紅薯淀粉和大豆分離蛋白對魔芋凝膠特性的影響及復合凝膠的制備

賀隆基，李世奇，陳志剛

（南京農業(yè)大學食品科技學院，江蘇 南京 210095）

隨著人們對營養(yǎng)、健康食品的關注，魔芋制品被越來越廣泛地應用在植物基食品和預制食品當中[1-2]。魔芋中富含魔芋葡甘聚糖（konjac glucomannan，KGM），KGM作為一種膳食纖維，在食品和中藥等領域的應用有著很長的歷史[3]。將魔芋制品作為日常飲食具有抑制膽固醇升高、改善腸道運動、延遲胃排空和控制血糖等功效[4-5]，這些健康益處讓魔芋制品越來越受歡迎。魔芋制品大都是利用KGM的凝膠性質制成的凝膠類食品[6]，但單一的KGM凝膠存在穩(wěn)定性不足、口感單一和難賦色等問題[7]。通過利用成分之間的協(xié)同作用，復合凝膠可以彌補和改善單一成分凝膠的局限性[8]。

當前，KGM 復合凝膠體系的制備已有研究。Liu Jinjin等[9]通過制備KGM和蛋清蛋白復合凝膠表明復合凝膠顯著提高單一凝膠的保水能力、熱穩(wěn)定性、彈性和咀嚼性。Ran Xinli等[10]以KGM和大豆分離蛋白（soy protein isolate，SPI）為研究對象開發(fā)植物基食品，發(fā)現(xiàn)KGM形成的氫鍵和SPI的酰胺鍵改善產品結構，增強凝膠強度、硬度和嚼勁。徐曉萍等[11]通過響應面法優(yōu)化制備KGM-SPI混合凝膠，使得混合凝膠性能得到改善。Han Lihong等[12]將KGM添加到蕎麥粉中制備面條，研究表明KGM顯著改善面團熱性能和穩(wěn)定性，提高面條拉伸強度和硬度，獲得更好的感官品質。Fang Fang[13]研究發(fā)現(xiàn)隨著KGM的添加，馬鈴薯淀粉凝膠的儲能模量和彈性逐漸增加，淀粉凝膠的物理和流變性能得到提升。

SPI是一種優(yōu)質的植物蛋白，營養(yǎng)價值高，具有乳化、凝膠化等特性[14]。紅薯淀粉（sweet potato starch，SPS）資源豐富，用途廣泛，具有高黏度、高聚合度等特點[15]。目前關于SPS和SPI對KGM凝膠品質影響的研究較少，且三元復合體系的研究鮮有報道。因此，本實驗先通過研究不同添加量的SPS和SPI對KGM凝膠質構特性、水分分布、流變學特性等的影響，測定復合凝膠的質構品質、感官品質、色澤等指標，再在單因素試驗的基礎上運用綜合評分法得到SPS-SPI-KGM三元復合凝膠的最佳配比，并進行微觀結構觀察，以期為多元復合KGM凝膠的應用提供理論依據(jù)和實踐基礎，增加KGM凝膠應用的多樣性，滿足市場需求。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

魔芋精粉（KGM 74.85%、水分7.59%、粗蛋白1.00%、灰分6.29%）鎮(zhèn)江市智農食品有限公司；SPI山東德信康生物科技有限公司；SPS（水分12.38%、灰分0.12%、蛋白質0.23%、脂肪0.63%、直鏈淀粉24.3%）山東生物陽光股份有限公司；Ca(OH)2南京甲乙信維化工有限公司。使用試劑均為分析級。

1.2 儀器與設備

MCR301智能型高級流變儀 蘇州塞恩斯儀器有限公司；TMS-PRO質構儀 美國FTC公司；HPG-2132色差儀 上海漢譜光電科技有限公司；JJ-1精密電動攪拌機 常州金壇實驗儀器有限公司；NM120低場核磁共振成像儀 蘇州紐邁分析儀器股份有限公司；Quanta FEG 250掃描電子顯微鏡 美國賽默飛世爾科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 凝膠制備

