抹茶味面筋蛋白基口香糖的研制

曾 榮，何偉俊，林燕丹，白永亮

（佛山科學技術學院食品科學與工程學院，廣東 佛山 528200）

目前國內外對口香糖的研究主要集中在以下幾個領域：一是在口香糖中添加某種保健成分，如去火、清肝明目的菊花[1]，健脾溫胃的無糖春砂仁[2]，利咽養喉的藏青果[3]，抗氧化、抑菌、祛痰的羅漢果[4]等，賦予產品保健功效，通過單因素試驗和正交試驗研制出該保健口香糖的配方。二是針對普通口香糖膠基污染環境的問題，采用可降解質替代口香糖膠基。如根據可降解質性質，通過光、溫度、添加劑用量、酶改性等因素對可降解質替代的膠基進行優化；或對研制的環保口香糖的可降解性進行驗證[5]。三是結合現代科技或生物模型等手段，研究咀嚼口香糖對人體的生理影響以預測咀嚼口香糖預防疾病的功效。研究表明口香糖可緩解婦科腹部手術患者術前口渴、饑餓和術后惡心嘔吐[6]；Mahmoud 等[7]的試驗研究發現，咀嚼口香糖可降低闌尾切除術后腸梗阻，促進胃腸功能恢復。四是對口香糖研究手段進行創新，通過科學的統計軟件分析口香糖的質構指標測定結果，預測口香糖感官品質與質構品質的關系。如Yaman 等[8]研究雙色口香糖時采用自定義插件Image J 軟件對數字圖像進行分析，測量基線紅段的幾何色散（GD），測定了咀嚼前后RG口香糖的硬度和質量，然后計算硬度損失和質量損失，并與市售口香糖進行比較，并用Pearson 相關系數證實GD 與咀嚼周期數顯著相關（r=0.90，P＜0.001）。

口香糖可以清新口氣，提神醒腦，還能預防齲齒[3]。隨著人們生活質量的提高和社會交往的頻繁，口香糖受到大眾的青睞，其消費量與日俱增[3]。然而，目前市售口香糖的膠基是塑膠基和丁苯橡膠，很難在環境中降解，且黏性大，清理困難，造成了巨大的環境污染[9]。小麥面筋蛋白又稱谷朊粉，其麥醇溶蛋白和麥谷蛋白獨特的組成以及其中的二硫鍵使其吸水后具有較強的黏彈性、延伸性、薄膜成型性和吸脂乳化性，符合口香糖膠基的特性[10]。小麥面筋蛋白作為膠基原料，由于其具有可食用性，可防止誤吞口香糖難以消化的危險。陳振興等[11]研究了葛粉口香糖加工工藝，但要進行葛粉提取，其工藝復雜。童琦等[12]研究了可可味口香糖的加工工藝，直接使用具有黏彈性小麥面筋蛋白（谷朊粉）為膠基原料，一方面降解速度比普通膠基快，從根本上解決了環境污染的問題；另一方面無需進行蛋白面筋提取，方法簡單易行。余美絨[9]通過人為環境和土埋法，研究了竹筍環保口香糖的降解過程，以失重率和微生物繁殖率作為指標驗證了醇溶蛋白膠基的口香糖比普通膠基口香糖降解效果好。

綜上，本試驗擬采用小麥面筋蛋白為膠基原料，通過單因素試驗和均勻試驗探究甘油、山梨糖醇、麥芽糖醇、抹茶等添加劑合適的用量，采用感官指標確定口香糖的配方，研制出環保的小麥面筋蛋白基口香糖的產品，并對產品輔以質構指標測定，判定產品性能，以期為口香糖質構提供工藝參數，為環保口香糖的研制奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

小麥面筋蛋白：蜜丹兒牌谷朊粉，購自封丘縣華豐粉業有限公司；麥芽糖醇、山梨糖醇、β-環糊精，購自江蘇健康食品有限公司；薄荷冰，購自浙江一諾生物科技有限公司；甘油，購自連云港新愛食品科技有限公司；抹茶粉為市售。

1.1.2 儀器與設備

DK-98-ⅡA 型電熱恒溫水浴鍋，GZX-9030MBE型電熱鼓風干燥箱，JJ200 型精密電子天平，ME104E型電子天平，TA.new plus 質構儀。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

