響應(yīng)面法優(yōu)化橘皮、番茄復(fù)合果醬的制作

胡楠楠，班碩，劉凌沖，尤麗新，*

（1.長(zhǎng)春科技學(xué)院生物食品學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130600；2.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130118）

柑橘，又名柑、橘、桔，橘皮，其味苦、辛，性溫，無毒[1]。橘皮中含纖維素、桔皮黃色素、果膠、橙皮苷、黃酮類化合物、有機(jī)酸（檸檬酸）及萜類香精檸檬烯等[2-3]，其中果膠含量豐富[4]，蛋白質(zhì)、維生素C、類胡蘿卜素等含量顯著高于果肉汁液。橘皮中的維生素C含量比獼猴桃還要高[5]。橘皮中 K、Na、Mg、Li、Zn、Fe、Mn 含量較高，加工制品（如果醬等）比鮮品的Zn、Fe等含量更高[5-6]。橘皮去除果皮外層即為“橘白”，可和胃化濕[7-8]。番茄色澤鮮艷，肉質(zhì)鮮美，皮薄多汁，酸甜適口[9-10]。多食用番茄有助于消化、減肥、防治心腦血管疾病、促進(jìn)上皮生長(zhǎng)、提高免疫力等[9]。

橘皮和番茄的各種營(yíng)養(yǎng)素都十分豐富，并且橘皮重約占整果重的20%，如果處理利用的效率低或者不經(jīng)過任何處理的廢棄掉，將會(huì)造成極大地浪費(fèi)和損失，甚至?xí)驗(yàn)槎逊e而造成嚴(yán)重的環(huán)境污染[11]。因此，本文研究一種以橘皮、番茄為主要原料，并加入一定的食品添加劑通過制漿、復(fù)合濃縮等工序制成的復(fù)合果醬，對(duì)橘皮新產(chǎn)品開發(fā)、綜合利用以及提高附加值等具有一定的參考意義。

1 材料與方法

1.1 材料及設(shè)備

橘皮、番茄：市售。

鹽（食品級(jí)）：中鹽榆林鹽化有限公司；果膠（食品級(jí)）：巴西斯比凱克公司；食用堿（食品級(jí)）：河南中源化學(xué)股份有限公司；白砂糖（食品級(jí)）執(zhí)行GB 317-2006《白砂糖》標(biāo)準(zhǔn)：云南滇鵬糖業(yè)有限公司；檸檬酸（食品級(jí)）執(zhí)行GB/T 8269-2006《檸檬酸》標(biāo)準(zhǔn)：河南萬(wàn)邦實(shí)業(yè)有限公司；水符合GB 5749-2006《生活飲用水衛(wèi)生》標(biāo)準(zhǔn)：吉林森工集團(tuán)泉陽(yáng)泉飲品有限公司。

PS-180破碎機(jī)：廣州雷麥機(jī)械設(shè)備有限公司；JN-10C均質(zhì)機(jī)：廣東聚能生物科技有限公司；CM200004膠體磨：上海依肯機(jī)械設(shè)備有限公司；JY4002電子天平：上海史恒儀器有限公司；MX-22A電磁爐：廣東半球?qū)崢I(yè)集團(tuán)公司；DSX-280B手提式蒸汽滅菌鍋：上海博訊醫(yī)療生物儀器股份有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

1.2.1.1 橘皮漿的制作工藝[12]

橘皮→挑選→清洗→軟化→鹽浸→漂洗→破碎→打漿

1.2.1.2 番茄果漿的制作工藝[13]

番茄→挑選→清洗→去蒂→切塊→打漿

1.2.1.3 復(fù)合果醬生產(chǎn)工藝[14-15]

橘皮漿、番茄漿→調(diào)配→均質(zhì)→濃縮→裝罐→排氣密封→殺菌→冷卻→成品

1.2.2 操作要點(diǎn)

1.2.2.1 橘皮漿的制備

1）橘皮挑選：選取新鮮、無霉變的橘皮。

2）清洗：用潔凈的流動(dòng)水沖洗橘皮，洗凈表面雜質(zhì)。

3）軟化、鹽浸和漂洗：用 90℃～100℃1%Na2CO3溶液浸泡橘皮，4 min～5 min，再用7%的食鹽水浸泡橘皮1.5 h，流動(dòng)清水沖洗[12]。

