處理工藝對復合芝麻醬體系穩定性的影響

王 宇 紀曉梅 楊瑞香 薩如拉 張隋鑫 陳臘梅

(內蒙古草原紅太陽食品股份有限公司,內蒙古 呼和浩特 010000)

芝麻醬和花生醬均含有豐富的脂肪、蛋白質、碳水化合物和礦物質等多種成分,風味特殊[1-2]。傳統芝麻醬、花生醬在保存期間體系不穩定,易出現油醬分層現象,上層油脂極易氧化酸敗,產生令人不愉快的哈喇味,下層醬體自然沉降形成堅硬固體,嚴重影響產品的感官品質和涂抹性[1]。復合調味醬是由兩種及兩種以上的原料,添加或不添加其他輔料,按一定比例經一定加工工藝制成的醬狀調味品[3]。純芝麻醬口感單一且芝麻本身攜帶的苦感強烈,色澤暗黑,食欲感較差。而復配了少量花生醬和其他輔料的復合芝麻醬口感層次豐富,色澤食欲感強,營養高,更具有市場發展空間[4-5]。目前,有關芝麻醬類產品體系穩定性的研究主要集中在原料焙烤方式、磨醬設備和穩定劑、乳化劑的選擇方面。許仕文等[6]研究表明,不同焙炒方式下芝麻醬離心析油率差異顯著,其中油炒鍋焙炒的芝麻醬離心析油率最低。Aryana等[7]研究發現,在花生醬中加入適量棕櫚油能改善其穩定性。而有關芝麻、花生原料磨醬后的后端生產工藝研究較少,如果把控好芝麻醬類產品的后端生產工藝參數,也可顯著改善產品析油問題。

研究擬以芝麻、花生混合醬為研究對象,考察磨醬后后端生產工藝對復合芝麻醬穩定性的影響。以離心析油率和47 ℃保溫條件下復合芝麻醬析油時間為評定依據,確定加熱溫度、攪拌時間、冷卻工序和靜置熟化等后端工序的最佳工藝參數,旨在優化芝麻醬類產品的生產工藝,提高芝麻醬的穩定性。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

花生醬:青島嘉里有限公司;

芝麻醬:天諾食品有限公司;

腐乳粉、韭菜花粉:廣州江大生物科技有限公司;

氫化植物油穩定劑:丹尼斯克(中國)有限公司;

鹽、糖、味精、植物油、香辛料等調味料:市售。

1.2 儀器與設備

電子天平:PR224ZH/E型,奧豪斯儀器(常州)有限公司;

數顯恒溫水浴鍋:HH-8型,國華電器有限公司;

恒溫恒濕培養箱:HSP-360BE型,上海力辰邦西儀器科技有限公司;

海爾冰箱:BCD-216TMZL型,青島海爾股份有限公司;

高速乳化均質機:D-500 WIGGENS型,北京泰禾欣瑞科技有限公司;

電子溫控溫度計:GT303A型,深圳市聚茂源科技有限公司;

高速離心機:XZ-16T型,長沙湘智離心機儀器有限公司;

激光共聚焦顯微鏡:NIKON Eclipse Ti型,日本尼康公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 復合芝麻醬工藝標準 根據文獻[8],以芝麻(仁)、花生(仁)為主要原料,經除雜、清洗、烘(焙)炒、研磨、灌裝制成半固態食用調味品。

1.3.2 復合芝麻醬產品品質標準 根據文獻[8]制定產品品質標準見表1。

表1 復合芝麻醬理化指標

1.3.3 復合芝麻醬制備 復合芝麻醬配方為芝麻醬70%、花生醬16%、氫化植物油1%,食用鹽1.5%,白砂糖粉4%,植物油1.5%,腐乳粉3%,韭菜花粉2%,香辛料1%,其制備流程見圖1。

圖1 復合芝麻醬制備流程

1.3.4 試驗條件 分別考察復合芝麻醬的加熱溫度(50,55,60,65 ℃)、攪拌時間(10,20,30,40 min)、均質工序(10 000,20 000,30 000 r/min及對照組)、冷卻工序(0 ℃冷卻和不冷卻)、灌裝溫度(35,40,45 ℃)及靜置熟化工序(靜置熟化24 h和不靜置熟化)對產品離心析油率和析油時間的影響。

1.3.5 離心析油率測定 根據文獻[9],將30 g復合芝麻醬樣品裝入50 mL離心管中,4 000 r/min離心30 min,并按式(1)計算樣品的離心析油率。

(1)

式中:

ηc——復合芝麻醬離心析油率,%;

A——樣品質量,g;

A1——離心所得上清油的質量,g。

1.3.6 析油時間測定 根據文獻[10],取30 g復合芝麻醬于細高帶刻度的玻璃瓶中,置于47 ℃恒溫培養箱,每天上午10點固定觀察所有復合芝麻醬樣品的析油情況,3個平行樣的復合芝麻醬樣品表面均有油脂析出,即為該樣品出現析油的時間。課題組團隊前期對芝麻醬產品進行保溫加速試驗發現,25 ℃放置12個月,相當于37 ℃放置18周,47 ℃放置9周。芝麻醬產品的包裝密封性較好且避光加速,37,47 ℃保溫加速結束后成品滋氣味正常,過氧化值和酸價指標均符合芝麻醬標準要求。故將復合芝麻醬加速試驗溫度設定為47 ℃。

