新型凝胶糖果(new gel candy, NGC)由壁材和芯材两部分组成,其中壁材通常是由天然水溶性可食用高分子材料作为基材组成,而芯材则通常由液态油溶性物质组成。相比于传统凝胶糖果,NGC芯材中可加入香精和薄荷脑,人为控制特色香味的释放,从而达到增香、快速清新口气、提神醒脑和丰富口感的效果[1-2]。在NGC产品中,芯材主要决定了NGC的风味特点,壁材则起到骨架支撑和密封芯材的作用,因此,壁材的优劣就直接决定了NGC产品的质量[3]。壁材自身致密的骨架结构可有效阻隔芯材中的芳香成分和营养成分向外界的迁移,同时也可减少外界环境(O2、CO2、H2O等)对芯材的影响,从而保证NGC产品的质量及其稳定性[4-6]。通过合理的壁材配比和生产工艺可在很大程度上解决NGC生产、运输和贮藏过程中存在的问题,从而提高产品得率和产品品质。此外,合理的壁材配方组成还可有效提升NGC的感官评价结果(口感、弹性、纯净度、咀嚼性等)、降低芯材内物质的氧化,这是提升NGC质量品质的重要因素。因此对NGC壁材配方的研究是NGC行业发展的重要研究方向。
在NGC中常用的成膜基材有明胶(gelatin, GEL)和卡拉胶(κ-carrageenan, CAR),其中GEL属于蛋白类物质,CAR属于多糖类物质[7-10]。目前在NGC行业中,常以GEL做NGC壁材的基材,GEL是一种分子质量分布很宽的多肽分子混合物,是胶原蛋白质的水解产物,具有良好的持水性、成膜性和胶凝性,因此在食品行业中应用广泛[11-13]。GEL制成的壁材具有高弹性、韧性强、入口即化等特点,但GEL作为凝胶壁材的基材还存在一些短板,如:壁材性质受温度影响大[14]。此外,CAR则表现出更强的抗湿性和热稳性,但以CAR为基材制成的凝胶糖果壁材硬度高、脆性大,这无疑增加了生产、贮藏和运输的风险,所以CAR一般不在NGC壁材中单独使用[15-16]。在上述问题研究的基础上,通过创新性地将GEL与CAR进行复合制备凝胶糖果壁材的研究越来越受到重视,因为将两者混合后可改善其各自的性质,甚至可以引入并实现壁材新的特性,从而在提高单一GEL壁材的耐温耐湿性能[17]的同时也提高其热稳定性。
因此,本文在以GEL为凝胶糖果壁材基材研究及实际生产的基础上,拟通过设计和优化复合GEL和CAR配方,创新地优化出NGC的壁材基材,并结合实际生产使用滴丸机滴制得到NGC产品;通过对复合壁材的表征分析,确定复合GEL-CAR壁材结构的相容性、致密性和稳定性。最终,通过单因素试验的验证和响应面试验优化确定出GEL-CAR复合壁材的最佳配比,生产出抗性评价和感官评价得分较高的产品,并根据其品质指标的变化得出NGC的综合稳定性指标。本研究的意义在于对NGC产品复合壁材基材配方的设计与优化,通过产品质量特性的合理调控,为NGC产品壁材的设计提供基础结果和科学依据,从而进一步推进凝胶糖果行业的发展。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
明胶,罗赛洛(广东)明胶有限公司;卡拉胶,青岛聚大洋海藻工业有限公司;甘油,丰益生物科技(上海)有限公司;中链甘油三酯,杭州疆鼎化工有限公司。
1.2 仪器与设备
FA114分析天平,上海毫晟科学仪器有限公司;数显恒温水浴锅,绍兴上虞祥达仪器有限公司;SPMAC6-H300数显电动搅拌器,郑州东昇仪器设备有限公司;HWS-80B恒温恒湿箱,上海尚光仪器设备有限公司;自制滴丸机;DZF-6020真空干燥箱,上海捷成实验仪器有限公司;S-3400N扫描电镜,天美(中国)科学仪器有限公司;DV-1数显黏度计,上海方瑞仪器有限公司;热重分析仪,瑞士Mettler-Toledo有限公司;电动立式单柱测试台,安徽一丸生物科技有限公司。
1.3 实验方法
1.3.1 新型凝胶糖果制备工艺
1.3.1.1 壁材凝胶的制备
本实验首先定量称取原料置于大烧杯中,在75～85 ℃的水浴锅中水浴化胶,并使用电动搅拌器以280 r/min的转速搅拌至原料完全溶解;最后在70～75 ℃的恒温水浴条件下保温2 h以除去凝胶中的气泡。
1.3.1.2 新型凝胶糖果的制备
将去除气泡后的凝胶缓慢放入壁材锅中,同时将中链甘油三酯(mudium-chain triglycerides, MCT)通入芯材锅,另以MCT为冷却液和保护液;在完成相应设置后启动自制滴丸机进行NGC的滴制,凝胶壁材在界面张力的作用下包埋芯材;制得的NGC在冷却液中逐渐降温凝固,后送入回转干燥器进行壁材干燥,最终得到具有一定骨架强度的密闭圆球形NGC胶囊。
