凝膠軟糖配方的優(yōu)化研究

呂淑一，鐘 芳，李 玥，徐菲菲

(江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無錫214122)

軟糖是糖果中的一大類，隨著人們生活水平的提高，消費(fèi)者對軟糖質(zhì)量的要求也隨之提高，并向著高檔次、高品位的方向發(fā)展。由于軟糖在風(fēng)味、口感、色澤及形狀上有多種變化，所以使得新型軟糖的研究和開發(fā)成為糖果行業(yè)中的一項(xiàng)重要課題。用于生產(chǎn)凝膠軟糖的凝膠劑通常有瓊脂、卡拉膠、明膠和果膠等。添加有瓊脂的軟糖透明度和彈性卻不太理想;而果膠的缺點(diǎn)是要加高濃度糖和較低的pH 才能凝固;添加有卡拉膠的軟糖彈性和透明度都不錯(cuò)，但凝膠性不高。在糖果生產(chǎn)中，明膠和淀粉是很常見的凝膠劑［1］。明膠經(jīng)常被用作功能性成分［2］，它具有彈性大、咀嚼性好等特點(diǎn)，但熱穩(wěn)定差，室溫易融化。變性淀粉與明膠配合使用于明膠軟糖中，有降低產(chǎn)品成本、改善口感和提高明膠軟糖熱穩(wěn)定性的作用［3］。由于軟糖中包含多種食品膠體，所以它們的質(zhì)構(gòu)特性取決于多種因素，包括單獨(dú)使用膠體的種類、膠體間的相互作用以及加工過程的控制等［4］。前人對明膠和多糖的研究表明，它們之間交聯(lián)或分離對產(chǎn)品的特性起決定性作用［6］。本實(shí)驗(yàn)所制作的新型軟糖是在傳統(tǒng)明膠軟糖中添加一部分低粘度氧化淀粉用以改善其品質(zhì)，所用濃度遠(yuǎn)低于其凝膠濃度［5］。軟糖中還添加了刺槐豆膠，可以增加軟糖的硬度和咀嚼性，從而可降低明膠和淀粉的用量。提高了熱穩(wěn)定性，改善了口感，同時(shí)降低了成本，具有良好的商業(yè)前景。

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

蔗糖(一級白砂糖，蔗糖含量＞99.6%)、葡萄糖漿 市售;氧化馬鈴薯淀粉XP0450 頂峰淀粉有限公司;精制刺槐豆膠 喬富企業(yè)有限公司;明膠(凍力240) 上海熬江明膠廠。

質(zhì)構(gòu)儀TA-XT2i 英國超技儀器;色差計(jì) 美國Hunter Lab UltraScan Pro1166;烘箱 寧波機(jī)電工業(yè)研究設(shè)計(jì)院;電磁爐 美的集團(tuán)。

1.2 工藝流程和實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 軟糖生產(chǎn)工藝流程

1.2.2 明膠軟糖基本配方 明膠7% ～9%;淀粉3%～4%;刺槐豆膠0.05% ～0.10%;白砂糖30% ～35%;葡萄糖漿40%～45%;檸檬酸0.2%～0.3%;水15%～20%［7］。

1.3 操作要點(diǎn)

1.3.1 溶膠 將刺槐豆膠和淀粉分別溶解在水中，磁力攪拌1h 至完全溶解，將明膠與水按比例復(fù)水，室溫溶脹3h，加熱熔解后備用。

表1 感官評定指標(biāo)及測定方法Table 1 the index and method of sensory evaluation

1.3.2 熬煮 將75g 葡萄糖漿和62.5g 蔗糖混合均勻后熬煮，控制溫度為105～110℃，待料液呈半透明狀即可。在糖漿中加入淀粉、刺槐豆膠并攪拌熬煮，熬煮至可溶性固形物含量為80%。

1.3.3 澆注 待糖漿溫度降至90℃后，加入溶解后的明膠、色素和香料，攪拌均勻后澆注。

1.3.4 冷卻干燥包裝 糖液冷卻后立即脫模，放入溫度為35℃的烘箱中干燥72h 后取出冷卻，包裝。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 質(zhì)構(gòu)測定TA-XT2i 質(zhì)構(gòu)儀測定，探頭:P/35，測前速度:1.0mm/s，測定速度:1.0mm/s，測后速度:1.0mm/s，形變:50%，時(shí)間:10s，數(shù)據(jù)記錄速率200pps，測定壓縮力。

1.4.2 色差測定 色差計(jì)采用國際照明委員會(huì)(CIE)的CIE1976 色度系統(tǒng)，L* 代表透明度，其值從0(黑)到100(白)。

