為4∶5時(shí)，脂肪酸蔗糖酯與單硬脂酸甘油酯在復(fù)雜的食用檳榔鹵水體系中產(chǎn)生的協(xié)同增效作用最大，使體系中各分子間分散性最好，對(duì)食用檳榔鹵水的適口性有一定的促進(jìn)作用，因此選擇4∶5作為乳化劑（脂肪酸蔗糖酯與單硬脂酸甘油酯）的最優(yōu)質(zhì)量比。

圖5 乳化劑的質(zhì)量比對(duì)食用檳榔鹵水感官品質(zhì)的影響Fig.5 Effect of mass ratio of emulsifier on the sensory quality of edible betel nut brine

增稠劑不僅能改善食品的物理性質(zhì)，還能提高產(chǎn)品穩(wěn)定性，具有增稠、增甜、增香的作用[15-19]。從圖6分析可知，增稠劑的不同質(zhì)量比對(duì)食用檳榔鹵水品質(zhì)的影響較大。只單獨(dú)添加卡拉膠會(huì)使食用檳榔鹵水易出現(xiàn)返鹵現(xiàn)象，這可能是由于食用檳榔鹵水體系中有大量的鈣離子存在，導(dǎo)致食用檳榔鹵水脆性大，彈性低，容易產(chǎn)生收縮脫液現(xiàn)象；只單獨(dú)添加海藻酸鈉會(huì)使食用檳榔鹵水表面較硬且粘牙。在卡拉膠與海藻酸鈉的質(zhì)量比為4∶5時(shí)，感官評(píng)分最高，食用檳榔鹵水適口性最佳，食用檳榔鹵水返鹵現(xiàn)象減少。綜上所述，選擇4∶5為增稠劑（卡拉膠與海藻酸鈉）的最優(yōu)質(zhì)量比。

圖6 增稠劑的質(zhì)量比對(duì)食用檳榔鹵水感官品質(zhì)的影響Fig.6 Effect of thickener quality ratio on the sensory quality of edible betel nut brine

2.1.5 乳化劑、增稠劑和有機(jī)酸的添加量對(duì)食用檳榔鹵水感官品質(zhì)的影響

乳化劑、增稠劑和有機(jī)酸的添加量對(duì)食用檳榔鹵水感官評(píng)分的影響分別見(jiàn)圖7～圖9。

圖7 乳化劑的添加量對(duì)食用檳榔鹵水感官品質(zhì)的影響Fig.7 Effects of emulsifier addition on the sensory quality of edible betel nut brine

圖8 增稠劑的添加量對(duì)食用檳榔鹵水感官品質(zhì)的影響Fig.8 Effect of thickener addition on the sensory quality of edible betel nut brine

圖9 有機(jī)酸的添加量對(duì)食用檳榔鹵水感官品質(zhì)的影響Fig.9 Effect of organic acid addition on the sensory quality of edible betel nut brine

從圖7～圖9中可以看出，隨著乳化劑、增稠劑和有機(jī)酸添加量的增加，感官評(píng)分均呈現(xiàn)出整體上先上升后下降的變化趨勢(shì)。當(dāng)乳化劑添加量為2%時(shí)，鹵水感官評(píng)分為最高分，這可能是由于乳化劑的添加，能使食用檳榔鹵水口感變得柔和，固有香味有所增加，但添加量過(guò)多時(shí)，在制備過(guò)程中食用檳榔鹵水會(huì)產(chǎn)生氣泡，在點(diǎn)鹵和涼籽過(guò)程中氣泡難以消失，從而影響食用檳榔鹵水的感官品質(zhì)。因此選擇2%作為乳化劑最優(yōu)添加量。

對(duì)于增稠劑而言，在增稠劑添加量為3%時(shí)，感官評(píng)分獲得最高分，71.9分，食用檳榔鹵水無(wú)粘牙現(xiàn)象、適口性較好。在添加量為1%時(shí)，食用檳榔鹵水出現(xiàn)大量的返鹵，污染整個(gè)檳榔內(nèi)腔，嚴(yán)重影響食用價(jià)值；在添加量為5%時(shí)，食用檳榔鹵水表面較硬，導(dǎo)致咀嚼性降低，影響食用性。故選取增稠劑添加量2%～4%進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化。

有機(jī)酸在食用檳榔鹵水中不僅可以調(diào)節(jié)酸堿性，還能起促進(jìn)消化、增強(qiáng)食欲的作用[20-22]。有機(jī)酸添加量為2%時(shí)，感官評(píng)分最高為72.2分。在添加量為1%時(shí)，食用檳榔鹵水中檳榔堿含量較高，存在燒口現(xiàn)象，讓人難以食用；在添加量為5%時(shí)，食用檳榔鹵水中檳榔堿含量較低，導(dǎo)致檳榔勁道較差；而添加量在2%～4%時(shí)，食用檳榔鹵水燒口現(xiàn)象較少且勁道足。因此，選取有機(jī)酸添加量2%～4%進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果與分析

