海洋覆盖了约70%的地球表面,其中大型藻类是海洋生态系统中必不可少的初级生产者[1]。江蓠(Gracilaria gracilis)是红藻门中重要的大型藻类,主要分布在温带和亚热带地区。江蓠作为全球广泛养殖的经济海藻,资源储量丰富且成本低廉,其富含多种生物活性化合物,包括萜类化合物、多糖和多酚,具有多种健康益处,如抗炎、抗肿瘤、降血糖和调节血脂等[2]。江蓠经热加工处理后,其体内含有的多糖类物质发生凝胶化转变,主要成胶原因是江蓠富含琼脂。琼脂是一种由琼脂糖和琼脂果胶组成的大分子多糖[3]。琼脂中的关键凝胶成分是琼脂糖,它主要负责构建凝胶结构且赋予其强度[4]。目前对于江蓠的研究主要集中在琼脂提取以及海藻凉拌菜的研究,这导致江蓠利用率低、资源浪费等问题,并且以江蓠凝胶形式研发的产品目前尚未见相关报道。江蓠单独成胶时凝胶强度较低、弹性不足、口感绵软,限制了其在产品中的规模化应用。
明胶是一种天然蛋白质类亲水性胶体,由动物皮肤和骨骼中的胶原蛋白水解而成[5]。明胶可以与水形成耐热凝胶,在高温下呈溶液状态,在低温下呈凝胶状态[6]。明胶与多糖类亲水胶体可作为胶凝剂、增稠剂、稳定剂使用,通过将2种或2种以上的胶体复配共混[7],可以避免由单一胶体带来的性能缺陷。例如,添加浓糖液、魔芋葡甘聚糖和κ-卡拉胶可以提高凝胶的应用性能[8-9]。李俊宏[10]研究发现在卡拉胶、魔芋胶和结冷胶质量分数分别为22.6%、60.0%、17.4%的条件下,可改善水晶皮冻的凝胶强度、持水力、熔点和感官评分。多糖和明胶分子之间的静电和氢键相互作用有助于改善复杂体系的凝胶化和流变性能,蛋白质-多糖复合物和凝聚物的形成主要源于电荷相反的大分子之间的静电相互作用[11]。Zhao等[12]发现银耳多糖与大豆分离蛋白复配后,随着多糖浓度增加,复合凝胶的流变性能、质构性能、持水性能和热稳定性均得到改善,凝胶体系中的静电相互作用、疏水相互作用和二硫键起重要作用。Cheng等[9]发现明胶和卡拉胶可以通过静电相互作用和氢键以螺旋形式聚集,形成良好的凝胶网络,得到强度、韧性和咀嚼性能更好的复合凝胶。李鹏飞等[13]通过改变明胶中瓜尔豆胶与低酰基结冷胶的添加比例,制备不同的多糖-蛋白复合凝胶,微观结构显示瓜尔豆胶的添加能使凝胶三维网络结构更致密,低酰基结冷胶能促进高脆硬性骨架的形成。综上,瓜尔豆胶与低酰基结冷胶均能有效改善明胶凝胶特性弱的特点。而目前明胶对江蓠凝胶特性改善的研究鲜有报道。
本研究对江蓠进行热处理并制备成浆液,探究江蓠浆液与不同质量分数(5%、10%、15%)的明胶在不同质量复配比例(4∶1、2∶1、1∶1)下,对复合凝胶特性的影响。以质构特性、凝胶强度、水合特性、色泽等指标筛选出最适复配质量比。为进一步探究明胶质量分数对复合凝胶品质的影响,以复合凝胶的微观结构、傅里叶变换红外光谱、X-射线衍射及热重分析为核心指标,表征不同明胶质量分数对复合凝胶的微观形态、晶体特性及热稳定性的影响。进一步筛选出能使复合凝胶兼具优良理化性能与感官接受度的最适明胶质量分数以期为江蓠凝胶深加工产品的开发奠定理论基础,以得到品质良好的复合江蓠凝胶类产品。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
江蓠,福建亿达食品有限公司;明胶(食品级,130 bloom),商水县富源明胶有限公司;无菌PBS(pH 7.2～7.4),北京索莱宝科技有限公司;KBr,上海阿拉丁生化科技股份有限公司;无水乙醇,天津市富宇精细化工有限公司。
1.2 仪器与设备
SCC WE101 Rational万能蒸烤箱,莱欣诺有限公司;YS3060分光测色仪,深圳市三恩时科技有限公司;9FT1000鼓气水浴锅,上海宗网厨房设备有限公司;TA.XT.plus质构仪,英国SMS公司;TOMY CAX-571离心机,池田屋实业深圳有限公司;JSM-7800F热场发射扫描电镜,日本电子株式会社;10KVA型X射线衍射仪,日本岛津株式会社;TGA550热重分析仪,美国TA公司;Frontier傅里叶变换红外光谱仪,美国铂金埃尔默仪器有限公司。
1.3 实验方法
1.3.1 江蓠-明胶复合凝胶样品的制备