1.4.3 感觀評定 采用排序法對軟糖的質(zhì)構(gòu)及口感進(jìn)行感官評定，選取20 名感官評價(jià)員根據(jù)樣品的特性進(jìn)行喜好性排序，采用秩次和法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，秩次和越小，說明越受歡迎［8］。感官評定指標(biāo)及測定方法見表1［9］。

1.4.4 單因素實(shí)驗(yàn) 選用明膠添加量(11、13、15g)、淀粉添加量(3、4、5g)、刺槐豆膠添加量(0.05、0.10、0.15g)這3 個(gè)因素及參數(shù)范圍作為實(shí)驗(yàn)因子和實(shí)驗(yàn)水平，采用L9(33)正交表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(見表2)。

表2 軟糖配方優(yōu)化正交實(shí)驗(yàn)的因素與水平設(shè)計(jì)Table 2 Factors and levels of the orthogonal experiment

2 結(jié)果與討論

2.1 明膠的添加量對軟糖品質(zhì)的影響

2.1.1 明膠添加量對軟糖質(zhì)構(gòu)和色差的影響 分別取明膠用量為11、13、15g，淀粉用量為4g、刺槐豆膠為0.2g 制作軟糖，并測定軟糖的質(zhì)構(gòu)和色差。

表3 明膠添加量對軟糖質(zhì)構(gòu)和色差的影響Table 3 Effect of gelation on the TPA，transparency and color

對明膠軟糖的質(zhì)構(gòu)和色差測定結(jié)果如表3 所示，隨著明膠用量的增加，軟糖的硬度、咀嚼性大幅度提高，彈性略有減小。由于明膠添加量增加，使得有限空間內(nèi)明膠分子增多，分子間和分子內(nèi)的氫鍵增多，因此，膠凝過程形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也就越致密，硬度明顯增大［10］。由明膠形成的凝膠結(jié)構(gòu)，是由明膠分子中甘氨酸-脯氨酸-羥基脯氨酸通過分子內(nèi)和分子間的氫鍵形成三元螺旋體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，隨著明膠添加量得增加，形成凝膠的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更致密，網(wǎng)絡(luò)間隙更小，氫鍵和范德華力等作用力對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的糖分和水分的束縛能力較強(qiáng)，彈性略有減小。隨著明膠用量的增加，軟糖的透明度越來越低。因?yàn)槊髂z添加量增加時(shí)，糖液較為黏稠，攪拌過程和注模過程較易混入空氣，進(jìn)而影響軟糖的外觀透明度。明膠添加量越多，軟糖結(jié)構(gòu)越致密，單位體積內(nèi)明膠分子數(shù)越多，從而使得透明度減少。

2.1.2 軟糖的感官評價(jià) 表中數(shù)字為排序法所求的秩次和，秩次和越小，表明該樣品越被喜歡。從表3可以看出，分?jǐn)?shù)當(dāng)明膠的添加量為13g 時(shí)，即硬度為900～1000g 左右，咀嚼性為800～900g 左右時(shí)，硬度和咀嚼性適中，被接受性好。從粘牙性的喜好度排序可以看出，隨著明膠添加量的增加，軟糖越粘牙，被接受性差。從整體的喜好性可以看出，明膠添加量為13g 時(shí)，口感較好。研究表明，凝膠軟糖的儀器分析結(jié)果能很好地反映感官質(zhì)構(gòu)，其中質(zhì)構(gòu)儀測定出的硬度、彈性及咀嚼性與對應(yīng)的感官指標(biāo)有顯著的相關(guān)性［11］。我們可以根據(jù)喜好性的排序得出某一質(zhì)構(gòu)范圍內(nèi)接受性比較好，可以作為優(yōu)化配方的參考指標(biāo)。

表4 軟糖的感官評價(jià)結(jié)果Table 4 The result of sensory evaluation

2.2 淀粉添加量對軟糖品質(zhì)的影響

2.2.1 淀粉添加量對軟糖質(zhì)構(gòu)和色差的影響 分別取淀粉用量為2、4、6g，明膠用量為13g，刺槐豆膠用量為0.2g 制作軟糖，測定質(zhì)構(gòu)和色差。淀粉用量對質(zhì)構(gòu)的影響如表5 所示。

隨著淀粉用量的增加，軟糖的硬度和咀嚼性均有所提高。這是因?yàn)檠趸R鈴薯淀粉由于含有羧基故帶負(fù)電荷［12］，軟糖體系為酸性，明膠在酸性條件下帶正電荷，淀粉添加量越多，淀粉與明膠之間的作用力越強(qiáng)，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)越致密，凝膠強(qiáng)度越大。隨著淀粉用量的增加，糖液較為黏稠，易產(chǎn)生氣泡，軟糖的透明度越來越低。