首先，將一定量的SPI和SPS添加到100 mL去離子水中，用攪拌器以300 r/min速率攪拌10 min。之后，在相同的攪拌速率下緩慢加入質量分數(shù)3.0%的魔芋精粉，待其充分溶脹后邊攪拌邊加入質量分數(shù)為3‰的含有Ca(OH)2的膠凝劑30 mL。然后將混合凝膠在室溫下靜置2 h，形成熱不可逆凝膠。隨后將樣品在90 ℃水浴中加熱30 min，待其冷卻至室溫后切成8 cm×1 cm×1 cm左右的凝膠待測。

1.3.2 凝膠色差的測定

用色差儀測定凝膠表面的色度值，測定前使用儀器自帶的白板校正，測定時色差儀垂直、緊貼凝膠放置。測定凝膠的L*、a*、b*值。L*代表亮度（0表示黑色，100表示白色）；a*代表紅綠值，正值表示紅色，負值表示綠色；b*代表黃藍值，正值表示黃色，負值表示藍色。彩度值按式（1）計算。每個實驗樣品測量5 次，取平均值。

1.3.3 凝膠質構特性的測定

將凝膠樣品切割為統(tǒng)一大小的長方體小塊，使用PLUS物性測試儀測量樣品的全質構特性。參照Wu Di等[16]的方法并加以改動。

1.3.3.1 TPA模式測定凝膠質構特性

操作條件：鋁質圓柱形探頭（SMP P/36R）測試樣品，測試的觸發(fā)力為0.05 N，測試前速率1 mm/s，測試速率2 mm/s，測試后速率1 mm/s，形變量50%，壓縮距離固定在25 mm，每個試樣均做5 個平行，測定黏性、彈性、內聚性和咀嚼性等指標。

1.3.3.2 凝膠強度測定

操作條件：P/0.5R探頭，力量感應量程50 N，起始力0.100 N，測試前速率1 mm/s，測中速率1 mm/s，測后速率2 mm/s，穿刺距離9 mm，返回距離20 mm，每個試樣均做5 個平行，取其平均值。

1.3.4 凝膠感官評價

參考林致通等[17]方法并加以改動。由15 人構成的感官評定小組對樣品進行感官評定。評定內容包括包裝外觀、色澤、組織形態(tài)、氣味和滋味、總體可接受程度5 個方面。感官評分最高分10 分，最低分1 分。評定結果取15 人的算術平均值，當綜合評分小于5時，認定產品感官不可接受，具體評價指標見表1。

表1 KGM凝膠感官評價標準Table 1 Criteria for sensory evaluation of KGM gels

1.3.5 低場核磁共振（low-field magnetic resonance，LF-NMR）

參考He Yijie等[18]方法并作修改。將樣品用封口膜包裹住表面后送至低場核磁共振腔體中進行實驗測試，測量T2水分橫向弛豫時間。實驗中通過1 000 次回波和32 次掃描獲取測量原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)反演后獲得弛豫峰和弛豫時間的數(shù)據(jù)，隨后進行數(shù)據(jù)分析。

1.3.6 凝膠持水性的測定

參考徐曉萍等[11]方法并稍作修改。將凝膠樣品切成均勻的矩形顆粒置于10 mL的離心管中，于冷凍離心機中12 000×g、4 ℃離心10 min，用濾紙吸干管內可見水分和凝膠表面水分后稱其質量。持水率按式（2）計算：

式中：m1為離心管＋離心后凝膠質量/g；m2為離心管與離心前凝膠總質量/g；m3為離心管質量/g。

1.3.7 凝膠流變學特性的測定

參考Huang Qing等[19]方法并稍作修改，使用高級流變儀測量樣品的流變特性。使用平行板測量系統(tǒng)，將樣品放置在直徑為35 mm的光滑平板上，測量間距為1 mm。探針下壓后將多余的凝膠刮去。為排除樣品中殘余機械作用力對結果造成的影響，測試前先對樣品進行20 min穩(wěn)定平衡。在25 ℃條件下，用動態(tài)掃描模式確定線性黏彈區(qū)。在區(qū)域內設置測試參數(shù)為溫度25 ℃，恒定壓力1 Pa，頻率變化范圍0.1～80 Hz。

