輔料對乳酸菌發酵蘋果肉渣膳食纖維咀嚼片感官品質的影響

李揚揚,李 帥,郭玉蓉,*,施春陽,張曉瑞,鄧 紅

(1.陜西師范大學食品工程與營養科學學院,陜西西安 710119;2.陜西科技大學生命科學與工程學院,陜西西安 710021)

輔料對乳酸菌發酵蘋果肉渣膳食纖維咀嚼片感官品質的影響

李揚揚1,李 帥1,郭玉蓉1,*,施春陽2,張曉瑞1,鄧 紅1

(1.陜西師范大學食品工程與營養科學學院,陜西西安 710119;2.陜西科技大學生命科學與工程學院,陜西西安 710021)

以蘋果肉渣、羊乳為主要原料,接種嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌進行發酵,發酵后的蘋果肉渣經干燥粉碎后過篩,制成蘋果肉渣膳食纖維基料。原輔料經混合、造粒、干燥、壓片等工序加工后,制成蘋果肉渣膳食纖維咀嚼片。通過單因實驗和正交實驗確定了咀嚼片的最佳輔料處方為甘露醇∶木糖醇為3∶2,檸檬酸用量為1.0%,PVP-k30用量為5.0%,硬脂酸鎂用量為1.5%,在此條件下感官評分達到48.54。

蘋果肉渣,乳酸發酵,膳食纖維,咀嚼片

蘋果渣是一種工業附加值高、可綜合利用、富含各種營養成分的農產品加工產物。近年來,國內外對于蘋果渣的營養成分分析有比較多的報道,主要特點是粗纖維相對較多、蛋白質含量較低[1-4]。膳食纖維具有調節腸道菌群、預防便秘、防癌抗癌等生理功能,在食品營養和臨床醫學上的重要作用受到人們的普遍關注,已成為人類的第七大營養素[5-8]。山羊乳富含蛋白質、脂肪、乳糖、礦物質及多種維生素,且含量均高于牛奶和人奶,被人們視為乳類中的精品[9]。咀嚼片是指在口腔中咀嚼或著吮服使片劑溶化后吞服的片劑,可吞服、咀嚼含吮或用水分散后服用[10]。在醫藥、食品保健領域得到廣泛應用,尤其在食品保健領域的應用越來越廣泛[11]。

本研究以蘋果肉渣為主要原料,添加一定量羊乳,利用乳酸菌進行發酵,研制出富含膳食纖維和大量活性乳酸菌的蘋果肉渣基料,再經過干燥、粉碎、制粒、壓片等工藝制備成膳食纖維咀嚼片,不僅可提高咀嚼片的膳食纖維含量與活性益生菌的濃度,還可改善羊乳的不良風味。本研究既充分利用了工業廢料,又提高了蘋果制品的營養價值,且達到了動物性與植物性食物在營養上的互補,為蘋果肉渣新產品的開發和實際生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 蘋果肉渣 陜西師范大學食品學院冷破碎制汁生產線提供;全脂羊乳粉 陜西紅星乳業有限公司。

1.1.2 乳酸菌(含噬熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌) 丹尼斯克公司。

1.1.3 甘露醇、木糖醇、淀粉、糊精、滑石粉、硬脂酸鎂、微粉硅膠、檸檬酸等均為食品級;一級水,95%(v/v)乙醇。

1.2 儀器與設備

JA2003電子天平 上海精密科學儀器有限公司;LGJ-18C真空冷凍干燥機 北京四環科學儀器廠;WK-200B高速粉碎機 青州市精誠醫藥裝備制造有限公司;16、20、100目篩網;101型電熱鼓風干燥箱 北京科偉永興儀器有限公司;YD-1片劑硬度測試儀 天津市國民醫藥有限公司;壓片機 廣州駿達機械有限公司。

1.3 工藝路線

1.4 操作要點

1.4.1 發酵,接種 將蘋果肉渣與羊乳混和均勻后經100℃,殺菌15min,殺菌處理后,迅速冷卻至43℃左右接入5%(w/w)乳酸菌發酵劑,充分攪拌后在43℃進行恒溫培養發酵8h,再經4℃后發酵12h。

