一種芫根咀嚼片配方優(yōu)化及特性

喬明鋒，郝婉婷，蔡雪梅，劉陽(yáng)，鄧靜，吳華昌

四川旅游學(xué)院（成都 610100）

芫根（Brassica rapaL），又名蔓菁，系十字花科2年生草本植物，主要分布在中國(guó)西部海拔3 000~ 4 000 m的西藏和青海高原地區(qū)，其味道甘甜，營(yíng)養(yǎng)豐富，青藏高原當(dāng)?shù)厝四腿毖?、較少患有高血脂可能與此食物有關(guān)[1]。《本草綱目》中記載，芫根具有開胃下氣、利濕解毒滋補(bǔ)增氧之功效。劉曄峰[2]通過人體試食試驗(yàn)證明西藏芫根具有提高人體耐缺的功能。陳卓爾等[3]研究發(fā)現(xiàn)新疆芫根提取物對(duì)小鼠有一定抗腫瘤作用。劉浩等[4]從芫根中萃取的總皂苷能明顯降低患糖尿病小鼠的血糖。張旭等[5]測(cè)定川西高原芫根及其凍干粉成分含量，并通過5種測(cè)定方法，得出凍干芫根具有一定抗氧化活性。寧皮皮等[6]用芫根95%醇提取物和水提醇沉物均能不同程度降低SD大鼠的總膽固醇含量。研究表明，芫根具有很高的食用價(jià)值，但新鮮芫根不易攜帶、貯存，而咀嚼片形式的芫根制品能促進(jìn)芫根營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的溶解和吸收[7]，能適合老人、小孩及吞服困難、腸胃功能差的患者服用[8]，為方便快捷地食用提供可能，具有良好市場(chǎng)前景[9]。

采用正交試驗(yàn)，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過感官評(píng)價(jià)對(duì)芫根咀嚼片的配方進(jìn)行優(yōu)化，選出最佳感官得分組，并采用理化試驗(yàn)、色差儀、質(zhì)構(gòu)儀、GC-MS等對(duì)最佳感官得分組的芫根咀嚼片特性進(jìn)行測(cè)定，以期為芫根咀嚼片的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論和指導(dǎo)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

川西高原芫根（四川省阿壩州白玉縣）；乙醇、小麥淀粉、麥芽糊精、乳糖、蔗糖、甘露醇、檸檬酸（均為食品級(jí)）；氫氧化鈉、苯酚、無(wú)水乙醇、葡萄糖、硫酸、酚酞（均為分析純）。

1.2 儀器與設(shè)備

真空冷凍干燥機(jī)（北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）；SQ8/Clarus 680氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國(guó)Per-kinElmer公司）；DC-P3新型全自動(dòng)測(cè)色色差儀（北京辰泰克技術(shù)有限公司）；753紫外可見分光光度計(jì)（上海優(yōu)譜通用科技有限公司）；TMS食品物性分析質(zhì)構(gòu)儀（美國(guó)FTC公司）；MB25水分測(cè)定儀[奧豪儀器（上海）有限公司]。

1.3 配方與工藝

1.3.1 基礎(chǔ)配方

芫根凍干粉20%、淀粉20%、麥芽糊精15%[10]、檸檬酸1%、硬脂酸鎂1%、填充劑（蔗糖∶乳糖∶甘露醇=2∶1∶2）50%、體積分?jǐn)?shù)50%乙醇0.5%。

1.3.2 工藝流程

圖1 芫根咀嚼片的工藝流程

1.3.3 工藝要點(diǎn)

新鮮芫根洗凈、去皮切成厚2~3 mm薄片，放入冰箱中冷凍24 h后取出，采用真空冷凍干燥器進(jìn)行脫水處理。用高效粉碎機(jī)將其打碎成粉狀，置于干燥通風(fēng)處待用。將芫根凍干粉與小麥淀粉、檸檬酸、麥芽糊精等按比例混合，過篩后，向混合物中緩慢加入乙醇，同時(shí)不斷攪拌均勻，待物料呈手握成團(tuán)、輕壓即散的狀態(tài)，即制成軟材[11]。軟材中干燥粉料和顆粒會(huì)出現(xiàn)相互粘結(jié)成塊的現(xiàn)象，通過整粒的方式使其分散為均勻的顆粒，加入潤(rùn)滑劑硬脂酸鎂，并充分混合，放入單沖壓片機(jī)進(jìn)行壓片，壓制成形態(tài)規(guī)整、大小一致、質(zhì)量相當(dāng)?shù)某善菲瑒?/p>