1.3.2 新型凝胶糖果的性能研究
1.3.2.1 新型凝胶糖果的凝胶温度
与GEL为凝胶壁材时相比,新型的GEL和CAR复合凝胶壁材的凝固温度越高,相应的凝胶从液态到固态的温差则会越小,因此NGC在冷却液中释放的能量越低,对应的冷却液损耗越少;反之,凝胶壁材的凝固温度越低,冷却液损耗越多。在化胶并排除气泡后,将同一黏度和温度的不同凝胶溶液从水浴锅中取出,放置在铁架台下,将温度计悬挂于铁架台上,并插入凝胶溶液中心部位,通过观察凝胶状态,至温度计左右不能移动时记录温度,此时的温度即为凝胶温度[18]。
1.3.2.2 新型凝胶糖果的凝胶时间
NGC滴制过程中,其凝胶时间越短,则NGC在滴丸设备中的冷却流程越短;反之凝胶时间越长,所需冷却流程越长,冷却液损耗会越多,不利于NGC生产。与上述NGC凝胶温度的确定类似,通过将温度计插入到同一黏度和温度的不同凝胶溶液的中心,观察凝胶状态,至温度计左右不能移动时停止计时,此时记录的时间即为凝胶时间[18]。
1.3.2.3 新型凝胶糖果的感官评价
食品的感官评价是建立在人的感官认知基础上的统计分析方法。本文通过模糊数学法评定NGC的感官评价,通过专业培训的工作人员对NGC进行客观全面的分析,用以评价NGC的特质和差异[19],在下述统计分析的基础上,获得可靠的NGC感官评价结果,并运用到产品的评价分析上去。
a)建立因素集U和评语集V
因素集为U={口感U1,形态U2,纯净度U3,软硬度U4,弹性U5};评语集为V={差V1,较差V2,一般V3,较好V4,好V5},其中最差为2分,较差为4分,一般为6分,较好为8分,最好为10分。感官评价标准如表1所示。
表1 NGC感官评价表
Table 1 Sensory evaluation of NGC
项目标准得分/分口感溶化速度快,爆破感适中8～10爆破感适慢,爆破感不足或过强2～4形态无拖尾,表面光滑,圆度好8～10有拖尾、拉丝,圆度差2～4纯净度比较透亮,颜色均匀8～10比较浑浊,不同区域有色差2～4软硬度软硬适中8～10较硬或较软2～4弹性有较好的弹性、柔韧性8～10弹性或者柔韧性差,易渗油2～4
b)建立权重集X
选用“1～5评判法”来确定每一个因素的权重,首先请10名专业培训人员对每一个因素两两进行重要性比较,按照相对重要性打分,很重要为5分、较重要为4分、同样重要3分、不很重要为2分、很不重要为1分。然后统计10名人员的打分获得每一个影响因素的总分,除以所有因素总评分之和,便得到各个因素的权重因子[20]。
c)建立单因素评判
对每个感官评价因素创建一个从U到V的模糊关系R,从而得到各个因素的评价集;矩阵R基于以Ui的因素为着眼点,得到每一个因素的评价,组成矩阵R中的第i行,矩阵R如下:
即R=(rij),i=1,2,…,5;j=1,2,…,5。
d)综合评价
得到权重集X与模糊矩阵R后,进行模糊变换B=XR。设B={b1、b2、b3、b4、b5},B便是专业评价人员对食品感官品质的评语集[21]。
1.3.2.4 新型凝胶糖果的耐温耐湿性能
将30粒NGC装盒密封,调节恒温恒湿箱温度为50 ℃、相对湿度(relative humidity, RH)为80%,将NGC放入恒温恒湿箱6 h后查看NGC样品的状态,进行3次平行测定。实验后,请10名专业培训人员对NGC实验后的状态进行评分,满分10分,最低分0分,扣分标准如表2所示。
表2 NGC耐温耐湿性能扣分标准
Table 2 NGC temperature and humidity resistance performance deduction standard
实验后NGC状态扣分标准/分NGC之间无黏连-0NGC无渗液-0NGC轻微黏连-(1～5)NGC轻微渗油-(1～5)NGC严重黏连-(6～10)NGC严重渗油-(6～10)
1.3.2.5 新型凝胶糖果的破裂压力
根据专业培训人员反馈,NGC的压力在44.13 N时品质最佳。当NGC破裂压力为44.13 N时,NGC的破裂压力评分为10分;当NGC破裂压力为34.32 N或者53.94 N时,NGC的破裂压力评分为9分,并以此建立公式(1):