表5 淀粉對軟糖質(zhì)構(gòu)和色差的影響Table 5 Effect of starch on the TPA，transparency and color

2.2.2 軟糖的感官評定 從表6 可以看出，淀粉的添加量為6g 時(shí)，被大多數(shù)人所喜歡。從粘牙性的喜好度排序可以看出，隨著淀粉添加量的增加，軟糖粘牙性越高，被接受性差。從整體的喜好性可以看出，淀粉添加量為6g 時(shí)，口感較好。

表6 軟糖感官評定結(jié)果Table 6 The result of sensory evaluation

2.3 刺槐豆膠添加量對軟糖品質(zhì)的影響

2.3.1 刺槐豆膠添加量對軟糖質(zhì)構(gòu)和色差的影響分別取刺槐豆膠用量為0.1、0.2、0.3g，明膠用量為13g，淀粉用量為6g 制作軟糖，測定質(zhì)構(gòu)和色差。刺槐豆膠用量對質(zhì)構(gòu)和色差的影響如表7 所示。

表7 刺槐豆膠用量對軟糖質(zhì)構(gòu)和色差的影響Table 7 Effect of locust bean gum on the TPA，transparency and color

隨著刺槐豆膠用量的增加，軟糖的硬度和咀嚼性有所提高。這是因?yàn)榇袒倍鼓z和明膠淀粉體系相互結(jié)合，加強(qiáng)了三圍網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使得硬度、咀嚼性增加。說明明膠、淀粉和刺槐豆膠之間存在協(xié)同作用。隨著刺槐豆膠用量的增加，軟糖的透明度越來越低。刺槐豆膠本身不能形成凝膠，但卻是良好的增稠劑。軟糖粘度的增加帶來了大量的氣泡，使其透明度降低。

2.3.2 軟糖的感官評定 從表8 可以看出，當(dāng)刺槐豆膠添加量為0.1g 時(shí)，即硬度為900～1000g 左右，咀嚼性為800～900g 左右時(shí)，硬度咀嚼性適中，被大多數(shù)人所喜歡。從粘牙性的喜好度排序可以看出，隨著刺槐豆膠添加量的增加，軟糖粘牙性增加，被接受性差。從整體的喜好性可以看出，添加量為0.1g 時(shí)，被接受性好。

表8 軟糖的感官評定結(jié)果Table 8 The result of sensory evaluation

2.4 正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化軟糖配方

將淀粉、明膠及刺槐豆膠進(jìn)行復(fù)配，篩選滿足理想產(chǎn)品要求的最佳用量組合。凝膠劑優(yōu)化的正交實(shí)驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表8，凝膠劑優(yōu)化的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及極差分析結(jié)果見表9、表10。

由表10 可知，影響軟糖硬度的因素主次順序?yàn)?A ＞C ＞B，最佳工藝配方為A3B3C3，隨著凝膠劑用量的增大，膠凝過程形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也就越致密，硬度也明顯增大。影響軟糖彈性的因素主次順序?yàn)?A ＞B ＞C，最佳工藝配方為A1B1C3，隨著凝膠劑用量的增大，形成凝膠的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更致密，網(wǎng)絡(luò)間隙更小，彈性越來越小。影響軟糖咀嚼性的因素主次順序?yàn)?A ＞B ＞C，最佳工藝配方為A3B3C3，隨著凝膠劑用量的增大，咀嚼性越大。明膠對各個(gè)性質(zhì)的影響都較大，說明明膠是形成凝膠體系的主要成分。Nunes［13］研究了大豆蛋白、卡拉膠和淀粉三者之間相互作用的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，淀粉作為填充劑填充在卡拉膠和大豆蛋白形成的空間網(wǎng)絡(luò)中。三種物質(zhì)的混合體系比單獨(dú)體系彈性模量有所增大，形成了相互交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，與本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致。影響軟糖透明度的因素主次順序?yàn)?A ＞B ＞C，最佳工藝配方為A1B1C1，隨著凝膠劑用量的增加，L*值降低，說明凝膠劑用量越多，軟糖透明度越低。由感官評定喜好性排序結(jié)果可知，因素對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響順序?yàn)锳 ＞C ＞B，凝膠軟糖最優(yōu)配方為A2B2C2。

2.5 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)挑選出的較優(yōu)配方組合進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，選出最優(yōu)軟糖配方。

由表11 可知，6 號軟糖秩次和較小，即較為受歡迎，即當(dāng)硬度為900～1000g 左右時(shí)，接受度大于硬度為900g 以下或1200g 以上。當(dāng)咀嚼性為800～900g左右時(shí)，接受度大于咀嚼性為800g 以下或1100g 以上。所以軟糖最終配方為明膠13g，淀粉5g，刺槐豆膠0.1g。

