低糖三葉木通果實/桑葚復(fù)合果醬加工工藝研究

葉文斌，李 娜，馬應(yīng)麗，王杜麗

（1.隴南師范高等?？茖W(xué)校農(nóng)林技術(shù)學(xué)院，甘肅 成縣742500；2.隴南特色農(nóng)業(yè)生物資源研究開發(fā)中心，甘肅 成縣742500）

引言

三葉木通，（俗稱八月瓜，又名八月炸）是木通科木通屬的藤本植物，廣泛分布于我國甘肅隴南林區(qū)［1-2］。三葉木通全草入藥，具有清熱利尿、通經(jīng)下乳、鎮(zhèn)痛排膿等功效［3-4］，所結(jié)果實富含多種維生素和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)成分［5-7］，果實風(fēng)味獨特，香味成分主要為棕櫚酸、烷烴、烯類和醇類等物質(zhì)［8-9］。桑葚是?？粕俣嗄晟颈局参锏墓麑崳谥嗅t(yī)治療上具有養(yǎng)血補(bǔ)肝和滋陰益腎等眾多醫(yī)用功效［10］。桑葚營養(yǎng)豐富，含有原花青素、花色苷、白藜蘆醇和多糖類功能性成分［11-12］，具有抗氧化、抗腫瘤、抗炎癥反應(yīng)、抗衰老和免疫保護(hù)，調(diào)節(jié)腸道菌群，降血糖、血脂，保肝護(hù)肝，預(yù)防冠心病等功效［13-16］。

果醬制品具有良好的凝膠狀態(tài)和保質(zhì)期［17］，經(jīng)過不斷的發(fā)展和改進(jìn)，已成為眾多美食中的一種［17-18］，也是不易保鮮水果最有效的食品加工類方法之一［19-20］，但是傳統(tǒng)的果醬制品為了延長保質(zhì)期，需要添加高濃度的糖來實現(xiàn)［21-22］。這就使得高糖果醬具有果肉分布不均勻、表面光亮不足、糖結(jié)晶明顯、醬體不易涂抹等缺點，而且很強(qiáng)的甜膩感掩蓋了原有水果風(fēng)味與香氣，使水果的自然特性不能很好地展現(xiàn)，嚴(yán)重制約了高糖果醬產(chǎn)品的發(fā)展［17-18］，也逐漸喪失了市場競爭力。所以目前果醬研發(fā)時多采用添加木糖醇來替代糖做甜味劑，同時在制備果醬時利用果膠以實現(xiàn)組織分布均勻和易涂抹等優(yōu)良特性［19］，并為果醬帶來清爽口感和真實的水果風(fēng)味。在果醬中添加檸檬酸和D-異抗壞血酸鈉在調(diào)節(jié)口感的同時還維持了果醬的顏色［20-21］，不僅為果醬提供了更為豐富的營養(yǎng)和更多層次口感體驗，而且使果醬具有更佳的穩(wěn)定性和更長的貯藏期，大大提高了低糖果醬制品在市場上的競爭力［22］，非常符合現(xiàn)代人的食品消費理念。

為此，以三葉木通鮮果與干制桑葚為原料，按照果醬感官評價開展單因素試驗，篩選出三種關(guān)鍵因素的添加量，采用Box-Benhnken中心組合設(shè)計試驗，優(yōu)化低糖三葉木通果實/桑葚復(fù)合果醬最佳工藝來加工研制低糖復(fù)合果醬，并添加氯化鈣和D-異抗壞血酸鈉等添加劑對其生產(chǎn)工藝和配方進(jìn)行改善，擬研制出一種營養(yǎng)豐富、口感佳、色澤亮的低糖復(fù)合果醬，這非常符合果醬發(fā)展趨勢。而用三葉木通鮮果與干制桑葚復(fù)配研制果醬相關(guān)報道較少，這為三葉木通鮮果和桑葚資源的綜合利用與開發(fā)提供了依據(jù)，而且還可以將其應(yīng)用到深加工工業(yè)化生產(chǎn)中。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