y=10-(x-4.5)2
(1)
式中:y为破裂压力得分的纯数值,x为破裂压力的纯数值。接通电动立式单柱测试台电源,调整单位为N,将样品固定到底座中心,启动机器测试破裂压力,每种样品测试50次取平均值。
1.3.2.6 新型凝胶糖果的干燥失重
NGC的含水量与其产品质量品质密切相关。含水量过高会导致制得的NGC偏软,进而导致NGC易变形;含水量过低则会导致NGC壁材感官变差。因此,本研究中通过测定干燥失重的方法对制得的NGC进行测试,使用分析天平称取3 g左右的NGC,调节真空干燥箱温度为80 ℃,打开真空泵开关,真空干燥2 h,从而得到恒定质量的NGC。进行3次平行测定,NGC含水量的计算如公式(2)所示:
水分含量
(2)
式中:W0为NGC的初始质量,g;Wt为真空干燥后NGC的最终质量,g。
1.3.3 新型凝胶糖果壁材的表征
1.3.3.1 扫描电镜
使用S-3400N型扫描电镜,在GEL壁材和GEL-CAR复合壁材充分干燥后,截取适当大小的样品膜,在喷金后用双面胶分别以水平方向和垂直方向将其固定在样品台上,观察壁材样品的形态。
1.3.3.2 热重分析(thermogravimetry analysis, TGA)
将制备好的壁材干燥并剪成碎片,以空坩埚作为参比,分别称取适量样品(5～10 mg)于TGA坩埚中,放入热分析仪中进行膜的热稳定性测试,分析膜的热稳定性。设置实验升温参数,以5 ℃/min的升温速率从35 ℃加热至100 ℃并记录数据,所有测试均在N2环境下进行。根据所得曲线,判断各壁材的热稳定性。
1.3.4 食品货架期加速测试
通过感官评价和干燥失重测定来进行食品货架期加速测试,分别对贮藏温度25、35、45 ℃下的NGC每隔10 d使用模糊数字法测量感官评价以及干燥失重的测定(方法参照1.3.2.6节),并统计感官评价和失重结果。
1.3.5 新型凝胶糖果的综合稳定性指标
综合稳定性指标(general stability index, GSI)是指将食品的多个品质指标,通过权重划分的方式整合为一个指标,从而体现食品的综合质量品质。本实验探讨了GSI在NGC中的应用,为计算GSI值,引入了如下方法[22-23]:
首先计算品质指标异变指数Vij,即食品品质指标i在贮藏时间j时的变异值。引入公式(3):
(3)
式中:Li为品质指标i贮藏终点临界值(由实验者通过标准或惯例确定);Cij是食品品质指标i在贮藏时间j时的测定值,Ci0是品质指标的初始值。
由公式(3)可知:Vij是食品品质变化与食品最大品质的比值。得到Vij后引入GSI公式[公式(4)]:
(4)
式中:αi为NGC品质指标i的权重,按NGC各品质指标的相对重要性进行分配,n为品质指标个数。
2 结果与分析
2.1 新型凝胶糖果的最优配比
2.1.1 单因素试验
以NGC的复合壁材凝胶温度和凝胶时间为指标,分别考察GEL(50、75、100、125、150、175、200 份)、CAR(0、1.25、2.5、3.75、5、6.25、7.5份)、甘油(0、7.5、15、22.5、30、37.5、45份),确定其适宜的添加范围。结果显示,GEL添加量100～150份、CAR添加量为1.25～5份,甘油添加量为7.5～30份时,NGC的凝胶温度较低、凝胶时间较短。
2.1.2 响应面优化最佳复合壁材组成
在单因素试验的基础上,在GEL-CAR体系中,选择GEL添加量、CAR添加量和甘油添加量3个因素为自变量,以感官评价和抗性评价为因变量,对GEL-CAR复合壁材体系的影响因素和水平进行响应面优化,如表3所示。
表3 GEL-CAR Box-Behnken实验因素与水平
Table 3 GEL-CAR Box Behnken experimental factors and levels
水平因素A(GEL添加量)B(CAR添加量)C(甘油添加量)-1最小值最小值最小值0平均值平均值平均值1最大值最大值最大值
2.1.2.1 模糊数字法评定感官评价
a)通过前述复合凝胶壁材的制备及NGC滴制方法,按照响应面法试验设计,进行NGC样品的制备,最终通过感官评价获得感官指标权重结果,如表4所示。
表4 NGC感官评价权重统计表
Table 4 Statistical table of NGC sensory evaluation weights