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果以及Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，選取保水劑添加量、有機(jī)酸添加量、增稠劑添加量為試驗(yàn)自變量，以感官評(píng)分為響應(yīng)值，通過(guò)響應(yīng)面法優(yōu)化食用檳榔鹵水配方，其試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 3 Box-Behnken experimental design and results

通過(guò)Design-Expert 8.0.6軟件對(duì)表3中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，得回歸方程為：Y=81.4+2.38×A+0.25×B－0.38×C－1.25×A×B+0.5×A×C－1.75×B×C-3.95×A2－3.95B2－6.95×C2。

方差分析結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 4 Variance analysis of response surface test results

從表4中可以看出，該回歸模型P＜0.0001，極顯著；回歸模型失擬項(xiàng)P=2.25＞0.05，不顯著，表明該模型模擬的三因素三水平的分析可行性較高；RAdj2=0.965 8，表明食用檳榔鹵水感官評(píng)分的變化有96.58%來(lái)源于增稠劑添加量、保水劑添加量和有機(jī)酸添加量。因素A對(duì)食用檳榔鹵水品質(zhì)的影響極顯著（P＜0.01）。二次項(xiàng)AB、BC對(duì)食用檳榔鹵水品質(zhì)的影響呈顯著性水平（P＜0.05），而二次項(xiàng) A2、B2、C2對(duì)食用檳榔鹵水品質(zhì)的影響均呈極顯著性水平（P＜0.01）。

圖10為各因素交互作用對(duì)食用檳榔鹵水感官評(píng)分影響的等高線圖和響應(yīng)面圖。

圖10 各因素交互作用對(duì)食用檳榔鹵水感官評(píng)分影響的等高線圖和響應(yīng)面圖Fig.10 Contour and response surface diagrams of the effects of factors interaction on the sensory evaluation of edible betel nut brine

從圖10分析可知，當(dāng)固定有機(jī)酸添加量時(shí)，隨著增稠劑添加量和保水劑添加量的增大，食用檳榔鹵水感官評(píng)分均先上升后下降，響應(yīng)面和等高線分別呈凸形和閉合的橢圓形，說(shuō)明增稠劑添加量與保水劑添加量之間有明顯的交互作用及最大值。當(dāng)固定保水劑添加量時(shí)，隨著增稠劑添加量和有機(jī)酸添加量的增大，食用檳榔鹵水感官評(píng)分均先上升后下降，響應(yīng)面曲面陡峭且等高線呈橢圓形，說(shuō)明增稠劑添加量與有機(jī)酸添加量之間交互作用有最大值。當(dāng)固定增稠劑添加量時(shí)，隨著保水劑添加量和有機(jī)酸添加量的增大，食用檳榔鹵水感官評(píng)分均先上升后下降，響應(yīng)面曲面坡度較大，等高線呈閉合的橢圓形，說(shuō)明增稠劑添加量與有機(jī)酸添加量之間有明顯的交互作用及最大值。

通過(guò)Design-Expert 8.0.6軟件對(duì)響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理與分析，得出食用檳榔鹵水最佳配方為保水劑添加量0.3%、增稠劑添加量2%、有機(jī)酸添加量3%，此條件下食用檳榔鹵水的感官評(píng)分預(yù)測(cè)值為81.76。按照上述添加量，通過(guò)3次驗(yàn)證試驗(yàn)，感官評(píng)分均值為80.34，與預(yù)測(cè)值基本一致，表明該模型的建立是有效的。

2.3 品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)結(jié)果

感官評(píng)價(jià)：在最優(yōu)配方參數(shù)下制備出的食用檳榔鹵水呈現(xiàn)深棕黑色，外表光澤、無(wú)裂紋，口感舒適、無(wú)燒口現(xiàn)象、勁道足，具有食用檳榔鹵水獨(dú)特的風(fēng)味與滋味。

理化檢驗(yàn)：食用檳榔鹵水產(chǎn)品游離堿度為92.6mg/g。

微生物檢驗(yàn)：食用檳榔鹵水產(chǎn)品菌落總數(shù)和霉菌指標(biāo)均＜100 CFU/g，大腸桿菌未檢測(cè)出，因此微生物相關(guān)指標(biāo)均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

通過(guò)單因素試驗(yàn)以及響應(yīng)面優(yōu)化法得出食用檳榔鹵水的最佳配方：脂肪酸蔗糖酯與單硬脂酸甘油酯、卡拉膠與海藻酸鈉、石灰粉與飴糖的質(zhì)量比分別為 4∶5、4∶5、1∶3，保水劑、食用油、乳化劑、增稠劑及有機(jī)酸的添加量分別為0.3%、4%、2%、2%、3%。在此最優(yōu)配方參數(shù)下制備的食用檳榔鹵水感官評(píng)分為80.34，食用檳榔鹵水呈現(xiàn)深棕黑色，表面光澤、無(wú)裂紋，適口性較好、勁道足，具有食用檳榔鹵水獨(dú)特的風(fēng)味與滋味，游離堿度為92.6 mg/g，微生物相關(guān)指標(biāo)均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。本研究為食用檳榔鹵水的開(kāi)發(fā)與制備提供了一定的理論與應(yīng)用基礎(chǔ)，具有很好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。