1.3.8 掃描電子顯微鏡觀察

將樣品在-80 ℃進行冷凍干燥，取凍干樣品在真空蒸發(fā)器中涂上一層金。根據(jù)Fang Huicheng等[20]的研究，在10.0 kV的加速電壓下，采用掃描電子顯微鏡在放大3 000 倍下觀察樣品的橫截面狀態(tài)結構。

1.3.9 實驗設計

1.3.9.1 單因素試驗設計

經前期預實驗，選擇SPS質量分數(shù)（0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%）和SPI質量分數(shù)（0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%），研究SPS和SPI添加量對KGM質構、色差、凝膠強度等的影響。

1.3.9.2 綜合評分試驗設計

在單因素試驗結果的基礎上設計4因素3水平正交試驗（表2），并進行綜合評分，以確定復合凝膠最佳配比。

表2 L9（34）正交試驗因素與水平Table 2 Factors and levels used for L9(34) orthogonal array design

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用IBM SPSS 20軟件對實驗結果進行分析，并利用Origin Pro 2021 SR0進行繪圖。使用單因素方差分析（oneway ANOVA）進行顯著性分析，P＜0.05，差異顯著。

2 結果與分析

2.1 SPS和SPI對KGM凝膠色度值的影響

色澤是影響消費者購買產品的主要因素[21]，而魔芋凝膠的顏色對于消費者來說沒有統(tǒng)一標準，KGM凝膠本身就具有良好的色澤。由表3可知，隨著SPS添加量的增加，凝膠L*值由最初的41.41升至42.97，變化幅度很小，在外觀上沒有很大差異。此外，a*值和b*值從未添加時的0.93和1.42降低至0.64和0.91，變化幅度不大。這說明SPS添加量對于KGM凝膠的色度值沒有顯著影響。Zhang Qibo等[22]研究表明當SPS添加量超過40%時能夠顯著改變顏色參數(shù)，L*值顯著增加，這可能與淀粉未充分糊化有關。由表3可知，隨著SPI添加量的增加，KGM凝膠的L*值和b*值顯著增加，由未添加時的41.41和1.42上升至60.93和5.02，但a*值沒有顯著變化，由0.93升至0.95。這說明SPI的添加顯著影響KGM凝膠的L*值和b*值，對a*值影響不大，SPI添加量的增加能夠提升KGM凝膠的色澤，改善凝膠顏色。Huang Lu等[23]研究表明大豆蛋白含量增加能夠顯著增加凝膠黃度值，添加5% SPI時的凝膠色澤最佳?？偟膩碚f，SPS的添加對KGM凝膠色澤變化影響不顯著，SPI的添加顯著提高KGM凝膠的L*值和黃藍值。

表3 SPS和SPI對KGM凝膠色度值的影響Table 3 Effects of SPS and SPI on color parameters of KGM gels

