响应面法优化荆芥生物降解口香糖工艺.pdf
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1、第42 卷第4期2023年8 月文章编号:2 0 9 5-7 3 8 6(2 0 2 3)0 4-0 0 17-0 8DOI:10.3969/j.issn.2095-7386.2023.04.003武汉轻工大学学报Journalof Wuhan PolytechnicUniversityVol.42 No.4Aug.2023响应面法优化荆芥生物降解口香糖工艺张乐乐1,楚艳艳,陈美珠”,汪菲菲”,刘生杰12(1.阜阳师范大学生物与食品工程学院,阜阳2 3 6 0 3 7;2.阜阳师范大学信息工程学院,阜阳2 3 6 0 41;3.南京农业大学食品科技学院,南京2 10 0 9 5)摘要:为克服传
2、统口香糖胶基不易分解的缺点。采用玉米醇溶蛋白作为胶基,将荆芥汁作为风味剂制成爆珠口香糖。试验以制备玉米醇溶蛋白胶基的加热温度、加热时间以及食用乙醇的浓度进行单因素试验,在此基础上利用响应面优化法确定口香糖的最佳工艺参数。最佳条件为玉米醇溶蛋白的加热温度为6 2、时间为5 5 min、食用乙醇浓度为7 9%。此时口香糖的降解率为(12.2 3 士2.45)%。在此工艺下制备的荆芥口香糖,外观良好,口感风味尚佳。关键词:口香糖;玉米醇溶蛋白;荆芥;可降解;响应面中图分类号:TS246.5Optimization of production technology of degradable schi
3、zonepeta tenuifoliabriq chewing gum by response surface methodologyZHANG Lele 1.2,CHU Yanyan2,CHEN Meizhu 3,WANG Feifei 2,LIU Shengjie 1.2(1.School of Biology and Food Engineering,Fuyang Normal University,Fuyang 236037,China;2.School of information engineering,Fuyang Normal University,Fuyang 236041,
4、China;3.School of food science and technology,Nanjing Argicultural University,Nanjing 210095,China)Abstract:In order to change the nonbiodegradable characteristic of traditional chewing gum,Zein was takenas gum base,and Schizonepeta tenuifolia briq juice was used as flavor agent to make popping bead
5、s to pro-duce a new chewing gum.to determine the best recipes Schizonepeta tenuifolia briq chewing gum by singlefactor test and response surface method.The best formula of chewing gum is heating temperature 62 C,heating time 55 min,edible ethanol concentration 79%.and then the degradation rate was 1
6、2.23 2.45%.Key words:chewing gum;zein;Schizonepeta tenuifolia briq;degradable属于辛香蔬菜,嫩叶可做调味料。荆芥所含化学成1引言分种类较多,主要是挥发油类、单类、单枯苷类、黄荆芥(Schizonepeta tenuifolia Briq.)为唇形科酮类和酚酸类等成分2 。研究发现荆芥的汁提取物一年生草本植物。主治风寒感冒、头痛、麻疹,疮疡中的总多酚具有抗氧化和抗炎效应,对革兰氏阴性初起,是中医临床常用药物1。荆芥具有强烈香气,菌和革兰氏阳性菌表现出抗菌性3.4,荆芥挥发油收稿日期:2 0 2 3-0 8-0 1.作者简
7、介:张乐乐(19 8 7-),女,讲师,博士,E-mail:3 42 8 2 9 0 42 q q.c o m.通信作者:刘生杰(19 7 1-),男,教授,博士,E-mail:45 10 17 6 6 6 q q.c o m基金项目:安徽省高校优秀青年人才支持计划一般项目(编号:gxyq2022190);阜阳师范大学信息工程学院青年人才重点项目(编号:2021XGRCXM004);国家级大学生创新训练项目(编号:2 0 2 2 13 6 19 0 0 5);阜阳地方农产品食品工艺开发科研创新团队科研项目(编号:FX2020KCT02);阜阳师范大学横向项目(编号:SXHZ202009)。文献