指标评委ABCDEFGHIJ口感 9779898697形态 898759107810纯净度789971051076软硬度6444736532弹性 5337442643
由表4可知,统计得到结果:口感79分,形态81,纯净度78,软硬度44,弹性41,总分323。因此,感官指标权重集X={0.24,0.25,0.24,0.14,0.13}。
b)感官评价得分结果
按照Design-expert 10软件生成的第一组配比(GEL 150份、CAR 3.125份、甘油7.5份)进行NGC的制备,并对制备的NGC进行感官评价,评价结果如表5所示。
表5 第1组NGC感官评价统计结果
Table 5 The first group of NGC sensory evaluation statistical results
指标评价结果(人数)差较差一般较好好口感 54100形态 46000纯净度27100软硬度82000弹性 91000
由模糊数学法和表5可知矩阵R1为:
由上述方法可得,B1=XR1={0.497,0.455,0.048,0,0},所以第一组感官评分S1=0.497×2分+0.455×4分+0.048×6分=3.10分,同理可得第二组到第十七组得分分别为S2=6.23分,S3=2.08分,S4=6.74分,S5=7.79分,S6=4.65分,S7=3.42分,S8=6.35分,S9=6.20分,S10=8.47分,S11=3.22分,S12=7.24分,S13=6.33分,S14=6.81分,S15=6.16分,S16=6.24分,S17=6.14分。
2.1.2.2 抗性评价
根据本文1.3.2.4节和1.3.2.5节,对GEL-CAR复合壁材体系制备的NGC样品进行破裂压力评分和耐热耐湿性能评分,进而得到NGC的抗性评价得分,统计结果如表6所示。
表6 NGC抗性评价统计结果
Table 6 Statistical results of NGC resistance evaluation
破裂压力/N破裂压力评价/分耐热耐湿性能评价/分抗性评价/分50.219.629.089.3519.023.432.212.8256.588.398.758.5760.617.177.657.4128.447.456.577.0159.437.587.067.3261.396.917.377.1464.145.855.075.4664.635.626.345.9817.362.571.972.2721.874.834.154.4918.343.062.622.8460.317.297.017.1519.223.564.283.9265.315.345.965.6561.686.816.996.964.235.805.245.52
2.1.2.3 响应面设计试验方案及结果
通过上述试验作为指导,完成了响应面法的GEL和CAR复合凝胶壁材配方的实验设计,并结合相应结果分析与评价方法,最终得到了相应配方方案下的评价得分,结果如表7所示。
表7 Box-Behnken实验方案及实验结果
Table 7 Box-Behnken experimental scheme and evaluation results
编号GEL/份CAR/份甘油/份感官评价/分抗性评价/分11503.1257.53.109.3521501.2518.756.232.82312557.52.088.5741253.12518.756.747.4151003.125307.797.016150518.754.657.3271003.1257.53.427.1481253.12518.756.355.4691255306.205.98101251.25308.472.27111251.257.53.224.49121001.2518.757.242.84131253.12518.756.337.15141503.125306.813.92151253.12518.756.165.65161253.12518.756.246.917100518.756.145.52
2.1.2.4 模型的建立
通过对上述响应面法结果的分析,建立相应分析模型,最终得到感官评价和抗性评价的回归方程方差分析结果,感官评价和抗性评价的方差分析表分别如表8和表9所示。
表8 NGC感官评价回归方程方差分析表