以下研究以小麥面筋10 g，薄荷冰0.02 g，β-環糊精0.8 g 進行試驗。

1.2.2 操作要點

1.2.2.1 輔料和添加劑混合

準確稱取好薄荷冰、β-環糊精、山梨醇和麥芽糖醇，用玻璃棒充分攪拌均勻；加入適量水攪拌至輔料和添加劑完全溶解。

1.2.2.2 主要原料混合

稱取10 g 小麥面筋蛋白，加入抹茶粉（按試驗設計的量）充分攪拌混勻，倒入適量的甘油（按試驗設計的量），迅速攪拌至甘油完全融入粉末中，粉末呈分散潮濕狀。注意視情況在合適時間加入甘油，不能讓甘油混合后的粉末放置太久。因為小麥面筋蛋白與甘油混合時間太久，會使口香糖難以成型。

1.2.2.3 主料與配料混合

迅速將“1.2.2.1”的混合液和“1.2.2.2”中的混合粉裝入50 mL 燒杯（模具）中，于50～60 ℃水浴中迅速攪拌均勻，振蕩擠出溶液中的空氣，以保證填充緊實。

1.2.2.4 水浴成型

將主配料混合后放置在55 ℃水浴30 min，水浴期間保持靜置，防止影響其成型。取出水浴好的燒杯，靜置冷卻至30 ℃。倒扣燒杯，輕輕振蕩燒杯壁，使口香糖脫模。

1.2.2.5 干燥與老化

將脫模的口香糖晾在托盤中，于鼓風干燥箱中30 ℃干燥8～10 h。

1.2.3 試驗方案設計

1.2.3.1 單因素試驗設計

分別以加水量、甘油用量、復合甜味劑（山梨醇和麥芽糖醇）比例、抹茶用量組合4 個參數為影響因子逐一進行單因素試驗，觀察口香糖感官評分的變化趨勢。

（1）加水量試驗條件：加水量分別為4、6、8、10、12 mL，抹茶用量0.2 g，甘油用量1.0 g，復合甜味劑（山梨醇和麥芽糖醇）比例為2∶3（g/g），共5 組。

（2）抹茶用量試驗條件：加水量10 mL，抹茶用量分別為0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 g，甘油用量1.0 g，復合甜味劑（山梨醇和麥芽糖醇）比例2∶3（g/g），共5組。

（3）甘油用量試驗條件：加水量10 mL，抹茶用量0.2 g，甘油用量分別為0.6、0.8、1.0、1.2、1.4 g，復合甜味劑（山梨醇和麥芽糖醇）比例2∶3（g/g），共5 組。

（4）復合甜味劑（山梨醇和麥芽糖醇）比例試驗條件：加水量10 mL，抹茶用量0.2 g，甘油用量1.0 g，復合甜味劑（山梨醇和麥芽糖醇）比例分別為3∶7、2.5∶5、2∶3、3∶2、5∶2.5、7∶3（g/g），共6 組。

1.2.3.2 均勻試驗

根據單因素試驗的結果，選定加水量、甘油用量、復合甜味劑（山梨醇和麥芽糖醇）比例3 個因素，以其最優水平為中心梯度，確定更緊密的7 個水平（表1），進行U7（76）均勻試驗（表2），通過感官評定，選取最優配方[13]。

1.2.4 感官指標評定

分別從口香糖的質地、口感、耐咀嚼程度、滋味氣味等方面進行綜合評分。評分人員為3 位從事食品工藝研究方向的老師和15 位喜歡咀嚼口香糖的食品專業的學生，綜合評價口香糖的品質[13-14]。評分標準見表3。

表2 U7（76）均勻試驗設計Table 2 U7(76)uniform test design

表3 口香糖感官評定標準Table 3 Sensory evaluation standards for chewing gum

1.2.5 全質構（TPA）測定

樣品準備：由于試驗樣品大小形狀一致，符合測定要求，無需進行特殊處理；將市售口香糖膠基替代小麥面筋蛋白，其他試驗步驟與試驗組一樣，制備對照組[15]。

參數設置：測定模式采用全質構（TPA）模式，探頭TA/5，測試速度0.5 mm/s，測試前速度2.00 mm/s，測試后速度1.00 mm/s，目標模式為張力，測試類型為壓縮，目標值50.000%，時間2.00 s，觸發點5.000 g，觸發類型為力量。

1.2.6 回歸分析

使用數據分析軟件SPSS Statistics 17.0，以口香糖4 個指標（硬度、彈性、黏聚性、咀嚼性）分別作為因變量，計算出各個因變量與用水量（X1）、甘油用量（X2）和山梨醇與麥芽糖醇的比例（X3）3 個自變量的相關回歸方程，并通過F檢驗，驗證回歸方程的可預測性。最后分析X1、X2、X3三個因素和硬度、彈性、黏聚性、咀嚼性4 個指標的Pearson 系數，驗證X1、X2、X3分別與4 個指標相關性的顯著性[8,14]。

