李扬扬,李 帅,郭玉蓉,*,施春阳,张晓瑞,邓 红

(1.陕西师范大学食品工程与营养科学学院,陕西西安 710119;2.陕西科技大学生命科学与工程学院,陕西西安 710021)

辅料对乳酸菌发酵苹果肉渣膳食纤维咀嚼片感官品质的影响

李扬扬1,李 帅1,郭玉蓉1,*,施春阳2,张晓瑞1,邓 红1

(1.陕西师范大学食品工程与营养科学学院,陕西西安 710119;2.陕西科技大学生命科学与工程学院,陕西西安 710021)

以苹果肉渣、羊乳为主要原料,接种嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌进行发酵,发酵后的苹果肉渣经干燥粉碎后过筛,制成苹果肉渣膳食纤维基料。原辅料经混合、造粒、干燥、压片等工序加工后,制成苹果肉渣膳食纤维咀嚼片。通过单因实验和正交实验确定了咀嚼片的最佳辅料处方为甘露醇∶木糖醇为3∶2,柠檬酸用量为1.0%,PVP-k30用量为5.0%,硬脂酸镁用量为1.5%,在此条件下感官评分达到48.54。

苹果肉渣,乳酸发酵,膳食纤维,咀嚼片

苹果渣是一种工业附加值高、可综合利用、富含各种营养成分的农产品加工产物。近年来,国内外对于苹果渣的营养成分分析有比较多的报道,主要特点是粗纤维相对较多、蛋白质含量较低[1-4]。膳食纤维具有调节肠道菌群、预防便秘、防癌抗癌等生理功能,在食品营养和临床医学上的重要作用受到人们的普遍关注,已成为人类的第七大营养素[5-8]。山羊乳富含蛋白质、脂肪、乳糖、矿物质及多种维生素,且含量均高于牛奶和人奶,被人们视为乳类中的精品[9]。咀嚼片是指在口腔中咀嚼或着吮服使片剂溶化后吞服的片剂,可吞服、咀嚼含吮或用水分散后服用[10]。在医药、食品保健领域得到广泛应用,尤其在食品保健领域的应用越来越广泛[11]。

本研究以苹果肉渣为主要原料,添加一定量羊乳,利用乳酸菌进行发酵,研制出富含膳食纤维和大量活性乳酸菌的苹果肉渣基料,再经过干燥、粉碎、制粒、压片等工艺制备成膳食纤维咀嚼片,不仅可提高咀嚼片的膳食纤维含量与活性益生菌的浓度,还可改善羊乳的不良风味。本研究既充分利用了工业废料,又提高了苹果制品的营养价值,且达到了动物性与植物性食物在营养上的互补,为苹果肉渣新产品的开发和实际生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 苹果肉渣 陕西师范大学食品学院冷破碎制汁生产线提供;全脂羊乳粉 陕西红星乳业有限公司。

1.1.2 乳酸菌(含噬热链球菌、保加利亚乳杆菌) 丹尼斯克公司。

1.1.3 甘露醇、木糖醇、淀粉、糊精、滑石粉、硬脂酸镁、微粉硅胶、柠檬酸等均为食品级;一级水,95%(v/v)乙醇。

1.2 仪器与设备

JA2003电子天平 上海精密科学仪器有限公司;LGJ-18C真空冷冻干燥机 北京四环科学仪器厂;WK-200B高速粉碎机 青州市精诚医药装备制造有限公司;16、20、100目筛网;101型电热鼓风干燥箱 北京科伟永兴仪器有限公司;YD-1片剂硬度测试仪 天津市国民医药有限公司;压片机 广州骏达机械有限公司。

1.3 工艺路线

1.4 操作要点

1.4.1 发酵,接种 将苹果肉渣与羊乳混和均匀后经100℃,杀菌15min,杀菌处理后,迅速冷却至43℃左右接入5%(w/w)乳酸菌发酵剂,充分搅拌后在43℃进行恒温培养发酵8h,再经4℃后发酵12h。

