黑米纖維果凍優(yōu)化工藝研究

雷靜，于會國，李欣賢

（山東科技職業(yè)學(xué)院，山東濰坊261053）

黑米在我國已有幾千年的種植歷史，由西漢“絲綢之路”的張騫發(fā)現(xiàn)。黑米由于其豐富的營養(yǎng)和藥用價值一直被認(rèn)為是稻米中的珍品。黑米中蛋白質(zhì)、氨基酸總量、VB1、VB2等含量均高于普通大米，其中必需氨基酸的組成比例更是優(yōu)于精白米[1]。黑米在民間被稱為“補(bǔ)血米”、“長壽米”，據(jù)《本草綱目》和《神農(nóng)本草經(jīng)》記載，黑米有滋陰補(bǔ)腎，健脾開胃，補(bǔ)中益氣，活血化瘀的療效，可以治療頭昏，貧血白發(fā)，夜盲耳鳴等多種病癥[1]。如今，以黑米作為原料的食品有黑米面包、黑米酸奶、黑米冰激凌等[1]，黑米在食品中的應(yīng)用已經(jīng)越來越被人們重視。此外，黑米表皮中大量的黑米色素作為安全的天然色素應(yīng)用于食品、藥品和化妝品[2]。

中國是世界上產(chǎn)竹最多的國家之一，竹筍含豐富的營養(yǎng)，每百克鮮竹筍中含：蛋白質(zhì)3.28 g、脂肪0.13 g、碳水化合物 4.47 g、鈣 22mg、鐵 0.1mg、磷 56mg[3]。竹筍具有開胃健脾、寬胸利膈、通腸排便、開膈消痰的藥用效果[4]。在肥胖人群愈發(fā)壯大的今天，低脂肪、低糖、多纖維的竹筍是減肥、預(yù)防大腸癌的佳品。

果凍是以水、食糖、增稠劑等為基本原料，經(jīng)過溶膠、調(diào)配、灌裝、殺菌、冷卻等加工工序制成的膠凍類食品。果凍熱量低、口感潤滑，深受兒童和青少年的喜愛[5]。現(xiàn)在市場上出現(xiàn)了各種花色的果凍，如布丁果凍、椰果果凍、水果果凍等。本試驗中果凍的膠體選用卡拉膠和魔芋膠煮沸后冷卻凝結(jié)而成的復(fù)合膠。卡拉膠是海藻類植物，天然的植物多糖，安全無害。魔芋膠富含人體所需的十幾種氨基酸和微量元素，其主要成分葡甘露聚糖，是一種具有代表性的高纖維、低脂肪、低熱量、低蛋白質(zhì)的功能性食品[6]。此外還具備水溶、增稠、增效、流變、穩(wěn)定、衍生、懸浮、凝膠、成膜、黏結(jié)、吸水等多種理化特性，所以它既是一種天然的保健食品，又是理想的食品添加劑。

將黑米獨(dú)特的香味以及天然的黑米色素結(jié)合竹筍制成深受消費(fèi)者喜愛的果凍零食，由于產(chǎn)品使用的是營養(yǎng)的食材和天然的色素，故較普通果凍在營養(yǎng)價值和安全性上均有提高。而對竹筍而言，進(jìn)行深加工后可有效增加原產(chǎn)品的附加值。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

黑米：深圳市香雅食品有限公司；竹筍：福建新日鮮食品開發(fā)有限公司；卡拉膠（選擇κ-卡拉膠含量高的）、魔芋粉精粉：上海博普食品科技有限公司；蔗糖、氯化鉀（KCl）、檸檬酸：市售。

TM-50NS打漿機(jī)：廣州康諾醫(yī)藥食品機(jī)械公司；YP202N電子天平：上海精科天美貿(mào)易有限公司；HHM4D恒溫水浴鍋：上海赫田科學(xué)儀器有限公司；EZ-S多功能質(zhì)構(gòu)儀：SHIMADZU日本津島公司。

1.2 分析方法

1.2.1 凝膠強(qiáng)度測定

采用EZ-S多功能質(zhì)構(gòu)儀平行測定3次，取平均值。

1.2.2 感官評定

由20名對果凍有鑒賞能力的感官評價員，根據(jù)產(chǎn)品的色澤、風(fēng)味、彈性、韌性等對產(chǎn)品進(jìn)行感官評價或評分，感官評定標(biāo)準(zhǔn)參考表1。

1.3 工藝流程

1.4 操作要點(diǎn)

