許文廣,鄧英毅，楊濱銀

(1.江蘇旅游職業(yè)學(xué)院 烹飪科技學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225000;2.廣西大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，南寧 530004；3.阿克蘇地區(qū)疾病預(yù)防控制中心，新疆 阿克蘇 843000)

紅棗又名大棗，是鼠李科棗屬植物的果實(shí)。我國(guó)棗樹(shù)的種植歷史非常悠久，早在兩千多年前的春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，就有了關(guān)于紅棗種植和食用的相關(guān)文字報(bào)道。棗樹(shù)適應(yīng)力強(qiáng)，耐低溫，抗熱能力強(qiáng)，易存活。目前，棗樹(shù)在我國(guó)種植面積十分廣泛，且以山東、河南、河北等北方地區(qū)種植居多。日常食用紅棗有降血脂、降血糖、抗氧化、滋補(bǔ)身體、補(bǔ)中益氣、潤(rùn)膚養(yǎng)顏等功效[1]。

盡管隨著科技水平的不斷發(fā)展，紅棗的栽培面積越來(lái)越廣泛，紅棗產(chǎn)量也與日俱增，但紅棗的加工處理方式仍然處于初級(jí)階段。新鮮紅棗水分含量較高，放置過(guò)程中極易脫水、褐變和軟化，同時(shí)果肉也易受微生物侵襲發(fā)霉變質(zhì)，因此紅棗對(duì)保存條件的要求較高。目前，在工業(yè)上通常將紅棗制作成干棗或其他同類(lèi)型產(chǎn)品，對(duì)紅棗制品的深加工仍處于初級(jí)階段。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年僅有10%的紅棗被深加工制作成各類(lèi)紅棗衍生品，而市場(chǎng)上紅棗的深加工產(chǎn)品也屈指可數(shù)，僅限于紅棗片、棗粉、紅棗汁、紅棗醋等初級(jí)產(chǎn)品[2]。

在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，將果品深加工制作成各種果醬是一種延長(zhǎng)果品保存期、提高其產(chǎn)品附加值的重要途徑。目前，市面上生產(chǎn)和流通的各類(lèi)果醬制品含糖量相對(duì)較高，一般為60%～70%左右，而如今低糖低脂的消費(fèi)觀念日漸深入人心，此類(lèi)高糖含量的果醬制品不符合消費(fèi)者的健康低糖飲食需求[3]。因此，研制出一種含糖量較低且具有紅棗特殊清香味的果醬制品將具有十分廣闊的市場(chǎng)前景。目前，以新鮮紅棗為原料，制作成一款低糖、營(yíng)養(yǎng)、美味的果醬產(chǎn)品研究較少。本實(shí)驗(yàn)選用富含果膠的新鮮紅棗作為起始材料，研究并優(yōu)化低糖紅棗果醬的工藝參數(shù)，旨在為低糖紅棗果醬的加工提供理論和數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料

紅棗：購(gòu)于阿克蘇地區(qū)大橋鄉(xiāng)農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)；白砂糖、檸檬酸：均為食品級(jí)，購(gòu)于阿克蘇地區(qū)團(tuán)結(jié)路華潤(rùn)超市。

1.2 儀器與設(shè)備

電子天平 上海精密科學(xué)儀器有限公司；DK-S24水浴鍋 上海穩(wěn)健醫(yī)療器械有限公司；SK-0267組織破碎機(jī) 上海耀萊儀表設(shè)備有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 紅棗果醬加工工藝流程[4]

紅棗果→挑選清洗→浸泡→蒸煮軟化→打漿→加輔料調(diào)配→熬煮→分裝→滅菌→成品。

1.3.2 操作要點(diǎn)