1.4.2 原料超微粉碎 实验采用自然晾晒干燥法对发酵渣进行脱水干燥,干燥后的苹果肉渣经粉碎,过100目筛网,使最大颗粒半径小于50μm。

1.4.3 辅料的筛选 本实验原料为发酵的苹果肉渣,原料本身有苹果清香和发酵乳香,只需加入少量柠檬酸作为酸味剂,添加少量木糖醇作为填充剂和甜味剂。

1.4.4 制粒 实验采用颗粒压片法,将肉渣粉末制成软材,过16目筛网制粒,经45℃干燥2h后过20目筛整粒。

1.4.5 压片 本实验参考张艳荣等[12]玉米膳食纤维直接压片工艺研究的方法,以片剂的外观、硬度、口感为评价指标,选择合适的压力。

1.5 实验方法

1.5.1 填充剂的选择 以颗粒外观、片剂外观、口感、硬度和吸湿率为指标,预选填充剂分别为甘露醇、木糖醇、淀粉、糊精,通过对颗粒的综合评价,选择合适的填充剂和用量。

1.5.2 润湿剂的选择 常用的润湿剂有水、60%(v/v)和95%(v/v)的乙醇溶液,以软材状态、颗粒外观、颗粒得率、硬度为评价指标,筛选出最佳润湿剂种类和用量。

1.5.3 润滑剂的选择 润滑剂一般具有润滑性、助流性和抗粘附性,常用量为0.3%～3%。该实验用硬脂酸镁、滑石粉作为润滑剂,考察不同润滑剂对颗粒流动性、片重差异和片剂硬度的影响,确定最佳润滑剂和用量。

1.5.4 咀嚼片配方 通过单因素与正交实验确定其最佳配方。

研究甘露醇∶木糖醇(填充剂)、柠檬酸(酸味剂)、PVP-k30(粘合剂)、硬脂酸镁(润滑剂)的添加量对苹果肉渣膳食纤维咀嚼片的影响。单因素实验设见表1。

表1 单因素实验Table 1 The single factor experiment

基于单因素实验的基础上,以甘露醇∶木糖醇(填充剂)、柠檬酸、PVP-k30、硬脂酸镁添加量为主要影响因素,以感官评分为标准,进行四因素三水平L9(34)正交实验设计,确定最佳辅料添加量,实验因素及水平设计见表2。

表2 正交实验因素水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal test

1.6 测定方法

1.6.1 颗粒休止角a°的计算 颗粒休止角的大小反映了颗粒之间相对运动的自由程度或颗粒群流动性的大小程度,实验参照GB/T11986-89《表面活性剂 粉体和颗粒休止角的测定》[13]推荐的方法,并参照董玉秀[14]提出的方法进行改进,采用固定圆锥底法进行测定。

1.6.2 颗粒得率的计算 同时制备相同软材,过16目筛手工制粒,45℃干燥后先过20目筛再过10目筛整粒,计算得率。

颗粒得率(%)=(颗粒质量/混合物料质量)×100

1.6.3 吸湿百分率的计算 实验考察不同辅料对咀嚼片吸湿性的影响,进一步判断其对咀嚼片稳定性的影响,选择合适的辅料。参照尹晓琴等人[15]测定吸湿率的方法进行测定。

表3 苹果肉渣膳食纤维片的感官指标Table 3 Sensory evaluation standards of apple pomace fiber chewing tablets

表4 填充剂筛选结果Table 4 Filter result of different fillers

表5 润湿剂选择结果Table 5 Selection of wetting agent

1.6.4 片重差异计算 以片重变异系数C×V%为指标作为润滑剂的一个筛选条件。样品组随机抽取20片,称重后并按照下列公式计算片重变异系数。

C×V%=S/X×100%

注:S为片剂重量离差,X为平均片重。

1.6.5 咀嚼片的感官评价 咀嚼片感官评价的指标有:外观、色泽、口感、风味和质地,感官得分为5个指标总和。感官评价由受过专门培训的食品工作者进行评价,共20人,分两组,每组10人,取每组得分平均值,最后两组平均。咀嚼片感官指标见表3。