Table 8 NGC sensory evaluation regression equation analysis of variance table
来源平方和自由度均方F值P值(Prob>F)显著性模型50.4495.6062.81<0.000 1显著A(明胶)1.8011.8020.230.002 8B(卡拉胶)4.6514.6552.140.000 2C(甘油)38.28138.28429.09<0.000 1AB0.06310.0630.700.430 2AC0.1210.121.370.279 6BC0.3610.364.040.084 5A21.68×10-311.68×10-30.0190.894 6B20.3710.374.110.082 3C24.6014.6051.540.000 2残差0.6270.089失拟项0.4530.153.510.128 4不显著纯误差0.1740.043总离差51.0616
表9 NGC抗性评价回归方程方差分析表
Table 9 Regression equation analysis of variance for NGC resistance evaluation
来源平方和自由度均方F值P值(Prob>F)显著性模型63.40 97.04 11.63 0.001 9 显著A(明胶)0.12 10.12 0.21 0.663 3 B(卡拉胶)28.13 128.13 46.45 0.000 2C(甘油)13.52 113.52 22.33 0.002 1AB0.81 10.81 1.34 0.285 3AC7.29 17.29 12.04 0.010 4BC0.04 10.04 0.066 0.804 5A20.19 10.19 0.31 0.597 0B212.31 112.31 20.34 0.002 8C21.23 11.23 2.03 0.197 4残差4.24 70.61失拟项0.97 30.32 0.40 0.763 8 不显著纯误差3.27 40.82总离差67.64 16
对表8中数据进行多元回归拟合,得拟合方程:Y1=6.34-0.47A-0.76B+2.19C-0.13AB-0.17AC-0.30BC-0.02A2-0.30B2-1.04C2,式中Y1代表NGC的感官评价,对方程进行方差分析,相关系数R2=0.987 8,在设定的区域内,模型P值小于0.000 1,达到显著水平,失拟项P值等于0.128 4,表明模型拟合度良好,可用于分析预测。回归方程绘制所得响应曲面如图1所示。
图1 感官评价各因素相互交互作用图
Fig.1 Interaction diagram of sensory evaluation factors
对表7中数据进行多元回归拟合,得拟合方程:Z1=6.52+0.13A+1.88B-1.30C+0.45AB-1.35AC-0.10BC-0.21A2-1.71B2+0.54C2,式中Z1代表NGC的抗性评价。对方程进行方差分析,相关系数R2=0.937 3,在设定的区域内,模型P值等于0.001 9,达到显著水平,失拟项P值等于0.763 8,表明模型拟合度良好,可用于分析预测。回归方程绘制所得响应曲面如图2所示。
图2 抗性评价各因素相互交互作用图
Fig.2 Interaction diagram of various factors in resistance evaluation
根据上述建立的数学模型,在实验范围内以感官评价、抗性评价取最大值为寻优目标,得到GEL 100份、CAR 3.4份、甘油30份时复合壁材的综合性能最好的结果,感官评价和抗性评价的预测得分分别为7.83分和7.02分。以GEL为壁材的NGC感官评价和抗性评价得分分别为8.32分和5.78分,以最佳组成GEL-CAR为壁材的NGC感官评价和抗性评价实际得分分别为7.95分和6.94分。为方便后续实验,把以GEL为壁材的NGC称为1-NGC,把以最佳组成GEL-CAR为壁材的NGC称为2-NGC。
2.2 表征结果
2.2.1 扫描电镜结果
对最佳配比GEL-CAR复合壁材和GEL壁材进行表面和截面的扫描电镜表征,表征结果如图3和图4所示。
a-GEL壁材;b-GEL-CAR复合壁材
图3 GEL壁材和GEL-CAR复合壁材表面的扫描电镜图