2.2 SPS和SPI對KGM凝膠質構特性的影響

質構分析儀能夠客觀地對樣品的質地特性做出分析，在一定范圍內，凝膠的硬度、彈性越大，凝膠的品質越優(yōu)[24]。由表4可知，隨著SPS添加量的增加，KGM凝膠的硬度和咀嚼性呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，彈性逐漸上升，膠黏性和內聚性變化不顯著。復合凝膠的硬度（5.75～10.72 N）、彈性（0.65～0.83）和咀嚼性（6.98～16.96 mJ）隨著SPS的添加均顯著上升，硬度和彈性分別上升了86.43%和27.69%。這與SPS中直鏈淀粉的含量有關，浸出的直鏈淀粉和KGM形成復合物，較好地填充凝膠網絡結構，填補多余的孔隙[25]。同時，高KGM濃度的凝膠幾乎不會影響淀粉糊化[26]，復合物的數(shù)量和體積隨著濃度增加而增加，不斷填充并增強凝膠網絡結構，從而表現(xiàn)出更好的質構特性[27]。當SPS添加量過大時可能會影響KGM與水分的充分結合，因此導致硬度和彈性的下降。由表4可知，隨著SPI添加量的增加，復合凝膠的硬度、咀嚼性、膠黏性和彈性均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，內聚性變化不顯著，硬度和彈性分別上升13.41%和15.38%，但膠黏性降低54.19%。這表明一定濃度的SPI能夠提高凝膠的質地特性，過高濃度會破壞原來的質構。Wang Meng等[28]通過對KGM和SPI進行分子動力學模擬說明了兩者的混合體系氫鍵數(shù)目顯著增加，說明KGM和SPI以氫鍵方式結合，增強凝膠結構的強度。當SPI添加量超過2.5%后，SPI充分吸水膨脹，可能會影響KGM凝膠結構的形成[29]。Liu Xiangyu等[30]的研究表明SPI可能會改變原料分布情況導致魚糜香腸的硬度降低。總體來說，添加量在2.5%以下的SPS和2%以下SPI有利于保持較好的凝膠品質，使得凝膠彈性、硬度和咀嚼性保持在較高水平。

表4 SPS和SPI對KGM凝膠質構特性的影響Table 4 Effects of SPS and SPI on texture characteristics of KGM gels

2.3 SPS和SPI對KGM凝膠持水性和凝膠強度的影響

凝膠強度和持水性能夠直觀反映凝膠的性質，形成凝膠的物質之間通過共價鍵、氫鍵和疏水作用等分子間作用力發(fā)生交聯(lián)、纏繞和聚集形成三維網狀結構，凝膠強度由三維結構的致密程度決定[11]。持水性與三維網絡結構的束縛作用、體系的pH值和氫鍵等作用力有關[30]。由圖1A可知，隨著SPS添加量的增加，KGM凝膠的凝膠強度和持水性呈現(xiàn)逐漸上升趨勢，SPS添加量3%時開始下降。直鏈淀粉濃度與凝膠強度密切相關[31]，SPS添加量的增加提高了體系中直鏈淀粉的濃度，提高了淀粉分子和KGM之間的相互作用和交聯(lián)程度，而SPS添加量過高可能導致直鏈淀粉和KGM總量過多，從而不能充分溶解，相互之間結合不緊密，導致持水率的下降。隨著SPI添加量的增加，KGM凝膠的持水性均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，總體高于未添加時的KGM凝膠（圖1B）。膠凝劑Ca(OH)2的添加可能會導致蛋白質變性，多肽鏈易通過氫鍵與水分子結合，從而提高持水性[32]。KGM的親水性有助于SPI溶解，但SPI含量過高可能會影響KGM正常脫乙酰化和結合水分子的能力，導致凝膠強度和持水性下降?？偟膩碚f，低于3%的SPS和低于2%的SPI有助于凝膠網絡結構和持水性的增強。

圖1 SPS（A）和SPI（B）添加量對KGM凝膠持水性和凝膠強度的影響Fig.1 Effects of SPS (A) and SPI (B) on water-holding capacity and gel strength of KGM gels

2.4 SPS和SPI對KGM凝膠感官評價的影響

由圖2A可知，復合凝膠的總體可接受度隨著SPS添加量的增加而增加，說明SPS對KGM凝膠帶來積極影響。凝膠的色澤、氣味和滋味在SPS添加量小于1.5%時得分變化較小，在添加量大于1.5%后變化較大。SPS能夠給凝膠帶來更多風味，增加凝膠的口感層次，同時增加凝膠的彈韌性，改善其組織形態(tài)，這與質構中彈性和硬度的變化趨勢符合。隨著SPI添加量增加，凝膠總體可接受度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢（圖2B），添加2%以下SPI能改善凝膠的色澤，使表面更加光澤，帶來較為明顯的豆香味。多余的SPI會降低感官得分，同時較高濃度SPI展現(xiàn)出較強的發(fā)泡性能，導致凝膠內部出現(xiàn)氣泡，影響凝膠外觀，也會帶來輕微的咸腥味。

