王江賀,傅寶尚,趙保民,朱太海,啟航*
(1.大連工業(yè)大學食品學院,遼寧 大連 116034;2.國家海洋食品工程技術(shù)研究中心,遼寧 大連 116034;3.江蘇派樂滋食品有限公司,江蘇 徐州 221116)
海帶,又名江白菜,屬海藻類中的褐藻門昆布科[1]。2019年,我國海帶產(chǎn)量為162.40萬噸,占世界海帶產(chǎn)量的20%左右[2]。海帶是一種營養(yǎng)十分豐富的海洋性蔬菜,含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、膳食纖維、脂肪酸、維生素、礦物質(zhì)、碘等多種營養(yǎng)成分。迄今為止已發(fā)現(xiàn)的海帶生物活性物質(zhì)有海帶多糖、酸性聚糖類物質(zhì)、巖藻半乳多糖硫酸酯、昆布氨酸、半乳糖醛酸、?;撬?、大葉藻素、雙歧因子等,還含有銅、硒、錳、鋅、硼、磷、鉀等多種微量元素。海帶不僅是一種經(jīng)濟的食用藻類,而且具有豐富的藥用價值,具有預防甲狀腺腫、降血糖、防輻射、抗氧化等功效。因此,海帶有“長壽菜”、“海上之蔬”的美譽[3]。
真空冷凍干燥技術(shù)作為一種先進高效的食品加工技術(shù)已被廣泛應用于食品工業(yè)[4-5]。在一些發(fā)達國家中,凍干食品已發(fā)展成工業(yè)化、自動化的程度。在這些國家的方便食品消費結(jié)構(gòu)中,營養(yǎng)優(yōu)質(zhì)的凍干食品占比普遍在50%以上,在日常生活中的普及度高[6]。凍干食品能最大程度地保留食品的營養(yǎng)成分,具備便于攜帶、易加工食用等特點。隨著人民生活水平的提高,生活節(jié)奏的加快及選擇的多元化,凍干食品日漸走進消費者的生活[7-8]。
由于凍干食品品質(zhì)在加工與貯藏過程中經(jīng)常出現(xiàn)口感綿軟的問題,影響產(chǎn)品品質(zhì),無法為消費者帶來酥脆質(zhì)地和愉悅口感[9-10]。本研究以海帶與蘋果為原料,采用真空冷凍干燥加工工藝,開發(fā)海帶蘋果凍干休閑食品。通過不同單因素及響應面試驗,提高海帶蘋果凍干休閑食品的酥脆度,并對成品進行感官、理化及微生物指標測定,更好地發(fā)揮海帶的營養(yǎng)保健功能,同時提高海帶的商業(yè)價值,拓寬海帶的應用范圍,實現(xiàn)更好的經(jīng)濟效益與社會效益。
海帶:產(chǎn)自福建省晉江市;紅富士蘋果:產(chǎn)自山東煙臺;低聚果糖(食品級):浙江安詳生物科技有限公司;檸檬酸(食品級):河南萬邦實業(yè)有限公司;間苯三酚(色譜級)、巖藻黃質(zhì)標準品(色譜級):Sigma-aldrich(上海)貿(mào)易有限公司;甲醇(色譜純):斯百全化學有限公司;平板計數(shù)瓊脂培養(yǎng)基:青島高科園海博生物技術(shù)有限公司;其它試劑均為國產(chǎn)分析純。
物性測定儀(TA.XT Plus型):英國Stable Micro System公司;真空冷凍干燥機(LG-1.0型):沈陽航天新陽速凍設備制造有限公司;高效液相色譜儀(SPD-20A型):日本島津公司;旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(RE-201D型):上海亞榮生化儀器廠;顆粒分析篩(200目):新鄉(xiāng)市同心機械有限責任公司。
1)海帶的預處理:干海帶→清洗除雜→脫腥[11]→蒸煮→打漿→備用。
2)蘋果的預處理:新鮮蘋果→清洗去雜→切塊→預煮→備用。
3)海帶蘋果凍干休閑食品:海帶漿+蘋果塊→混合配料→打漿→注?!鷶[盤→速凍→真空冷凍干燥→復烘→脫?!b→成品。
根據(jù)預試驗確定了海帶蘋果凍干休閑食品的基礎配方,在基礎配方(海帶漿∶蘋果漿質(zhì)量比1∶1、低聚果糖添加量0.25%、復烘溫度60℃、復烘時間5 h)條件下,以脆度值為指標,分別研究不同海帶漿∶蘋果漿質(zhì)量比(1∶3、1∶2、1∶1、2∶1、3∶1)、低聚果糖添加量(0.05%、0.15%、0.25%、0.35%、0.45%)、復烘溫度(50、60、70、80、90 ℃)、復烘時間(3、4、5、6、7 h)對海帶蘋果凍干產(chǎn)品脆度值的影響。