1.4.2 原料超微粉碎 實驗采用自然晾曬干燥法對發酵渣進行脫水干燥,干燥后的蘋果肉渣經粉碎,過100目篩網,使最大顆粒半徑小于50μm。

1.4.3 輔料的篩選 本實驗原料為發酵的蘋果肉渣,原料本身有蘋果清香和發酵乳香,只需加入少量檸檬酸作為酸味劑,添加少量木糖醇作為填充劑和甜味劑。

1.4.4 制粒 實驗采用顆粒壓片法,將肉渣粉末制成軟材,過16目篩網制粒,經45℃干燥2h后過20目篩整粒。

1.4.5 壓片 本實驗參考張艷榮等[12]玉米膳食纖維直接壓片工藝研究的方法,以片劑的外觀、硬度、口感為評價指標,選擇合適的壓力。

1.5 實驗方法

1.5.1 填充劑的選擇 以顆粒外觀、片劑外觀、口感、硬度和吸濕率為指標,預選填充劑分別為甘露醇、木糖醇、淀粉、糊精,通過對顆粒的綜合評價,選擇合適的填充劑和用量。

1.5.2 潤濕劑的選擇 常用的潤濕劑有水、60%(v/v)和95%(v/v)的乙醇溶液,以軟材狀態、顆粒外觀、顆粒得率、硬度為評價指標,篩選出最佳潤濕劑種類和用量。

1.5.3 潤滑劑的選擇 潤滑劑一般具有潤滑性、助流性和抗粘附性,常用量為0.3%～3%。該實驗用硬脂酸鎂、滑石粉作為潤滑劑,考察不同潤滑劑對顆粒流動性、片重差異和片劑硬度的影響,確定最佳潤滑劑和用量。

1.5.4 咀嚼片配方 通過單因素與正交實驗確定其最佳配方。

研究甘露醇∶木糖醇(填充劑)、檸檬酸(酸味劑)、PVP-k30(粘合劑)、硬脂酸鎂(潤滑劑)的添加量對蘋果肉渣膳食纖維咀嚼片的影響。單因素實驗設見表1。

表1 單因素實驗Table 1 The single factor experiment

基于單因素實驗的基礎上,以甘露醇∶木糖醇(填充劑)、檸檬酸、PVP-k30、硬脂酸鎂添加量為主要影響因素,以感官評分為標準,進行四因素三水平L9(34)正交實驗設計,確定最佳輔料添加量,實驗因素及水平設計見表2。

表2 正交實驗因素水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal test

1.6 測定方法

1.6.1 顆粒休止角a°的計算 顆粒休止角的大小反映了顆粒之間相對運動的自由程度或顆粒群流動性的大小程度,實驗參照GB/T11986-89《表面活性劑 粉體和顆粒休止角的測定》[13]推薦的方法,并參照董玉秀[14]提出的方法進行改進,采用固定圓錐底法進行測定。

1.6.2 顆粒得率的計算 同時制備相同軟材,過16目篩手工制粒,45℃干燥后先過20目篩再過10目篩整粒,計算得率。

顆粒得率(%)=(顆粒質量/混合物料質量)×100

1.6.3 吸濕百分率的計算 實驗考察不同輔料對咀嚼片吸濕性的影響,進一步判斷其對咀嚼片穩定性的影響,選擇合適的輔料。參照尹曉琴等人[15]測定吸濕率的方法進行測定。

表3 蘋果肉渣膳食纖維片的感官指標Table 3 Sensory evaluation standards of apple pomace fiber chewing tablets