三葉木通鮮果采自甘肅省康縣陽壩林場，由隴南師范高等?？茖W(xué)校黃兆輝博士鑒定，桑葚采自甘肅省成縣隴南師范高等?？茖W(xué)校桑園，陰干后粉碎成末備用；木糖醇和檸檬酸購自南京熙美諾生物科技有限公司，含量均為99.95%，果膠購自鄭州萬瑞達(dá)化工產(chǎn)品有限公司，含量為99.93%，氯化鈣購自山東鵬展化工有限公司，含量為99.95%、D-異抗壞血酸鈉購自鄭州萬搏化工產(chǎn)品有限公司，含量為99.95%以上，添加劑均為食品級。

BOD-150電熱恒溫干燥箱（鑫貝西科學(xué)儀器（山東）有限公司），WYA-2S數(shù)顯阿貝折射儀（北京通世華港設(shè)備有限公司），F(xiàn)A1004電子天平（鶴壁市科達(dá)儀器儀表有限公司），DK-98-II單聯(lián)2 kW萬用電爐（天津市泰斯特儀器有限公司），pH計（深圳市信億達(dá)科技有限公司），UV2800型紫外可見分光光度計（上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司），AA320N石墨爐原子吸收光譜儀（浙江納德科學(xué)儀器有限公司），粘度儀（東莞博萊德儀器設(shè)備有限公司），BJPX-400生化培養(yǎng)箱（山東博科生物產(chǎn)業(yè)有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1工藝流程

三葉木通鮮果→清洗→去皮除籽→打漿→添加桑葚粉末→復(fù)配熬煮→濃縮→裝瓶→封口→滅菌→冷卻→包裝。

1.2.2工藝要點

材料選擇：選擇果實完整、果皮淺紫色，成熟度適中、無損傷和病害的三葉木通鮮果，用水沖洗果皮洗去雜物，擦干水分備用；選擇新鮮、成熟適度、無損傷、無腐爛的紫紅色桑葚，在50℃烘箱干燥后粉碎成末，備用。

打漿護(hù)色：用組織搗碎機(jī)將三葉木通鮮果肉破碎打漿，然后按比例添加桑葚粉末調(diào)配果漿，添加0.5%氯化鈉攪拌均勻，在遮光的容器中靜置20 min護(hù)色。

真空濃縮：參照孫娜［19］等的方法，按照配方在護(hù)色調(diào)配好的三葉木通和桑葚果漿中添加木糖醇攪拌均勻，再用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀加熱真空濃縮，濃縮溫度為50℃，壓強(qiáng)為90 kPa，待濃縮的果醬組織變得粘稠和均勻，再添加檸檬酸和果膠，繼續(xù)濃縮，直到果醬顏色鮮艷，組織均勻。透明度增加時進(jìn)行可溶性固形物含量測定，當(dāng)達(dá)到45%左右時，添加氯化鈣和D-異抗壞血酸鈉穩(wěn)定色素和組織狀態(tài)，繼續(xù)濃縮攪拌5 min，而后停止?jié)饪s。

脫氣灌裝：經(jīng)真空濃縮后制得的果醬迅速裝罐，裝瓶時保持瓶的溫度在45℃左右，果醬要在10 min內(nèi)裝完，果醬產(chǎn)品的溫度要在80℃以上，裝瓶不可過滿，頂隙留有1 cm～2 cm為宜。參照孫娜［19］等的方法，先檢查瓶蓋是否擰緊，密封是否完全，再采用熱灌裝脫氣的方法進(jìn)行滅菌，待果醬冷卻至室溫后，于陰涼干燥處進(jìn)行保存，待感官評價和組織觀察使用。

1.2.3低糖復(fù)合果醬單因素試驗

1.2.3.1木糖醇對果醬品質(zhì)的影響

在前期試驗中，先用三葉木通果實和桑葚配比為7∶3（W/W），搗碎果肉備用。再將搗碎的果肉用蒸餾水稀釋成體積比為40%的復(fù)配果醬進(jìn)行木糖醇篩選研究。在復(fù)配果醬中檸檬酸添加量為0.15%（W/W），果膠添加量為0.03%（W/W），氯化鈣添加量為0.025%（W/W），D-異抗壞血酸鈉添加量為0.05%（W/W）。通過感官評價確定木糖醇的添加量，按照濃度分別為10%、12%、14%、16%、18%和20%，進(jìn)行木糖醇單因素實驗篩選最佳添加量。