8、标识码:A18也表现出抑菌的活性5 。口香糖是全世界流行的一种糖果产品,发挥重要的经济作用。嚼口香糖可以减少蛀牙,提高注意力,缓解紧张,清新口气,减少吸烟冲动,作为低卡路里的零食,通过咀嚼摄入补充维生素或是药物,减轻飞机起飞时带来的耳部不适6 。同时有助于剖宫产后胃肠功能的恢复7。传统口香糖采用生物难降解的树脂作为胶基,咀嚼后的残基被随意丢弃,很难降解,又具有黏弹性,对环境造成很大的污染。玉米醇溶蛋白是很好的胶基代替物,黏度与硬度均符合要求,还具有营养,并且是一种生物可降解材料8 。本试验以玉米醇溶蛋白为胶基,添加荆芥汁爆珠外裹糖衣制成可降解口香糖。既完善口香糖预防口腔疾病的功能,又解决了口香
9、糖难降解的环保问题,也为荆芥的开发利用提供了参考依据。2材料与方法2.1实实验材料与仪器玉米醇溶蛋白(上海兴业生物科技有限公司);新鲜荆芥(阜阳永辉超市);食用海藻酸钠、食用乳酸钙(浙江一诺生物科技有限公司);绵白糖(南京甘汁园糖业有限公司);食用乙醇(帕慕斯生命之水伏特加蒸馏酒)。仪器:烘箱(型号:DGT-G,合肥华德利科学器材有限公司);质构仪(型号:TAXTC,上海保圣实业发展有限公司)、超净工作台(型号:SW-CJ-1G,苏州博莱尔净化设备有限公司)、微生物培养箱(型号:PWT-P75B,合肥华德利科学器材有限公司);电热恒温培养箱(型号:DHP-9162,上海一恒科学仪器有限公司)。
10、项目色泽(15 分)形态(2 5 分)质地(3 0 分)风味(3 0 分)武汉轻工大学学报2.2工艺流程图玉米醇溶蛋白胶基包裹糖衣荆芥爆珠图1口香糖工艺流程图Fig.1Production process of chewing gum2.3实验方法2.3.1玉米醇溶蛋白胶基的制备将玉米醇溶蛋白加人一定浓度的食用乙醇溶液,待全部溶解后放入烘箱中。以一定温度加热玉米醇溶蛋白溶液,干燥后加适量水揉至蛋白软化,塑型。2.3.2荆芥汁爆珠的制备取食用海藻酸钠溶于一定比例的荆芥汁中,混匀。用吸管滴入1:5 0 的乳酸钙溶液中,待爆珠成型后捞出。荆芥汁与水的比例对爆珠成型的影响:分别取荆芥汁与水1:1、1:
11、2、1:3、1:4、1:5 混匀后溶解食用海藻酸钠。用吸管滴人乳酸钙溶液中,观察爆珠是否形成。2.3.3糖衣的制备制作好的荆芥汁爆珠加入玉米醇溶蛋白胶基中。取5 0 g绵白糖于锅中加适量纯净水,将绵白糖加热至微黄,趁热将口香糖裹上糖衣,包裹均匀后,取出冷却即可。2.3.4灭菌将制备的口香糖放在紫外线下灭菌3 0 min。2.3.5感官评价由10 位感官评价员,分别从色泽、形态、质地、风味进行感官评价。感官评价标准见表1。表1感官评价标准Table 1sStandards of grading on sense成品效果均匀一致,有光泽,符合该品种应有的光泽基本均匀一致,有一定光泽,符合该品种应有
12、的光泽不均匀一致,无光泽,色泽异样块形完整,圆滑,无裂缝,无明显变形块形基本完整,表面不粗糙,无明显裂缝、变形现象块形不完整,表面粗糙,有明显裂缝和变形现象不粘牙,咀嚼后有较强的黏弹性和延展性,咀嚼后不会散开或太硬不粘牙,咀嚼后有黏弹性和延展性,咀嚼后轻微散开或变硬粘牙,咀嚼后无较大的黏弹性和延展性,咀嚼后有散开或过硬现象香味适中,滋味纯正,符合该品种应有的口味香味有点淡或浓,滋味较纯正,基本符合该品种应有的口味香气过浓或过淡,滋味不纯正,不符合品种应有的口味2023年成品品质检测分值11-156-100518-259-170821-3011200-10213011200-104期2.3.6荆
13、芥口香糖制备的单因素试验(1)加热温度对口香糖的影响取一定量的玉米醇溶蛋白,加入7 0%的食用乙醇溶液使其完全溶解。分别放人40、5 0、60、7 0、8 0 的烘箱中加热7 0 min。按照上述方法,制成成品,感官评价,统计分数。(2)食用乙醇浓度对口香糖的影响分别取浓度为6 0%、7 0%、8 0%、9 0%、10 0%的食用乙醇溶解玉米醇溶蛋白。待溶解后,放人6 0 的烘箱中加热7 0 min。按照上述方法,制成成品,感官评价,统计分数。(3)加热时间对口香糖的影响取一定量的玉米醇溶蛋白,加人8 0%的食用乙醇溶液使其完全溶解。放人6 0 的烘箱中分别加热 3 0 min、5 0 m i
14、n、7 0 m in、9 0 m in、110 m in。按照上述方法,制成成品,感官评价,统计分数。2.3.7响应面实验设计以单因素实验结果为基准,选择玉米醇溶蛋白加热温度(A)、加热时间(B)、食用乙醇浓度(C)三个因素,感官评价分数为响应值(Y),设计三因素三水平的响应面试验,见表2。表2 响应面实验因素水平表Table 2 The factors and levels of responsesurface experimentA加热温度B加热时间水平/-150600+12.3.8质构检测选用最佳工艺条件下制备的荆芥口香糖与市售口香糖进行全质构(TPA)测定。参数设置 :探头TA/5,测