表4 填充劑篩選結果Table 4 Filter result of different fillers

表5 潤濕劑選擇結果Table 5 Selection of wetting agent

1.6.4 片重差異計算 以片重變異系數C×V%為指標作為潤滑劑的一個篩選條件。樣品組隨機抽取20片,稱重后并按照下列公式計算片重變異系數。

C×V%=S/X×100%

注:S為片劑重量離差,X為平均片重。

1.6.5 咀嚼片的感官評價 咀嚼片感官評價的指標有:外觀、色澤、口感、風味和質地,感官得分為5個指標總和。感官評價由受過專門培訓的食品工作者進行評價,共20人,分兩組,每組10人,取每組得分平均值,最后兩組平均。咀嚼片感官指標見表3。

1.6.6 理化指標測定 粗蛋白測定:凱氏定氮法,參照GB 5009.5-2010[16];粗脂肪測定:索氏提取法,參照GB/T 14772-2008[17];粗纖維測定:參照GB 5009.10-2003[18];水分測定:105℃恒重法[19]。微生物指標根據 GB 4789.2-2010[20]測定菌落總數,根據GB 4789.3-2010[21]對大腸菌群計數,參照GB 4789.15-2010[22]對產品中霉菌和酵母菌進行檢測。

2 結果與討論

2.1 輔料的篩選

2.1.1 填充劑的篩選 分別選用甘露醇、糊精、淀粉和甘露醇∶木糖醇(3∶2)為填充劑進行制片。以顆粒外觀、片劑外觀、口感和硬度為指標篩選填充劑,結果見表4。純肉渣和添加不同填充劑混勻后的肉渣吸濕率的關系見圖1。

圖1 不同填充劑吸濕率隨時間變化圖Fig.1 Changes of fillers moisture absorption rate

由表4可知,淀粉作為填充劑口感不好,并且可壓性也不好;糊精處理后的片劑表面有斑點;木糖醇粘度過大,難以制粒和成型;單獨加甘露醇片劑味道比較淡,甘露醇與木糖醇復合后的效果較好,甜味適中,并且片劑效果最好。圖1吸濕率可知,比較添加輔料前后,咀嚼片吸濕率明顯降低,尤其是添加甘露醇與木糖醇測得的吸濕率較小。綜合上述,填充劑選擇甘露醇與木糖醇復合為最優。

2.1.2 潤濕劑的篩選 將果渣、甘露醇等原輔料混勻,分別用適量水、60%(v/v)和95%(v/v)乙醇為潤濕劑制軟材進行制片。以軟材狀態、顆粒外觀、顆粒得率和片劑硬度為指標篩選最佳潤濕劑,結果見表5。

表6 潤滑劑篩選結果Table 6 Selection of lubricating agent

由表5可知,水做潤濕劑成本較低,并且對發酵肉渣中的乳酸菌沒有破壞作用,但是制的軟材成團結塊,且片劑的硬度較小,達不到標準要求;60%(v/v)和95%(v/v)的乙醇做潤濕劑,軟材和片劑效果都較好,但是高濃度乙醇對乳酸菌有一定的破壞,若適當降級乙醇濃度,可減少對乳酸菌的破壞,并且制得的片劑質量較好。因此,實驗最終選用60%(v/v)的乙醇溶液為潤濕劑。

2.1.3 潤滑劑篩選 將果渣、甘露醇等原輔料混勻,以1.5%(w/w)的滑石粉、硬脂酸鎂為潤滑劑進行制片。以顆粒流動性、平均片重、片重差異和片劑硬度作為評價指標,選出合適的潤滑劑。結果見表6。

由表6可知,滑石粉作為潤滑劑片重差異比硬脂酸鎂大,并且超過藥典規定片重差異限量。硬脂酸鎂可以更好的防止片劑粘連,壓片效果更好,片重差異較小,片劑硬度也適宜(6.0～7.0kg/cm2),因此實驗最終選用硬脂酸鎂作為潤滑劑。

2.2 咀嚼片配方

2.2.1 單因素實驗 研究填充劑(甘露醇:木糖醇)、檸檬酸(酸味劑)、PVP-k30(粘合劑)、硬脂酸鎂(潤滑劑)的添加量對蘋果肉渣膳食纖維咀嚼片的影響。其結果如圖2～圖5所示。