1.4.1 制備黑米汁

將黑米清洗后，加入適量的水用打漿機(jī)打成漿，然后以120目的濾布過濾，最后收集黑米汁（固形物含量約為15%）備用。

1.4.2 制備竹筍漿

將竹筍清洗后剝?nèi)ネ鈿ぃ谐尚K，在加入0.2%的檸檬酸的水中煮熟，冷卻后用攪拌機(jī)攪成漿狀。

1.4.3 凝膠、其它輔料的溶解、溶脹

蔗糖、KCl、魔芋膠、卡拉膠稱量，混合后加入水進(jìn)行溶解、溶脹。

1.4.4 熬煮、加酸調(diào)配

溶脹后的膠體溶液，連同黑米汁和竹筍漿在90℃至95℃的水浴中加熱5min左右即可完成熬煮的工序，先將檸檬酸溶于水配成1%溶液后，再加入復(fù)合膠體中并迅速攪拌均勻，加酸溫度一般控制在70℃到80℃。

1.4.5 灌裝、殺菌、冷卻

調(diào)配完成趁熱灌裝、密封后于85℃的溫度條件下，保持15min進(jìn)行滅菌，迅速冷卻后即得成品。

1.5 黑米汁的添加量對產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響

黑米不但具有特別的顏色和香味，而且黑米色素具有較強(qiáng)的著色力，在黑米纖維果凍的工藝研究中應(yīng)充分利用黑米的這兩個特性。為使果凍具有良好的黑米色澤和香味，在果凍中分別添加10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%的黑米汁，制成7組樣品，根據(jù)樣品黑米風(fēng)味的強(qiáng)弱和顏色的深淺進(jìn)行感官評定，找出合適的黑米汁添加范圍。

1.6 竹筍漿添加量對產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響

竹筍添加太多會導(dǎo)致果凍口感粗糙和酸澀味，使果凍風(fēng)味不佳。為了不影響黑米纖維果凍的口感和風(fēng)味，同時又能體現(xiàn)產(chǎn)品多纖維的特點(diǎn)，在果凍中分別加入0.1%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%的竹筍漿，根據(jù)口感和風(fēng)味對樣品進(jìn)行感官評定，研究出竹筍漿添加量對果凍品質(zhì)的影響，并確定適宜的添加量的范圍。

1.7 復(fù)合凝膠比例對果凍膠凝效果的研究

在果凍制作時，若單獨(dú)使用某一種凝膠劑生產(chǎn)出來的果凍感官品質(zhì)相對較差，不同的凝膠劑都有其優(yōu)缺點(diǎn)，將多種凝膠劑復(fù)合使用，可產(chǎn)生互補(bǔ)的效果。根據(jù)膠凝特點(diǎn)、健康性以及價格等因素[7]，本試驗采用魔芋膠和卡拉膠[8]，分別按質(zhì)量比為1 ∶3、1 ∶2、1 ∶1、2 ∶1、3∶1的進(jìn)行復(fù)配，并根據(jù)果凍凍體切面組織形態(tài)和凝膠強(qiáng)度，對不同配比的復(fù)合膠的膠凝效果進(jìn)行評價，找出適宜的復(fù)配比例范圍。

1.8 復(fù)合膠添加量對果凍膠凝效果的研究

復(fù)合凝膠的添加量是影響果凍膠凝效果的重要因素。試驗時分別添加0.3%、0.5%、1%、1.5%的復(fù)合凝膠制成果凍，以感官為指標(biāo)，研究復(fù)合膠添加量對果凍膠凝效果的影響，并找出復(fù)合凝膠合適的添加范圍。

1.9 KCl對提高果凍凝膠強(qiáng)度效果的研究

KCl是常用的助凝膠劑，其中的K+對κ-卡拉膠有強(qiáng)化凝膠的作用，在加熱的條件下κ-卡拉膠雙鏈4位負(fù)電荷的硫酸基對準(zhǔn)和接近，被K+中和形成H鍵，冷卻后形成更強(qiáng)烈的熱可逆凝膠[9]。若不添加會明顯降低果凍的凝膠程度，對產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)和口感產(chǎn)生不良影響，此外KCl還可以作為營養(yǎng)強(qiáng)化劑，強(qiáng)化K+。根據(jù)復(fù)合凝膠配比和添加量的試驗結(jié)果，選擇魔芋膠0.4%和卡拉膠0.3%的果凍，分別加入0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.30%、0.35%的KCl，以凝膠強(qiáng)度和口感為指標(biāo)，研究不同KCl添加量對果凍膠凝效果的影響。

1.10 黑米纖維果凍主要凝膠成分的優(yōu)化

為得到最優(yōu)的生產(chǎn)配方，在前面試驗的基礎(chǔ)上將影響黑米纖維果凍膠凝效果的主要因素：復(fù)合凝膠、復(fù)合凝膠添加量、KCl添加量進(jìn)行正交試驗，進(jìn)一步優(yōu)化配方。