在單因素試驗結(jié)果基礎上,以脆度值為響應值,采用Design-Expert 8.0.6軟件設計四因素三水平的響應面試驗[12-13],優(yōu)化各個配方,因素與水平如表1所示。
表1 響應面試驗設計因素與水平Table 1 Response surface experimental design factors and level
1.6.1 脆度的測定
采用TA.XT Plus型物性測定儀測定海帶蘋果凍干休閑食品的脆度。使用P2探頭,測前速度2 mm/s,測試速度5 mm/s,穿刺距離12 mm,脆度定義為爆裂時的力與爆裂時的時間的比值[14-15]。脆度值越小,酥脆性越好。
式中:F為脆片爆裂時力的大小,g;t為探頭接觸脆片到脆片爆裂時所用的時間,s。
1.6.2 水分含量的測定
參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》中方法測定[16]。
1.6.3 篩下物的測定
參照GB/T 23787—2009《非油炸水果、蔬菜脆片》中方法測定[17]。
1.6.4 海帶多糖的測定
采用苯酚-硫酸法測定[18-20]。以葡萄糖濃度(mg/mL)為橫坐標,吸光度為縱坐標繪制標準曲線,曲線方程為 y=27.181x-0.000 4,相關(guān)系數(shù) R2=0.996 3。
1.6.5 巖藻黃質(zhì)的測定
采用高效液相色譜法(high performance liquid chromatography,HPLC)[21]測定巖藻黃質(zhì)含量。
1.6.6 褐藻多酚的測定
采用高效液相色譜法測定褐藻多酚含量。
1.6.7 微生物菌落總數(shù)測定
按照GB 4789.2—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗菌落總數(shù)測定》[22]測定菌落總數(shù)。
試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 20.0、Design-Expert 8.0.6分析處理,Origin 8.6作圖。
各因素對產(chǎn)品脆度值的影響見圖1。
圖1 各因素對產(chǎn)品脆度值的影響Fig.1 Influence of various factors on product fragility
如圖1A所示,隨海帶漿質(zhì)量占比逐漸增加,脆度值呈先下降后上升的趨勢,當海帶漿∶蘋果漿質(zhì)量比為2∶1時,脆度值達到最小。因此,選擇海帶漿∶蘋果漿質(zhì)量比2∶1為宜。如圖1B所示,隨低聚果糖添加量的增加,脆度值呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢,當?shù)途酃翘砑恿繛?.25%時,脆度值達到最小。因此,選擇低聚果糖添加量0.25%為宜。如圖1C所示,隨復烘溫度的升高,脆度值呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢,當復烘溫度為60℃時,脆度值達到最小。當復烘溫度繼續(xù)升高,會導致產(chǎn)品表面出現(xiàn)褐變、焦化等現(xiàn)象,脆度值隨之升高。因此,選擇復烘溫度60℃為宜。如圖1D所示,隨復烘時間的延長,脆度值呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢,當復烘時間為5 h時,脆度值達到最小。因此,選擇復烘時間5 h為宜。
采用Design-Expert 8.0.6軟件,以海帶漿∶蘋果漿量比、低聚果糖添加量、復烘時間及復烘溫度為響應變量,以產(chǎn)品脆度值為響應值,其試驗結(jié)果如表2、表3所示。
表2 響應面試驗結(jié)果Table 2 Response surface test results
表3 回歸模型方差分析Table 3 Regression model analysis of variance