圖2 填充劑對感官評分的影響Fig.2 Influence of filler on the sensory score

通過單因素實驗得知以甘露醇與木糖醇復合作為填充劑,添加比值為3∶2時,咀嚼片具有較好的感官評價,感官評分最高,片劑效果達到最佳。

圖3 檸檬酸添加量對感官評分的影響Fig.3 Influence of citric acid on the sensory score

檸檬酸作為酸味劑有利于改善咀嚼片的口感與風味,通過單因素實驗結果可知檸檬酸添加量大于1.5%(w/w)時,感官評分顯著降低,口感與風味變差,實驗擬以1.0%(w/w)作為最適添加量。

圖4 PVP-k30添加量對感官評分的影響Fig.4 Influence of PVP-k30 on the sensory score

PVP-k30添加量過少,不利于產品成型,產品質地較差,添加量過多增加壓片難度,導致片劑過硬,無法食用。由圖4可知,4.0%～6.0%(w/w)添加量使咀嚼片感官效果達到最好。

圖5 硬脂酸鎂對感官評分的影響Fig.5 Influence of magnesium stearate on the sensory score

由圖5可知,當添加量大于2.5%(w/w)時感官評分顯著下降,影響片劑的色澤及口感,實驗擬以1.5%(w/w)作為最適添加量。

2.2.2 正交實驗 正交實驗結果及極差分析結果見表7、表8。

由正交結果表7的極差分析可知,各因素對咀嚼片的影響順序為A>C>B>D,即填充劑用量是影響咀嚼片品質的最主要因素,粘合劑、檸檬酸次之,硬脂酸鎂影響相對較小;因素A最優水平為A1,因素B、C、D優水平分別為B2、C2、D2。由表8方差分析結果可知,各因素p值均小于0.01,其差異對咀嚼片的品質影響極顯著。綜上所述,本實驗最終確定的優水平組合為A1B2C2D2,即甘露醇∶木糖醇為3∶2,檸檬酸用量為1.0%(w/w),PVP-k30用量為5.0%(w/w),硬脂酸鎂用量為1.5%(w/w),得到的咀嚼片總體得分最高,口感、外觀等各項指標得分均較高,并且甘露醇和木糖醇作為填充劑、甜味劑時,具有抗齲齒、改善腸胃功能的作用,在產品達到良好口感和風味的同時,增加了產品的保健功能;檸檬酸調節膳食纖維片的口感,使其酸甜可口;硬脂酸鎂作為潤滑劑和賦形劑賦予膳食纖維片光潔圓潤的外觀。

表8 正交實驗方差分析Table 8 Sensory score variance analysis

注:**,差異極顯著性,p值<0.01。

表7 正交實驗結果與分析Table 7 Results and analysis of orthogonal test

2.3 咀嚼片理化指標

理化指標:片重為0.8g,每片產品中水分≤5%;蛋白質為64.9mg,約占8.1%;脂肪50.4mg,約占6.3%;膳食纖維221.6mg,約占27.7%。微生物指標:細菌總數<100cfu/mL,大腸菌群<10cfu/g,霉菌、酵母菌、致病菌未檢出。

3 結論

該實驗確定了咀嚼片的最佳輔料處方:甘露醇∶木糖醇為3∶2,檸檬酸用量為1.0%,PVP-k30用量為5.0%,硬脂酸鎂用量為1.5%。實驗得到的產品具有蘋果清香和發酵乳香,口感清涼,酸甜適宜,膳食纖維含量豐富,營養均衡,可作為一種功能性保健食品,與市場上現有的單一奶片和單一膳食纖維片相比,其具有獨特的生物學保健作用。

[1]Waugh A J B. Apple pomace-waste or asset?[J]. South African Food Review,1981,8(3):27.

[2]李彩鳳,楊福有.蘋果渣的營養成分及利用[J].飼料博覽,2001(2):38.

[3]李建國. 果渣作為飼料資源的開發與利用[J].畜牧與飼料科學,2005(6):10-12.