4）破碎：將處理后的橘皮于破碎機(jī)中破碎成2 mm～3 mm碎塊。

5）打漿：橘皮塊放入打漿機(jī)中按 1 ∶2（g/g）加水打漿，使制品組織細(xì)膩。

1.2.2.2 番茄果漿的制備

1）番茄挑選：選擇顏色鮮艷，果實(shí)完整，九成熟，無霉?fàn)€，無病蟲侵染，無機(jī)械損傷的新鮮番茄。

2）清洗：用1%食鹽水浸泡10 min，然后用流動(dòng)水沖洗干凈。

3）去蒂、對(duì)切：將番茄果實(shí)的蒂去掉，然后將番茄對(duì)切，再對(duì)切，開成四瓣。

4）打漿：將處理好的番茄瓣放入打漿機(jī)進(jìn)行打漿。

1.2.2.3 調(diào)配、均質(zhì)和濃縮

將橘皮漿和番茄果漿按一定比例混合調(diào)配，然后于均質(zhì)機(jī)均質(zhì)制成混合漿液，入鍋熬制。先加入已溶的白砂糖，旺火煮沸5 min；然后加入增稠劑果膠（加入前先用少許100℃熱水化開）；繼續(xù)用旺火煮沸5 min，后改用文火加熱至濃縮終點(diǎn)（用20°折光計(jì)測(cè)其可溶性固形物含量達(dá)65%～68%，且醬體溫度達(dá)到104℃～106℃或從鍋中挑起少許果醬，將其橫置于掛板，待冷卻后，果醬可呈片狀下落[16]）；出鍋前3 min加入檸檬酸溶液攪拌均勻。

1.2.2.4 裝罐、排氣密封

將玻璃罐以及罐蓋在100℃～120℃沸水中蒸煮10 min，瀝干水分。果醬濃縮結(jié)束后，立即裝入罐內(nèi)（頂間隙約2 mm～3 mm），迅速擰緊罐蓋，要求每鍋果醬分裝完畢的時(shí)間不能超過30 min，密封時(shí)醬體溫度在80 ℃～90℃[17-18]。

1.2.2.5 殺菌、冷卻

密封后放入蒸汽滅菌鍋進(jìn)行殺菌（105℃，5 min～10 min），滅菌結(jié)束后，水浴分段冷卻（65℃～45℃～常溫）。

1.2.3 配方優(yōu)化試驗(yàn)

1.2.3.1 單因素試驗(yàn)

分別單獨(dú)考察橘皮和番茄的比例、白砂糖添加量、檸檬酸添加量、果膠添加量對(duì)復(fù)合果醬感官評(píng)分的影響。感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

1.2.3.2 響應(yīng)面試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)橘皮比例（響應(yīng)面試驗(yàn)中記為每100 g橘皮番茄混合物中橘皮的克數(shù)）、白砂糖添加量、檸檬酸添加量和果膠添加量進(jìn)行四因素三水平的Box-Behnken研究，因素水平表見表2。

表1 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation criteria

表2 Box-Behnken試驗(yàn)因素水平表Table 2 Factors and levels used in Box-Behnken design

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 橘皮和番茄的比例的確定

確定白砂糖添加量6%、檸檬酸添加量0.1%、果膠添加量0.5%，選用橘皮和番茄的質(zhì)量比分別為70 ∶30、60 ∶40、50 ∶50、40 ∶60、30 ∶70、20 ∶80、10 ∶90進(jìn)行單因素試驗(yàn)，結(jié)果見圖1。

圖1 橘皮和番茄的比例對(duì)果醬感官品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of orange peel and tomato jam ratio on sensory quality

由圖1可以看出，當(dāng)橘皮和番茄以20∶80的比例進(jìn)行復(fù)合時(shí)，果醬的感官評(píng)分比較高，其獨(dú)特香氣可以明顯表現(xiàn)出來。該比例相對(duì)于10∶90的比例口感淡苦，但香氣獨(dú)特和諧，并且考慮到試驗(yàn)存在利用橘皮變廢為寶的目的，因此，最終選擇橘皮和番茄的比例為20∶80作為單因素試驗(yàn)的結(jié)果。