1.2.7 數據處理

以上試驗中每組均設置3 個平行，作圖及數據分析均采用平均值和標準差的形式表示。數據處理采用Excel 2016、SPSS17.0 進行分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 加水量對口香糖品質的影響

由表4 可見，加水量在8.0 mL 或者10.0 mL 時，口香糖品質較好，為了更好地溶解糖醇和薄荷冰等輔料，選擇面筋蛋白和水的比例為1∶1（g/mL），即加水量為10 mL。

表4 加水量對口香糖品質影響Table 4 Influence of water addition on quality of chewing gum

2.1.2 不同抹茶用量對口香糖感官品質的影響

由表5 可以看出，在其他條件固定的情況下，抹茶用量為0.2 g 時，綜合評分最高，口香糖感官綜合品質最佳。用量太少或太多，會導致口香糖口味太淡或太濃，使得產品顏色過淺或過深（偏墨綠色）；且抹茶用量太多會使其黏彈性下降，表面粗糙，評分明顯下降。

2.1.3 不同甘油用量對口香糖感官品質的影響

由表6 可見，在其他配料一定時，當甘油用量為1.0 g 時，綜合評分最高，口香糖感官綜合品質最佳。甘油作為保濕劑，用量太少時會使其在干燥過程中水分丟失過多，導致質地變硬；用量太多時導致含水量太多而質地太軟，彈性降低。

表5 抹茶用量對口香糖感官品質的影響Table 5 Effect of matcha powder dosage on sensory quality of chewing gum

表6 甘油用量對口香糖感官品質的影響Table 6 Effect of glycerin dosage on sensory quality of chewing gum

2.1.4 不同山梨醇與麥芽糖醇比例對口香糖感官品質的影響

由表7 表明，在其他配料用量一定時，山梨醇和麥芽糖醇用量和比例影響口香糖的滋味和質地，山梨醇和麥芽糖醇的質量比為2∶3（g/g）時，綜合評分最高，口香糖感官綜合品質最佳。

2.2 均勻試驗結果

由表8 可以看出，當加水量11 mL、甘油用量1.2 g、山梨醇和麥芽糖醇比例2.5∶2.5（g/g）時，口香糖綜合評分最高，感官品質最佳。

表7 山梨醇和麥芽糖醇比例對口香糖感官品質的影響Table 7 Effect of sorbitol-to-maltol mass ratio on sensory quality of chewing gum

表8 均勻試驗各組口香糖的綜合評分Table 8 Uniform design experimental results for sensory score of chewing gum

2.3 均勻試驗中各組口香糖質構特性

由圖1、圖2 可知，試驗組口香糖的硬度和咀嚼性均隨著水分的增加逐漸降低。第1 組口香糖硬度和咀嚼性最高，即當加水量6 g，甘油用量0.7 g，山梨醇和麥芽糖醇比例3∶2（g/g）時，口香糖硬度和咀嚼性最高，但顯著低于對照組（市售口香糖）。

圖1 均勻試驗中各組口香糖的硬度Fig.1 Uniform design experimental results for hardness of chewing gum

圖2 均勻試驗中各組口香糖的咀嚼性Fig.2 Uniform design experimental results for chewiness of chewing gum

由圖3 可知，各組口香糖的彈性差異不大，說明3 個因素對彈性影響較小。第1、2、7 組的彈性與對照組（市售口香糖）較接近。

由圖4 可知，各組口香糖的黏聚性均顯著高于市售口香糖。第5 組口香糖的黏聚性最高，第1 組口香糖的黏聚性最低。

圖3 均勻試驗中各組口香糖的彈性Fig.3 Uniform design experimental results for springiness of chewing gum

2.4 口香糖質構指標的回歸分析

對表9 中的數據進行回歸分析，計算出口香糖硬度Y1、彈性Y2、黏聚性Y3、咀嚼性Y4這4 個因變量分別與加水量X1、甘油用量X2、山梨醇與麥芽糖醇比例X3之間的回歸方程分別為：

圖4 均勻試驗中各組口香糖的黏聚性Fig.4 Uniform design experimental results for cohesiveness of chewing gum

由表10 可知，方程1～4 的R值為擬合優度，均方接近1，即模型對口香糖質構指標的擬合程度高；經過F檢驗，方程1～4 的F值均小于F0.01(3,3)，說明α=0.01 時回歸方程均無顯著差異，表明方程具有較好的預測性。