1.2.3.2檸檬酸對果醬品質(zhì)的影響

按照三葉木通果實和桑葚配比為7∶3（W/W），木糖醇添加量為16%（W/W），果膠添加量為0.03%（W/W），氯化鈣添加量為0.025%（W/W）和D-異抗壞血酸鈉添加量為0.05%（W/W），考慮不同檸檬酸的添加量分別 為0.11%、0.13%、0.15%、0.17%、0.19%和0.21%（W/W），進(jìn)行檸檬酸單因素實驗確定最佳添加量。

1.2.3.3果膠對果醬品質(zhì)的影響

按照三葉木通果實和桑葚配比為7∶3（W/W），木糖醇添加量為16%（W/W），氯化鈣添加量為0.025%（W/W）和D-異抗壞血酸鈉添加量為0.05%（W/W），考慮不同果膠對果醬品質(zhì)感官評價影響，按照濃度（W/W）分別為0.10%、0.20%、0.30%、0.40%和0.50%進(jìn)行果膠單因素實驗確定最佳添加量。

1.2.4響應(yīng)面試驗設(shè)計

依據(jù)果醬感官評價的單因素試驗，根據(jù)響應(yīng)面組合設(shè)計選取影響低糖三葉木通果實/桑葚復(fù)合果醬感官評分的主要影響因素木糖醇添加量（A）、檸檬酸添加量（B）和果膠添加量（C）為試驗主要考查因素，并以1、0、-1表示自變量的高低水平，以果醬的綜合感官評價為響應(yīng)值，開展3因素3水平的響應(yīng)面分析試驗，優(yōu)化三葉木通果實/桑葚復(fù)合果醬加工工藝，試驗因素和水平見表1。

表1 響應(yīng)面工藝因素與水平

1.3 果醬感官綜合評價

將制備和滅菌的低糖三葉木通果實/桑葚復(fù)合果醬在溫度為22℃～25℃，相對濕度為85%～90%條件下放置7 d，邀請5男5女共10名食品相關(guān)專業(yè)人員根據(jù)復(fù)合果醬的色澤、組織狀態(tài)、口感與風(fēng)味及涂抹性4個方面進(jìn)行綜合評價［19-20］，感官評分標(biāo)準(zhǔn)和等級參照表2。

表2 低糖三葉木通果實/桑葚復(fù)合果醬感官評價

1.4 理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)測定

水分含量按GB/T5009.3-2016中直接干燥法測定，可溶性固形物按GB/T1078-2006中阿貝折光儀法測定，總糖含量按照GB/T5009.8中廉愛農(nóng)法測定，酸度用GB/T5009.239-2016中pH計法測定，總砷按照GB/T5009.11中銀鹽法測定，總鉛按照GB/T5009.12中石墨爐原子吸收光譜法測定，總鎘按照GB/T5009.15-2014中石墨爐原子吸收光譜法測定，總汞按照GB/T5009.17-2014中原子熒光光譜分析法測定，商業(yè)無菌按GB/T4789.26規(guī)定的方法測定；霉菌計數(shù)按GB/T4789.15-2003中附錄A規(guī)定的方法測定。

1.5 果醬黏度測定

稱取80.00 g低糖三葉木通果實/桑葚復(fù)合果醬，放入500 mL的燒杯中，用蒸餾水稀釋調(diào)節(jié)果醬的可溶性固形物，用折光計測定在12%左右后，在25℃水浴鍋中恒溫加熱1 h，用4號轉(zhuǎn)子，按照轉(zhuǎn)速為30 r/min，進(jìn)行黏度測定［20-21］。

2 結(jié)果分析

2.1 單因素試驗

2.1.1木糖醇添加量對果醬品質(zhì)的影響

木糖醇在人體代謝中不需要胰島素參與，不會引起血糖升高，是一種糖尿病患者安全的甜味劑、營養(yǎng)補(bǔ)充劑和輔助治療劑，常用在無糖糖果的研發(fā)領(lǐng)域［22］。由圖1可知，木糖醇添加量對復(fù)配果醬的感官評價影響較大，隨著木糖醇添加量的增加，感官評分呈先上升后逐漸下降的趨勢，當(dāng)木糖醇添加量為16%時，果醬感官評分最高。因此，根據(jù)單因素實驗，確定木糖醇添加量14%、16%和18%為后續(xù)的響應(yīng)面試驗的3個水平。

