龍須菜藻糕復合膠配比優(yōu)化與干制終點實時控制

馬文靜，楊 超，林曉姿，梁璋成，何志剛

[1. 福建農(nóng)林大學食品科學學院，福建 福州 350002；2. 福建省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)工程技術研究所，福建 福州 350003；3. 福建省農(nóng)產(chǎn)品（食品）加工重點實驗室，福建 福州 350003]

0 引言

【研究意義】龍須菜（Gracilaria lemaneiformis）是一種野生名菜，富含藻膽蛋白、有機酸、礦物質(zhì)等多種生理活性物質(zhì)，還富含多糖類物質(zhì)，具有很高的食用價值[1-3]，已成為我國人工規(guī)?；B(yǎng)殖的大型經(jīng)濟海藻。研究表明龍須菜多糖具有免疫調(diào)節(jié)功能[4]，能加速傷口愈合[5]，減少腸道炎癥，還可以被開發(fā)為有益于腸道健康的功能性食品[6-7]。由于龍須菜腥味重，口感欠佳，其深加工產(chǎn)品的開發(fā)利用受到相應限制，國內(nèi)僅有即食鹽漬龍須菜、即食調(diào)味龍須菜[8-9]和龍須菜風味海藻醬等產(chǎn)品[10]。因此，利用龍須菜具有的硫酸根多糖和龍須菜瓊膠等組分，通過生物脫腥技術，制備無腥味的龍須菜藻糕產(chǎn)品，具有廣闊的市場應用價值?！厩叭搜芯窟M展】課題組前期[11]使用釀酒酵母JJ4和副干酪乳桿菌副干酪亞種RP38聯(lián)合發(fā)酵，通過微生物代謝的方式對腥味物質(zhì)實現(xiàn)生物轉化并產(chǎn)生了令人愉悅的風味物質(zhì)，得到了具有芳香氣味的龍須菜發(fā)酵液。龍須菜經(jīng)過發(fā)酵后，其中不易被吸收利用的高黏度瓊膠多糖降解成富含生理活性的瓊膠寡糖，其他大分子物質(zhì)降解成小分子活性物質(zhì)，保證了各活性成分的充分利用[12]。【本研究切入點】龍須菜原料含有豐富的瓊膠多糖物質(zhì)，而瓊膠多糖具有良好的凝固性，在藻糕的制作過程中復合凝膠劑的配比及產(chǎn)品含水量的控制將直接影響龍須菜藻糕產(chǎn)品的質(zhì)地及品質(zhì)。以龍須菜加工制備龍須菜藻糕仍有待深入研究?！緮M解決的關鍵問題】本研究以微生物脫腥技術處理的龍須菜發(fā)酵液為原料，以感官評分為指標，通過復合膠的配比優(yōu)化，結合熱風干燥技術，探討龍須菜藻糕在熱風干燥過程中的水分與硬度和品質(zhì)的關系，建立硬度與品質(zhì)關系的數(shù)學模型，研發(fā)龍須菜藻糕新產(chǎn)品。利用龍須菜天然瓊膠的凝膠特性，以感官評分為指標，采用單因素及正交試驗，探討果膠添加量、卡拉膠添加量及魔芋膠添加量對龍須菜藻糕品質(zhì)的影響，優(yōu)化復合膠的配比，并研究龍須菜藻糕在熱風干燥過程中的水分與硬度及品質(zhì)的關系，建立龍須菜藻糕干制脫水的終點判斷方法，以期解決龍須菜藻糕熱風干燥終點難判斷的技術問題。

1 材料與方法

1.1 原料

魯龍1號龍須菜（鮮凍品）：福建省福州市連江基地采收，于-20 ℃保存?zhèn)溆?；白砂糖、蘋果酸（食品級）、果膠、卡拉膠及魔芋膠等均為市購。

1.2 菌種

副干酪乳桿菌副干酪亞種（Lactobacillus paracaseisubsp.paracasei）RP38和釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）JJ4，由福建省農(nóng)產(chǎn)品（食品）加工重點實驗室分離、鑒定并保存。

1.3 儀器與設備

LDZX-50KBS立式壓力蒸汽滅菌鍋，上海申安醫(yī)療器械廠；BC/BD-217CH冷柜，河南新飛電器有限公司；BS110S電子天平，賽多利斯科學儀器（北京）有限公司；SW-CJ-2FD型超凈工作臺，蘇凈集團蘇州安泰空氣技術有限公司；TGL16M臺式高速冷凍離心機，上海諾頂儀器設備有限公司；LRH-160生化培養(yǎng)箱，上海一恒科學儀器有限公司；JTM-2T膠體磨，上海順儀實驗設備有限公司；DHG-9070型電熱恒溫鼓風干燥箱，上海一恒科學儀器有限公司；GY-4果實硬度計，樂清市愛德堡儀器有限公司。

