Bioprocess 生物过程, 2024, 10(3), 27-38
Published Online September 2024 in Hans. http://www.hanspub.org/journal/bp https://doi.org/10.12677/bp.2024.103005
南非橙果酱的工艺优化及代糖研究
邵媛玲1，徐志香1，杭 婷1，许玉东1，亓 英1，于爱文1，徐馨怡1，韦 涛2，于士军1*
12
滁州学院生物与食品工程学院，安徽 滁州 安徽金禾实业股份有限公司，安徽 滁州
收稿日期：2024年9月4日；录用日期：2024年9月18日；发布日期：2024年9月25日
摘 要
为开发更加健康且符合消费者需求的果酱产品，本研究利用单因素和响应面试验研究了南非橙果酱的制作工艺和代糖试验。先以蔗糖、柠檬酸、果胶添加量进行单因素试验，以感官评分确定蔗糖、柠檬酸和果胶的最佳量；然后以三氯蔗糖和甜菊糖苷添加量进行单因素代糖试验，确定其最佳添加量；最后通过响应面试验回归分析优化果酱加工工艺条件。实验结果表明南非橙果酱的最佳制作工艺条件为：蔗糖溶液质量浓度为55.49%，果胶浓度为1.60%、柠檬酸浓度为0.10%、甜菊糖苷(0.055 g，替代12.95%的蔗糖)和三氯蔗糖(0.829 mg，替代1.03%的蔗糖)，再与橙汁按1:1混合，加热浓缩。
关键词
果酱，南非橙，三氯蔗糖，甜菊糖苷
Research on Process Optimization and Sugar Substitution of South African Orange Jam
Yuanling Shao1, Zhixiang Xu1, Ting Hang1, Yudong Xu1, Ying Qi1, Aiwen Yu1, Xinyi Xu1, Tao Wei2, Shijun Yu1*
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School of Biology and Food Engineering, Chuzhou University, Chuzhou Anhui Anhui Jinhe Industrial Co., Ltd., Chuzhou Anhui
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Received: Sep. 4, 2024; accepted: Sep. 18, 2024; published: Sep. 25, 2024
Abstract
In order to develop a healthy jam product that meets the needs of consumers, the production
*
通讯作者。
文章引用: 邵媛玲, 徐志香, 杭婷, 许玉东, 亓英, 于爱文, 徐馨怡, 韦涛, 于士军. 南非橙果酱的工艺优化及代糖研究[J]. 生物过程, 2024, 10(3): 27-38. DOI: 10.12677/bp.2024.103005
邵媛玲 等
process of South African orange jam and the sugar substitute test were studied using the sin-gle-factor method and the response surface method. Firstly, the single factor experiment was per-formed to determine the optimal amount of sucrose, citric acid and pectin with sense evaluation. Secondly, sugar substitute experiment was carried out to determine the optimal amount of sucra-lose and stevia sugar by the single factor experiment. And then response surface experiments were performed optimize the production process of orange jam. The results indicated that the op-timal process conditions were as following: 55.49% sucrose, 1.60% pectin, 0.10% citric acid, ste-via sugar (0.055 g, replacing 12.95% sucrose) and sucralose (0.829 mg, replacing 1.03% sucrose), which then are mixed with orange juice at a ratio of 1:1 and concentrated.
Keywords
Jam, South African Orange, Sucralose, Stevia Sugar
Copyright ? 2024 by author(s) and Hans Publishers Inc.