1.6.6 理化指标测定 粗蛋白测定:凯氏定氮法,参照GB 5009.5-2010[16];粗脂肪测定:索氏提取法,参照GB/T 14772-2008[17];粗纤维测定:参照GB 5009.10-2003[18];水分测定:105℃恒重法[19]。微生物指标根据 GB 4789.2-2010[20]测定菌落总数,根据GB 4789.3-2010[21]对大肠菌群计数,参照GB 4789.15-2010[22]对产品中霉菌和酵母菌进行检测。

2 结果与讨论

2.1 辅料的筛选

2.1.1 填充剂的筛选 分别选用甘露醇、糊精、淀粉和甘露醇∶木糖醇(3∶2)为填充剂进行制片。以颗粒外观、片剂外观、口感和硬度为指标筛选填充剂,结果见表4。纯肉渣和添加不同填充剂混匀后的肉渣吸湿率的关系见图1。

图1 不同填充剂吸湿率随时间变化图Fig.1 Changes of fillers moisture absorption rate

由表4可知,淀粉作为填充剂口感不好,并且可压性也不好;糊精处理后的片剂表面有斑点;木糖醇粘度过大,难以制粒和成型;单独加甘露醇片剂味道比较淡,甘露醇与木糖醇复合后的效果较好,甜味适中,并且片剂效果最好。图1吸湿率可知,比较添加辅料前后,咀嚼片吸湿率明显降低,尤其是添加甘露醇与木糖醇测得的吸湿率较小。综合上述,填充剂选择甘露醇与木糖醇复合为最优。

2.1.2 润湿剂的筛选 将果渣、甘露醇等原辅料混匀,分别用适量水、60%(v/v)和95%(v/v)乙醇为润湿剂制软材进行制片。以软材状态、颗粒外观、颗粒得率和片剂硬度为指标筛选最佳润湿剂,结果见表5。

表6 润滑剂筛选结果Table 6 Selection of lubricating agent

由表5可知,水做润湿剂成本较低,并且对发酵肉渣中的乳酸菌没有破坏作用,但是制的软材成团结块,且片剂的硬度较小,达不到标准要求;60%(v/v)和95%(v/v)的乙醇做润湿剂,软材和片剂效果都较好,但是高浓度乙醇对乳酸菌有一定的破坏,若适当降级乙醇浓度,可减少对乳酸菌的破坏,并且制得的片剂质量较好。因此,实验最终选用60%(v/v)的乙醇溶液为润湿剂。

2.1.3 润滑剂筛选 将果渣、甘露醇等原辅料混匀,以1.5%(w/w)的滑石粉、硬脂酸镁为润滑剂进行制片。以颗粒流动性、平均片重、片重差异和片剂硬度作为评价指标,选出合适的润滑剂。结果见表6。

由表6可知,滑石粉作为润滑剂片重差异比硬脂酸镁大,并且超过药典规定片重差异限量。硬脂酸镁可以更好的防止片剂粘连,压片效果更好,片重差异较小,片剂硬度也适宜(6.0～7.0kg/cm2),因此实验最终选用硬脂酸镁作为润滑剂。

2.2 咀嚼片配方

2.2.1 单因素实验 研究填充剂(甘露醇:木糖醇)、柠檬酸(酸味剂)、PVP-k30(粘合剂)、硬脂酸镁(润滑剂)的添加量对苹果肉渣膳食纤维咀嚼片的影响。其结果如图2～图5所示。