圖1 不同濃度木糖醇對復(fù)合果醬感官品質(zhì)的影響

2.1.2檸檬酸添加量對果醬品質(zhì)的影響

檸檬酸有溫和爽快的酸味，能增強(qiáng)食欲和促進(jìn)體內(nèi)鈣、磷等礦物質(zhì)的吸收，添加到食品中具有抗氧化和防腐作用，還是食品中添加的鈣離子強(qiáng)化劑［23］，所以能改善果醬感官性狀和品質(zhì)。檸檬酸添加量對果醬感官評價如圖2所示，隨著添加量的增加，果醬感官評分先逐漸上升后又逐漸下降，當(dāng)添加量為0.15%時，果醬感官品質(zhì)最好，而且檸檬酸對果醬顏色影響較大，有明顯的增色效應(yīng)，濃度為0.15%時會使果醬顏色達(dá)到更佳的效果。因此，根據(jù)單因素實驗，確定0.13%、0.15%和0.17%為響應(yīng)面試驗的3個水平。

圖2 不同濃度檸檬酸對復(fù)合果醬感官品質(zhì)的影響

2.1.3果膠添加量對果醬品質(zhì)的影響

果膠在果醬工藝中起到增稠的作用，可以提高果醬的黏度，與果肉成分相互復(fù)配增大果醬的協(xié)效性，使果醬的組織更加分散均一，口感和風(fēng)味悠長。果膠添加量對果醬感官評價如圖3所示，當(dāng)添加量為0.10%～0.30%時，感官評分呈逐漸上升趨勢，當(dāng)添加量為0.40%～0.60%時，感官評分呈下降趨勢，當(dāng)添加量為0.30%時，果醬感官品質(zhì)最好。因此，根據(jù)單因素實驗，確定0.20%、0.30%和0.40%為后續(xù)的響應(yīng)面試驗的3個水平。

圖3 不同濃度果膠對復(fù)合果醬感官品質(zhì)的影響

2.2 果醬響應(yīng)面優(yōu)化工藝試驗結(jié)果

低糖三葉木通果實/桑葚復(fù)合果醬的響應(yīng)面優(yōu)化工藝試驗是前期考查的木糖醇添加量（A）、檸檬酸添加量（B）和果膠添加量（C）3個因素的單因素試驗基礎(chǔ)上開展研究的，同時按照因素設(shè)計的3因素3水平的二次回歸擬合及方差分析，結(jié)果見表3和表4。

表3 低糖三葉木通果實/桑葚復(fù)合果醬工藝條件響應(yīng)曲面模型分析及方差分析

表4 低糖三葉木通果實/桑葚復(fù)合果醬響應(yīng)面實驗設(shè)計實驗結(jié)果

各試驗因子對復(fù)合果醬感官評價通過響應(yīng)面統(tǒng)計分析得出回歸模型：

Y＝95.78＋0.53A＋0.12B＋0.63C-2.15AB＋ 0.43AC-0.23BC-3.59A2-5.92B2-5.17C2

方差分析結(jié)果可知，回歸模型極顯著（P＜0.0001），說明模型對響應(yīng)值擬合良好。A、B和C的一次項（A，B，C）達(dá)顯著水平（P＜0.05），二次項（A2，B2，C2）都達(dá)到極顯著水平（P＜0.001），A和B交互項（AB）呈顯著水平（P＜0.05），說明試驗因素對響應(yīng)值不是簡單的線性關(guān)系，表明木糖醇、檸檬酸和果膠添加量對復(fù)合果醬加工工藝影響顯著。低糖三葉木通果實/桑葚復(fù)合果醬模型決定系數(shù)分別為R2＝0.9865，經(jīng)擬合檢驗后校正系數(shù)兩者非常接近，說明果醬的響應(yīng)面二次回歸擬合很好。由此說明方程很好地反映了低糖三葉木通果實/桑葚復(fù)合果醬與木糖醇、檸檬酸和果膠添加量之間的關(guān)系，表明果醬各因子的試驗值與預(yù)測值非常接近，可信度較高。根據(jù)各因子對復(fù)合果醬感官評價的分?jǐn)?shù)高低可以確定出影響果醬品質(zhì)的大小順序為：檸檬酸添加量（B）＞木糖醇添加量（A）＞果膠添加量（C）。上述回歸方程較好地擬合了試驗數(shù)據(jù)，試驗誤差小，失擬項不顯著（P＝0.0529，P＞0.05），因此可以用于低糖三葉木通果實/桑葚復(fù)合果醬加工工藝優(yōu)化的理論預(yù)測。

