芝麻花生醬的制備及其流變學(xué)性質(zhì)的研究

劉素慧，汪學(xué)德，馬宇翔，林靜遠(yuǎn)，曾國展

(1.河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，鄭州 450001； 2.駐馬店頂志食品有限公司，河南 駐馬店 463000)

芝麻醬是黏稠糊狀或凝固狀調(diào)味食品，濃香醇厚，營養(yǎng)價值較高，其中脂肪含量54%～65%、蛋白質(zhì)含量17%～27%，是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的良好來源[1-3]。花生醬是花生深加工產(chǎn)品之一，營養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨特，素有“綠色牛乳”的美譽[4]。

隨著生活水平的提高，人們在醬類食品的選用上越來越不滿足以往口感單一、缺乏層次感的特點，注重追求風(fēng)味的多樣化和天然化[5]。但是，目前市場上銷售的醬類新產(chǎn)品還是以單一原料產(chǎn)品居多，因此本文以芝麻、花生為主要原料，并輔以大豆蛋白、糖漿制備芝麻花生醬，以豐富調(diào)味醬的種類，以產(chǎn)品黏度和感觀評分為指標(biāo)，對制備工藝條件進行優(yōu)化，并對產(chǎn)品的流變學(xué)性質(zhì)進行測定，為生產(chǎn)出一種綠色健康、全新口感的芝麻花生醬提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

贛芝10號芝麻，市售花生，市售糖漿(上海威銘食品有限公司，糖濃度約62%)，市售大豆蛋白(上海嬌源實業(yè)有限公司，蛋白質(zhì)含量≥90%)。硫酸銅，氫氧化鈉，95%乙醇，苯酚，硫酸等。

JM-L80膠體磨；Kjeltec2300炒籽機；T7-L3840電烤箱；TA.XT Plus質(zhì)構(gòu)儀，英國SMS公司；Rheostress60哈克流變儀，德國Haake公司；ME204E分析天平；DHG-9140A電熱恒溫干燥箱。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料基本成分測定

水分及揮發(fā)物：參考GB 5009.3—2016《食品中水分的測定》；灰分：參考GB 5009.4—2016《食品中灰分的測定》；粗脂肪：參考GB 5009.6—2016《食品中脂肪的測定》；粗蛋白質(zhì)：參考GB 5009.5—2016《食品中蛋白質(zhì)的測定》；粗纖維：參考GB/T 5009.10—2003《植物類食品中粗纖維的測定》；總糖：采用苯酚-硫酸法[6]。

1.2.2 芝麻花生醬制備工藝流程(見圖1)

圖1 芝麻花生醬制備工藝流程

芝麻醬的制備工藝：芝麻→篩選→清洗→干燥→烘炒→揚煙、冷卻→膠體磨研磨→裝罐→密封→貯藏。

花生醬的制備工藝：花生→篩選→烘烤→冷卻→破碎、除紅衣→膠體磨研磨→裝罐→密封→貯藏。

其中，芝麻的烘烤條件選擇150℃，40 min[7]；芝麻、花生研磨方式是膠體磨二次研磨，研磨后樣品粒徑在8～10 μm。

1.2.3 芝麻花生醬的黏度測定

用TA-XT.Plus質(zhì)構(gòu)儀測定樣品的黏度。40 g待測樣品攪拌均勻后放于50 mL燒杯中，室溫下靜置2 h，將P25探頭用10 g的觸發(fā)力下壓到芝麻花生醬中。測前、測中、測后速度均為1.00 mm/s，下壓距離10.00 mm。

1.2.4 芝麻花生醬流變學(xué)性質(zhì)研究

靜態(tài)流變學(xué)測定：待測樣品在測量前攪拌均勻，儀器校準(zhǔn)后取適量樣品于平板上，平衡靜置3 min后，下壓轉(zhuǎn)子至板間距離為1 mm，去除邊緣多余樣品。流變儀的溫度固定為25℃，剪切速率為0.01～100 s-1，以剪切速率為自變量，剪切應(yīng)力為因變量作圖分析。

觸變性測定：恒定應(yīng)變0.5%和頻率10 r/s，120 s 內(nèi)剪切速率從0.1 s-1升至100 s-1，并在100 s-1處保持30 s，然后在120 s內(nèi)從100 s-1降到0.1 s-1，得到整個過程中剪切應(yīng)力隨剪切速率的變化情況。