将江蓠用水冲洗干净,然后按固液比1∶1.5(g∶mL)浸泡在水中,在蒸箱中加热1 h后取出江蓠,按1∶1(g∶mL)的比例与去离子水混合,用打浆机在26 000 r/min下均质90 s。然后将江蓠浆液与不同质量分数(5%、10%、15%)的明胶在不同质量比例(4∶1、1∶2、1∶1)进行复配,未添加明胶为对照组。用磁力搅拌器均质10 min后装入透明管(25 mm×25 mm×30 mm),用保鲜膜密封好,于4 ℃下过夜,以备进一步分析。
表1 江蓠浆液与明胶的复配组合
Table 1 Combinations of G. gracilis slurry and gelatin
样品复配质量比明胶质量分数/%Gg4:5%Gel14∶15Gg2:5%Gel12∶15Gg1:5%Gel11∶15Gg4:10%Gel14∶110Gg2:10%Gel12∶110Gg1:10%Gel11∶110Gg4:15%Gel14∶115Gg2:15%Gel12∶115Gg1:15%Gel11∶115
注：Gg表示江蓠浆液,Gel表示明胶,数字代表样品添加质量比,下同。
1.3.2 筛选合适复配比例
1.3.2.1 全质构测定
根据Zhang等[14]的方法并加以改进。将江蓠-明胶复合凝胶分成高30 mm的圆柱体,用质构仪的P/50探头进行测定。测前速度为2.00 mm/s,测中速度为1.00 mm/s,测后速度为5.00 mm/s,连续2次下压,压缩比为30%,停留间隔时间5 s,负重探头类型为Auto-5 g,测定温度为室温,每组样品平行测定6次。
1.3.2.2 凝胶强度测定
将凝胶样品切成高30 mm的圆柱体,用质构仪测定其凝胶强度。参数测定:选用球形探头P/0.5S,测试前后及测试中速度分别为2、5、1 mm/s,压缩程度40%,停留间隔时间5 s,触发力0.049 N,每个样品平行测定6次,取平均值。凝胶强度按公式(1)计算:
凝胶强度/(N·mm)=破裂力(N)×破裂距离(mm)
(1)
1.3.2.3 失水率测定
将处理好的凝胶样品装入保鲜盒中,放入-18 ℃冰箱中冻藏,经反复冻融后按公式(2)计算失水率:
失水率
(2)
式中:m1,反复冻融前样品质量,g;m2,反复冻融后样品质量,g。
1.3.2.4 持水力测定
根据Kazemi-Taskooh等[15]的方法测定持水力并加以改进,将江蓠-明胶复合凝胶切成3.0 g左右的厚片,每个厚片称重记为W1,用3层滤纸包裹厚片并放入50 mL离心管中,用冷冻离心机在4 ℃条件下,8 000 r/min离心10 min。样品离心后迅速去除滤纸精准称重(W2),每个样品平行测定3次,取平均值。样品的持水性按照公式(3)计算:
持水力
(3)
式中:W1,离心前凝胶样品质量,g;W2,离心后凝胶样品质量,g。
1.3.2.5 色泽测定
采用色差仪测定复合凝胶的明亮度L*、红绿值a*和黄蓝值b*。重复3次取平均值。
1.3.3 确定最适明胶质量分数
1.3.3.1 溶胀率测定
将江蓠-明胶复合凝胶在冷冻干燥器中冷冻干燥并测定冻干凝胶的质量,然后将冻干凝胶浸入37 ℃的PBS(pH 7.2～7.4)中。在冻干凝胶吸水平衡(2 h)之后,立即测量凝胶样品的质量。凝胶的溶胀率按照公式(4)计算:
溶胀率
(4)
式中:m4,冻干凝胶样品质量,g;m3,膨胀后凝胶样品质量,g。
1.3.3.2 pH值测定
将pH计探头插入江蓠-明胶复合凝胶的中心位置,在其数值保持不变时记录数值。
1.3.3.3 微观结构测定
用热场发射扫描电子显微镜对冻干的复合凝胶进行微观结构表征。样品采用喷金处理,在100倍的放大倍率下对样品进行扫描。
1.3.3.4 红外光谱测定
根据Jiang等[16]的方法做了适当修改,将制备好的凝胶样品进行冷冻干燥,冻干后的样品称取1 mg,加入100 mg无水KBr进行充分混合,制备压片。采用傅里叶变换红外光谱仪,在扫描次数为32次、分辨率为4 cm-1的条件下,于4 000～400 cm-1波数范围内采集红外光谱。
1.3.3.5 X-射线衍射测定
采用X-射线衍射仪测定样品的晶体结构,测试条件如下:电流30 mA,电压40 kV,扫描速率2 °/min,扫描范围为10°～70°。
1.3.3.6 热重测定