1.3.2.1 原料準(zhǔn)備

選取成熟度良好，顆粒飽滿(mǎn)，色澤度適中，且無(wú)霉變腐爛的紅棗果，用清水洗凈。

1.3.2.2 蒸煮軟化

將上述洗凈的紅棗果置于沸水中，高溫蒸煮15 min左右，使紅棗果充分軟化。

1.3.2.3 打漿

加入相同質(zhì)量的水，用組織破碎機(jī)將紅棗打漿5～10 min，使所有紅棗都呈碎片狀，整體狀態(tài)呈泥漿狀。

1.3.2.4 熬煮

稱(chēng)取一定量的檸檬酸和白砂糖，與一定質(zhì)量的上述紅棗漿混合后進(jìn)行大火熬煮。

1.3.2.5 分裝

果醬熬制完成后，將果醬灌入潔凈的容器中，再用高溫滅菌鍋加熱滅菌，冷卻后，即可進(jìn)行感官評(píng)定。

1.4 理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)測(cè)定

可溶性固形物、總糖、pH、水分、大腸菌群和菌落總數(shù)參照相應(yīng)的國(guó)標(biāo)方法[5-11]進(jìn)行檢測(cè)。

1.5 感官評(píng)價(jià)方法

制定低糖紅棗果醬的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[12]，具體細(xì)則見(jiàn)表1。

表1 感官評(píng)價(jià)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) Table 1 Scoring criteria for sensory evaluation

1.6 單因素實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)分別以紅棗漿添加量(10%、20%、30%、40%、50%)、檸檬酸添加量(0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%)、白砂糖添加量(16%、18%、20%、22%、24%)和果膠添加量(0.8%、0.9%、1.0%、1.1%、1.2%)這4個(gè)因素進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，以感官評(píng)分為量化指標(biāo)，來(lái)研究單因素的工藝參數(shù)范圍[13]。

1.7 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)

通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)，可以確定4個(gè)重要因素的大致參數(shù)范圍。在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用四因素三水平的響應(yīng)面設(shè)計(jì)來(lái)對(duì)低糖紅棗果醬的加工工藝參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)見(jiàn)表2。

表2 中心組合Box-Behnken方案設(shè)計(jì)因素水平表Table 2 Factors and levels of the central combination Box-Behnken scheme design

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 紅棗漿添加量對(duì)低糖紅棗果醬的影響

圖1 紅棗漿添加量對(duì)果醬感官評(píng)分的影響Fig.1 Effect of the addition amount of jujube pulp on the sensory evaluation score of jam

由圖1可知，隨著紅棗漿添加量的增加，感官評(píng)分先增后減。當(dāng)紅棗漿添加量為10%時(shí)，感官評(píng)分為75.1；增大紅棗漿添加量至20%，果醬的感官評(píng)分有所提高，為83.2；繼續(xù)增加紅棗漿添加量至30%，果醬的感官評(píng)分出現(xiàn)最大值，為89.3；再將紅棗漿添加量提高至40%，果醬的感官評(píng)分出現(xiàn)下降，為85.5；繼續(xù)增大紅棗漿添加量至50%，感官評(píng)分進(jìn)一步下降至83.6。即當(dāng)紅棗漿添加量小于30%時(shí)，增大紅棗漿添加量，感官評(píng)分會(huì)提高；但當(dāng)紅棗漿添加量超過(guò)30%后，進(jìn)一步添加紅棗漿，感官評(píng)分則會(huì)出現(xiàn)下降趨勢(shì)[14-15]。

當(dāng)紅棗漿添加量較低時(shí)，由于紅棗含量較少，此時(shí)果醬色澤黯淡，棗香味也不明顯，果醬的紅棗特色沒(méi)有得到很好地凸顯。當(dāng)紅棗漿添加量為30%時(shí)，感官評(píng)分達(dá)到峰值，此時(shí)果醬口感細(xì)膩，醬體均勻，整體呈棗紅色，紅棗味融合協(xié)調(diào)且具有特殊的清香風(fēng)味。當(dāng)紅棗漿添加量超過(guò)30%后，果醬會(huì)出現(xiàn)苦澀味，果味融合不協(xié)調(diào)，果醬風(fēng)味與口感下降[16]。因此，選定30%的紅棗漿添加量較適宜。