[4]何平,陳茂彬.果渣的開發利用研究[J].飼料工業,2007,28(1):54-56.

[5]Sheile A B,Nicholas E D,Robert L,et al. Dietary fibre in food and protection against colorectal cancer in the European prospective investigation into cancer and nutrition(EPIC):an observational study[J]. The Lancet,2003,361:1496-1501.

[6]Ulrike P,Rashmis,Nilanjan C,et al. Dietary fibre and colorectal adenoma in a colorectal cancer early detection programme[J]. The Lancet,2003,361:1491-1495.

[7]Terry P,Giovannucci E,Michels K B,et al. Fruit,vegetables,dietary fiber and risk of colorectal cancer[J]. Journal of the National Cancer Institute,2001,93:525-533.

[8]李漢臣,王金俠,孟軍,等.不同劑量蘋果膳食纖維對小鼠高血糖和高血脂的影響[J].食品科學,2011,32(11):281-283.

[9]Haenlein G F W. Gaot milk in human nutrition[J]. Small Ruminat Research,2004(51):155-163.

[10]周曼.參靈力伸咀嚼片制備工藝與質量標準及方藥影響藥物代謝機制的探討[J].北京：北京中醫藥學,2013,5.

[11]施聽磊,黃繩武. 咀嚼片的研究進展[J].藥學專論,2008,17(4):17-18.

[12]張艷榮,李敏,吳麗娟,等. 玉米膳食纖維直接壓片工藝研究[J].食品科學,2011,32(24):141-146.

[13]GB/T11986-89,表面活性劑 粉體和顆粒休止角的測定[S].

[14]董玉秀,宋珍鵬,素娟. 對休止角測定方法的討論[J].中國藥科大學學報,2008,39(4):317-320.

[15]尹曉琴,頊佳音,杜林嬌,等.幾種常用輔料在復方中藥制劑中阻濕性能的比較[J].中國中藥雜志,2013,38(14):2297-2301.

[16]GB 5009.5-2010,食品中蛋白質的測定[S].

[17]GB/T 14772-2008,食品中粗脂肪的測定[S].

[18]GB/T 5009.10-2003,植物類食品中粗纖維的測定[S].

[19]GB 5009.3-2010,食品中水分的測定[S].

[20]GB 4789.2-2010,食品微生物學檢驗 菌落總數測定[S].

[21]GB 4789.3-2010,食品微生物學檢驗 大腸菌群計數[S].

[22]GB 4789.15-2010,食品微生物學檢驗 霉菌和酵母計數[S].

Effect of accessory on the dietary chewable tablet sensory score fermented by Lactobacillus

LI Yang-yang1,LI Shuai1,GUO Yu-rong1,*,SHI Chun-yang2,ZHANG Xiao-rui1,DENG Hong1

(1.College of Food Engineering and Nutritional Science,Shaanxi Normal University,Xi’an 710119,China;2.College of Life Science and Engineering,Shaanxi University of Science & Technology,Xi’an 710021,China)

Taking apple flesh pomace and goat milk as the raw material,dietary fiber basic material was prepared byLactobacillusbulgaricusandStreptococcusthermophilusfermentation. Then the dietary chewable tablets were produced by the processes such as mixing,pilling,sieving,dying and tabletting. The best prescription was obtained through single factor and orthogonal experiment. The optimum accessory conditions for chewable tablets were as follows:mannitol∶xylitol was 3∶2,citric acid was 1.0%,PVP-K30 was 5.0% and magnesium stearate was 1.5%,under these conditions,the sensory score was 48.54.

apple flesh pomace;Lactobacillus fermentation;dietary fiber;chewing tablet

2014-09-09

李揚揚(1990-)，女，碩士研究生，主要從事食品功能成分開發及利用方面的研究。

*通訊作者:郭玉蓉(1962-)，女，博士，教授，主要從事食品生物加工研究。

現代農業產業技術體系建設專項資金資助(GK661001)；中央高校基本科研業務費專項資金項目(GK261001330)。

TS201

B

1002-0306(2015)11-0218-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.11.036