分别称取凝胶样品各10 mg于热重分析仪中,30～600 ℃范围内进行扫描分析,升温速率为10 ℃/min。
1.3.3.7 感官评价
感官评价小组由通过GB/T 16291.1—2012《感官分析 选拔、培训与管理评价员一般导则 第1部分:优选评价员》标准筛选的20名食品专业人员(男女各10名)组成。经过前期问卷调查,74%的人员认为江蓠复合凝胶口感最重要,因此江蓠复合凝胶中口感评分占比最大,色泽评分占比最低。正式实验在符合GB/T 13868—2009《感官分析 建立感官分析实验室的一般导则》的感官实验室内进行。所有样品均进行匿名编号,温度统一。
表2 江蓠复合凝胶感官评分标准
Table 2 Sensory scoring criteria for G. gracilis composite gel
指标感官评分标准评分/分色泽整体色泽均匀无分层,天然海藻绿色,无灰暗感8～10轻微色泽不均匀略有分层,藻绿色较深,轻微发暗5～7色泽不均匀有分层,藻绿色深,严重暗淡0～4质地样品切面质地均一,形状规则,有食欲14～20样品切面质地略有分层,形状略有塌陷,稍有食欲7～13样品切面质地分层,形状塌陷,毫无食欲0～6口感口感较好,弹性适中,汁液足25～30口感一般,绵软或咀嚼度较高,汁液较少19～24口感较差,过于绵软或咀嚼度过高,汁液少0～18气味清新海藻香,无腥味14～20微弱藻香,有轻微腥味7～13无藻香/异味,有强烈腥味0～6滋味入口后爽口,天然咸鲜,无腥味14～20入口后较平淡,稍有咸味,有轻微腥味7～13入口后平淡,咸味过高,有强烈腥味0～6
1.4 数据处理
所有实验均进行3次平行试验,数据以“平均值±标准误差”表示。采用SPSS 26.0软件进行单因素方差分析(one-way analysis of variance,one-way ANOVA),并采用Duncan法进行多重比较,以P<0.05表示差异有统计学意义。采用Origin 2021和GraphPad Prism 9.5.0软件绘图。
2 结果与分析
2.1 筛选合适复配比例
2.1.1 不同复配比例明胶对江蓠复合凝胶质构特性的影响
质构是用于评价凝胶质地的典型方法,其中测试参数是通过双重压缩模拟口腔咀嚼而得出的。硬度指标广泛应用于凝胶质量的评估,其具体数值由最大峰值力确定。由图1可知,江蓠复合凝胶的硬度随明胶质量分数的升高总体呈上升趋势,且在江蓠浆液与明胶复配比例为1∶1时达到最大值(1 023.12 g)。当明胶质量分数为5%时,明胶的加入会导致复合凝胶硬度下降;而当明胶质量分数进一步升高后,复合凝胶的硬度显著上升(P<0.05)。这一现象可能归因于:随着明胶添加量增加,复合凝胶内多糖与蛋白质分子的有效碰撞频率提高,促进了分子间相互作用的形成与增强,使得凝胶网络结构的连接区数量增多且稳定性提升,进而表现为硬度显著增大。
图1 不同复配比例明胶对江蓠复合凝胶质构特性的影响
Fig.1 Effect of gelatin with different blending ratios on the textural properties of G. gracilis composite gel
注:不同小写字母表示差异显著(P<0.05)(下同)。
2.1.2 不同复配比例明胶对江蓠复合凝胶特性的影响
由图2可知,当明胶质量分数为15%且与江蓠浆液复配比例为1∶1时,复合凝胶的凝胶强度达到最大值,且与其他组存在显著性差异(P<0.05),该结果与质构特性分析结果一致。凝胶强度的高低主要取决于体系中大分子物质的分子质量和分子间相互作用强度。随着明胶在复配体系中占比的升高,复合凝胶的凝胶强度显著增加。这一现象主要归因于江蓠多糖与明胶分子间的相互作用。当明胶质量分数为15%、复配比例为1∶1时,复合凝胶强度较对照组提高1.46倍,这可能是因为带相反电荷的琼脂和明胶可以通过琼脂中的OSO3-与明胶的赖氨酸、组氨酸和精氨酸残基的NH3+之间产生静电相互作用而结合[17]。Cheng等[9]发现,在明胶中加入卡拉胶会使复合凝胶的凝胶强度呈线性增加,这主要与明胶和卡拉胶之间的分子间相互作用有关。
图2 不同复配比例明胶对江蓠复合凝胶特性的影响