響應(yīng)面可以直接反映出木糖醇、檸檬酸和果膠添加量對復(fù)合果醬感官評價的影響，響應(yīng)曲面坡度的陡峭與平緩，可以直接反映出3種試驗因子對復(fù)合果醬感官評分的敏感度［19］，而低糖三葉木通果實/桑葚復(fù)合果醬中木糖醇添加量、檸檬酸添加量和果膠添加量之間的響應(yīng)曲面坡度較大，說明其因子之間交互作用復(fù)雜。依據(jù)響應(yīng)曲面模型分析和3個因素的回歸方程，得到了3個因素之間相應(yīng)的響應(yīng)面圖，如圖4～圖6所示，分析發(fā)現(xiàn)3因素之間相應(yīng)的響應(yīng)面均為坡面較陡的凸型曲面，這表明低糖三葉木通果實/桑葚復(fù)合果醬的感官評價分?jǐn)?shù)響應(yīng)值存在著極高值，而且因子之間呈現(xiàn)的響應(yīng)曲面等高線均在-1～1范圍之間，說明果醬3因素加工工藝的最優(yōu)條件就在所選的濃度范圍之內(nèi)。通過響應(yīng)面分析可以確定復(fù)合果醬的最優(yōu)工藝參數(shù)是木糖醇添加量為16.13%、檸檬酸添加量為0.15%、果膠添加量為0.32%。按照響應(yīng)面分析的最佳優(yōu)化條件下，果醬感官評價的理論值為96.35（分）。

圖4 檸檬酸和木糖醇添加量對復(fù)合果醬的響應(yīng)曲面圖

圖5 果膠和木糖醇添加量對復(fù)合果醬的響應(yīng)曲面圖

圖6 果膠和檸檬酸添加量對復(fù)合果醬的響應(yīng)曲面圖

2.3 果醬品質(zhì)指標(biāo)

2.3.1感官指標(biāo)

依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T22474-2008《果醬》和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T1386-2017《果醬類罐頭》的感官指標(biāo)要求對產(chǎn)品進(jìn)行檢驗［24-25］。制備的低糖三葉木通果實/桑葚復(fù)合果醬醬體呈現(xiàn)出一致的桑葚原色，顏色紫紅，光亮誘人，均勻一致，醬體膠粘狀，不流散，不分泌汁液，無糖結(jié)晶，具有三葉木通果實和桑葚原味，酸甜爽口，口感細(xì)膩，香味協(xié)調(diào)，且風(fēng)味獨特，易于涂抹且涂層均勻光滑，無肉眼可見雜質(zhì)。

2.3.2理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)

按照最優(yōu)工藝制備的低糖三葉木通果實/桑葚復(fù)合果醬理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)檢測結(jié)果見表5和表6。復(fù)合果醬各項理化指標(biāo)均符合果醬國標(biāo)要求，且未檢出致病菌。

表5 低糖三葉木通果實/桑葚復(fù)合果醬質(zhì)量指標(biāo)

表6 低糖三葉木通果實/桑葚復(fù)合果醬的微生物指標(biāo)

3 結(jié)論

本研究以三葉木通鮮果與干制桑葚為原料，加工研制低糖復(fù)合果醬，通過單因素試驗對三葉木通鮮果和桑葚復(fù)配比、木糖醇和檸檬酸添加量及對果膠添加量進(jìn)行篩選。根據(jù)感官評分，采用Box-Benhnken中心組合設(shè)計試驗，優(yōu)化低糖三葉木通果實/桑葚復(fù)合果醬最佳工藝：三葉木通果實醬與桑葚為7∶3，木糖醇用量為16.13%，檸檬酸的用量為0.15%，果膠的用量為0.32%，添加0.025%的氯化鈣和0.05%的D-異抗壞血酸鈉，通過最優(yōu)化的工藝所得到低糖三葉木通果實/桑葚復(fù)合果醬呈紫紅色，有光澤，酸甜適口，組織狀態(tài)良好，而且實際測得感官評分與模型預(yù)測值相近，可用于實際操作?？扇苄怨绦挝锖繛?5.52%、pH值為3.83、總糖為38.36%、黏度為26.25 cm/30 s，衛(wèi)生指均標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)，可為三葉木通鮮果和桑葚資源的綜合利用提供依據(jù)。