表2 試驗因素水平表Table2 Factorsand levelsof test

1.11 黑米纖維果凍配方的優(yōu)化

對果凍中黑米汁添加量、蔗糖、檸檬酸、竹筍添加量進(jìn)行調(diào)配，通過正交試驗并采用模糊數(shù)學(xué)評價，進(jìn)一步確定產(chǎn)品配方。

表3 正交試驗因素水平表Table3 Factorsand levelsof orthogonal test

表4 L9（34）黑米纖維果凍配方的正交試驗設(shè)計方案Table4 L9（34）Orthogonaldesign schemeof black rice fiber jelly formula

評價則根據(jù)色澤，風(fēng)味，外觀，口感4個感官指標(biāo)因素，建立模糊數(shù)據(jù)模型進(jìn)行綜合評定。即評判對象因素集X=（色澤，風(fēng)味，外觀，口感），將每個因素分成好、中、差3個等級，采用強(qiáng)制決定法確定各因素的權(quán)重值[10]，分別色澤（30%）、風(fēng)味（40%）、外觀（10%）、口感（40%），即：評判集 Y=（好，中，差），權(quán)重值 A=（0.3，0.4，0.1，0.4）。

2 結(jié)果與分析

2.1 黑米汁添加量對產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響

表5 黑米汁添加量對果凍感官品質(zhì)的影響Table5 Effectof theamountofb lack rice juiceon the sensoryquality of jelly

從表5的結(jié)果不難看出，當(dāng)黑米汁添加量在10%到20%時，果凍的顏色偏淺，達(dá)到50%以上顏色則偏深，而在30%到40%的添加范圍內(nèi)顏色深淺適宜。在風(fēng)味上，黑米汁的添加量在30%到50%的添加范圍內(nèi)黑米風(fēng)味濃淡適宜。由于產(chǎn)品要求得到深淺恰當(dāng)且鮮艷的紅褐色和濃淡適中的黑米風(fēng)味，因此對樣品的顏色和風(fēng)味的進(jìn)行分析后，得出當(dāng)黑米汁的添加量在30%到40%之間時，果凍的顏色和風(fēng)味較為合適。

2.2 竹筍漿添加量對產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響

竹筍漿添加量對果凍口感和風(fēng)味的影響見表6。

表6 竹筍漿添加量對果凍口感和風(fēng)味的影響Table6 Effectofbamboo shootaddition on the tasteand flavor of jelly

表6顯示，當(dāng)竹筍漿添加量超過0.4%，果凍有粗糙感，影響了果凍圓潤、順滑的口感。而當(dāng)添加量增至0.6%時，不但具有較明顯的粗糙口感還伴有酸澀的味道，從口感和風(fēng)味上都對果凍的感官品質(zhì)產(chǎn)生不良影響。分析結(jié)果顯示竹筍漿添加量在0.1%到0.2%范圍內(nèi)果凍的口感和風(fēng)味基本不受影響。

2.3 復(fù)合凝膠劑復(fù)配比例對果凍膠凝效果的影響

使用質(zhì)構(gòu)儀測定5個樣品的凝膠強(qiáng)度并分析切面組織形態(tài)，結(jié)果如表7，當(dāng)魔芋膠和卡拉膠質(zhì)量比在1∶1到2∶1左右時且凝膠強(qiáng)度較高和切面組織形態(tài)良好。

表7 黑米纖維果凍復(fù)合凝膠劑的復(fù)配比例對果凍凝膠強(qiáng)度的影響Table7 Theeffectof the proportion of the com pound gelof black rice jelly jelly on thegelstrength of jelly

2.4 復(fù)配膠添加量對果凍膠凝效果的影響

復(fù)配膠添加量對果凍膠凝效果的影響見表8。

表8 復(fù)配膠添加量對果凍膠凝效果的影響Table8 Theeffectof theam ountof com pound glueon the jelly gelation effect

表8的試驗結(jié)果顯示，復(fù)配膠適合的添加量應(yīng)該在0.5%～1%。添加量在0.3%果凍偏爛，超過1%則偏硬，口感不好。

2.5 KCl對提高果凍凝膠強(qiáng)度效果的研究

KCl添加量對果凍凝膠強(qiáng)度的影響見圖1。KCl提高黑米纖維果凍感官的影響見表9。

圖1 KCl添加量對果凍凝膠強(qiáng)度的影響Fig.1 Effectof KCladdition on gelstrength of jelly

表9 KCl添加量對黑米纖維果凍感官的影響Table9 Effectof KCladdition on thesensory effectsofblack rice fiber jelly