2.1.2 白砂糖添加量的確定

以20∶80的質(zhì)量比例準(zhǔn)確稱取橘皮和番茄，并且加入1%檸檬酸，0.5%的果膠，分別加入6%、8%、10%、12%以及14%的白砂糖進(jìn)行白砂糖添加量的單因素試驗(yàn)，確定白砂糖的最佳添加量。

圖2 白砂糖的添加量對(duì)果醬口感品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of added sugar on the quality of jam

由圖2可知，當(dāng)白砂糖的添加量為12%時(shí)，果醬的感官評(píng)價(jià)比較高，口味酸甜適口，效果最佳。

2.1.3 檸檬酸添加量的確定

檸檬酸是在果蔬中分布最廣的有機(jī)酸，具有酸味圓潤(rùn)、滋美、口味清爽，入口即達(dá)最高酸感，后味延續(xù)時(shí)間短等特點(diǎn)[19]。采用20∶80的質(zhì)量比例稱取橘皮和番茄，加入12%白砂糖，0.5%果膠，分別加入0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的檸檬酸進(jìn)行檸檬酸添加量的確定，結(jié)果見圖3。

由圖3可以看出，當(dāng)檸檬酸的添加量為0.3%時(shí)，橘皮番茄復(fù)合果醬酸味圓潤(rùn)、甜度適宜、口感清爽，在這個(gè)比例下的果醬感官評(píng)分達(dá)最高值。

2.1.4 果膠添加量的確定

進(jìn)行果膠添加量的確定，即以橘皮和番茄（質(zhì)量比例為20∶80）作為原料，添加12%白砂糖，0.3%檸檬酸，且分別添加0.3%、0.5%、0.7%的果膠，結(jié)果見圖4。

圖3 檸檬酸添加量對(duì)果醬質(zhì)量的影響Fig.3 Effect of citric acid addition on jam quality

圖4 果膠添加量的確定對(duì)果醬品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of pectin content on the quality of jam

根據(jù)圖4的結(jié)果可見，果膠的最佳添加量為0.5%，依此制成的果醬凝膠效果良好，口感細(xì)膩，醬體較為均勻，外觀效果也相對(duì)良好。

2.2 復(fù)合果醬配方優(yōu)化的響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)表及結(jié)果見表3。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)表及結(jié)果Table 3 Experimental design and results of response surface

續(xù)表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)表及結(jié)果Continue table 3 Experimental design and results of response surface

將表3所得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Design Expert 8.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，方差分析如表4所示。

表4 方差分析表Table 4 Variance analysis

對(duì)各因素進(jìn)行回歸擬合，得到回歸方程：Y=96.68+0.75A+8.7B+2.11C-0.98D-3.25AB+0.94AC+3.03AD+0.33BC-2.83BD+1.43CD-5.16A2-7.18B2-6.2C2-7.29D2。該方程中各一次項(xiàng)、二次項(xiàng)和交互項(xiàng)的系數(shù)絕對(duì)值的大小反映了其對(duì)感官評(píng)分的影響程度，系數(shù)的正、負(fù)則反映了影響的方向。

對(duì)模型方程進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，由表4方差分析結(jié)果可知，模型差異性極顯著（P＜0.000 1），失擬項(xiàng)差異不顯著（P＞0.05），說明方程與實(shí)際情況擬合比較好，能夠準(zhǔn)確反映感官評(píng)分與各因素間的關(guān)系。表4中F值的大小可以判斷出影響感官評(píng)分的主次順序?yàn)锳（橘皮比例）＞B（白砂糖）＞D（果膠）＞C（檸檬酸）。在此試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，一次項(xiàng) A、B、D 與二次項(xiàng) A2、B2、C2、D2以及交互項(xiàng)AB、AD、CD對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響達(dá)極顯著水平（P＜0.01），一次項(xiàng)C達(dá)顯著水平（P＜0.05）。模型相關(guān)系數(shù)R2=0.997 3，R2（Adj）=0.994 6，因此可以用此模型對(duì)橘皮番茄復(fù)合果醬的感官評(píng)定進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。通過響應(yīng)面最優(yōu)組合分析得到最佳制作條件為：橘皮比例為20.81 g/100 g、白砂糖的添加量為12.09%、檸檬酸的添加量為0.3%、果膠的添加量為0.52%。此條件下，所制得的橘皮番茄果醬的感官評(píng)分最高，為95.15分。

