香蕉果醬質(zhì)構(gòu)測試條件研究

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(1.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,廣西南寧 530007;2.廣西果蔬貯藏與加工新技術(shù)重點實驗室,廣西南寧 530007)

香蕉(Musananalour)屬芭蕉科(Musaceae)芭蕉屬(MusaL.)多年生草本植物,原產(chǎn)于亞洲東南部,以中美產(chǎn)量最多,其次是亞洲,國內(nèi)香蕉主要分布在海南、廣東、廣西、福建、云南及臺灣等省區(qū)[1-3]。香蕉果肉香甜軟滑,營養(yǎng)豐富,除富含碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、礦物質(zhì)、膳食纖維等營養(yǎng)物質(zhì)外,還含有多糖、多酚、類黃酮、花青素等活性成分,具有清熱解毒、利尿、消腫、通便、降壓、抗氧化等多種保健功效,被譽為“水果之王”[4-6]。果醬是糕點、飲料等食品及西餐不可缺少的原料之一,主要以新鮮果蔬為原料,與糖、酸、增稠劑及其他輔料通過加熱、濃縮等工藝加工而成的一種半干性凝膠狀食品[7]。其較好地保持了新鮮果蔬的原有風(fēng)味,流動性、涂抹性適宜,具有易儲存、保質(zhì)期長等特點。在歐美等地區(qū),果醬是深受消費者喜愛的最主要食品之一。在國內(nèi)果醬的消費及出口量也呈逐年增長的趨勢[8]。

香蕉果肉營養(yǎng)豐富,質(zhì)地柔軟細膩,通過有效的防褐變措施及添加適當(dāng)增稠劑可加工成一種低糖、低脂、適宜保藏、口感細膩的健康果醬型食品[9]。近年來已有一些關(guān)于香蕉果醬的研究,但對于果醬的粘稠度及涂抹等特性,大多以感官評價來確定,主觀因素大[10]。采用流變儀可獲得果醬豐富的流變學(xué)特性,但在有限的條件下,也可采用粘度計對粘度進行測試,或使用質(zhì)構(gòu)儀配合不同類型的探頭和夾具獲取醬體的質(zhì)構(gòu)信息[11-12]。國外已有質(zhì)構(gòu)儀在木瓜[13]、芒果[14]、李果[15]、草莓[16]等果醬質(zhì)構(gòu)測定中的應(yīng)用,采用的探頭包括反向擠壓單元[13]、涂抹性測試單元[14]、柱形探頭等[15-16]。由于質(zhì)構(gòu)儀有多個測量模式、多種探頭和測試條件,而目前對果醬型產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)測定條件的探討還鮮有報道。本研究采用質(zhì)構(gòu)儀對香蕉醬的硬度、粘聚力等進行測定,通過分析在單向壓縮模式下,不同探頭及測試速度的數(shù)據(jù)重現(xiàn)性及質(zhì)構(gòu)曲線,優(yōu)選出最佳測定參數(shù),以期為質(zhì)構(gòu)儀應(yīng)用于果醬型產(chǎn)品特性的測定提供理論參考。

圖1　不同測試條件對香蕉醬硬度的影響Fig.1　The influence of different test conditions on the hardness of banana jam注:A、B、C、D分別為錐形探頭、刀形探頭、球形探頭、柱形探頭對香蕉醬硬度的影響;不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05),圖2、圖3同。

1　材料與方法

1.1　材料與儀器

香蕉南寧市西鄉(xiāng)塘市場;檸檬酸濰坊英軒實業(yè)有限公司;黃原膠淄博中軒生化有限公司;白砂糖南寧市利客隆超市;以上材料均為食品級。

CT3質(zhì)構(gòu)儀美國Brookfield公司;NDJ-8S旋轉(zhuǎn)粘度計上海越嚴(yán)科學(xué)儀器有限公司;JMF-80膠體磨鄭州玉祥食品機械有限公司。