表9 口香糖質構特性均勻試驗設計與結果Table 9 Uniform experimental design and results for texture characteristics of chewing gum（k=3，n=7）

表10 回歸方程的擬合優度與F 檢驗結果Table 10 Goodness of fit and of F test results for the equations(k=3,n=7)

分析X1、X2、X3分別和硬度、彈性、黏聚性、咀嚼性4 個質構指標的相關性，運用Pearson 系數驗證X1、X2、X3三個因素分別與這4 個指標相關性的顯著性，結果如表11 所示。

表11 Pearson 相關系數分析結果Table 11 Pearson correlation coefficients(n=7)

由表11 可知，加水量（X1）與硬度（Y1）、咀嚼性（Y4）都是負相關，且相關性極顯著（P＜0.01），與黏聚性（Y3）、彈性（Y2）都是正相關，但與黏聚性（Y3）的相關性顯著（P＜0.05），與彈性（Y2）的相關性不顯著。甘油用量（X2）、山梨醇與麥芽糖醇比例（X3）兩個因素與硬度（Y1）、彈性（Y2）、硬度（Y3）、咀嚼性（Y4）的相關性均不顯著。

3 討論

3.1 加水量對口香糖品質的影響

加水量對口香糖的影響主要是由小麥面筋和配料在不同水量溶解程度不同而引起的。當水量過少，面筋蛋白不能完全溶解，使其膠黏性不好，表面粗糙，結構分散；水量過多時，面筋蛋白聚合程度低，口香糖難以成型或者結構軟塌，無彈性且黏性大。在單因素試驗中，在規定小麥面筋蛋白10 g 的條件下，探究合適的加水量，結果顯示，加水量為8 mL 或者10 mL 是最佳水平。童琦等[12]研究了可可味口香糖的配方，其中小麥面筋和水的比例為5∶4，結果與本試驗的結果比較接近。均勻試驗結果表明，感官評分最高的是第6 組（即加水量11 mL），原因是均勻試驗中增加了山梨糖醇、麥芽糖醇和β-環糊精、抹茶粉等輔料，因此需要增加水量以促進輔料的溶解。綜上，適宜的加水量為11 mL。

3.2 抹茶用量對口香糖感官品質的影響

從感官評分結果可以看出，抹茶影響口香糖的顏色、風味和組織形態。抹茶用量太少或太多，會導致口香糖口味太淡或太濃，使得產品顏色過淺或過深（偏墨綠色）；且抹茶用量太大會使其黏彈性下降，表面粗糙，評分明顯下降。在其他條件固定的情況下，抹茶用量在0.2 g 時綜合評分最高，口香糖感官綜合品質最佳。

3.3 甘油用量對口香糖感官品質的影響

甘油作為乳化劑，能保持膠基的水分[9]。當甘油量過少時，口香糖的持水能力較差，導致樣品在干燥后，膠基中的水分缺乏，口感不佳；當甘油量過多時，口香糖雖保持了一定的持水能力，但口香糖在干燥后，膠基中的水分多，因此口香糖軟塌，延伸性差。另外，感官評分在口感和耐咀嚼程度兩個項目中具有差異。在單因素試驗中甘油用量在0.8 g（占小麥面筋蛋白8%）時評分最高，與余美絨[9]研究的竹筍環保口香糖中甘油用量相近；均勻試驗的結果則顯示，甘油用量1.2 g 時，感官綜合評分最高，猜測是其他配料相互影響的結果。

3.4 復合甜味劑對口香糖感官品質的影響

在單因素試驗結果中，山梨糖醇和麥芽糖醇比例為2∶3（g/g）的綜合評分最高，均勻試驗結果為2.5∶2.5（g/g）。與專利CN107259057A 中[13]山梨醇和麥芽糖醇的添加量（每40 g 面筋膠基含有山梨糖醇0.75 g、麥芽糖醇0.5 g）相比較，本試驗的研究結果明顯升高。這可能是因為專利CN107259057A 的配方中有芥末，而芥末能夠給產品提供一定的風味，主要強調提神效果，對口香糖的甜度有所弱化，因此所需的山梨糖醇和麥芽糖醇的用量較少。而本試驗配方的風味主要是由山梨醇和麥芽糖醇提供，因此綜合用量相對較多。