2.3 響應(yīng)面曲面圖分析

AB、AD和CD的交互作用見圖5。

圖5 各因素交互作用對(duì)感官評(píng)分影響的響應(yīng)面Fig.5 Response surface of the influence of each factor interaction on Sensory score

通過對(duì)3個(gè)曲面的觀察可以預(yù)測(cè)和檢驗(yàn)變量的響應(yīng)值以及確定變量之間的相互關(guān)系，響應(yīng)面越陡，反映出各因素之間的兩兩交互作用越顯著。交互項(xiàng)AB（橘皮比例與白砂糖的添加量）、AD（橘皮比例與果膠的添加量）、CD（檸檬酸的添加量與果膠的添加量）對(duì)果醬感官評(píng)分影響顯著，A、B、C和D對(duì)感官評(píng)分的影響均呈現(xiàn)拋物線趨勢(shì)，即各因素在所選取的試驗(yàn)范圍內(nèi)，響應(yīng)值存在極大值。橘皮由于具有特殊的風(fēng)味，過多或過少的添加，都不能與番茄復(fù)合后產(chǎn)生獨(dú)特的風(fēng)味，只有在適宜的條件下，兩種原料才能混合協(xié)調(diào)，并制成醬體均勻，外觀良好，入口細(xì)膩，酸甜可口的復(fù)合型果醬。

2.4 驗(yàn)證試驗(yàn)

由Design-Expert 8.0軟件得出的橘皮番茄復(fù)合果醬的最佳制作條件為：橘皮比例為20.81 g/100 g、白砂糖的添加量為12.09%、檸檬酸的添加量為0.3%、果膠的添加量為0.52%時(shí)所制作的橘皮番茄果醬的感官評(píng)分最高，為95.15分。此條件下做驗(yàn)證試驗(yàn)，制成的橘皮、番茄復(fù)合果醬橙紅有光澤，酸甜適口，柔滑細(xì)膩，香氣獨(dú)特（具有橘皮和番茄果肉特有的混合香氣），果醬外觀良好，組織均勻，無汁液析出，膠凝穩(wěn)定性好，流散緩慢，確實(shí)為果醬的最佳口感和風(fēng)味。

2.5 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)

按中國(guó)人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 22474-2008《果醬》對(duì)橘皮、番茄復(fù)合果醬進(jìn)行感官、理化、微生物指標(biāo)的評(píng)定。

2.5.1 感官指標(biāo)

橙紅有光澤，酸甜適口，柔滑細(xì)膩，香氣獨(dú)特（具有橘皮和番茄復(fù)合后的特殊香氣），果醬外觀良好，無汁液析出，流散緩慢。

2.5.2 理化指標(biāo)

可溶性固形物（20°折光計(jì)）56%～58%，pH值為3.8～4.0，維生素 C 含量為 58.23 mg/100 g～63.62 mg/100 g。

2.5.3 微生物指標(biāo)

菌落總數(shù)＜100 cfu/g；大腸菌群≤30 MPN/100 g；致病菌：未檢出。

3 結(jié)論

以新鮮橘皮、番茄為原料，制作橘皮、番茄復(fù)合果醬，通過單因素試驗(yàn)、Box-Behnken響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，以感官評(píng)分為依據(jù)篩選復(fù)合果醬的最佳制作配方，結(jié)果為：橘皮比例為20.81 g/100 g、白砂糖的添加量為12.09%、檸檬酸的添加量為0.3%、果膠的添加量為0.52%時(shí)制成的橘皮、番茄復(fù)合果醬橙紅有光澤，酸甜適口，柔滑細(xì)膩，具有橘皮和番茄果肉特有的混合香氣，果醬外觀良好，組織均勻，無汁液析出，膠凝穩(wěn)定性好，流散緩慢；可溶性固形物（20°折光計(jì)）為56%～58%，pH值為3.8～4.0，維生素C含量為58.23 mg/100 g～63.62 mg/100 g；菌落總數(shù)/（cfu/g）≤100；大腸菌群（MPN/100 g）≤30；致病菌：未檢出。