Fig.2 Effect of gelatin with different blending ratios on the gelling properties of G. gracilis composite gel
2.1.3 不同复配比例明胶对江蓠复合凝胶保水性的影响
冷冻过程中,凝胶表面会因升华导致水分流失,而失水率作为重要指标,能够反映凝胶在这一过程中的稳定性表现。由图3可知,随着明胶质量分数升高,复合凝胶的失水率逐渐减小,在明胶质量分数达到10%,复配质量比达到2∶1后趋于稳定,无显著性差异(P>0.05)。这可能是因为明胶与江蓠多糖之间形成更稳定的三维网络结构,从而降低复合凝胶的失水率。复配后2种组分可能形成更致密、均匀的微观网络结构,更有效地锁住水分。
图3 不同复配比例明胶对江蓠复合凝胶失水率的影响
Fig.3 Effect of gelatin with different blending ratios on the water loss rate of G. gracilis composite gel
持水力对于凝胶类食品的制作非常重要,它能够改善食品的质地和口感,延长食品的保质期,并提高食品的可口性和食用体验[18]。持水力可以用于衡量复合凝胶在外力作用下对水分子的截留能力,持水力越高表明凝胶网络对水分子的束缚能力越强。如图4所示,明胶质量分数对复合凝胶持水力具有显著影响(P<0.05),当复配比例为1∶1时,随着明胶质量分数由5%增加至15%,复合凝胶的持水力从57.24%增加至85.29%。这可能是因为随着明胶质量分数增加,江蓠凝胶中的琼脂多糖和蛋白质紧密结合,使得复合物连接成紧凑的网络结构,导致水分子被困于网络中,不易被分离。这与Cen等[19]研究一致,在枸杞多糖与明胶的相互作用过程中,枸杞多糖所引入的官能团会与明胶中的部分对应基团发生强烈相互作用,导致明胶分子聚集并限制水分子流动。
图4 不同复配比例明胶对江蓠复合凝胶持水力的影响
Fig.4 Effect of gelatin with different blending ratios on the water holding capacity of G. gracilis composite gel
2.1.4 不同复配比例明胶对江蓠复合凝胶色泽的影响
如图5所示,随着明胶质量分数的升高,复合凝胶的亮度L*逐渐升高,a*值逐渐升高,绿值逐渐降低,样品逐渐由深绿色趋近于浅绿色。其中L*值表示亮度,取值范围为0～100,a*值表示红度,-a*值表示绿度,b*值表示黄度,-b*值表示蓝度。由图5可知,随着明胶质量分数升高,样品的亮度L*升高,在明胶质量分数为10%时最高,这可能是因为低质量分数明胶透明度高,与江蓠浆液复配后改善江蓠本身的深绿色,使样品亮度升高,而质量分数升高至15%的明胶色泽偏黄,透明度低,导致复合凝胶亮度下降,但均高于对照组。复合凝胶整体呈现红度和黄度(b*)增加、绿度和蓝度降低的趋势,并有一定的光泽。这可能是因为明胶自身偏黄褐色且具有一定的透明度,使样品绿度降低黄度升高。因此,通过以上色泽指标分析得出江蓠浆液与明胶最适复配比例为1∶1。
a-L*;b-a*;c-b*
图5 不同复配比例明胶对江蓠复合凝胶色泽的影响
Fig.5 Effect of gelatin with different blending ratios on the color of G. gracilis composite gel
2.2 筛选最适明胶质量分数
2.2.1 不同质量分数明胶对江蓠复合凝胶溶胀率的影响
作为凝胶产品的质量指标参数,溶胀率能在一定程度上反映其对水分子的吸附能力;此外,凝胶的溶胀行为与凝胶网络的孔径以及体系中聚合物的溶胀特性有关[20],由图6可知,溶胀率随着明胶质量分数的增加而逐渐降低,均显著低于对照组(P<0.05),溶胀率分别为22.69%、13.16%、5.72%、3.40%、6.44%,明胶质量分数增大溶胀率逐渐减小,复合凝胶的结构越致密,使得水分不易渗透,这可能是因为明胶与江蓠多糖通过分子间相互作用形成更紧密的互穿聚合物网络,随着明胶质量分数增加,导致凝胶网络孔径减小,限制水分子的渗透或扩散。
图6 不同质量分数明胶对江蓠复合凝胶溶胀率的影响