圖2 SPS（A）和SPI（B）對KGM凝膠感官評價的影響Fig.2 Effects of SPS (A) and SPI (B) on sensory evaluation of KGM gels

2.5 SPS和SPI對KGM凝膠流變學特性的影響

儲能模量（G′）和損耗模量（G″）分別反映凝膠體的彈性和黏性特性，tanδ可反映出凝膠體中彈性組分的相對含量。由圖3可知，樣品的G′和G″均隨著頻率的增加而增加，且所有樣品的G′值始終大于G″值，表現(xiàn)出弱凝膠特性[33]。隨著SPS和SPI添加量的增加，G′和G″顯著增加（P＜0.05），且tanδ＜1且逐漸降低，說明彈性組分的相對含量逐漸升高，凝膠性質趨于穩(wěn)定。SPS添加量增加促進了淀粉分子和KGM之間的相互作用和交聯(lián)，使網絡結構更加緊湊[34]，KGM與淀粉浸出的直鏈淀粉結合形成更強的凝膠結構[35-36]，黏彈性增強。SPI能夠增強KGM凝膠的剛性和強度，減弱流動性，表現(xiàn)出典型的彈性凝膠特點，這與龔加順等[37]的研究一致。

圖3 SPS（A）和SPI（B）對KGM凝膠流變學特性的影響Fig.3 Effects of SPS (A) and SPI (B) on rheological properties of KGM gels

2.6 SPS和SPI對KGM凝膠水分分布的影響

通過LF-NMR的分析和反演能夠反映樣品的水流動性，凝膠中的水有3 種狀態(tài)：結合水、不易流動水和自由水。橫向弛豫時間中0.01～3.05 ms之間表示與淀粉或蛋白質緊密結合的水；3.05～75 ms之間表示不易在淀粉或蛋白質之間流動的水；75～500 ms之間表示游離水[27]，峰面積反映了凝膠中結合水、不易流動水和游離水3 種狀態(tài)水的比例。A21、A22及A23和T21、T22及T23分別為凝膠中3 種狀態(tài)水的占比和弛豫時間，弛豫時間和水分流動性呈正比[38]。由表5可知，未添加SPS和SPI時A22的占比超過70%，因為KGM本身具有很強的親水性和高持水能力，抑制水分子流動[18]。隨著SPS添加量的增加，凝膠的T21、T22和A22沒有顯著變化，而A21顯著增加（P＜0.05），說明SPS增加了凝膠中結合水含量，原因可能是淀粉分子通過氫鍵等作用力與水分子緊密結合[39]。隨著SPI添加量的增加，凝膠的T21、T22和A22沒有顯著變化，A21顯著增加（P＜0.05），說明SPI增加了凝膠中結合水的含量，SPI中的蛋白質通過氫鍵、疏水作用等與KGM凝膠結合，增強結合水的能力，進而提高結合水的比例[40]。與此同時，KGM與SPI的結合使蛋白中含有極性和非極性氨基酸的與水結合的分子受到保護，增加結合水的含量[41]。

表5 SPS和SPI對KGM凝膠水分分布的影響Table 5 Effects of SPS and SPI on water distribution of KGM gels

2.7 添加劑的復配

為了使凝膠品質得到綜合改善，選擇在單因素試驗的基礎上，對不同添加物的添加量進行復配處理，確定最優(yōu)復配比。

2.7.1 正交試驗復合凝膠的凝膠性質

用Z-score法對蒸煮品質指標進行無量綱化處理，將兩個指標合并為綜合指標以減小不同單位的影響，結果見表6。

表6 凝膠性質正交試驗結果（無量綱化）Table 6 Results of gel properties from orthogonal array design