1.4 試驗方法

1.4.1 培養(yǎng)基的制備 糖蜜培養(yǎng)基：將甘蔗糖蜜的可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)稀釋至5%，添加10 g·kg-1的檸檬酸調(diào)節(jié)pH至5.0±0.2，115 ℃高壓滅菌30 min，用于酵母菌液體培養(yǎng)。LH18培養(yǎng)基：蛋白胨15 g·L-1，牛肉10 g·L-1，葡萄糖20 g·L-1，酵母膏7.4 g·L-1，檸檬酸二胺2 g·L-1，硫酸鎂0.36 g·L-1，硫酸錳0.05 g·L-1，吐溫-801 g·L-1，番茄汁100 g·L-1，蘋果酸鈉20 g·L-1，調(diào)整pH 5.5±0.2，121 ℃高壓滅菌20 min，用于乳酸菌培養(yǎng)。

1.4.2 種子液制備 供試乳酸菌和酵母菌經(jīng)活化后，分別接種于LH18培養(yǎng)基和糖蜜培養(yǎng)基中，在28 ～30 ℃培養(yǎng)至菌量達109cfu·mL-1和108cfu·mL-1，4800 r·min-1、4 ℃離心10 min，取菌坭添加等體積無菌水振蕩懸浮，待用。

1.4.3 工藝流程 龍須菜→切丁細化→發(fā)酵脫腥→加熱軟化→微細化→調(diào)配、溶膠→蒸煮→注模成型→熱風干燥→切塊→包裝→保存

1.4.4 龍須菜藻糕制備操作要點 （1）原料前處理：將龍須菜解凍，清洗干凈后瀝干并切至約3 mm長，以料液比（1∶2，m/V）再過膠體磨粗磨一次，使其顆粒直徑小于0.5 mm。（2）發(fā)酵脫腥：白砂糖添加量20 g·kg-1、蘋果酸添加量2 g·kg-1、RP38和JJ4接種量均為51 g·kg-1，在28±1 ℃發(fā)酵68.3 h，獲得龍須菜發(fā)酵漿液，備用。（3）調(diào)配：以龍須菜發(fā)酵料液為基準，添加蘋果酸6 g·kg-1、白砂糖400 g·kg-1、果膠1.3%～1.5%、卡拉膠0.4%～0.6%及魔芋膠0～0.2%；食品膠先與部分的白砂糖混勻后，取發(fā)酵汁液溶膠后，再與剩余物料混配、均質(zhì)細化。（4）蒸煮：將調(diào)配均質(zhì)細化后的龍須菜漿液于夾層鍋攪拌蒸煮，以龍須菜發(fā)酵液呈墨綠色、氣泡上浮速率穩(wěn)定為加熱終點。（5）注模成型：蒸煮液乘熱注入模型盤中，厚度約為1.2 cm，冷卻凝固成型。（6）熱風干制：將凝固成型龍須菜藻糕，置于烘干箱中，60 ℃熱風干制脫水，實時測定龍須菜藻糕的硬度質(zhì)構，并取樣測定其含水量。熱風干燥制硬度質(zhì)構指標為174～179 N·cm-2即含水量約為16%左右時，取出冷卻。（7）切塊包裝：將冷卻后的龍須菜藻糕切成長度約1.5 cm×3.0 cm的長方塊，外層包裹糯米紙后再用食品袋包裝。

1.4.5 復合膠篩選的單因素試驗 以白砂糖添加量400 g·kg-1，蘋果酸添加量6 g·kg-1的發(fā)酵液為基準，分別以果膠、卡拉膠及魔芋膠為單因素，考察其添加量對龍須菜藻糕品質(zhì)的影響，單因素試驗設計因素與水平表詳見表1。固定因素為果膠1.5%，卡拉膠0.6%，魔芋膠0.2%。參照1.4.3及1.4.4中的工藝流程及操作步驟制備，每處理取3 kg的發(fā)酵漿液，通過感官評分獲得3種凝膠劑的適宜添加量范圍。