1.3.7 微觀結構分析 根據文獻[11],將1 g復合芝麻醬用5 g/L的尼羅紅染色液染色,靜置30 min,將一定量染色的樣品置于載玻片上,蓋上蓋玻片,形成均勻的薄片,放大40 倍進行觀察并拍攝顯微圖片。

1.3.8 數據分析 使用SPSS 19.0軟件進行統計分析,采用Excel 2007軟件進行數據處理,結果表示為平均值±標準差,并采用單因素方差分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 加熱溫度對復合芝麻醬穩定性的影響 由表2可知,離心試驗結果與47 ℃加速保溫試驗結果均呈相同的規律。離心析油率大小為65 ℃>60 ℃>50 ℃>55 ℃,表明55 ℃的樣品析油最少,體系最穩定。且55 ℃的樣品在整個試驗周期均未出現析油現象,其他組樣品均在不同時間出現析油現象。50 ℃的樣品加熱溫度低于穩定劑的融化溫度,部分甚至全部的穩定劑在與復合芝麻醬混勻過程中固化析出,未最大化發揮其效能價值,導致50 ℃的樣品離心析油率顯著高于55 ℃的(P<0.05)。60,65 ℃的樣品離心析油率顯著高于55 ℃的,是因為復合芝麻醬的加熱溫度高,損壞了醬體中花生醬、芝麻醬的組織結構,導致析油量增大。這與阿迪拉·阿迪力[12]的研究結果相一致。綜上,加熱溫度對復合芝麻醬體系穩定性具有影響,當加熱溫度為55 ℃時,復合芝麻醬的離心析油率最低,且47 ℃加速破壞44 d均未出現析油現象。

表2 加熱溫度對復合芝麻醬穩定性的影響?

2.1.2 攪拌時間對復合芝麻醬穩定性的影響 由表3可知,攪拌時間對復合芝麻醬析油率有影響。攪拌時間越長,離心析油率越大,體系越不穩定,且出現析油現象的時間越短。研究[12]表明,核桃醬醬體穩定性隨攪拌時間的延長呈先穩定后不穩定現象,說明攪拌時間對醬類產品體系的穩定性有影響。47 ℃加速試驗中,10,20 min的樣品出現析油現象的時間均為1個月,而30,40 min的樣品均在20 d左右出現了析油現象,是因為長時間攪拌加熱會使復合芝麻醬中部分蛋白質結構發生變化,影響凝膠網絡的形成,從而導致出油率增加[13-14]。當攪拌時間為10,20 min時,復合芝麻醬在47 ℃下的析油時間無顯著差異,雖然二者樣品的離心析油率差異顯著,但考慮到復合芝麻醬體系的均勻性,選擇加熱時間20 min更為適宜。

表3 攪拌時間對復合芝麻醬穩定性的影響?

2.1.3 均質工序對復合芝麻醬穩定性的影響 由表4可知,均質轉速對復合芝麻醬離心析油率影響顯著,均質轉速越大,復合芝麻醬離心析油率越大,且47 ℃加速保溫期間出現析油現象的時間越短。對照組離心析油率最低,且47 ℃加速靜置44 d均未出現析油現象。而3組均質組樣品離心析油率均較高且47 ℃加速期間出現析油時間短,導致這種現象的原因有:① 均質工序對復合芝麻醬組織細胞破壞程度大,會加速油脂析出。許仕文[15]研究表明,芝麻醬中的蛋白質、脂類和糖類等物質聚集時形成的結構容易受外力破壞,分子間的作用力變小,體系穩定性下降。② 均質時摩擦生熱導致復合芝麻醬體系溫度再度升高,高溫導致體系更加不穩定。檀靜等[16]研究表明溫度升高,芝麻醬分子的布朗運動加劇,導致顆粒物間距變大,分子流動阻力降低。當均質轉速>20 000 r/min時,均質1 min醬體溫度就高達70 ℃,說明復合芝麻醬后端的均質工序對改善體系析油現象無正向效果,故復合芝麻醬生產工藝流程無需增加均質這一工序。

表4 均質工序對復合芝麻醬穩定性的影響?

2.1.4 冷卻工序對復合芝麻醬穩定性的影響 由表5可知,冷卻工序對改善復合芝麻醬析油具有明顯效果,冷卻樣離心析油率顯著低于未冷卻樣,且47 ℃加速保溫44 d均未出現析油現象(P<0.05)。冷卻溫度越低,冷卻速度越快,會形成更細小的晶體,所形成的空間網絡密度強度更大[17-18]。樣品未經冷卻工序直接進行灌裝,其離心析油率顯著高于冷卻樣,47 ℃加速試驗在第18天出現明顯的析油現象,原因是未冷卻樣未等醬體溫度降下來就進行灌裝,成品內部持續保持高溫狀態,使內部結構受到不定程度的破壞,形成松散的多孔結構會加快油脂的析出[19]。芝麻醬油料分離主要取決于油脂結晶體的性質及數量,防止油脂分離的最佳措施是使混合物迅速冷卻,形成細小晶體[20]。由此說明冷卻工序是復合芝麻醬工藝的必要環節,在改善復合芝麻醬析油問題上具有重要作用。

表5 冷卻工序對復合芝麻醬穩定性的影響?