Fig.6 Effect of gelatin with different mass fraction on the swelling ratio of G. gracilis composite gel
2.2.2 不同质量分数明胶对江蓠复合凝胶pH值的影响
由图7可知,随着明胶质量分数升高,复合凝胶的pH值逐渐降低,江蓠凝胶初始pH值约为9.0(碱性),主要源于多糖中可能存在游离羟基;明胶pH值约为5.2呈弱酸性,其酸性可能源于分子结构中存在游离羧基及氨基酸残基。添加明胶后复合凝胶的pH值分别为8.14、7.43、7.24,在明胶质量分数为15%时复合凝胶pH值最低,相较于对照组降低了1.79。这可能是因为江蓠-明胶复配体系中质子转移驱动酸碱中和反应,使体系最终的pH值呈中性。
图7 不同质量分数明胶对江蓠复合凝胶pH值的影响
Fig.7 Effect of gelatin with different mass fraction on the pH value of G. gracilis composite gel
2.2.3 不同质量分数明胶对江蓠复合凝胶微观结构的影响
通常,凝胶性质与其网络结构密切相关。如图8所示,江蓠凝胶呈高度多孔网络结构,内部孔隙较大且疏松,呈蜂窝状。明胶可以发挥填充作用,填充江蓠凝胶的网络空隙,从而促使复合凝胶的网络结构更致密、凝胶性能更好[21]。随着明胶质量分数增加至15%,复合凝胶的三维蜂窝网络结构更加明显,孔洞逐渐减少,趋于规则、有序和致密,可以结合更多的水,从而具有更高的保水率[22],这表明江蓠凝胶与明胶的网络结构相互作用,通过交联增强其结构稳定性。这一观察结果也与凝胶强度和保水性的测定结果一致,即更致密的微观结构支持更高的凝胶强度和保水性。
图8 不同质量分数明胶对江蓠复合凝胶微观结构的影响
Fig.8 Effect of gelatin with different mass fraction on the microstructures of G. gracilis composite gel
2.2.4 不同质量分数明胶对江蓠复合凝胶傅里叶变换红外光谱的影响
如图9所示,在酰胺A(3 422 cm-1)处较宽的吸收峰归因于O—H伸缩振动及氢键作用[23],随着明胶质量分数的增加观察到吸收峰发生明显位移,相对于单一明胶和江蓠凝胶显示出向较低波数的偏移。向较低波数的偏移表明在—OH或—COO-和明胶的—NH基团之间存在缔合分子间氢键。这一现象为复合凝胶中形成氢键提供了有力证据。已有研究表明,凝胶主要通过形成氢键连接区来构建和稳定[24-25],这与本研究凝胶强度结果相一致。1 650 cm-1处的吸收峰与酰胺Ⅰ带相关,主要由肽键中的C—O伸缩振动产生,随着明胶的加入,对照组与复合凝胶对比未发现吸收峰有显著偏移。1 543 cm-1 和1 233 cm-1处的吸收峰属于酰胺Ⅱ和酰胺Ⅲ条带,代表C—N伸缩与N—H弯曲耦合[26]。酰胺Ⅱ条带和酰胺Ⅲ条带在添加明胶后吸收峰强度降低,这可归因于多糖和明胶之间形成了静电和疏水相互作用[27]。江蓠凝胶与明胶之间主要通过氢键、静电相互作用和疏水相互作用形成复合凝胶网络,明胶的加入也导致江蓠凝胶化性质发生变化,这与Zhang等[26]研究结果相似,多糖与明胶可以通过氢键改善空间网络结构,从而提高凝胶硬度,同时显示出其与明胶分子的静电吸引作用。
图9 不同质量分数明胶对江蓠复合凝胶傅里叶变换红外光谱的影响
Fig.9 Effect of gelatin with different mass fraction on the FTIR of G. gracilis composite gel
2.2.5 不同质量分数明胶对江蓠复合凝胶X-射线衍射的影响
X-射线衍射通常用于确定样品材料的非晶态或晶态性质[28]。2θ=22°的主衍射峰形状较宽,表明复合凝胶主要以半晶态和非晶态形式存在[29]。如图10所示,与明胶相比,对照组在2θ=27°、45°、56°处观察到3个相对尖锐的衍射峰,表明样品中存在结晶聚合物[30]。随着明胶质量分数增加,衍射峰变得不明显,说明凝胶形成过程中的结构重排可能阻止了多糖微区晶体的出现。在2θ=22°处的衍射峰可观察到,随着明胶质量分数升高,与明胶相比,复合凝胶衍射峰逐渐变宽,这种现象可能是因为明胶与江蓠凝胶之间存在相互作用。