表1 單因素試驗設計Table 1 Factors and levels of single factor experiment（單位：%）

1.4.6 正交試驗設計 在單因素試驗基礎上，以感官得分為評價指標，通過L9（34）正交試驗對龍須菜藻糕復合膠配比進行優(yōu)化，正交試驗因素水平表見表2。

表2 正交試驗設計Table 2 Design factors and levels of orthogonal test（單位：%）

1.4.7 龍須菜藻糕硬度與水分含量變化關系的建立 將烘盤中的龍須菜藻糕劃分成6個區(qū)域，每隔一個小時隨機切取各區(qū)域10 mm×20 mm的龍須糕，使用GY-4果實硬度計檢測在60 ℃熱風干制過程中龍須菜藻糕的硬度質(zhì)構，每次檢測10個點；并取樣測定其含水量，重復3次。以平均值建立硬度與水分含量的數(shù)學模型；同時，以感官評分為指標，得到龍須菜藻糕口感較好時的水分含量，并以此水分含量下的硬度作為判別龍須菜藻糕的熱風干燥終點。

1.4.8 感官評分 根據(jù)龍須菜藻糕的獨特風味與口感，參照DB36/T 1247—2020《地理標志產(chǎn)品崇義南酸棗糕》的指標及其參數(shù)、GB/T 14611—1993的感官評定要求，組織10名接受過相關培訓，滿足感官評定要求的食品專業(yè)師生對龍須菜藻糕樣品進行品評，滿分為100分，具體評分標準如表3所示。

表3 龍須菜藻糕的感官評分標準Table 3 Sensory scoring standards for seaweed snack

2 結果與分析

2.1 果膠添加量對龍須菜藻糕品質(zhì)的影響

食用膠的添加量會影響龍須菜藻糕的組織形態(tài)和品質(zhì)。果膠具有良好的凝膠特性和流變性質(zhì)，在食品加工中起到膠凝、增稠、改善質(zhì)構、乳化和穩(wěn)定的作用[13]，果膠添加量的不同會影響龍須菜藻糕的咀嚼性和硬度。隨著果膠添加量的增加，龍須菜藻糕感官評分呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，當果膠添加量為1.5%時，龍須菜藻糕呈現(xiàn)出較適宜的口感，見圖1。

圖1 果膠添加量對感官評分的影響Fig. 1 Effect of pectin additions on sensory score of seaweed snack

2.2 卡拉膠添加量對龍須菜藻糕品質(zhì)的影響

卡拉膠具有良好的流變特性、凝膠性、穩(wěn)定性以及與其他食品膠的復配性能，在食品加工中起到持水、增稠、穩(wěn)定的作用[14-15]?？ɡz添加量的不同會影響龍須菜藻糕的脆度和硬度，隨著卡拉膠添加量的增加，龍須菜藻糕感官評分呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，當卡拉膠添加量為0.6%時，其感官評分最高，見圖2。

圖2 卡拉膠添加量對感官評分的影響Fig. 2 Effect of carrageenan additions on sensory score of seaweed snack

2.3 魔芋膠添加量對龍須菜藻糕品質(zhì)的影響

魔芋膠具有水溶性、持水性、增稠性、膠凝性、成膜性以及生物相容性等功能特性，在食品加工中起到持水、膠凝、增稠和提高黏彈性的作用[16]。隨著魔芋膠添加量的增加，龍須菜藻糕感官評分呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，當魔芋膠添加量為0.1%時，龍須菜藻糕呈現(xiàn)出較適宜的口感，感官評分最高，見圖3。

圖3 魔芋膠添加量對感官評分的影響Fig. 3 Effect of knojac gum additions on sensory score of seaweed snack

2.4 正交試驗結果

在單因素試驗基礎上，設計L9（34）正交試驗方案見表2，正交試驗結果見表4。由R值可以看出，對龍須菜藻糕品質(zhì)影響的主次因素為B＞A＞C，即影響龍須菜藻糕品質(zhì)的最大因素為卡拉膠添加量，其次是果膠添加量，再次是魔芋膠添加量。由K值比較可以得出，最優(yōu)的復合膠配方組合為A2B2C2，即龍須菜藻糕最優(yōu)的配方為果膠添加量為1.4%，卡拉膠添加量0.5%，魔芋膠添加量0.2%，感官評價為91.23分。從表5方差分析結果進行分析，卡拉膠添加量對龍須菜藻糕品質(zhì)影響極顯著，果膠添加量對龍須菜藻糕品質(zhì)影響顯著，但魔芋膠添加量對龍須菜藻糕品質(zhì)影響不顯著，即魔芋膠添加量對于感官評分影響不大，從經(jīng)濟角度考慮應選擇不添加魔芋膠。