1.2　實驗方法

1.2.1樣品處理香蕉存放至果皮出現(xiàn)少量黑點,果肉糖度20 °Bx左右,去皮后,果肉加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%的檸檬酸打漿,再加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的白砂糖,加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%的黃原膠,攪拌均勻后過膠體磨,100 ℃滅菌2 min后迅速冷卻至室溫,即得不同黃原膠含量的香蕉醬。

1.2.2質(zhì)構(gòu)測試選用0.4%黃原膠含量的香蕉醬,置于質(zhì)構(gòu)室達溫度平衡后,裝入直徑為9 cm的小燒杯中,漿料深度達4 cm以上,攪拌均勻并靜置5 min后進行質(zhì)構(gòu)測試。測試模式選用單次壓縮模式。測試探頭包括4種:45°錐形探頭(型號TA2/1000,直徑30 mm,高36 mm),刀片形探頭(型號TA7,長60 mm,高30 mm,厚3 mm),球形探頭(型號TA43,直徑25.4 mm),圓柱形探頭(TA4/1000,直徑38 mm,高20 mm);測試速度分別設(shè)為1、3、5 mm/s三個水平,測前速度2 mm/s,測后速度和測試速度一致;觸發(fā)值1 g;測試深度1 cm;采樣率20 Hz。每種探頭,每個速度,重復(fù)測定3次,每測完一次,將探頭擦拭干凈再進行下一個測試。主要考察醬體硬度、粘聚力及黏著性[17]。

1.2.3粘度測試將醬體放入粘度計測量杯中,溫度25 ℃條件下,選用4號轉(zhuǎn)子,測試速度6 r/min,待數(shù)字顯示穩(wěn)定后讀取數(shù)據(jù)。

1.3　數(shù)據(jù)處理

運用Excel進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析,SPSS進行差異顯著性測定,顯著性水平為α=0.05。分析測試探頭和測試速率對測試結(jié)果的影響。

2　結(jié)果與分析

2.1　測試條件對硬度的影響

圖2　不同測試條件對香蕉醬粘聚力的影響Fig.2　The influence of different test conditions on the viscous force of banana jam

硬度是影響果醬類產(chǎn)品感官及質(zhì)構(gòu)特性的重要因素,硬度偏硬或過軟呈流體狀均不利于產(chǎn)品口感及涂抹性。由圖1可知,錐形探頭、刀形探頭、球形探頭、柱形探頭下測得的香蕉醬硬度各有差異,錐形探頭、刀形探頭、球形探頭的測試結(jié)果差異相對較小,柱形探頭與其它三者差異較大(p<0.05),這與探頭和物料的前端接觸面積有關(guān),面積越大,受力越大,赫君菲[18]研究不同測試條件對酸奶質(zhì)構(gòu)參數(shù)的影響,表明硬度隨探頭直徑增大呈現(xiàn)上升趨勢。同一測試探頭,不同測試速度,除了錐形探頭1 mm/s與3 mm/s,柱形探頭1 mm/s與3 mm/s差異顯著(p<0.05),其它測試速度對硬度的測定結(jié)果影響均不顯著,與Yuan等[19]在分析測試條件對豆腐質(zhì)構(gòu)性質(zhì)的影響時,發(fā)現(xiàn)硬度響應(yīng)值隨測試速度加快而增大,宋鈺興等[20]發(fā)現(xiàn)草莓的硬度值隨測試速度的提高而顯著上升等研究結(jié)果不同,但姜松等[21]采用直徑5 mm的平底柱形探頭(P/5)測定蘋果質(zhì)地,認(rèn)為在速率為60、120和240 mm/min時,壓縮速率對包括硬度在內(nèi)的4個質(zhì)構(gòu)參數(shù)無顯著影響。說明對于不同種類的食品,采用不同探頭,測試速度對硬度的測定結(jié)果影響不同。