图2 填充剂对感官评分的影响Fig.2 Influence of filler on the sensory score

通过单因素实验得知以甘露醇与木糖醇复合作为填充剂,添加比值为3∶2时,咀嚼片具有较好的感官评价,感官评分最高,片剂效果达到最佳。

图3 柠檬酸添加量对感官评分的影响Fig.3 Influence of citric acid on the sensory score

柠檬酸作为酸味剂有利于改善咀嚼片的口感与风味,通过单因素实验结果可知柠檬酸添加量大于1.5%(w/w)时,感官评分显著降低,口感与风味变差,实验拟以1.0%(w/w)作为最适添加量。

图4 PVP-k30添加量对感官评分的影响Fig.4 Influence of PVP-k30 on the sensory score

PVP-k30添加量过少,不利于产品成型,产品质地较差,添加量过多增加压片难度,导致片剂过硬,无法食用。由图4可知,4.0%～6.0%(w/w)添加量使咀嚼片感官效果达到最好。

图5 硬脂酸镁对感官评分的影响Fig.5 Influence of magnesium stearate on the sensory score

由图5可知,当添加量大于2.5%(w/w)时感官评分显著下降,影响片剂的色泽及口感,实验拟以1.5%(w/w)作为最适添加量。

2.2.2 正交实验 正交实验结果及极差分析结果见表7、表8。

由正交结果表7的极差分析可知,各因素对咀嚼片的影响顺序为A>C>B>D,即填充剂用量是影响咀嚼片品质的最主要因素,粘合剂、柠檬酸次之,硬脂酸镁影响相对较小;因素A最优水平为A1,因素B、C、D优水平分别为B2、C2、D2。由表8方差分析结果可知,各因素p值均小于0.01,其差异对咀嚼片的品质影响极显著。综上所述,本实验最终确定的优水平组合为A1B2C2D2,即甘露醇∶木糖醇为3∶2,柠檬酸用量为1.0%(w/w),PVP-k30用量为5.0%(w/w),硬脂酸镁用量为1.5%(w/w),得到的咀嚼片总体得分最高,口感、外观等各项指标得分均较高,并且甘露醇和木糖醇作为填充剂、甜味剂时,具有抗龋齿、改善肠胃功能的作用,在产品达到良好口感和风味的同时,增加了产品的保健功能;柠檬酸调节膳食纤维片的口感,使其酸甜可口;硬脂酸镁作为润滑剂和赋形剂赋予膳食纤维片光洁圆润的外观。

表8 正交实验方差分析Table 8 Sensory score variance analysis

注:**,差异极显著性,p值<0.01。

表7 正交实验结果与分析Table 7 Results and analysis of orthogonal test

2.3 咀嚼片理化指标

理化指标:片重为0.8g,每片产品中水分≤5%;蛋白质为64.9mg,约占8.1%;脂肪50.4mg,约占6.3%;膳食纤维221.6mg,约占27.7%。微生物指标:细菌总数<100cfu/mL,大肠菌群<10cfu/g,霉菌、酵母菌、致病菌未检出。

3 结论

该实验确定了咀嚼片的最佳辅料处方:甘露醇∶木糖醇为3∶2,柠檬酸用量为1.0%,PVP-k30用量为5.0%,硬脂酸镁用量为1.5%。实验得到的产品具有苹果清香和发酵乳香,口感清凉,酸甜适宜,膳食纤维含量丰富,营养均衡,可作为一种功能性保健食品,与市场上现有的单一奶片和单一膳食纤维片相比,其具有独特的生物学保健作用。

[1]Waugh A J B. Apple pomace-waste or asset?[J]. South African Food Review,1981,8(3):27.

[2]李彩凤,杨福有.苹果渣的营养成分及利用[J].饲料博览,2001(2):38.

[3]李建国. 果渣作为饲料资源的开发与利用[J].畜牧与饲料科学,2005(6):10-12.

[4]何平,陈茂彬.果渣的开发利用研究[J].饲料工业,2007,28(1):54-56.