This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Open Access 1. 引言
南非橙，果皮呈黄色，果汁酸甜可口，香气浓郁。南非橙含有丰富的糖、有机酸、氨基酸及维生素C，另外含有黄酮、内脂、生物碱以及钙、磷、铁等[1]。优质的南非橙，果肉甜而多汁，具有调中开胃，燥湿化痰之功效。传统果酱是以水果为原料，加入糖和其它酸度调节剂后熬制而成。不仅可以丰富水果的食用方式，而且可提高水果的经济价值[2]。
甜菊糖苷的甜度是蔗糖的130倍。天然甜菊糖苷具有无毒副作用、食用安全和热量极低的特点，经常食用可以预防高血压、糖尿病、肥胖症、心脏病、龋齿等[3]。三氯蔗糖甜度高，为蔗糖的600倍；成分安全，不会对人体产生副作用。三氯蔗糖可用于不能食用营养型甜味剂的人群，如肥胖症患者、糖尿病人等。同时不会引起龋齿，有益牙齿健康。其稳定性好，可以长期储存，甜味纯正，与蔗糖甜味相似。经济方面，其价格便宜，相同甜度下为蔗糖价格的1/3~1/2 [4]。
果酱口味香甜怡人，用途多样，既可以直接食用，也可以搭配其他食品食用以改善风味，符合人们生活和消费需求。由果酱的制作可知，一般果酱含有较多的糖。而使用甜菊糖苷和三氯蔗糖制作低糖果酱研究，目前国内外鲜有报道。本实验以南非橙为原料，通过单因素和响应面试验研究优化了低糖南非橙果酱的制作工艺。以期得到酸甜可口、酱体细腻均匀且热量低的鲜橙果酱。
2. 材料与方法[5] [6] [7]
2.1. 材料
原料和试剂：南非橙、蔗糖、果胶(食品级，河南糖柜食品有限公司)、无水柠檬酸(食品级，湖北糖柜食品有限公司)、三氯蔗糖(食品级，湖北糖柜食品有限公司)、甜菊糖苷(食品级，w/% ≥ 75.0，曲阜圣仁制药有限公司)。
仪器：榨汁机(功率：25 w，广东美的生活电器制造有限公司)、电磁炉(额定功率：2100 w，广东美的生活电器制造有限公司)、JA2003N电子天平(上海菁海仪)、LH-Q20折光仪(杭州陆恒生物科技有限公司)、灭菌锅(功率：1200 w，宁波金鑫)、pH计(型号：pH-25，上海越平)、包装瓶(玻璃材质)等。
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2.2. 工艺流程
挑选→清洗→去皮→去籽→打浆→融糖调配→搅拌浓缩→装罐→灭菌→冷却→成品。
2.3. 操作要点
挑选南非橙：挑选色泽较好、新鲜饱满、无病虫害、无腐烂的南非橙。
清洗：用清水冲洗掉南非橙表面上的污渍，然后沥干清理干净的南非橙上的水分。 去皮去籽：采用人工的方法去除果皮及果肉中的籽，避免影响果酱的风味。 榨汁：每1.00 kg果酱中要用1.33 kg的橙子打浆。
融糖调配：根据糖与水和糖的质量比[糖质量/(糖质量 + 水质量)]，在热水中配制不同浓度的蔗糖溶液；代糖时固定水的量，改变糖的替换比配制糖溶液。在90~100℃的热糖水中，加入果胶搅拌至果胶完全溶解，果胶溶解过程大概需5~6 min，用电磁炉烧沸水维持温度，最后加入柠檬酸溶解获得调配糖液。
搅拌浓缩：将调配好的糖液与去皮去籽后打浆的橙汁按1:1混合倒入锅中，开始计时。使用电磁炉加热、浓缩过程中不断地搅拌，避免糖炭化及物料混合不均匀。浓缩9分钟后，装罐。
灭菌：由于果酱中糖浓度高、pH较低，所以当浓缩装罐后，立刻封口放入杀菌锅中，在100℃条件下加热杀菌20 min，取出后分别用80℃、60℃、40℃的水进行分段冷却[8]。
2.4. 方法
2.4.1. 检测方法
可溶性固形物的测定：采用阿贝折光仪测定；pH的测定：采用笔式pH计法。 2.4.2. 单因素试验
先以蔗糖、柠檬酸、果胶添加量进行单因素试验，以感官评分初步确定蔗糖、柠檬酸和果胶的最佳添加量；然后再以三氯蔗糖和甜菊糖苷添加量进行单因素代糖试验，通过感官评分进一步确定三氯蔗糖和甜菊糖苷的最佳添加量[9]。然后以果胶、蔗糖、三氯蔗糖和甜菊糖苷4因素开展响应面试验，优化果酱加工工艺条件[10]。
果胶单因素试验：称取占总量45%的蔗糖、0.3%的柠檬酸和100 g果汁，在500 w的电磁炉温度下浓缩9分钟，设置果胶浓度为0.1%、0.6%、1.1%、1.6%、2.1%的5个水平，研究果胶浓度对南非橙果酱感官评价得分的影响，每个水平设置3个重复。
蔗糖单因素试验：称取上述试验确定的果胶最佳添加量，并称取100 g果汁、0.3%的柠檬酸，在500 w的电磁炉温度下浓缩9分钟，设置蔗糖浓度为35%、45%、55%、65%、75%的5个水平，研究蔗糖浓度对南非橙果酱感官评价得分的影响，每个水平设置3个重复。
柠檬酸单因素试验：称取上述试验确定的果胶、蔗糖最佳添加量，并称取100 g果汁，在500 w的电磁炉温度下浓缩9分钟，设置柠檬酸浓度为0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%的5个水平，研究柠檬酸浓度对南非橙果酱感官评价得分的影响，每个水平设置3个重复。