由表7極差分析可得RA＞RB＞RC，所以在正交試驗所選的梯度中，SPS對凝膠性質的影響最大，其次是蒸煮溫度，而SPI的影響最小，最佳配比為A2B3C1，即SPS添加量2.5%、蒸煮時間50 min、SPI添加量0.5%。此時制備得到的復合凝膠具有較好的凝膠強度和較高的持水率，凝膠性質綜合評分最高。

表7 L9（34）正交試驗設計及結果（凝膠品質）Table 7 L9(34) orthogonal array design and experimental results for gel quality

2.7.2 正交試驗凝膠的質構品質

利用主成分分析法將多個指標組合成新的綜合指標，對質構各項指標以及彩度值進行分析，具體方法為：對9 組實驗的各個指標進行標準化處理，綜合得分表達式為：

式中：βk為各成分的方差貢獻率；Fk為主成分得分。

正交試驗中復合凝膠質構結果如表8所示。

表8 復合凝膠質構品質正交試驗結果Table 8 Texture quality of composite gels from orthogonal array design

令1、2、3、4、5、6、7分別為硬度、內聚性、彈性、膠黏性、咀嚼性、黏附性和彩度值，各主成分的特征值、方差貢獻率、累計方差貢獻率如表9所示，可知前兩個公因子的特征值大于1，且累計方差貢獻率達到88.61%，說明前兩個主成分基本涵蓋了正交試驗中復合凝膠的質構品質信息。

表9 相關成分特征值、方差貢獻率與累計貢獻率Table 9 Eigenvalues and cumulative contribution percentages of principal components

根據(jù)主成分特征向量（表10），可構建主成分F1、F2與復合凝膠質構指標的線性關系表達式：

表10 主要指標的特征向量Table 10 Eigenvectors of principal components for texture characteristics

由于各指標的單位不同，所以對其進行標準化處理，得到標準化后的評價值F1、F2（表11），以兩個主成分與其方差貢獻率和累計方差貢獻率的商構建出復合凝膠質構品質的綜合評價T2，T2是主成分F1、F2的線性組合：T2＝0.733 4F1＋0.266 6F2，此公式為正交試驗中質構品質的綜合評價結果。

表11 復合凝膠質構品質正交試驗結果分析（主成分分析法）Table 11 Results of PCA for texture quality of composite gels from orthogonal array design

利用主成分分析法對正交試驗質構品質進行分析，將得到的綜合評分T2代入正交試驗表中，由表12可知，RA＞RB＞RC，在正交試驗所選的添加比例中，SPS對復合凝膠質構綜合評分影響最大，其次是蒸煮時間，SPI的影響最小。從質構品質指標考察復合凝膠最佳配比為A2B1C2，即SPS添加量2.5%、蒸煮時間30 min、SPI添加量1%。此時復合凝膠具有質構特性和色澤。

表12 L9（34）正交試驗設計及結果（質構品質）Table 12 L9(34) orthogonal array design and experimental results for texture quality

2.7.3 正交試驗凝膠的感官評價

由表13可得，RC＞RB＞RA，SPI和蒸煮溫度對感官評分有較大影響，但SPS對感官評分的影響較小。以感官評價綜合指標為評判標準的復合凝膠最佳配比為A3B3C2，即SPS添加量3.0%、蒸煮時間50 min、SPI添加量1.0%，此時的復合凝膠感官評價得分高。

2.7.4 綜合評分法

采用隸屬度的綜合評分法，以凝膠性質、質構品質和感官評價3 項指標對復合凝膠進行綜合評分[42]。由于3 個指標都是數(shù)值越大代表品質越好，所以統(tǒng)一用下式計算：

式中：yM為該指標的最大值；ym為最小值；yi為平均值。

在實際評價過程中，各指標的正負和權重系數(shù)可視指標的性質和側重程度而定，只需確保權重系數(shù)為1即可[43]。添加SPS和SPI的目的是為了提升凝膠強度、質構品質，得到更高的感官評價，能被消費者接受。設定各項指標權重系數(shù)分別為感官品質0.4，凝膠性質0.2，質構品質0.4。綜合評分Y公式如下：