2.1.2 檸檬酸添加量對(duì)低糖紅棗果醬的影響

檸檬酸作為一種增酸劑和鈣離子強(qiáng)化劑被廣泛應(yīng)用于各種果醬、飲料、面包等食品中。將檸檬酸添加至果醬中，可增加體系中的H+數(shù)目，從而顯著減弱膠體之間的排斥力，同時(shí)其也能與糖分子相結(jié)合，促使膠體重新構(gòu)建穩(wěn)固的空間結(jié)構(gòu)。在果醬中添加檸檬酸可以顯著提高果醬產(chǎn)品的酸度以及改善其涂抹性[17-19]。

由圖2可知，隨著檸檬酸添加量的增加，感官評(píng)分先增后減。當(dāng)檸檬酸添加量小于0.15%時(shí)，隨著檸檬酸添加量的增加，體系中H+濃度會(huì)增大，膠體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)會(huì)得到明顯增強(qiáng)，因而果醬會(huì)有良好的涂抹性。此時(shí)的紅棗果醬涂抹性良好，涂層均勻光滑，且糖酸協(xié)調(diào)，口感柔和。而當(dāng)果醬中檸檬酸添加量較低時(shí)，紅棗果醬的酸味微弱，糖酸比失衡，感官評(píng)分也較低。而當(dāng)檸檬酸添加量超過(guò)0.15%后，果醬酸度太大，口感偏酸，破壞了醬體的酸甜平衡感，因而檸檬酸過(guò)多，產(chǎn)品的感官評(píng)分也會(huì)顯著下降。因此，選定檸檬酸添加量為0.15%來(lái)進(jìn)行響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)[20-22]。

2.1.3 白砂糖添加量對(duì)低糖紅棗果醬的影響

白砂糖主要影響果醬的甜度和黏稠度。一方面，添加白砂糖可改善產(chǎn)品的口感與風(fēng)味；另一方面，白砂糖在食品中有助于形成高滲透壓，可抑制食品中有害微生物生長(zhǎng)[23-24]。

由圖3可知，當(dāng)白砂糖添加量為16%時(shí)，產(chǎn)品的糖酸比不均衡，果醬甜度不足，整體口感偏酸，欠柔和；同時(shí)，較低的白砂糖添加量也不利于果膠膠體的形成，最終產(chǎn)品出現(xiàn)輕微析水現(xiàn)象，此時(shí)果醬的整體感官評(píng)分較低；而增大白砂糖添加量至20%時(shí)，感官評(píng)分達(dá)到最高值，為91.5，此時(shí)果醬酸甜協(xié)調(diào)，口感清爽，黏稠適度；如進(jìn)一步提高白砂糖添加量，果醬會(huì)略顯甜膩，紅棗果香味會(huì)被甜味所掩蓋，感官評(píng)分也會(huì)隨之下降。因此，選擇白砂糖添加量為20%[25-26]。

2.1.4 果膠添加量對(duì)低糖紅棗果醬的影響

果膠是一種常用的食品增稠劑，果膠中有較高濃度的COOH-，其能與Ca2+和Mg2+形成特殊共價(jià)鍵，從而使體系由溶液變?yōu)槟z體狀。同時(shí)，果膠也能鎖住體系中的水分，減少水分流失。因此，在果醬的加工制作中添加一定量的果膠不僅能改善果醬的凝膠狀態(tài)，而且能影響其涂抹性、質(zhì)地和口感，從而在很大程度上影響果醬的感官特性[27-28]。