2.2　測試條件對粘聚力的影響

粘聚力為樣品同其接觸物脫離開時產(chǎn)生的最大阻力,過小和過大都不適于涂抹。由圖2可知,相同測定速度下,除3 mm/s時球形探頭較刀形探頭所測粘聚力略小外,其它均按錐形探頭、刀形探頭、球形探頭、柱形探頭呈現(xiàn)依次增大趨勢。錐形探頭、刀形探頭、球形探頭的測試結(jié)果差異較小,柱形探頭粘聚力顯著高于其它三者(p<0.05),與硬度的測試結(jié)果一致,原因同樣與探頭和物料的前端接觸面積有關(guān),接觸面積越大,受到的拉力越大,與赫君菲[18]對凝固型酸奶的研究結(jié)果隨探頭直徑增大,所有質(zhì)構(gòu)參數(shù)都呈現(xiàn)上升趨勢一致。同一測試探頭,不同測試速度,刀形探頭1 mm/s與3 mm/s,柱形探頭1 mm/s與3、5 mm/s差異顯著(p<0.05),其它均不顯著。

2.3　測試條件對黏著性的影響

果醬表面與接觸物表面存在吸引力,黏著性是為了克服這種吸引力所需要做的功,可很大程度地影響咀嚼時口腔的舒適感及產(chǎn)品的涂抹性,通常黏著性越強,咀嚼時口腔的舒適感越差,而且涂抹時容易粘工具。由圖3可知,相同測定速度下,除去3 mm/s時球形探頭較刀形探頭所測黏著性略小,且可能由誤差引起,其它均隨錐形探頭、刀形探頭、球形探頭、柱形探頭黏著性呈現(xiàn)依次增大趨勢,錐形探頭、刀形探頭、球形探頭的測試結(jié)果差異較小,柱形探頭與其它三者差異較大(p<0.05),與硬度及粘聚力的測試結(jié)果一致,探頭和物料的前端接觸面積越大,克服物料與接觸物表面吸引力所做的功越大。同一測試探頭,不同測試速度,刀形探頭1 mm/s與3、5 mm/s,柱形探頭1 mm/s與5 mm/s差異顯著(p<0.05),其它均不顯著,與赫君菲[18]對凝固型酸奶,宋鈺興等[20]對草莓的研究結(jié)果黏著性隨速度增加呈下降的趨勢不同,但與趙延偉等[22]的研究結(jié)果鹵水豆腐的黏著性隨測試速度增大略微增大基本一致。

圖3　不同測試條件對香蕉醬黏著性的影響Fig.3　The influence of different test conditions on the adhesion of banana jam

2.4　不同探頭對香蕉醬測試結(jié)果重復(fù)性分析

測量數(shù)據(jù)的重復(fù)性可用變異程度來衡量,一般變異程度越小,重復(fù)性越好。離散系數(shù)是衡量數(shù)據(jù)變異程度的相對指標(biāo),當(dāng)總體單位和(或)均值不同,不能直接采用標(biāo)準(zhǔn)差來比較其變異程度時,便可采用離散系數(shù)來比較,即一組數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差與其均值之比,由于它是相對的無量綱量,反映單位均值上的離散程度,所以更便于實際應(yīng)用[23]。在進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析時,一般離散系數(shù)越小,平均數(shù)代表性越大[24]。由表1可知,錐形探頭、刀形探頭、球形探頭、柱形探頭的三個測試速度三個指標(biāo)的離散系數(shù)之和分別為235.77%、96.62%、138.38%、71.68%,離散程度為柱形探頭<刀形探頭<球形探頭<錐形探頭,柱形探頭除了3 mm/s下的黏著性,刀形探頭除了1 mm/s下的粘聚力,其它指標(biāo)的離散系數(shù)均在15%以下,總體優(yōu)于球形探頭及錐形探頭,相比之下,刀形探頭5 mm/s,柱形探頭1、5 mm/s下三個指標(biāo)變異系數(shù)總和較低,且每個指標(biāo)均在15%以下,重復(fù)性較好。

表1　不同探頭對香蕉醬測試結(jié)果的重復(fù)性分析Table 1　The repeatability of different probe on the test results of banana jam

圖4　優(yōu)選測試條件下響應(yīng)曲線Fig.4　The response curve under optimization test conditions注:A、B、C分別為刀形探頭5 mm/s,柱形探頭1 mm/s,柱形探頭5 mm/s的響應(yīng)曲線。