由表14可得，RA＞RC＞RB，通過綜合分析法可以發(fā)現(xiàn)SPS添加量對復合凝膠的品質影響最大，其次是SPI添加量，蒸煮時間的影響相對較小。由正交試驗綜合評分得到復合凝膠的最佳配比為A2B3C2，分別為SPS添加量2.5%、蒸煮時間50 min、SPI添加量1.0%。

表14 L9（34）正交試驗設計及結果Table 14 L9(34) orthogonal array and experimental results

由表15可得，A、C為極顯著因素（P＜0.01），B為顯著因素（P＜0.05），空列影響不顯著。由于最佳配比未出現(xiàn)在9 個實驗組中，對最佳配比進行驗證，結果發(fā)現(xiàn)最佳配比的復合凝膠品質得到了明顯改善，凝膠表面有光澤感，具有較強的彈性和韌性。

表15 綜合評分方差分析Table 15 Analysis of variance of comprehensive scores

2.7.5 最佳配比復合凝膠質構性能分析

選取SPS質量分數(shù)2.5%、SPI質量分數(shù)0.5%、蒸煮時間30 min條件制備的復合凝膠與優(yōu)化制備后的復合凝膠進行質構對比。如表16所示，優(yōu)化制備后的凝膠其硬度、彈性、咀嚼性和凝膠強度分別提高了26.88%、10.62%、20.91%和21.30%，均顯著高于優(yōu)化制備前的復合凝膠。

表16 優(yōu)化后復合凝膠質構性能分析Table 16 Texture properties of unoptimized and optimized composite gels

2.7.6 最佳配比復合凝膠掃描電子顯微鏡觀察分析

選取SPS添加量2.5%、SPI質量分數(shù)0.5%、蒸煮時間30 min制備的復合凝膠與優(yōu)化制備后的復合凝膠進行掃描電子顯微鏡觀察分析。如圖4所示，優(yōu)化制備前后凝膠微觀結構差異較大。優(yōu)化制備后的復合凝膠孔隙縮小，結構連續(xù)，較為致密（圖4A）；優(yōu)化制備前的凝膠呈無規(guī)則多孔結構，結構較疏松，孔隙較大且分布不均（圖4B）?？紫兜奶钛a與SPS和SPI有關，在復合凝膠制備過程中，SPS吸收水分，膨脹釋放出直鏈淀粉與KGM結合，在交聯(lián)過程中形成三維網狀結構[44]。SPI在Ca(OH)2和加熱條件下變性，與KGM形成交聯(lián)產生網絡結構[45]。優(yōu)化制備后的復合凝膠體系內部相互作用加強，穩(wěn)定性提高。因此，優(yōu)化制備后的配比有效改善了KGM凝膠的結構和性能。

圖4 優(yōu)化制備前后復合凝膠的掃描電子顯微鏡觀察Fig.4 SEM observation of unoptimized and optimized composite gels

3 結論

通過單因素試驗設計和綜合評分試驗設計，探究SPS和SPI對KGM凝膠色澤、質構特性、凝膠強度、水分分布、持水性、流變學特性和微觀結構的影響，得出以下結論：添加SPS和SPI能夠改善KGM凝膠的外觀和口感，提高凝膠硬度、彈性和咀嚼性；G′和G″增加說明提高KGM凝膠黏彈性；顯著提高結合水的含量。通過調整SPS和SPI質量分數(shù)可以優(yōu)化KGM凝膠的質地、外觀和口感，優(yōu)化配比后的復合凝膠三維網絡結構更加致密，穩(wěn)定性得到提高。

未來可以進一步研究SPS和SPI對不同濃度KGM的影響，同時引入更多測量性指標量化復合凝膠參數(shù)，探究KGM、蛋白質和淀粉之間膠凝機制，為復合凝膠的研究應用提供更多參考。