由圖4可知，隨著果膠添加量的增加，感官評(píng)分呈先增后減的趨勢(shì)，當(dāng)果膠添加量較低時(shí)，感官評(píng)分隨果醬添加量的增加而提高，此時(shí)醬體較稀，黏稠度較差；當(dāng)果膠添加量為1.0%時(shí)，感官評(píng)分達(dá)到峰值，此時(shí)醬體黏稠適度，口感、質(zhì)地良好；當(dāng)果膠添加量超過(guò)1.0%后，醬體逐漸黏結(jié)發(fā)硬，影響口感及整體外觀。因此，選擇果膠添加量為1.0%。

圖4 果膠添加量對(duì)果醬感官評(píng)分的影響Fig.4 Effect of the addition amount of pectin on the sensory evaluation score of jam

2.2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)

運(yùn)用Design Expert 10.0.7軟件進(jìn)行響應(yīng)面分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 Box-Behnken實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析Table 3 Results and analysis of Box-Behnken experiment

2.2.1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

將表3中響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析，得到的回歸方程如下：

Y=91.86+0.89A+1.09B+0.95C+0.93D+0.95AB-0.25AC+0.63AD+0.34BC-1.20BD+0.09CD-3.48A2-2.91B2-2.02C2-2.71D2。進(jìn)行方差分析，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 4 Variance analysis of response surface experimental results

表5 響應(yīng)面評(píng)估參數(shù)表Table 5 Response surface assessment parameters

由表4和表5可知，響應(yīng)面模型的P<0.0001，擬合檢驗(yàn)極顯著；失擬項(xiàng)的P=0.0586，>0.05，不顯著，表明該模型對(duì)響應(yīng)值有較好的預(yù)測(cè)。調(diào)整決定系數(shù)RAdj2=0.9667，表明紅棗漿、檸檬酸、白砂糖和果膠這4個(gè)重要影響因素的添加量對(duì)低糖紅棗果醬的綜合感官評(píng)分有96.67%的貢獻(xiàn)程度；變異系數(shù)C.V.為0.54%，<5%，表示該實(shí)驗(yàn)所擬合的回歸方程重現(xiàn)性良好；信噪比為24.484，>4，也表明該模型是可靠的[29-32]。

由表4可知4個(gè)變化因素的F值：A為43.11，B為64.25，C為48.79，D為46.59。因此因素B(檸檬酸添加量)對(duì)低糖紅棗果醬的影響最大，因素C(白砂糖添加量)對(duì)果醬的影響排第二位，因素D(果膠添加量)對(duì)果醬的影響排第三位，而因素A(紅棗漿添加量)對(duì)果醬產(chǎn)品的影響相對(duì)最小。其中，一次項(xiàng)A、B、C、D的P值均小于0.01，因此這4個(gè)因素對(duì)紅棗果醬感官評(píng)分的影響極顯著(P<0.01)；交互項(xiàng)AB和BD的P值也小于0.01，這兩項(xiàng)對(duì)結(jié)果的影響極顯著(P<0.01)；二次項(xiàng)A2、B2、C2、D2的P值也小于0.01，這4個(gè)因素對(duì)結(jié)果的影響極顯著(P<0.01)；交互項(xiàng)AD的P值小于0.05，AD對(duì)果醬感官評(píng)價(jià)的結(jié)果影響顯著(P<0.05)。

2.2.2 等高線圖和響應(yīng)面圖分析

利用 Design Expert 10.0.7軟件進(jìn)行等高線圖和響應(yīng)面圖的繪制。紅棗漿添加量、檸檬酸添加量和果膠添加量對(duì)紅棗果醬感官評(píng)分的響應(yīng)面曲線及等高線圖見(jiàn)圖5。

a

b

c

由圖5中a可知，響應(yīng)面呈凸形，表明因素A(紅棗漿添加量)和因素B(檸檬酸添加量)之間的交互作用較強(qiáng)，作用顯著，同時(shí)能出現(xiàn)最大值[33]。