2.1.5 灌裝溫度對復合芝麻醬穩定性的影響 由表6可知,灌裝溫度對改善復合芝麻醬析油有效,離心試驗和47 ℃加速保溫試驗呈現的規律相同,40 ℃灌裝樣的離心析油率最低,且47 ℃加速保溫44 d均未出現析油現象。45 ℃灌裝樣的離心析油率最高,在47 ℃加速保溫試驗期間出現析油現象,原因是灌裝溫度高,加劇了分子間的運動,分子間距增大使鏈段更易于活動[21]。35 ℃灌裝樣的離心析油率顯著高于40 ℃的(P<0.05),且其在47 ℃加速保溫試驗期間最早出現析油現象,因為復合芝麻醬在35 ℃時的黏度較大,灌裝時對醬體存在一定的機械擠壓,致使醬體初始形成的網狀結晶被破壞,加速了油相的不穩定性[14]。因此,復合芝麻醬的最優灌裝溫度為40 ℃。

表6 灌裝溫度對復合芝麻醬穩定性的影響?

2.1.6 靜止熟化工序對復合芝麻醬穩定性的影響 由表7可知,靜置工序對復合芝麻醬析油現象具有改善效果,靜置熟化(24 h)樣的離心析油率顯著低于未靜置的(P<0.05),且47 ℃加速保溫44 d均未出現析油現象。未靜置樣灌裝后不進行靜置熟化,為模擬車間實際生產情況,灌裝后對醬體進行了無規律擠壓操作,其離心析油率顯著高于靜置樣(P<0.05),且在47 ℃加速保溫試驗期間出現析油現象。有研究[18]表明,芝麻醬乳化膠體中要形成堅固的網絡狀結構,需要一個穩定的環境,任何物理的或機械的作用都會對醬體的穩定性、堅硬度有極大影響。當貯藏溫度<10 ℃時,醬體穩定性較好。因此,熟化處理過程中應盡量避免對產品的頻繁搬動或振動[20]。綜上,靜置熟化(24 h)工序是復合芝麻醬工藝的必要環節,其在改善復合芝麻醬析油問題上具有重要作用。

表7 靜置熟化工序對復合芝麻醬穩定性的影響?

2.2 復合芝麻醬配方樣和工藝優化樣的穩定性對比

根據單因素試驗,確定對照組生產工藝條件為醬體加熱溫度為80 ℃,無固定攪拌時間,以醬體稀化感官為主,高溫灌裝,無靜置熟化工序;工藝優化樣生產工藝條件為醬體加熱溫度55 ℃、攪拌時間20 min、0 ℃急速冷卻、灌裝溫度40 ℃、靜置熟化24 h。

由表8可知,對照樣離心析油率為6.69%,工藝優化樣離心析油率為1.78%,顯著低于對照組(P<0.05),說明生產工藝參數的優化對降低復合芝麻醬析油率有突出效果。

表8 復合芝麻醬配方樣和工藝優化樣穩定性對比?

2.3 復合芝麻醬的微觀分析

由圖2可知,工藝優化樣中油相分布均勻,并且形成了緊密的連結區,包裹著未染色的其他物質,且其油相更明亮,是因為油滴(亮點)在油相中連結形成片狀難以區分,說明這些油滴排列形成了更緊湊的結構,而對照組油滴是分散的且未連結[11]。復合芝麻醬微觀結果與離心析油率結果相一致,再次說明工藝參數的優化能充分地提升醬體結構的穩定性。

a. 油滴 b. 小油滴包裹的其他物質

3 結論

試驗表明,醬體加熱溫度、混料攪拌時間、均質工序、冷卻工序、灌裝溫度和靜置熟化工序均對復合芝麻醬體系的穩定性有顯著影響(P<0.05)。其中均質工序會使復合芝麻醬的析油現象更嚴重;其他工序參數經優化會顯著降低復合芝麻醬的離心析油率,對改善產品體系穩定性有正向作用。復合芝麻醬最優工藝條件為醬體加熱溫度55 ℃,混料攪拌時間20 min,0 ℃急速冷卻降溫,灌裝溫度40 ℃,靜置熟化24 h。此工藝制備出的復合芝麻醬離心析油率為1.78%,顯著低于對照組的(P<0.05)。工藝優化樣的微觀結構油相分布均勻,并形成了穩定的連結區,而對照組的微觀結構油相分散且無連結區。綜上,優化好復合芝麻醬磨醬后后端的生產工藝,一定意義上能顯著改善產品貯存期間的析油現象。試驗未考慮產品體態的細膩性和涂抹性,后續可通過篩選芝麻原料品種、優化芝麻醬和花生醬粒徑及復配添加不同類型穩定劑,改善復合芝麻醬體態的細膩度。