图10 不同质量分数明胶对江蓠复合凝胶X-射线衍射的影响
Fig.10 Effect of gelatin with different mass fraction on the X-ray diffraction of G. gracilis composite gel
2.2.6 不同质量分数明胶对江蓠复合凝胶热重的影响
热重分析曲线反映样品在加热过程中随着温度升高而分解的残余质量,导数热重曲线代表热重分析曲线对温度的一阶导数,反映质量变化率是温度的函数。从图11可看出,在30～200 ℃范围内复合凝胶随着明胶质量分数的增加分解速率降低,在200～350 ℃范围内,分解温度逐渐升高,显著高于对照组。第1个阶段发生在30～200 ℃,伴随着约14%的初始质量损失,这是复合凝胶中自由水和一些结合的水蒸发所致[31]。明胶的加入使复合凝胶的三维网络结构更加致密,持水力升高。与对照组相比,明胶质量分数为10%和15%的复合凝胶失重率分别降低至12.39%、11.68%。这一结果表明,江蓠凝胶中的多糖和明胶之间的相互作用可改变复合凝胶表面的水吸附作用。第2个阶段发生在200～350 ℃,与对照组相比,复合凝胶随着明胶质量分数的升高,分解温度逐渐升高,均高于对照组。这一观察结果表明,随着明胶质量分数的增加,更多的多糖与明胶相互作用,增强了复合凝胶的结构稳定性,这与Zhang等[26]的研究结果相一致。
a-对照;b-Gg1-5%Gel1;c-Gg1-10%Gel1;d-Gg1-15%Gel1
图11 不同质量分数对江蓠复合凝胶热重的影响
Fig.11 Effect of gelatin with different mass fraction on the TG-DTG of G. gracilis composite gel
2.2.7 不同质量分数明胶对江蓠复合凝胶感官评价的影响
感官评价是通过味觉、触觉和视觉等感官对食品新鲜度进行评价的一种方法,也是对食品品质好坏的直观评价。由图12可知,明胶质量分数为10%时,口感评分最高,达到27分,明胶添加量过大会导致产品质地过硬,超出适宜感官评价的范围。同时明胶质量分数为10%时质地评分为17分,质地均匀且色泽评分最高,呈均匀的藻绿色,因此确定明胶质量分数为10%与江蓠浆液进行复配制成最终江蓠复合凝胶产品。
图12 不同质量分数明胶对江蓠复合凝胶感官评价的影响
Fig.12 Effect of gelatin with different mass fraction on the sensory evaluation of G. gracilis composite gel
3 结论与讨论
本文初期通过添加不同质量分数(5%、10%、15%)的明胶与江蓠浆液在不同质量比例(4∶1、2∶1、1∶1)下进行复配,研究复配比例对江蓠复合凝胶质构特性、凝胶特性、持水力、色泽等指标的影响,研究结果发现最适复配比例为1∶1。在此基础上进一步筛选出最适的明胶添加量,研究明胶质量分数对复合凝胶的理化特性、微观结构、热稳定性的影响。随着明胶质量分数升高,复合凝胶的溶胀率逐渐降低,复合凝胶的结构越致密,且pH值呈中性。通过傅里叶变换红外光谱和X-射线衍射图谱分析发现,随着明胶添加量升高,明胶与江蓠凝胶产生分子间作用力,使复合凝胶微观结构更加致密且热稳定性增强。最终结合感官评价对江蓠复合凝胶的品质进行评价,确定明胶质量分数为10%,此时江蓠复合凝胶口感软硬适中,滋味丰富,色泽最优。本研究开发的新型江蓠复合凝胶兼具天然属性与优良品质,为可食用藻类凝胶产品的生产提供理论基础。
[1] Pham T H, Thomas R, Schwab C, et al. Unraveling the neutral and polar lipidome of Nordic brown macroalgae: A sustainable source of functional lipids[J]. Food Chemistry, 2024, 459:140415.