1.2.5 芝麻花生醬感官評價

采用總分九分制評分，選擇接受過專業(yè)培訓(xùn)的人員10人對芝麻花生醬色澤、組織狀態(tài)、香味等做出評價并打分。評分標(biāo)準(zhǔn)見表1[8]。

表1 芝麻花生醬感官評分標(biāo)準(zhǔn)

1.2.6 數(shù)據(jù)處理與分析

用WPS對數(shù)據(jù)進行整理，SPSS 20對數(shù)據(jù)進行顯著性分析，Origin 9.0作圖，Design-Expert 8.0.6處理響應(yīng)面實驗結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 原料基本成分(見表2)

表2 原料基本成分 %

2.2 單因素實驗

在預(yù)實驗的基礎(chǔ)上，分別研究花生烘烤溫度、花生烘烤時間、花生醬添加量、大豆蛋白添加量和糖漿添加量對芝麻花生醬感官評分(這里指的是感觀評價中的總體可接受性)和黏度的影響。

2.2.1 花生烘烤溫度對芝麻花生醬品質(zhì)的影響(見圖2)

注：花生烘烤時間25 min；花生醬30%，大豆蛋白1%，糖漿1%。

有研究表明食品物性的儀器測定與感官評價具有一定的關(guān)系，即口感細(xì)膩爽滑的樣品用質(zhì)構(gòu)儀測得的黏度值較低[9]。所以將感官評價與質(zhì)構(gòu)分析相結(jié)合，全面評價芝麻花生醬的品質(zhì)。由圖2可以看出，當(dāng)花生烘烤溫度從110℃升高至150℃時，芝麻花生醬的黏度呈現(xiàn)先減小后趨于穩(wěn)定的趨勢，推測原因是花生烘烤溫度過低時，花生沒有充分成熟，細(xì)胞破壞不充分，油脂流出較少，所以黏度較大[10]。同時，烘烤溫度過低時，黏度較大，口感澀而夾生，香味寡淡；烘烤溫度過高時，花生香味濃郁，掩蓋了芝麻的香味，焦糊現(xiàn)象嚴(yán)重。綜合考慮，花生烘烤溫度選擇140℃。

2.2.2 花生烘烤時間對芝麻花生醬品質(zhì)的影響(見圖3)

注：花生烘烤溫度140℃；花生醬30%，大豆蛋白1%，糖漿1%。

由圖3可以看出，隨著烘烤時間的延長，芝麻花生醬的黏度不斷降低，30 min后趨于穩(wěn)定。烘烤時間越長，細(xì)胞的破壞越嚴(yán)重，油脂越易流出。芝麻花生醬中油脂的增多使得醬體的黏度降低。當(dāng)烘烤時間足夠，油脂完全流出，醬體的黏度也不再增加。結(jié)合感官評分，花生烘烤時間選擇30 min。

2.2.3 花生醬添加量對芝麻花生醬品質(zhì)的影響(見圖4)

注：花生烘烤時間25 min，烘烤溫度140℃；大豆蛋白1%，糖漿1%。

由圖4可以看出，隨著花生醬添加量的增大，樣品的黏度先明顯降低，后趨于穩(wěn)定。花生醬黏度較芝麻醬黏度小，故花生醬添加量越大，樣品的黏度越??；感官評價方面，花生醬添加量較少時，體現(xiàn)不出花生的香味和口感，添加量過多時，則掩蓋了芝麻醬本身的香氣和味道。因此，花生醬添加量以30%為最佳。

模態(tài)參數(shù)提取時,首先要對頻響函數(shù)進行曲線擬合。曲線擬合常用正交多項式法和LCSE最小二乘復(fù)指數(shù)法。頻響函數(shù)[9]中包含了模態(tài)參數(shù)，其表達(dá)式為:

2.2.4 大豆蛋白添加量對芝麻花生醬品質(zhì)的影響(見圖5)