[5]Sheile A B,Nicholas E D,Robert L,et al. Dietary fibre in food and protection against colorectal cancer in the European prospective investigation into cancer and nutrition(EPIC):an observational study[J]. The Lancet,2003,361:1496-1501.

[6]Ulrike P,Rashmis,Nilanjan C,et al. Dietary fibre and colorectal adenoma in a colorectal cancer early detection programme[J]. The Lancet,2003,361:1491-1495.

[7]Terry P,Giovannucci E,Michels K B,et al. Fruit,vegetables,dietary fiber and risk of colorectal cancer[J]. Journal of the National Cancer Institute,2001,93:525-533.

[8]李汉臣,王金侠,孟军,等.不同剂量苹果膳食纤维对小鼠高血糖和高血脂的影响[J].食品科学,2011,32(11):281-283.

[9]Haenlein G F W. Gaot milk in human nutrition[J]. Small Ruminat Research,2004(51):155-163.

[10]周曼.参灵力伸咀嚼片制备工艺与质量标准及方药影响药物代谢机制的探讨[J].北京：北京中医药学,2013,5.

[11]施听磊,黄绳武. 咀嚼片的研究进展[J].药学专论,2008,17(4):17-18.

[12]张艳荣,李敏,吴丽娟,等. 玉米膳食纤维直接压片工艺研究[J].食品科学,2011,32(24):141-146.

[13]GB/T11986-89,表面活性剂 粉体和颗粒休止角的测定[S].

[14]董玉秀,宋珍鹏,素娟. 对休止角测定方法的讨论[J].中国药科大学学报,2008,39(4):317-320.

[15]尹晓琴,顼佳音,杜林娇,等.几种常用辅料在复方中药制剂中阻湿性能的比较[J].中国中药杂志,2013,38(14):2297-2301.

[16]GB 5009.5-2010,食品中蛋白质的测定[S].

[17]GB/T 14772-2008,食品中粗脂肪的测定[S].

[18]GB/T 5009.10-2003,植物类食品中粗纤维的测定[S].

[19]GB 5009.3-2010,食品中水分的测定[S].

[20]GB 4789.2-2010,食品微生物学检验 菌落总数测定[S].

[21]GB 4789.3-2010,食品微生物学检验 大肠菌群计数[S].

[22]GB 4789.15-2010,食品微生物学检验 霉菌和酵母计数[S].

Effect of accessory on the dietary chewable tablet sensory score fermented by Lactobacillus

LI Yang-yang1,LI Shuai1,GUO Yu-rong1,*,SHI Chun-yang2,ZHANG Xiao-rui1,DENG Hong1

(1.College of Food Engineering and Nutritional Science,Shaanxi Normal University,Xi’an 710119,China;2.College of Life Science and Engineering,Shaanxi University of Science & Technology,Xi’an 710021,China)

Taking apple flesh pomace and goat milk as the raw material,dietary fiber basic material was prepared byLactobacillusbulgaricusandStreptococcusthermophilusfermentation. Then the dietary chewable tablets were produced by the processes such as mixing,pilling,sieving,dying and tabletting. The best prescription was obtained through single factor and orthogonal experiment. The optimum accessory conditions for chewable tablets were as follows:mannitol∶xylitol was 3∶2,citric acid was 1.0%,PVP-K30 was 5.0% and magnesium stearate was 1.5%,under these conditions,the sensory score was 48.54.

apple flesh pomace;Lactobacillus fermentation;dietary fiber;chewing tablet

2014-09-09

李扬扬(1990-)，女，硕士研究生，主要从事食品功能成分开发及利用方面的研究。

*通讯作者:郭玉蓉(1962-)，女，博士，教授，主要从事食品生物加工研究。

现代农业产业技术体系建设专项资金资助(GK661001)；中央高校基本科研业务费专项资金项目(GK261001330)。

TS201

B

1002-0306(2015)11-0218-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.11.036