3 結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)得知，在軟糖中添加明膠，可增加軟糖的硬度、咀嚼性及粘牙性，降低軟糖的彈性和透明度;軟糖中添加淀粉和刺槐豆膠，可增加軟糖的硬度、咀嚼性及粘牙性，降低軟糖的透明度。通過喜好性感官評定分析，當(dāng)質(zhì)構(gòu)指標(biāo)硬度為900～1000g 左右時(shí)，咀嚼性為800～900g 左右時(shí)，軟糖被大多數(shù)人所喜歡。即當(dāng)明膠添加量為13g，淀粉添加量為5g，刺槐豆膠添加量為0.1g 時(shí)，制作出的軟糖有較好的質(zhì)構(gòu)特性，被接受性好，為消費(fèi)者所喜歡。本實(shí)驗(yàn)研制的明膠軟糖有以下優(yōu)點(diǎn):提高了明膠軟糖的熱穩(wěn)定性。明膠是可逆膠體，且熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)低，制成的軟糖在夏季高溫的時(shí)候易變形，給儲(chǔ)存和運(yùn)輸帶來不便。本發(fā)明研制的軟糖，加入了明膠和刺槐豆膠等不可逆膠體，增強(qiáng)了它們之間的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增加了熱穩(wěn)定性。改善了軟糖的口感。淀粉和刺槐豆膠填充了明膠分子內(nèi)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使得口感更佳飽滿，質(zhì)地均勻細(xì)膩，富有咀嚼性和彈性。降低了成本大大減少了明膠的使用量，用明膠制成的富有彈性的軟糖的明膠用量大約在12%以上，在添加淀粉和刺槐豆膠后明膠用量為7%左右，由于淀粉的價(jià)格較為便宜，刺槐豆膠使用量很少，所以降低了總體成本，有較好的商業(yè)前景。

表9 軟糖配方優(yōu)化正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 9 Result of orthogonal experiment

表10 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果極差分析Table 10 The analysis of orthogonal experiment

表11 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)及結(jié)果Table 11 The confirmatory experiment and the result

［1］Burey P Bhandari，B R Rutgers，R P G Halley.Confectionery gels:A review on formulation，rheological and structural aspects［J］.InternationaL Journal of Food Properties，2009，12:176-210.

［2］Johnston Banks，F(xiàn) A Gellatine. In P.Harris (Ed.)，F(xiàn)ood gels.London:Elsevier Applied Science 1990:233-289.

［3］黃健.變性淀粉在明膠軟糖中的應(yīng)用［J］.食品工業(yè)，2002，13:35-36.

［4］Kasapis S.Phase separation in biopolymer gels:a low-to high solid exploration of structural morphology and functionality［J］.Critical Reviews in Food Science and Nutrition，2008 (48):341-359.

［5］Hassan Firoozmand，Brent S Murray，Eric Dickinson.Microstructure and rheology of phase-separated gels of gelatin +oxidized starch［J］.Food Hydrocolloids，2009，23:1081-1088.

［6］M M Alves，C Garnier，J Lefebvre.Microstructure and flow behavior of liquid water-gelatine-locust bean gum systems［J］.Food Hydrocolloids，2001，15:117-125.

［7］吳修東 高熱穩(wěn)定性明膠軟糖的開發(fā)和工藝優(yōu)化［D］.廣州:華南理工大學(xué)，2011:11-15.

［8］楊二剛，酶解雞肉制備熱反應(yīng)天然雞肉香精的研究［D］.無錫:江南大學(xué)，2008:27-35.

［9］Morten Meilgaard. Sensory evaluation techniques［M］.America，CRC，1999:198-202.

［10］吳修東，趙某明，趙強(qiáng)忠，等.明膠凍力和添加量對明膠軟糖品質(zhì)影響的研究［J］.現(xiàn)代食品科技，2012，28(4):421-423.

［11］李丹丹.凝膠軟糖質(zhì)構(gòu)特性的感官評定與儀器分析研究［J］.食品工業(yè)，2011，7:47-49.

［12］Hassan Firoozmand，Brent S Murray，Eric Dickinson.Microstructure and elastic modulus of mixed gels of gelatin +oxidized starch:Effect of pH［J］.Food Hydrocolloids，2012，26:286-292.

［13］M C Nunes，A Raymundo，I Sousa.Rheological behaviour and microstructure of pea protein/k- carrageenan/starch gels with different setting conditions［J］.Food Hydrocolloids，2006，20:106-113.