注：花生烘烤時間25 min，烘烤溫度140℃；花生醬30%，糖漿1%。

大豆蛋白中蛋白質(zhì)含量在90%以上，人體必需的8種氨基酸較為平衡,其中賴氨酸含量較高[11]，可以和芝麻蛋白起到氨基酸互補的作用，提高芝麻花生醬的營養(yǎng)價值。由圖5可以看出，隨著大豆蛋白添加量的增加，黏度逐漸增大，大豆蛋白的加入使樣品中固形物含量增大，再加上蛋白對油脂的吸附作用，使得醬體黏度增大，當(dāng)大豆蛋白添加量大于1%時，感官評分顯著降低，故而大豆蛋白添加量選擇1%。

2.2.5 糖漿添加量對芝麻花生醬品質(zhì)的影響(見圖6)

注：花生烘烤時間25 min，烘烤溫度140℃；花生醬30%，大豆蛋白1%。

實驗發(fā)現(xiàn)，純芝麻醬苦味較大，少量糖漿的加入可使苦味減弱，并且增加產(chǎn)品的層次感。由圖6可以看出，隨著糖漿添加量的增加，醬體的黏度增加，甜味增大。綜合考慮，糖漿添加量選擇1%。

2.3 響應(yīng)面實驗

根據(jù)單因素實驗結(jié)果，確定花生烘烤溫度140℃、花生烘烤時間30 min，選擇花生醬添加量(A)、大豆蛋白添加量(B)和糖漿添加量(C)為考察因素，以芝麻花生醬感官評分為主要響應(yīng)值，進行響應(yīng)面實驗。響應(yīng)面實驗因素與水平見表3，響應(yīng)面實驗設(shè)計及結(jié)果見表4，響應(yīng)面回歸模型方差分析見表5。

對實驗結(jié)果進行二次多項式回歸擬合，得到的相應(yīng)預(yù)測值與A、B、C3個因素之間的二次回歸方程如下：

X=-15.150+1.027A+2.105B+13.980C-0.005AB-0.100AC+0.800BC-0.015A2-1.690B2-5.390C2

表3 響應(yīng)面實驗因素與水平

表4 響應(yīng)面實驗設(shè)計及結(jié)果

表5 響應(yīng)面回歸模型方差分析

由表5可知，該模型有極顯著影響，失擬項P為0.220 0，說明該模型失擬不顯著，擬合良好。對數(shù)學(xué)模型進行典型性分析，可得出各組分的最適添加量為花生醬30.05%、大豆蛋白0.83%、糖漿1.08%，在此條件下，感官評分的預(yù)測值是8.71，黏度為61.09 g·s。參考實際情況取最適添加量為花生醬30.00%、大豆蛋白0.8%、糖漿1%，在此條件下做驗證實驗，得到的產(chǎn)品感官評分為8.80，黏度為62.23 g·s，結(jié)果與預(yù)測值基本一致，證明模型與實際情況擬合情況良好，具有相當(dāng)?shù)膶嵱脙r值。由此得到芝麻花生醬各物質(zhì)最優(yōu)添加量為花生醬30%、大豆蛋白0.80%、糖漿1%。

2.4 芝麻花生醬流變學(xué)性質(zhì)的測定

芝麻花生醬品質(zhì)、風(fēng)味、口感與其流變學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)[12]。本實驗將優(yōu)化所得的芝麻花生醬、自制純芝麻醬、自制純花生醬進行流變學(xué)性質(zhì)的對比分析。

2.4.1 靜態(tài)流變學(xué)性質(zhì)

3個樣品的剪切應(yīng)力隨剪切速率的變化見圖7。

圖7 剪切應(yīng)力隨剪切速率的變化

由圖7可以看出，隨著剪切速率的增大，芝麻花生醬、芝麻醬、花生醬剪切應(yīng)力均呈現(xiàn)增大趨勢，3個樣品的剪切應(yīng)力隨剪切速率的變化趨勢與Herschel-Bulkley方程一致。該方程為τ=τ0+K(γ)n，式中：τ為剪切應(yīng)力，Pa；τ0為屈服應(yīng)力，Pa；K為稠度系數(shù)，Pa·s；γ為剪切速率，s-1；n為流動指數(shù)。

3個樣品的Herschel-Bulkley參數(shù)見表6。

表6 3個樣品Herschel-Bulkley參數(shù)