1.4 配方優(yōu)化

1.4.1 單因素試驗(yàn)

芫根是主要原料，其添加量是影響咀嚼片品質(zhì)和穩(wěn)定性的重要因素；硬脂酸鎂是潤(rùn)滑劑，對(duì)產(chǎn)品壓片成型、口感粗細(xì)有重要影響；淀粉以其良好的黏合作用常用在咀嚼片中充當(dāng)黏合劑和填充劑，其添加量影響著咀嚼片的口感和外觀；填充劑添加量直接影響咀嚼片的口感、質(zhì)構(gòu)、穩(wěn)定性，查閱文獻(xiàn)[12-15]，以蔗糖∶乳糖∶甘露醇=2∶1∶2（W/W）作為填充劑。故選取這4個(gè)因素進(jìn)行五水平的單因素試驗(yàn)。在其他基礎(chǔ)配方不變條件下，分別選取芫根凍干粉添加量（16%，18%，20%，22%和24%）、硬脂酸鎂添加量（0.06%，0.08%，0.10%，0.12%和0.14%）、淀粉添加量（16%，18%，20%，22%和24%）、填充劑（蔗糖∶乳糖∶甘露醇=2∶1∶2，W/W）添加量（40%，45%，50%，55%和60%）進(jìn)行梯度單因素試驗(yàn)。

1.4.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇適當(dāng)?shù)能靖鶅龈煞邸⒂仓徭V、淀粉、填充劑添加量范圍，進(jìn)行L9(34)正交試驗(yàn)（見表1），通過因素間的交互作用，優(yōu)化配方。

表1 因素水平編碼表 單位：%

1.5 測(cè)定方法

1.5.1 理化指標(biāo)測(cè)定

水分的測(cè)定參照GB 5009.3—2016《食品中水分的測(cè)定》，采用MB-25水分測(cè)定儀測(cè)定；總酸，參考GB/T 12456—2008《食品中總酸的測(cè)定》，以檸檬酸計(jì)；還原糖、總糖的測(cè)定參考GB 5009.7—2016《食品中還原糖的測(cè)定》的蒽酮比色法[16]并進(jìn)行換算；色差[17]的測(cè)定參考JJG 595—2002《測(cè)色色差計(jì)檢定規(guī)程測(cè)定》；質(zhì)構(gòu)的測(cè)定使用單刀復(fù)合式剪切探頭，最小感應(yīng)力0.375 N、停頓2 s、形變60%。

1.5.2 感官評(píng)價(jià)方法

采用定量描述性感官評(píng)價(jià)，挑選10名（5男和5女）有感官評(píng)鑒經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生組成感官評(píng)定小組，依據(jù)GB/T 29605—2013進(jìn)行培訓(xùn)[18]，并參考相關(guān)咀嚼片文獻(xiàn)中感官項(xiàng)目制定感官評(píng)價(jià)表（見表2）。

表2 芫根咀嚼片感官質(zhì)量評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.5.3 GC-MS風(fēng)味物質(zhì)的測(cè)定

1.5.3.1 萃取條件

取2.00 g樣品置于15 mL加有攪拌紙的樣品瓶中，密封，磁力攪拌裝置轉(zhuǎn)速75 r/min，溫度100 ℃，平衡10 min，將老化（250 ℃，10 min）的萃取頭插入樣品瓶萃取60 min，插入GC-MS進(jìn)樣口，解吸10 min。

1.5.3.2 GC條件

進(jìn)樣口溫度250 ℃，色譜柱Elite MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；載氣采用氦氣（99.999%），流速1 mL/min，分流比5∶1。升溫程序：溫度40 ℃，保持1 min，以3 ℃/min 升至60 ℃，保持1 min，以6 ℃/min升至140 ℃，保持1 min，以20 ℃/min升至250 ℃，保持2 min。