續(xù)表9 KCl添加量對黑米纖維果凍感官的影響Continue table9 Effectof KCladdition on thesensory effectsof black rice fiber jelly

從圖1可以看出KCl在0.3%以下時，凝膠強(qiáng)度隨KCl添加量的增多而增大，當(dāng)添加量達(dá)到0.3%后凝膠強(qiáng)度的基本趨于平穩(wěn)，但感官分析顯示果凍質(zhì)地開始發(fā)硬，同時產(chǎn)生異味。綜合圖1和表9的分析結(jié)果，當(dāng)KCl添加量為0.1%～0.2%時的產(chǎn)品凝膠強(qiáng)度和感官性質(zhì)較佳。

（二）結(jié)合學(xué)生差異展開教學(xué)。正如前面提到的那樣，新課改下的初中數(shù)學(xué)教學(xué)手段已經(jīng)得到了前所未有的進(jìn)步。無論是微課教學(xué)還是多媒體互動課堂都為學(xué)生們帶來了數(shù)學(xué)認(rèn)知過程中的更多可能。在這種情況下教師更是要充分結(jié)合學(xué)生的個體差異以及基礎(chǔ)狀況來制定出具有針對性的分層教學(xué)，讓每一名學(xué)生都能夠在有的放矢的調(diào)整課堂教學(xué)計劃的同時來實現(xiàn)既定教學(xué)任務(wù)與教學(xué)目標(biāo)的落實。

2.6 黑米纖維果凍主要凝膠成分的優(yōu)化

黑米纖維果凍主要凝膠成分的優(yōu)化結(jié)果見表10。

表10 黑米纖維果凍主要凝膠成分的正交試驗結(jié)果Table10 Orthogonal test resultsof themain gelcomponentsof b lack rice jelly

由表10可以看出，黑米纖維果凍主要凝膠成分的最佳參數(shù)為B2C2A3，即復(fù)合凝膠添加量0.75%、KCl添加量0.2%、魔芋膠與卡拉膠質(zhì)量比例3∶2為最佳配比，且對膠凝效果影響大小依次為復(fù)合凝膠添加量＞魔芋膠與卡拉膠比例＞KCl添加量。

2.7 黑米纖維果凍配方的優(yōu)化

由20位感官評定員，對各個樣品進(jìn)行品嘗，根據(jù)上述4個感官指標(biāo)對表10中的樣品逐一進(jìn)行單因素評價，并將品評結(jié)果填入表11中，用模糊綜合評價方法[11]進(jìn)行評判。

表11 黑米纖維果凍感官評定結(jié)果Table11 Sensory evaluation resultsof black rice fiber jelly

將表10中每個樣品在各個因素下的等級評定結(jié)果轉(zhuǎn)化為概率rij，則每個樣品將得到一個矩陣Rn，即：

其中，n：表示樣品標(biāo)號；i：表示質(zhì)量因素；j：表示因素的評判等級。

據(jù)模糊變換原理：B=A·R，則編號為n的樣品的綜合評價結(jié)果表示為Bnj=A·Rnj，計算得出各配方樣品的綜合評結(jié)果為：

B1=（0.31，0.51，0.38）

B2=（0.37，0.48，0.35）

B3=（0.26，0.50，0.44）

B4=（0.38，0.49，0.33）

B5=（0.68，0.32，0.20）

B6=（0.47，0.44，0.29）

B7=（0.57，0.53，0.10）

B8=（0.61，0.39，0.20）

B9=（0.58，0.36，0.26）

將評判結(jié)果歸一化后根據(jù)“好”的高低進(jìn)行綜合排序，結(jié)果如表12所示。

如表12所示，經(jīng)模糊數(shù)學(xué)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)5號樣品最佳，即最佳工藝參數(shù)為黑米汁添加量35%、蔗糖添加量15%、檸檬酸添加量0.15%、竹筍漿添加量0.1%。

表12 歸一化后綜合排序Table12 Integrated sorting after normalization

3 結(jié)論

本試驗以黑米為主要原料，將單因素分析、正交試驗、模糊數(shù)學(xué)評價運(yùn)用到黑米纖維果凍的制作與質(zhì)量控制，通過感官評定、凝膠強(qiáng)度指標(biāo)對各個配方的樣品進(jìn)行綜合的質(zhì)量控制，使試驗盡量得到客觀結(jié)果。通過試驗得出黑米汁添加量35%，復(fù)合凝膠添加量0.75%，且魔芋膠與卡拉膠的質(zhì)量比為3∶2，竹筍漿添加量0.1%，蔗糖添加量15%，檸檬酸添加量0.15%，KCl添加量0.2%是黑米纖維果凍的最佳配方。

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