山梨醇添加到薄荷糖果中能起到增強清涼的作用[15]。因此在單因素試驗中，隨著山梨醇用量的增加，口香糖有特殊的果香味和清涼口感，使人有愉悅的感覺。山梨醇在水中的溶解度為220 g/100 mL[15]，因此，隨著山梨醇添加量的增加，其溶解能力有所降低。當山梨醇添加量達到7 g 時，由于溶解程度較低，使得口香糖的膠黏性減弱，組織分散，感官評分下降；而麥芽糖醇用量太多，成品的甜膩感強，同樣使得口香糖風味方面的得分偏低。因此根據單因素試驗的評分結果，在均勻試驗過程中選擇山梨醇和麥芽糖醇總用量為5 g，按更為緊密的水平設置山梨醇和麥芽糖醇的比例，得出最佳的試驗結果為2.5∶2.5（g/g）。

3.5 口香糖的質構特性與回歸分析

口香糖的咀嚼性是指將固體食品咀嚼到可吞咽狀態時所作的功，與其硬度、彈性、黏聚性有關。均勻試驗的結果表明，各組口香糖樣品的硬度與咀嚼性存在差異較大的現象，表明各種添加劑對口香糖的硬度和咀嚼性具有不同程度的影響。試驗組的硬度顯著低于市售口香糖，主要是因為口香糖的干燥程度不夠，膠基水分含量太高，且未添加任何有關增強硬度的食品添加劑對膠基進行改善。相反，若口香糖過度干燥，其膠基會變質，失去了黏彈性。市售口香糖的膠基在未經任何處理的條件下，其硬度很大；而當其入口咀嚼出現黏彈性后，硬度開始下降。這就提示在測定成品硬度時，測定方法（市售口香糖膠基樣品處理等）應盡量與感官契合，應對改善膠基硬度方面做進一步的探究。

在口香糖的質構指標與添加劑用量的回歸分析中，回歸方程經F檢驗，說明回歸方程的模型能較好地預測口香糖質構指標。但Pearson 系數檢驗結果表明，加水量（X1）與硬度（Y1）、咀嚼性（Y4）均呈極顯著負相關（P＜0.01），與黏聚性（Y3）呈顯著正相關（P＜0.05）。甘油用量（X2）、山梨醇與麥芽糖醇比例（X3）分別與硬度（Y1）、彈性（Y2）、硬度（Y3）、咀嚼性（Y4）之間的相關性均不顯著。這是因為甘油作為乳化劑，通過保持一定的水分使口香糖富有彈性，但對口香糖的質構指標影響不大[9]，而山梨醇和麥芽糖醇主要是改善口香糖的風味。綜上，X1（加水量）、X2（甘油用量）、X3（山梨醇和麥芽糖醇比例）對口香糖質構指標的影響不如推測的顯著。

質構指標分析結果表明，均勻試驗第1 組樣品的硬度、咀嚼性、黏聚性最接近對照組（市售口香糖）；第1、2、6 組的彈性與對照組（市售口香糖）較接近。若以質構指標評定口香糖的品質，即口香糖的質構指標越接近對照組（市售口香糖），其品質越佳，則第1 組最優；但若以感官指標評定，均勻試驗第6 組為最優樣品。由此可見，質構分析結果和感官評分結果存在一定的差異。原因是口香糖在感官評分中綜合考慮了風味、組織結構、口感等方面因素，而質構測定主要是通過口香糖的質構指標預測口香糖的口感，忽略了滋味風味。綜上，質構測定方法不能全面評價分析面筋蛋白基口香糖的品質，口香糖的品質評價應綜合感官評定與質構指標測定兩種方法。

4 結論

經感官評定，小麥面筋蛋白基口香糖的最佳配方是：小麥面筋蛋白10 g，薄荷冰0.02 g，β-環糊精0.8 g，抹茶0.2 g，水11 g，甘油1.2 g，山梨醇和麥芽糖醇各為2.5 g。在此條件下，制得的口香糖表面光滑，有光澤，口感佳，耐咀嚼，滋味氣味適中。

口香糖各質構指標分析結果表明：不同添加劑對口香糖的硬度和咀嚼性的影響程度較大，對彈性和黏聚性的影響程度較小，硬度和咀嚼性接近于軟糖。研制的產品以質構指標判定，是介于口香糖與軟糖之間的產品；回歸方程的模型能較好地預測口香糖質構，為口香糖的質構提供工藝參數；但3 種口香糖輔料（水、甘油、山梨醇和麥芽糖醇比例）與口香糖的質構指標之間（除加水量與硬度、咀嚼性、黏聚性之間）的相關性均不顯著，即3 種輔料改善膠基質構的效果不如推測那么顯著。以質構指標結果推斷出的口香糖最優組與感官評分的結果存在明顯差異，即質構測定方法不能全面評價分析面筋蛋白基口香糖的品質，口香糖的評價手段需要綜合感官評分與質構指標測定兩種方法。