表4 L9（34）正交試驗結果Table 4 L9 (34) orthogonal test and results

表5 方差分析結果Table 5 Analysis of variance

2.5 龍須菜藻糕凝膠劑配比優(yōu)化工藝驗證

以優(yōu)化后的復合膠配配比即果膠添加量1.4%、卡拉膠添加量0.5%進行驗證試驗。結果表明，通過添加優(yōu)化后的凝膠劑，得到軟硬適中，富有嚼勁，風味獨特的龍須菜藻糕產(chǎn)品，最終的感官評分92.1分，試驗結果與理論值相符。

2.6 龍須菜藻糕干制過程硬度-水分模型的建立

由圖4可知，隨著龍須菜藻糕水分含量的減少，硬度逐漸增加，硬度（y）與水分含量（x）的關系符合方程：y= 10.519x +350.45，R2= 0.9945。由圖5可知，隨著硬度的增加，龍須菜藻糕口感由軟爛變得富有嚼勁，感官評分逐漸升高，但隨著硬度繼續(xù)增加，口感質(zhì)地較硬且影響咀嚼度，龍須菜藻糕感官評分呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢。當硬度范圍為174～179 N·cm-2時龍須菜藻糕口感軟硬適中，感官評分值較高，此硬度下對應的水分含量為16.5%±0.2%。所以在實際生產(chǎn)過程中，可將龍須菜藻糕產(chǎn)品的實時測定硬度控制在174～179 N·cm-2的范圍內(nèi)，并以此作為龍須菜藻糕的熱風干燥終點。

圖4 60 ℃下龍須菜藻糕水分含量與硬度的關系曲線Fig. 4 Relation between moisture content and hardness of seaweed snack dried at 60 ℃

圖5 龍須菜藻糕硬度對感官評分的影響Fig. 5 Sensory score as affected by hardness of seaweed snack

3 討論與結論

龍須菜本身含有大量的龍須菜瓊膠，具有較好的凝膠效果，但只利用龍須菜瓊膠制成的產(chǎn)品彈性效果差，難咀嚼，存在口感較硬的問題，果膠、卡拉膠和魔芋膠在果糕的加工中均具有較好的凝膠特性、較強的乳化性和持水性，這三種凝膠劑組成的復合凝膠劑對龍須菜藻糕的質(zhì)地及口感產(chǎn)生一定的影響，故在龍須菜藻糕的加工過程中添加復合凝膠劑可以增強龍須菜藻糕產(chǎn)品的膠凝作用并且具有較適宜口感質(zhì)地，但配比量不同其影響程度也不同。本研究采用經(jīng)過微生物發(fā)酵去除腥味并帶來了愉悅發(fā)酵香氣的龍須菜為原料，篩選出龍須菜藻糕的復合膠最佳配比為：果膠添加量1.4%、卡拉膠添加量0.5%，在此條件下研發(fā)出了龍須菜藻糕新產(chǎn)品，得到彈性適中、軟硬適宜、脆度適中、富有嚼勁、不黏牙的龍須菜藻糕產(chǎn)品。

龍須糕的水分含量將直接影響產(chǎn)品的質(zhì)地品質(zhì)及保質(zhì)期，水分含量太高，則質(zhì)地偏軟，且保質(zhì)期相對較短，反之若水分含量過低，則果糕質(zhì)地硬，口感差。由于通過熱風干燥時間來判別龍須菜藻糕的熱風干燥終點感官評判的誤差很大，而通過測定其水分含量卻需要較長的時間，因此在企業(yè)實際生產(chǎn)中不好把控干燥終點[17-20]。本研究建立龍須菜藻糕在熱風干制過程的質(zhì)構硬度-水分的數(shù)學模型y=-10.519x+ 350.45，可通過控制龍須菜藻糕的硬度范圍在174～179 N·cm-2為熱風干燥終點，從而獲得水分含量16.5%±0.2%的龍須菜藻糕產(chǎn)品，實現(xiàn)熱風干燥終點判斷方法，產(chǎn)品質(zhì)感可控。但不同的凝膠劑或添加量的不同，其持水能力及對質(zhì)構的影響存在差異[21]，因此，硬度-水分模型會因龍須菜藻糕復合膠配比等參數(shù)的調(diào)整而發(fā)生改變，該模型適用范圍僅限于本配方，若生產(chǎn)工藝參數(shù)調(diào)整時，需重新建立模型。