由圖5中b可知，響應(yīng)面呈凸形，表明因素A(紅棗漿添加量)和因素D(果膠添加量)的交互作用較強(qiáng)，作用顯著，且有最大值[34]。

由圖5中c可知，當(dāng)確定紅棗漿和白砂糖添加量后，隨著因素D(果膠添加量)和因素B(檸檬酸添加量)逐漸增加，最終低糖紅棗果醬的感官評(píng)分會(huì)先升后降。觀察圖形形狀可知，響應(yīng)曲面呈凸形，說(shuō)明檸檬酸添加量和果膠添加量有較強(qiáng)的交互作用，并且感官評(píng)價(jià)結(jié)果顯著，有最大值。上述分析和表4中的顯著性一致[35]。

利用Design Expert 10.0.7軟件對(duì)方程進(jìn)行回歸，得出低糖紅棗果醬的最優(yōu)工藝參數(shù)為：紅棗漿、檸檬酸、白砂糖和果膠的添加量分別為30.56%、0.155%、20.284%、1.028%。為了方便實(shí)際稱(chēng)量與操作，可將數(shù)據(jù)取整，將最佳工藝修訂為：紅棗漿、檸檬酸、白砂糖和果膠的添加量分別為30%、0.15%、20%、1.0%。在此最優(yōu)工藝配方條件下，低糖紅棗果醬的感官評(píng)分為92.12，與模型預(yù)測(cè)值較為一致，驗(yàn)證了模型的可靠性。

2.3 產(chǎn)品質(zhì)量

目前，對(duì)于低糖果醬的含糖量沒(méi)有明文規(guī)定，一般來(lái)講，傳統(tǒng)的市售果醬的含糖量在65%左右，而美國(guó)FDA對(duì)于低糖的規(guī)定為：含糖量比該同類(lèi)參照食品的含糖量低25%。因此，結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況和FDA規(guī)定可知，含糖量小于45%的果醬方可稱(chēng)為低糖果醬[36]。

表6 紅棗果醬的理化指標(biāo)Table 6 Physical and chemical indexes of jujube jam

由表6可知，紅棗果醬的總糖含量為32.02%，可溶性固形物含量為34.51%，符合GB/T 22474—2008《果醬》中含糖量≤65%的標(biāo)準(zhǔn)要求，且該產(chǎn)品總糖含量?jī)H為32%，遠(yuǎn)低于國(guó)標(biāo)中65%的指標(biāo)要求，因此該產(chǎn)品滿(mǎn)足消費(fèi)者對(duì)低糖的健康需求[37-38]。

表7 紅棗果醬的衛(wèi)生指標(biāo)Table 7 Hygienic indexes of jujube jam

由表7可知，紅棗果醬的大腸桿菌數(shù)量和菌落總數(shù)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，沙門(mén)氏菌和金黃色葡萄球菌未檢出。因此，低糖紅棗果醬的含糖量、菌落總數(shù)、大腸桿菌和致病菌均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[39-42]。

3 結(jié)論

利用響應(yīng)面法對(duì)低糖紅棗果醬的生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化，并構(gòu)建了紅棗漿、檸檬酸、白砂糖和果膠添加量這4個(gè)因素對(duì)感官評(píng)分的二次回歸方程模型，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，模型正確且合理，并能夠利用該模型分析預(yù)測(cè)這些因素對(duì)感官評(píng)分的影響。根據(jù)前期單因素實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及響應(yīng)面優(yōu)化模型，確定低糖果醬產(chǎn)品的最優(yōu)工藝配方為：紅棗漿、檸檬酸、白砂糖和果膠的添加量分別為30%、0.15%、20%、1.0%。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中紅棗果醬感官評(píng)分為92.12，與預(yù)測(cè)值基本吻合。以最佳工藝制作的紅棗果醬，含糖量為32.02%，可溶性固形物為34.51%，水分為72.01%，pH為3.58，大腸桿菌<20 CFU/g，菌落總數(shù)<90 CFU/g，未檢出沙門(mén)氏菌和金黃色葡萄球菌。本研究也可為低糖紅棗果醬的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和工業(yè)化生產(chǎn)提供一定的理論參考。