1.5.3.3 MS條件

EI離子源，電子轟擊能量70 eV，離子源溫度230℃，全掃描，質(zhì)量掃描范圍35~400m/z；掃描延遲1.1 min；標(biāo)準(zhǔn)調(diào)諧文件[19]。

1.6 數(shù)據(jù)處理

所有試驗(yàn)均平行測(cè)定3次，數(shù)據(jù)處理分析、畫圖采用2016版Excel，正交試驗(yàn)、差異性分析采用IBM SPSS Statistics 22.0。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 芫根凍干粉添加量的影響

芫根凍干粉添加量對(duì)感官得分的影響見圖2。隨著芫根凍干粉添加量增加，其對(duì)芫根咀嚼片感官得分的影響呈先上升后下降變化趨勢(shì)，芫根凍干粉添加量18%時(shí)，感官得分最高。芫根凍干粉添加量18%和20%與添加量16%，22%和24%時(shí)比較感官得分均存在顯著性差異。芫根凍干粉添加量適當(dāng)?shù)靥嵘?，有利于咀嚼片風(fēng)味提升，添加量過多感官得分下降，可能是由于芫根凍干粉中的硫代葡萄糖苷具有的辛辣味，影響其感官得分。因此，選取芫根凍干粉添加量16%，18%和20%作為最優(yōu)水平。

圖2 芫根凍干粉添加量對(duì)芫根咀嚼片感官的影響

2.1.2 硬脂酸鎂添加量的影響

硬脂酸鎂添加量對(duì)感官得分的影響見圖3。隨著硬脂酸鎂添加量增大，感官得分大致呈上升趨勢(shì)，硬脂酸鎂添加量0.12%時(shí)，感官得分最高，可能因?yàn)檫m量的添加量有助于提升咀嚼片的壓片質(zhì)量和口感細(xì)膩度，硬脂酸鎂添加量0.14%時(shí)，感官得分與硬脂酸鎂0.12%存在顯著性差異。因此，選取硬脂酸鎂添加量0.10%，0.12%和0.14%作為最優(yōu)水平。

圖3 硬脂酸鎂添加量對(duì)芫根咀嚼片感官的影響

2.1.3 淀粉添加量的影響

由圖4可知，淀粉添加量小于20%時(shí)，隨著淀粉添加量增加，感官得分呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，且感官得分都存在顯著性差異。淀粉添加量20%時(shí)，感官得分最高。淀粉添加量大于20%時(shí)，隨淀粉添加量增加，感官得分呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，感官得分也存在顯著性差異。淀粉擁有一定黏合性，直接影響芫根咀嚼片的口感和外觀。淀粉添加量過低，芫根咀嚼片黏合度不夠易散，口感和外觀不佳，添加量過高，風(fēng)味不佳，且影響口味。因此，選取淀粉添加量18%，20%和22%作為最優(yōu)水平。

圖4 淀粉添加量對(duì)芫根咀嚼片感官的影響

2.1.4 填充劑添加量的影響

由圖5可知：隨著填充劑（蔗糖∶乳糖∶甘露醇=2∶1∶2）添加量增加，芫根咀嚼片感官得分呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢(shì)；填充劑添加量低于50%時(shí)，隨著添加量增加，感官得分呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；填充劑添加量≥50%時(shí)，隨著填充劑添加量增加，感官得分呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，且感官得分存在顯著性差異；填充劑添加量50%時(shí)，獲得最優(yōu)感官得分。填充劑為糖醇類物質(zhì)，適量增加填充劑對(duì)產(chǎn)品的口感和風(fēng)味有提升作用，但過量會(huì)使芫根咀嚼片的口感及其風(fēng)味過于甜膩。因此，選取填充劑添加量45%，50%和55%作為最優(yōu)水平。

圖5 填充劑添加量對(duì)芫根咀嚼片感官的影響

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

由表3可知，各因素對(duì)芫根咀嚼片影響的主次順序?yàn)樘畛鋭┨砑恿浚―）＞淀粉添加量（C）＞芫根凍干粉添加量（A）＞硬脂酸鎂添加量（B），最優(yōu)組合為A2B2C3D3，即芫根凍干粉添加量18%、硬脂酸鎂添加量0.12%、淀粉添加量22%、填充劑添加量55%的感官得分最高，但最優(yōu)組合并不在正交試驗(yàn)組內(nèi)，故需要進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。對(duì)最佳組合進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，感官得分的結(jié)果為89.3±1.6分，高于最優(yōu)的正交試驗(yàn)因素組合，故確定A2B2C3D3為芫根咀嚼片獲得的最優(yōu)感官得分組合。