Fig.3 Scanning electron microscopy images of GEL wall material and GEL-CAR composite wall material surfaces
a-GEL壁材;b-GEL-CAR复合壁材
图4 GEL壁材和GEL-CAR复合壁材截面的扫描电镜图
Fig.4 Scanning electron microscopy images of the cross-section of GEL wall material and GEL-CAR composite wall material
由图3可知,GEL壁材、GEL-CAR复合壁材的表面均匀、光滑、致密,不存在裂隙和小孔,也无明显的相分离现象。由图4可知,GEL壁材、GEL-CAR复合壁材的截面不光滑和小裂缝是由于人工切割造成的。GEL的截面呈现出密集的小网格样式,这使得宏观上的GEL壁材弹性更好,但是硬度欠缺;GEL-CAR复合壁材的截面呈现出规则的条纹,这使得宏观上的GEL-CAR复合壁材相对GEL更加紧实致密,因此GEL-CAR复合壁材相对GEL壁材弹性略差、硬度稍高。此外从壁材的截面结构来看,所有壁材都具有紧密均匀的截面形态,GEL-CAR复合壁材相对GEL壁材更加紧实致密,说明GEL、CAR和甘油分子间存在较好的相容性。
2.2.2 热重分析结果
对最佳配比GEL-CAR复合壁材(2-NGC)和GEL壁材(1-NGC)进行热重分析,结果如图5所示。
图5 GEL、GEL-CAR在35～100 ℃下的热重曲线
Fig.5 Thermogravimetric curves of GEL and GEL-CAR at 35-100 ℃
由图5可知,在35～100 ℃时,GEL-CAR复合壁材的热重曲线都在最上方,这一阶段GEL壁材失重率约7.93%,GEL-CAR复合壁材失重率约5.09%,2种壁材热稳定性大小为GEL-CAR复合壁材>GEL壁材。复合凝胶壁材表现出更好的热稳定性,从而可以提高NGC的耐热等性能,以保障产品运输及贮藏过程中的安全性。
2.3 新型凝胶糖果加速贮藏期间各指标变化
通过响应面法优化得到了以最佳配比的GEL-CAR复合凝胶壁材(2-NGC),通过感官评价和干燥失重结果对比复合NGC与以GEL为壁材的(1-NGC)凝胶产品的差异,具体结果见表10、表11、图6、图7所示。通过上述对比来得到NGC在加速贮藏期间的指标变化和结果差异,从而更好评价复合凝胶壁材在实际产品滴制过程中的效果。
表10 1-NGC和2-NGC贮藏期间失重率的变化
Table 10 Changes in weight loss rate during storage of 1-NGC and 2-NGC
贮藏时间/d1-NGC失重率/%2-NGC失重率/%25 ℃35 ℃45 ℃25 ℃35 ℃45 ℃02.17 2.17 2.17 2.10 2.10 2.10 102.08 2.04 1.93 2.02 2.01 1.91 201.99 1.94 1.80 1.95 1.93 1.78 301.93 1.87 1.71 1.91 1.87 1.69 401.90 1.83 1.65 1.88 1.82 1.65 501.89 1.80 1.62 1.86 1.80 1.64 601.87 1.78 1.62 1.85 1.79 1.64 701.87 1.76 1.62 1.84 1.77 1.64 801.87 1.76 1.62 1.84 1.76 1.64 901.87 1.76 1.62 1.84 1.76 1.64
a-1-NGC;b-2-NGC
图6 1-NGC和2-NGC贮藏期间失重率的变化
Fig.6 Changes in weight loss rate during storage of 1-NGC and 2-NGC
表11 1-NGC和2-NGC贮藏期间的感官评价的变化
Table 11 Changes in sensory evaluation during storage of 1-NGC and 2-NGC