由表6可以看出，芝麻花生醬、芝麻醬、花生醬的Herschel-Bulkley方程相關(guān)系數(shù)均在0.98以上，相關(guān)性很好，屈服應(yīng)力大小為花生醬>芝麻花生醬>芝麻醬。屈服應(yīng)力值可用以表明開始流動的難易程度，即花生醬開始流動最難，而芝麻醬最容易；稠度系數(shù)與樣品黏稠度成正比例關(guān)系，因此3個樣品的黏稠度大小順序為芝麻花生醬>芝麻醬>花生醬；而流動指數(shù)是衡量流體假塑性程度的指標(biāo)，3個樣品流動指數(shù)均小于1，則3個樣品均為假塑性流體[13]。

2.4.2 觸變性(見圖8、表7)

觸變性是指樣品隨著剪切速率的增加，內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞，停止作用力后，需一段時間后，樣品才能恢復(fù)到原來結(jié)構(gòu)的性質(zhì)。所以在剪切速率減小時形成的曲線在剪切速率升高時形成的曲線下方，這樣形成的上下閉合的環(huán)是觸變環(huán)。觸變環(huán)的面積越大，說明該食品體系分子結(jié)構(gòu)破壞程度較大，也即經(jīng)外力作用后黏度變化較明顯，體系恢復(fù)到初始狀態(tài)所需時間越長，在一定程度上也可說明該食品體系的涂抹性較好而口感較差；觸變環(huán)面積越小，說明樣品觸變性越小，停止外力作用后，體系恢復(fù)到初始狀態(tài)所需時間越短，流變學(xué)穩(wěn)定性越高，口感越柔和，更有利于食品的加工生產(chǎn)[14-15]。由圖8可以看出，3個樣品剪切速率在0.1～100 s-1內(nèi)，均有不同程度的觸變性。

圖8 芝麻花生醬、芝麻醬、花生醬樣品的觸變環(huán)

表7 3個樣品觸變環(huán)面積

由表7可以看出，3個樣品觸變環(huán)面積大小為芝麻醬>芝麻花生醬>花生醬。相比之下花生醬受到外力作用后，體系破壞程度最小，恢復(fù)到初始狀態(tài)所用時間最短，流變學(xué)穩(wěn)定性最佳；芝麻花生醬觸變環(huán)面積略小于芝麻醬，說明花生、大豆蛋白、糖漿的加入沒有增大體系的觸變性，同時也可看出，與芝麻醬相比，芝麻花生醬較易恢復(fù)原來的結(jié)構(gòu)，且口感更加細(xì)膩柔和。

2.5 芝麻花生醬感官評價

從色澤、香味、組織狀態(tài)、口感、總體可接受性5個方面對制備的芝麻花生醬進行評價，并與純芝麻醬、純花生醬進行對比，結(jié)果如圖9所示。

由圖9可以看出，芝麻花生醬除在組織狀態(tài)方面低于純芝麻醬外，其余方面均優(yōu)于純芝麻醬，并且在香味、口感、總體可接受性3方面最佳。芝麻花生醬顏色較為暗紅，在組織狀態(tài)方面，可能是由于大豆蛋白的加入，醬體相對黏稠，組織狀態(tài)變差；同時因純芝麻醬草酸含量較高[16]，單糖和低聚糖[17]含量較少，苦味重、甜味低、口感差，糖漿和花生醬的加入可以明顯改善芝麻醬在這些方面的不足，使醬體甜香醇厚，口感最佳。

圖9 感官評價

3 結(jié) 論

通過單因素實驗和響應(yīng)面優(yōu)化實驗，可以得到芝麻花生醬的最優(yōu)配方為花生在烘烤溫度140℃、烘烤時間30 min下經(jīng)2次研磨得到的花生醬添加量30%、大豆蛋白添加量0.80%、糖漿添加量1%，在此條件下芝麻花生醬的感官評分為8.80，黏度62.23 g·s，與模型預(yù)測值的感官評分8.71和黏度61.09 g·s接近。

對芝麻花生醬進行流變學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，芝麻花生醬是假塑性流體，符合Herschel-Bulkley方程；芝麻花生醬的觸變環(huán)面積小于芝麻醬，說明芝麻花生醬的流變學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)于芝麻醬，口感更細(xì)膩柔和。

感官評價方面，芝麻花生醬樣品在香味、口感、總體可接受性方面優(yōu)于純芝麻醬、純花生醬，樣品甜香醇厚，口感更佳，接受度更高。