[2] Chen H J, Xiao Q, Weng H F, et al. Extraction of sulfated agar from Gracilaria lemaneiformis using hydrogen peroxide-assisted enzymatic method[J]. Carbohydrate Polymers, 2020, 232:115790.
[3] Wang L J, Shen Z P, Mu H M, et al. Impact of alkali pretreatment on yield, physico-chemical and gelling properties of high quality agar from Gracilaria tenuistipitata[J]. Food Hydrocolloids, 2017, 70:356-362.
[4] Wang C R, Lin M F, Yang Q Y, et al. Beyond tradition: Improvement of structural and physicochemical properties of genus Gracilaria agar by steam explosion technology[J]. Food Hydrocolloids, 2025, 165:111261.
[5] Willems C, Qi F D, Trutschel M L, et al. Functionalized gelatin/polysaccharide hydrogels for encapsulation of hepatocytes[J]. Gels, 2024, 10(4):231.
[6] Ashrafi A, Babapour H, Johari S, et al. Application of poultry gelatin to enhance the physicochemical, mechanical, and rheological properties of fish gelatin as alternative mammalian gelatin films for food packaging[J]. Foods, 2023, 12(3):670.
[7] 孙哲浩, 赵谋明. 明胶与κ-卡拉胶交互作用特性及机理的研究-明胶与卡拉胶共凝胶体的力学特性[J]. 食品科学, 2001, 22(1):14-18.Sun Z H, Zhao M M. Interaction of gelatin with carrageenan-the mechnical properties of gelatin arrageenan co-gels[J]. Food Science, 2001, 22(1):14-18.
[8] Wang R C, Hartel R W. Confectionery gels: Gelling behavior and gel properties of gelatin in concentrated sugar solutions[J]. Food Hydrocolloids, 2022, 124:107132.
[9] Cheng Z H, Zhang B J, Qiao D L, et al. Addition of κ-carrageenan increases the strength and chewiness of gelatin-based composite gel[J]. Food Hydrocolloids, 2022, 128:107565.
[10] 李俊宏. 魔芋胶复配体系及盐离子在水晶皮冻中的作用及应用研究[D]. 重庆:西南大学, 2020.Li J H. Study on the function and application of konjac gum compounding system and salt ions in crystal jelly[D]. Chongqing: Southwest University, 2020.
[11] Huang T, Tu Z C, Shangguan X C, et al. Fish gelatin modifications: A comprehensive review[J]. Trends in Food Science &Technology, 2019, 86:260-269.
[12] Zhao Y T, Wang D N, Xu J X, et al. Effect of polysaccharide concentration on heat-induced Tremella fuciformis polysaccharide-soy protein isolation gels: Gel properties and interactions[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2024, 262(Pt 2):129782.
[13] 李鹏飞, 王潘知非, 帕尔哈提·柔孜, 等. 低酰基结冷胶与瓜尔豆胶复合改性对褐牛皮明胶凝胶特性的影响[J]. 食品工业科技, 2026, 47(10):130-138.Li P F, Wang P Z F, Parhat·R Z, et al. Effect of composite modification of low acyl gellan gum and guar gum on gel properties of brown cattle hide gelatin[J]. Science and Technology of Food Industry, 2026, 47(10):130-138.