15、试速度0.5 mm/s,测试前速度2.0 0 mm/s,测试后速度1.0 0 mm/s,目标模式为距离,测试类型为下压,目标值0.5 mm,时间2.0 0 s,接触点5.0 0 g,接触点类型为力,测试口香糖的硬度、弹性、黏聚性、回复性、咀嚼性。2.3.9口香糖咀嚼后残渣土埋法自然降解实验分别将最佳工艺条件下制备的荆芥口香糖和市售口香糖经咀嚼后,埋入土内进行自然降解实验,土深2 0 cm,接触土壤6 0 d,计算口香糖失重率,见公式(1)。G=G100%W=G2张乐乐,楚艳艳,陈美珠,等:响应面法优化荆芥生物降解口香糖工艺C食用乙醇/min浓度/%30705080707019式中:W表示失重率
16、,%;Gi表示掩埋后残渣质量,g;Gz表示掩埋前残渣质量,g。2.3.10数据处理采用OriginPro8.6软件绘图分析,所有数据用“平均值士标准差”表示。用Design-Expert8.0.6软件模拟多元响应面回归模型3结果与分析3.1#荆芥汁与水的比例对爆珠成型的影响由表3 可以看出,荆芥汁含量过高时,爆珠不易成型。当荆芥汁的含量过低时,荆芥风味不足。因此选择荆芥汁与水的比例为1:4,制成具有荆芥风味的爆珠。表3 荆芥汁与水的比例对爆珠成型和风味的影响Table 3 Influence of the ratio of Schizonepetatenuifolia briq juice t
17、o water on beads and荆芥汁与水的比例荆芥风味1:1不成型1:2不成型1:3不成型1:4成型1:5成型3.2加热温度对口香糖的影响由图2 可以看出,加热温度为40 和5 0 时,感官评价分数分别为7 8.6 土2.8 分和8 4.5 土1.4分,此时的口香糖稀软,感官评价分数较低。加热温度为7 0 时,感官评价分数为8 5.1土1.1分,口香90糖的质地较脆,导致黏性较低,咀嚼性过强,影响口感。加热温度为8 0,感官评价分数为8 2.3 士1.9分,口香糖质地过硬,咀嚼性较差。当温度为6 0 时感官评价分数最高为8 7.6 士0.9 分,此时的弹性、黏性、咀嚼性均良好。研究发
18、现,经过热处理后的玉米醇溶蛋白的溶解性发生显著提高10 ,可能是由于加热使得分子间共价键或非共价键发生断裂11,使得玉米醇溶蛋白结构展开,增加与水的相互作用,从而提高了溶解度。温度继续升高,玉米醇溶蛋白乳化稳定性显著降低,乳化稳定性整体随着温度的升高而降低10。主要由于加热处理使得玉米醇溶蛋白分子极化,在蛋白质表面暴露内部的疏水氨基酸残基,促进油/水界面,乳化能力升高12 。但随着暴露的疏水性氨基酸残基过多,降低油/水界面的稳定性,使得蛋白的乳化能力下降。因此,选择加热温度(1)60为响应面设计中心点。flavor of chewing gum爆珠是否成型无无无较浓较淡2010078.6806
19、040200图2 加热温度对口香糖的影响Fig.2 Influence of heating temperatureon sense of chewing gum3.3食用乙醇浓度对口香糖的影响由图3 可以看出,当食用乙醇浓度分别为6 0%和7 0%,感官评价分数分别为8 4.4士1.9 分和8 7.6士0.9 分。乙醇浓度相对较低时,导致口香糖的弹性较大,咀嚼性过强,口感较差,使得感官评价分数较低。9 0%的乙醇浓度感官评价分数为8 5.7 士1分,此时的口香糖咀嚼粘牙。10 0%乙醇溶解玉米醇溶蛋白效果不佳,制备的口香糖质地较差。而乙醇浓度为80%时,口感最好,感官评价分数为8 9.0 士
20、0.7 分。Yamada等13 研究发现,扫描电镜下乙醇中的玉米醇溶蛋白聚集成一个个小球。乙醇浓度越大,得到的玉米醇溶蛋白颗粒越小,粒径一般在10 0 2 0 0 nml141,制备口香糖时口感细腻。综合感官评价,选择的食用乙醇浓度8 0%为响应面设计中心点。10087.684.4王806040200图3 食用乙醇浓度对口香糖的影响Fig,3 Influence of edible ethanol concentrationon sense of chewing gum武汉轻工大学学报3.4加热时间对口香糖的影响84.587.640506070食用乙醇浓度/%2023年85.182.36070
21、加热温度/89.080当加热时间为3 0 min时,所得口香糖黏度不够,流动性强,感官评价分数较低。当加热时间为90min时,口香糖脆性大,时间延长至110 min,口香糖弹性较差,可能是由于老化使得弹性过高,黏度过低,导致适口性较差。当加热时间为5 0 min时,口香糖咀嚼性适口,不存在粘牙情况,感官评价分数最高为9 1.1士0.4分。因此,选择加热时间5 0 min为响应面设计中心点。1008083.2王806040200图4加热时间对口香糖的影响Fig.4 Influence of heating timeon sense of chewing gum3.5响应面试验结果分析响应面试验设
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