贮藏时间/d1-NGC感官评价/分2-NGC感官评价/分25 ℃35 ℃45 ℃25 ℃35 ℃45 ℃08.32 8.32 8.32 7.95 7.95 7.95 108.06 7.70 7.43 7.76 7.43 7.19 207.94 7.32 6.81 7.63 7.12 6.64 307.88 7.11 6.53 7.58 6.88 6.35 407.73 6.84 6.30 7.52 6.79 6.20 507.71 6.63 6.16 7.50 6.57 6.06 607.70 6.49 5.97 7.49 6.48 5.94 707.70 6.42 5.84 7.49 6.45 5.75 807.70 6.38 5.67 7.48 6.42 5.57 907.69 6.36 5.50 7.46 6.40 5.43
a-1-NGC;b-2-NGC
图7 1-NGC和2-NGC贮藏期间感官评价的变化
Fig.7 Changes in sensory evaluation during storage of 1-NGC and 2-NGC
2.3.1 干燥失重测定结果
由表10和图6可知,2种的NGC的干燥失重变化的总趋势均是随时间延长逐渐下降。贮藏温度越高下降越快,25 ℃时变化趋势比较平缓,当温度为35 ℃和45 ℃时,由于温度升高水分散失较快,干燥失重趋势明显加快。
2.3.2 感官评价测定结果
由表11和图7可知,2种壁材配方的NGC的感官评价在25 ℃和35 ℃时减小速率随时间延长逐渐下降;45 ℃时,NGC感官评价持续加速下降,说明45 ℃贮藏条件下,NGC的感官评价不受控制、NGC质量得不到保证。贮藏温度越高,感官评价得分下降越快,25 ℃时感官评价变化趋势比较平缓,当温度为35、45 ℃时,由于温度升高,壁材性质发生改变,感官评价下降趋势明显加快。
2.4 新型凝胶糖果综合稳定性指标
25、35、45 ℃时,NGC的干燥失重、感官评分权重均为0.5。根据企业生产经验,品质指标-干燥失重的贮藏终点临界值L1为1.5%;品质指标-感官评价的贮藏终点临界值L2为5.5分。
根据公式(3)和表10,1-NGC在25 ℃的第10天时,干燥失重的异变指数V11=(C11-C10)/(L1-C10)=(2.08-2.17)/(1.5-2.17)=0.13,同理可求得1-NGC和2-NGC在25、35、45 ℃温度下干燥失重异变指数、感官评价异变指数。1-NGC品质指标的异变指数如表12所示,2-NGC品质指标的异变指数如表13所示。
表12 不同贮藏温度下1-NGC的异变指数
Table 12 Mutation index of 1-NGC under different storage temperatures
贮藏时间/d干燥失重异变指数感官评价异变指数25 ℃35 ℃45 ℃25 ℃35 ℃45 ℃00.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 100.13 0.19 0.36 0.09 0.22 0.32 200.27 0.34 0.55 0.13 0.35 0.54 300.36 0.45 0.69 0.16 0.43 0.63 400.40 0.51 0.78 0.21 0.52 0.72 500.42 0.55 0.82 0.22 0.60 0.77 600.45 0.58 0.82 0.22 0.65 0.83 700.45 0.61 0.82 0.22 0.67 0.88 800.45 0.61 0.82 0.22 0.69 0.94 900.45 0.61 0.82 0.22 0.70 1.00
表13 不同贮藏温度下2-NGC的异变指数
Table 13 Mutation index of 2-NGC under different storage temperatures
贮藏时间/d干燥失重异变指数感官评价异变指数25 ℃35 ℃45 ℃25 ℃35 ℃45 ℃00.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 100.13 0.15 0.32 0.08 0.21 0.31 200.25 0.28 0.53 0.13 0.34 0.53 300.32 0.38 0.68 0.15 0.44 0.65 400.37 0.47 0.75 0.18 0.47 0.71 500.40 0.50 0.77 0.18 0.56 0.77 600.42 0.52 0.77 0.19 0.60 0.82 700.43 0.55 0.77 0.19 0.61 0.90 800.43 0.57 0.77 0.19 0.62 0.97 900.43 0.57 0.77 0.20 0.63 1.03