2.5　優(yōu)選測試條件下質(zhì)構(gòu)響應(yīng)曲線分析

質(zhì)構(gòu)曲線能更好地反應(yīng)出醬料的質(zhì)構(gòu)狀態(tài),因此根據(jù)2.4分析結(jié)果,對刀形探頭5 mm/s,柱形探頭1、5 mm/s三種優(yōu)選測試條件的響應(yīng)曲線進行分析,作測試條件的進一步篩選,結(jié)果如圖4所示。由圖4可見,刀形探頭5 mm/s條件下測試負荷隨時間的響應(yīng)曲線上下波動較大,不穩(wěn)定,柱形探頭表現(xiàn)出更平滑的響應(yīng)曲線,平行樣品響應(yīng)曲線的吻合度更高,測定結(jié)果更可靠。同時,三個重復(fù)的曲線表明,柱形探頭1 mm/s測試條件吻合度比5 mm/s更高,與2.4中1 mm/s測試結(jié)果的離散系數(shù)小于5 mm/s分析結(jié)果一致。

2.6　優(yōu)選測試條件對梯度粘度的香蕉醬測試結(jié)果比較

選擇柱形探頭1、5 mm/s兩種測試條件對不同黃原膠含量香蕉醬硬度、粘聚力進行測定,同時與粘度計的測試結(jié)果進行比較,結(jié)果如圖5所示。由圖5可知,粘度計所測粘度及質(zhì)構(gòu)儀所測硬度和粘聚力均隨黃原膠含量的增加而增大,這與黃原膠雜多糖具有較強的剛性,較高的粘度等特性有關(guān);但在0.1%低濃度黃原膠時,兩種測試速度對硬度、粘聚力增加的響應(yīng)均不夠敏感。柱形探頭5 mm/s所測硬度、粘聚力隨黃原膠濃度的梯度增加趨勢,與粘度計所測粘度具有較高的一致性,故選擇柱形探頭5 mm/s為最優(yōu)測試條件。

圖5　優(yōu)選測試條件對含不同濃度黃原膠香蕉醬的測試結(jié)果Fig.5　Test results of banana jam with different concentrations of xanthan gum under optimization test conditions注:A、B分別為柱形探頭1 mm/s、柱形探頭5 mm/s對不同黃原膠含量香蕉醬硬度、粘聚力及粘度的測試結(jié)果。

3　結(jié)論

同一測試速度下,錐形探頭、刀形探頭、球形探頭、柱形探頭四種探頭測得的香蕉醬硬度、粘聚力、黏著性均呈現(xiàn)依次增大的趨勢,錐形探頭、刀形探頭、球形探頭的測試結(jié)果差異相對較小,柱形探頭與其它三者差異較大,三個指標(biāo)的測試結(jié)果基本一致,這與探頭和物料的前端接觸面積有關(guān),柱形探頭前端面積最大,因此受力也最大。同一測試探頭,硬度、粘聚力、黏著性隨測試速度的增大基本呈現(xiàn)增大趨勢。四種探頭測試結(jié)果的離散程度為柱形探頭<刀形探頭<球形探頭<錐形探頭,柱形探頭和刀形探頭重復(fù)性優(yōu)于球形探頭及錐形探頭,相比之下,刀形探頭5 mm/s,柱形探頭1、5 mm/s重復(fù)性相對較好。但刀形探頭5 mm/s條件下測試負荷隨時間的響應(yīng)曲線上下波動較大,不穩(wěn)定,柱形探頭表現(xiàn)出更平滑的響應(yīng)曲線;且柱形探頭5 mm/s所測硬度、粘聚力隨黃原膠濃度的梯度增加趨勢,與粘度計所測粘度具有更高的一致性,綜合比較下認(rèn)為柱形探頭5 mm/s為最優(yōu)測試條件,可用于香蕉醬的質(zhì)構(gòu)特性測試。

由于質(zhì)構(gòu)儀有多個測量模式、多種探頭和測試條件,實際操作中還應(yīng)根據(jù)研究目的和樣品特性等選擇不同的方法和參數(shù),本研究僅為質(zhì)構(gòu)儀應(yīng)用于果醬型產(chǎn)品特性的測定提供理論參考。

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