根據(jù)表2得二次多元回歸方程:脆度值=199.44-18.80A+19.68B+20.24C-31.51D+43.14AB+44.78AC+108.14A2+39.59B2+96.06C2+75.33D2。
如表 3所示,模型的 F=16.52,P=0.000 1<0.01,達到極顯著水平,而且該模型的R2=0.942 9,說明該模型與實際試驗擬合較好,符合度為94.29%。失擬性檢驗F=1.72,P=0.3159>0.05,差異不顯著,表明方程沒有失擬因素存在,回歸方程擬合的較好,可用該模型對海帶蘋果凍干休閑食品脆度值進行分析和預測。
A、B、C 3個因素對試驗結(jié)果達到顯著差異(P<0.05)水平,說明一次項A、B、C對海帶蘋果凍干休閑食品的脆度值有顯著影響。
樹木作為人類生產(chǎn)和生產(chǎn)過程中不可缺少的原材料,為我國的經(jīng)濟和社會發(fā)展做出了巨大的貢獻。隨著經(jīng)濟的發(fā)展,對木材的需求也越來越大。木材供應已逐漸進入供需不足的狀態(tài)。我國過度利用林地。許多地方的環(huán)境破壞、沙漠化和沙塵暴頻繁,給我國人民的生活和工作帶來了巨大的障礙。因此,人工造林和恢復林地的數(shù)量和面積已成為我國環(huán)境保護的重點工程。其中,如何提高人工造林的技術(shù)水平,提高研究所的造林成活率已成為造林產(chǎn)業(yè)的重要組成部分,但目前,我國人工造林地技術(shù)水平仍處于較低水平。相對落后的狀態(tài),對森林幼苗的成活率有較大影響。因此,本文將對相關(guān)造林技術(shù)進行分析。為了解決相關(guān)問題,改變我國人工造林的成活率。
D、AB 、AC 、A2、B2、C2、D2對試驗結(jié)果達到差異極顯著(P<0.01)水平,對海帶蘋果凍干休閑食品的脆度值有極顯著影響。
各因素對產(chǎn)品脆度值影響的響應面圖見圖2。
圖2 各因素對產(chǎn)品脆度值影響的響應面圖Fig.2 The response surface diagram of the influence of each factor on the product fragility value
由圖2可知,低聚果糖添加量與質(zhì)量比以及復烘溫度與海帶漿∶蘋果漿質(zhì)量比的交互項對產(chǎn)品脆度值的影響顯著,與表3結(jié)論一致。
由響應面分析可得最佳工藝條件為海帶漿∶蘋果漿質(zhì)量比2.09∶1、低聚果糖添加量0.233%、復烘溫度58.554℃、復烘時間5.155 h。此時模型預的脆度值為192.808。考慮到實際操作的可行性,將工藝條件調(diào)整為海帶漿∶蘋果漿質(zhì)量比2.1∶1、低聚果糖添加量0.23%、復烘溫度58.6℃、復烘時間為5.2 h,進行3次平行試驗。在優(yōu)化條件下,測得脆度值為182.98±5.10,與預測值結(jié)果擬合度較高,模型效果較好,證實了此工藝參數(shù)具有一定的實用價值。
在此最佳工藝條件下,產(chǎn)品水分含量為(4.26±0.25)%、篩下物含量為(0.40±0.03)%、海帶總多糖含量(12.95±0.29)%、褐藻多酚含量(0.91±0.02)%、巖藻黃質(zhì)含量(0.093±0.015)%,菌落總數(shù)為(886.0±20.8)CFU、致病菌未檢出,符合相關(guān)國家衛(wèi)生標準。
本試驗將海帶與蘋果進行混合凍干,開發(fā)海帶蘋果凍干休閑食品。研究了海帶漿∶蘋果漿質(zhì)量比、低聚果糖添加量、復烘時間以及復烘溫度4個單因素對產(chǎn)品脆度值的影響,并通過Box-Behnken響應面試驗法以最佳脆度值確定海帶蘋果凍干休閑食品的最優(yōu)配方。最優(yōu)配方為海帶漿∶蘋果漿質(zhì)量比2.1∶1、低聚果糖添加量0.23%、復烘溫度為58.6℃、復烘時間為5.2 h,按照此配方生產(chǎn)的海帶蘋果凍干休閑食品脆度值最小,酥脆性最好,并與預測值接近,模型準確可靠,與試驗擬合良好,且產(chǎn)品營養(yǎng)豐富,符合國家相關(guān)標準。