[14] Zhang Z J, Wang Y Q, Li L, et al. Gelation and film-forming properties of ternary composite gels constructed by scallop (Patinopecten yessoensis) protein hydrolysates, SDS, and polysaccharides[J]. Food Hydrocolloids, 2024, 154:110080.
[15] Kazemi-Taskooh Z, Varidi M. Designation and characterization of cold-set whey protein-gellan gum hydrogel for iron entrapment[J]. Food Hydrocolloids, 2021, 111:106205.
[16] Jiang X Y, Li L, Yan J N, et al. Binary hydrogels constructed from lotus rhizome starch and different types of carrageenan for dysphagia management: Nonlinear rheological behaviors and structural characteristics[J]. Food Chemistry: X, 2024, 22:101466.
[17] Derkach S R, Voron’ko N G, Maklakova A A, et al. The rheological properties of gelatin gels containing κ-carrageenan. The role of polysaccharide[J]. Colloid Journal, 2014, 76(2):146-152.
[18] 赵玮, 毕金峰, 马有川, 等. 低酯果胶-海藻酸钠复合凝胶体系凝胶特性分析[J]. 食品科学, 2024, 45(20):107-114.Zhao W, Bi J F, Ma Y C, et al. Gel properties of low-methoxyl pectin-sodium alginate composite gel systems[J]. Food Science, 2024, 45(20):107-114.
[19] Cen S J, Zhang L Y, Liu L W, et al. Phosphorylation modification on functional and structural properties of fish gelatin: The effects of phosphate contents[J]. Food Chemistry, 2022, 380:132209.
[20] Farjami T, Madadlou A, Labbafi M. Characteristics of the bulk hydrogels made of the citric acid cross-linked whey protein microgels[J]. Food Hydrocolloids, 2015, 50:159-165.
[21] Kong J, Mo S R, Hu J R, et al. Effects of Ficus pumila Linn. polysaccharide on physicochemical and digestive properties of corn starch[J]. Food Bioscience, 2024, 58:103811.
[22] Lin Q Z, Hu Y, Qiu C, et al. Peanut protein-polysaccharide hydrogels based on semi-interpenetrating networks used for 3D/4D printing[J]. Food Hydrocolloids, 2023, 137:108332.
[23] Muhidinov Z K, Bobokalonov J T, Ismoilov I B, et al. Characterization of two types of polysaccharides from Eremurus hissaricus roots growing in Tajikistan[J]. Food Hydrocolloids, 2020, 105:105768.
[24] Sinthusamran S, Benjakul S. Physical, rheological and antioxidant properties of gelatin gel as affected by the incorporation of β-glucan[J]. Food Hydrocolloids, 2018, 79:409-415.
[25] Wang H L, Lu W, Ke L J, et al. Effect of hydroxychloroquine sulfate on the gelation behavior, water mobility and structure of gelatin[J]. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2022, 633:127849.
[26] Zhang Y, Li X M, Ge Y F, et al. Blueberry leaf polysaccharide/gelatin composite gel: Preparation, characterization, and formation mechanism[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2025, 304:141020.
[27] Zhang G Y, Bi X X, Wang R R, et al. Effects of catechin on the stability of myofibrillar protein-soybean oil emulsion and the adsorbed properties of myosin at the oil-water interface[J]. Food Chemistry, 2024, 442:138478.
[28] Zhang J H, Jiang L, Yang J, et al. Effect of calcium chloride on heat-induced Mesona chinensis polysaccharide-whey protein isolation gels: Gel properties and interactions[J]. LWT, 2022, 155:112907.
[29] Liu M P, Wang Y, Wang R, et al. Preparation and performance evaluation of polysaccharide-iron complex of Eucommia ulmoides[J]. Foods, 2024, 13(14):2302.
[30] Sun J R, Ren R R, Yao L L, et al. Preparation, characterization, antioxidant, and hypoglycemic activity of polysaccharide nano-selenium from Fagopyrum tataricum[J]. Journal of Food Measurement and Characterization, 2024, 18(9):7967-7978.
[31] Richa, Roy Choudhury A. Synthesis and rheological characterization of a novel thermostable quick setting composite hydrogel of gellan and pullulan[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2019, 125:979-988.