三氯蔗糖单因素试验：称取上述试验确定的果胶、蔗糖、柠檬酸最佳添加量(柠檬酸量对感官评分无显著性差异，选最小浓度)，称取果汁100 g，在500 w的电磁炉温度下浓缩9分钟，设置三氯蔗糖替代蔗糖的比例为0%、20%、40%、60%、80%、100%的6个水平，并根据计算得出的糖水量和果汁量的总和，重新计算果胶和柠檬酸的量，研究三氯蔗糖替代比对南非橙果酱感官评价得分的影响，每个水平设置3个重复。
甜菊糖苷单因素试验：称取上述试验确定的果胶、蔗糖、柠檬酸最佳添加量(柠檬酸量对感官评分无显著性差异，选最小浓度)，称取果汁100 g，在500 w的电磁炉温度下浓缩9分钟，设置甜菊糖苷替代
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蔗糖的比例为0%、20%、40%、60%、80%、100%的6个水平，并根据计算得出的糖水量和果汁量的总和，重新计算果胶和柠檬酸的量，研究甜菊糖苷替代比对南非橙果酱感官评价得分的影响，每个水平设置3个重复。
2.4.3. 响应面试验设计[11] [12] [13]
在单因素试验的基础上，以感官评价得分为响应值，以果胶、蔗糖、甜菊糖苷、三氯蔗糖的添加量为自变量，采用Box-Behnken4因素3水平进行试验设计，进行制作工艺条件优化。试验因素水平和编码见表1。
Table 1. Experimental factors and level table of RSM 表1. 响应面试验因素水平表
水平 ?1 0 1
因素
A：果胶/%
0.6 1.1 1.6
B：蔗糖/%
55 65 75
C：甜菊糖苷/%
0 20 40
D：三氯蔗糖/%
0 20 40
2.4.4. 感官评定方法
组织12名经过培训的人员组成评分小组，从色泽、风味口感和组织状态3方面对果酱进行感官评定，评判标准结合南非橙自身特点和有关文献制定[14] [15]，评分标准见表2。
Table 2. Sense evaluation standard of South African orange jam 表2. 南非橙果酱感官评分标准
评分项目
评分标准
均匀的金黄色、富有光泽
色泽(20分)
黄色、无光泽 淡黄色、无光泽
酸甜适中、无苦味和涩味，充满浓郁的橙子香味和水果清香，回味悠长
风味口感(40分)
偏酸或偏甜，稍有苦味和涩味 酸味重或甜味重，有苦味和涩味 酱体均匀细腻、黏度适中、流动性较好
组织状态(40分)
酱体均匀，黏度稍稠或稍稀、流动性较好
酱体浓稠，流动性差
分值 16~20 8~15 1~7 32~40 24~31 1~23 32~40 24~31 1~23
2.4.5. 数据处理方法
试验采用IBM-SPSS-Statistics 19软件进行单因素方差分析；利用Design-Expert 8.0软件进行响应面分析。
3. 结果与分析
3.1. 果酱最佳配方的确定
3.1.1. 果胶添加量的选择
试验通过添加不同浓度的果胶改变果酱的组织状态，并按照表2的标准进行评价，结果见表3。
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Table 3. Additive amount of pectin 表3. 果胶添加量
含量/% 0.1 0.6 1.1 1.6 2.1
感官评得分 69.60 ± 9.78A 76.70 ± 6.20A 76.70 ± 7.29A 72.80 ± 7.32A 71.50 ± 11.15A
注：同列不同字母表示在P < 0.01水平差异极显著，下同。
由表3可知，不同果的胶添加量对果酱组织状态的影响无显著性差异，浓度为1.1%的果胶的感官得分相对较高，因此选择浓度为1.1%的果胶添加到果酱中。 3.1.2. 柠檬酸添加量的选择
试验通过添加不同量的柠檬酸改善南非橙果酱的风味，按表2的标准进行感官评价，结果见表4。
Table 4. Additive amount of citric acid 表4. 柠檬酸添加量
含量/% 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
果酱pH 3.47 3.33 3.31 3.29 3.26
感官评价得分 81.25 ± 5.44A 77.90 ± 4.84A 82.80 ± 5.47A 78.90 ± 9.15A 75.85 ± 10.04A
由表4可知，不同柠檬酸的添加量对果酱风味的影响无显著性差异，选择耗量最少的添加量为0.10%添加到果酱中。 3.1.3. 蔗糖添加量的选择
试验通过添加不同量的蔗糖来改善南非橙果酱的风味及可溶性固形物含量，按表2的标准进行感官评价，结果见表5。
Table 5. Additive amount of sucrose 表5. 蔗糖添加量
含量/% 35 45 55 65 75
可溶性固形物/%
38.5 46.0 54.0 57.0 63.0
感官评价得分 75.70 ± 6.50B 79.00 ± 4.29AB 80.60 ± 4.22AB 83.00 ± 8.33A 67.00 ± 9.76C
通过表5可知，随着蔗糖浓度的升高，可溶性固形物也逐渐升高。不同蔗糖的添加量对鲜橙果酱的
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