表3 芫根咀嚼片的正交試驗(yàn)結(jié)果

2.3 理化指標(biāo)和揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析

2.3.1 理化特征結(jié)果分析

對(duì)最優(yōu)感官得分組的芫根咀嚼片進(jìn)行感官分析，結(jié)果見表4。色差特性中L（亮度）為78.64，較高，a*（紅綠度）、b*（黃藍(lán)度）較低，說明芫根咀嚼片色澤分布均勻、光潔、顏色白凈、雜色較少。質(zhì)構(gòu)特性中硬度81.2 N，感官?gòu)椥?5.93%，咀嚼性0.48 mJ，表明芫根咀嚼片成型效果好，且易破碎，有利于成分溶出。理化特性方面，水分3.55%，還原糖2.23%，總糖5.85%，總酸1.34%，表明芫根咀嚼片水分活度小，不易霉變，糖含量不高，且由于含水量和總酸含量低，產(chǎn)品不會(huì)過于酸澀。

表4 感官最優(yōu)組芫根咀嚼片特性指標(biāo)

2.3.2 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析

由表5可知：最優(yōu)感官得分組的芫根咀嚼片共檢測(cè)出63種風(fēng)味物質(zhì)，總含量66.48%，其中酯類（11種）、醛類（14種）、烴類（13種）、醇類（6種）、酸類（3種）、腈類（4種）、酮醚類（5種）和其他類有機(jī)物（7種）為芫根咀嚼片風(fēng)味的主要貢獻(xiàn)物質(zhì)；其中，含量最高為乙酸，占8.572%，使得產(chǎn)品具有略酸的可口味道。醛類化合物閾值較低[20]、刺激性較高，其中含量最多的是壬醛，含量占2.336%，對(duì)芫根的香氣貢獻(xiàn)度較高。酯類化合物在芫根咀嚼片中占有特別重要的地位，大多具有花香、果香、酒香或蜜香香氣，不能賦予芫根咀嚼片決定性的香氣，但可以起增強(qiáng)與潤(rùn)和作用[21-22]。

表5 芫根咀嚼片揮發(fā)性成分GC-MS檢測(cè)結(jié)果

接表5

3 結(jié)論

試驗(yàn)通過選取芫根凍干粉、硬脂酸鎂、淀粉、填充劑（蔗糖∶乳糖∶甘露醇=2∶1∶2）的添加量為影響變量，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，以感官得分為評(píng)價(jià)值，對(duì)芫根咀嚼片配方進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)最優(yōu)組合特性進(jìn)行分析。結(jié)果表明，各單因素影響主次順序：填充劑添加量（D）＞淀粉添加量（C）＞芫根凍干粉添加量（A）＞硬脂酸鎂添加量（B），在其他因素不變條件下，芫根凍干粉添加量18%、硬脂酸鎂添加量0.12%、淀粉添加量22%、填充劑添加量55%的芫根咀嚼片風(fēng)味獨(dú)特，口感最佳，感官得分為89.3±1.6分。最優(yōu)芫根咀嚼片理化指標(biāo)：含水量3.55%、還原糖2.23%、總糖5.85%、總酸1.34%；色差特性：L值78.67、a*值0.59、b*值9.92；質(zhì)構(gòu)特性：硬度81.20 N、感官?gòu)椥?5.93%、咀嚼性0.48 mJ。GC-MS主要鑒定出63種揮發(fā)性物質(zhì)，其中酯類（11種）、醛類（14種）、烴類（13種）、醇類（6種）、酸類（3種）、腈類（4種）、酮醚類（5種）和其他類有機(jī)物（7種）為芫根咀嚼片的主要風(fēng)味物質(zhì)。試驗(yàn)結(jié)果對(duì)芫根咀嚼片的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)和指導(dǎo)作用，對(duì)推動(dòng)芫根的深加工和豐富咀嚼片產(chǎn)品具有積極意義。