由公式(4)和表12、表13可知,1-NGC在25 ℃条件下的第10天时,1-NGC的
同理可求得1-NGC和2-NGC在25、35、45 ℃下的GSI。1-NGC和2-NGC在不同贮藏温度下的GSI如表14所示。
表14 不同贮藏温度下NGC的GSI
Table 14 GSI of NGC under different storage temperatures
贮藏时间/d1-NGC的GSI2-NGC的GSI25 ℃35 ℃45 ℃25 ℃35 ℃45 ℃01.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 100.89 0.80 0.66 0.90 0.82 0.69 200.80 0.66 0.46 0.81 0.69 0.47 300.74 0.56 0.34 0.77 0.59 0.34 400.70 0.49 0.25 0.73 0.53 0.27 500.68 0.43 0.21 0.71 0.47 0.23 600.67 0.39 0.18 0.70 0.44 0.21 700.67 0.36 0.15 0.69 0.42 0.17 800.67 0.35 0.12 0.69 0.41 0.13 900.67 0.35 0.09 0.69 0.40 0.10
使用Origin对不同温度下的GSI进行拟合,得到每一个温度下GSI随时间的变化规律。1-NGC在25、35、45 ℃时的GSI随时间变化的规律分别为:GSI11=0.35 exp(-t/21.63)+0.65、GSI12=0.70 exp(-t/29.57)+0.30和GSI13=0.89 exp(-t/22.59)+0.09,对应决定系数R2分别为0.992 9、0.999 0和0.997 3,均接近与1,说明拟合程度良好。在180 d时,1-NGC在25、35、45 ℃的GSI分别为0.65、0.30和0.09,说明在25 ℃的贮藏温度下,1-NGC在货架期内仍有不错的稳定性。
同理,2-NGC在25、35、45 ℃的GSI分别为:GSI21=0.33 exp(-t/23.06)+0.68、GSI22=0.64 exp(-t/28.93)+0.37和GSI23=0.88 exp(-t/23.02)+0.10,对应决定系数R2分别为0.996 5、0.999 2和0.990 0。在180 d时,2-NGC在25、35、45 ℃的GSI分别为0.68、0.37和0.10。说明在25 ℃的贮藏温度下,2-NGC在货架期内质量比较稳定,2-NGC的稳定性好于1-NGC。
3 结论
本文采用单因素试验和响应面试验筛选出最佳组成的GEL-CAR复合凝胶壁材,并制备出对应的2-NGC,以此解决1-NGC抗性评价得分较低的问题。此外通过对1-NGC和2-NGC加速贮藏期内感官评价结果的变化,考察并验证GEL-CAR复合壁材对NGC的贮藏稳定性的提升。本文主要结论如下:
a)GEL-CAR复合壁材体系中的最佳组成为:GEL 100份、CAR 3.4份、甘油30份。响应面试验的各因素交互作用结果表明,在GEL-CAR复合壁材体系采用最佳组成时,各组成因素的抗性评价结果较好。扫描电镜表征结果表明:GEL、CAR和甘油分子之间无相分离现象;由热重分析结果可知,在35～100 ℃时,复合壁材失重率更低,复合壁材滴制得到的NGC热稳定性更高。
b)加速贮藏初期感官评价和抗性评价结果表明:GEL-CAR复合壁材对NGC的抗性评价提升较大,但损失了部分NGC的感官评价得分。
c)通过加速贮藏期间NGC品质指标异变指数的变化,得出NGC的综合稳定性指标。通过拟合相同温度下,不同时间点的综合稳定性指标得到NGC综合稳定性指标随时间的变化规律。结果表明,25 ℃适合作为1-NGC和2-NGC的贮藏温度,2-NGC在贮藏期内稳定性大于1-NGC,即GEL-CAR复合凝胶壁材对NGC贮藏期间的稳定性有明显提升。
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