響應(yīng)面法優(yōu)化復合果味柿子果凍工藝研究

韓磊，?；勖簦涡乱?，2，甄潤英，2，*

（1.天津農(nóng)學院食品科學與生物工程學院，天津300384；2.天津市農(nóng)副產(chǎn)品深加工技術(shù)工程中心，天津300384）

柿子（Diospyros kaki）原產(chǎn)于我國，它是我國具有代表性的水果之一。柿子果實富有營養(yǎng)，含有豐富的維生素和礦物質(zhì)，并且含有大量的果膠，可調(diào)節(jié)腸道菌群，有良好的通便作用。柿子作為藥品，可有效防止動脈粥樣硬化，預防心血管等疾病，具有很好的經(jīng)濟價值[1-3]。我國柿子年產(chǎn)量居世界之首，柿子資源優(yōu)勢突出，但是我國柿子的加工技術(shù)偏低，保鮮技術(shù)，運輸貯藏技術(shù)也相對落后，成本高，柿子作為季節(jié)性產(chǎn)品，由于收獲期很短，采后易腐爛，嚴重影響柿子產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟效益，為延伸柿子產(chǎn)業(yè)鏈，開展柿子的精深加工勢在必行[4]。

果凍經(jīng)過幾十年的發(fā)展，其市場競爭激烈，隨著人們越來越注重健康養(yǎng)生，以果汁果肉作為果凍產(chǎn)品的原料代替香精香料[5]。近年來很多學者對于新型復合果凍研究越來越廣泛，張青等以藍莓和山藥為主要原料的混合果汁制作的保健型藍莓山藥果粒果凍，具有獨特的藍莓山藥風味[6]。市面上柿子產(chǎn)品種類主要為柿子果汁、柿餅、柿子醋、柿子果醬等，關(guān)于柿子果凍方面的研究報導相對較少。與此同時，果粉的興起，不僅解決了地域限制的問題，還為更多產(chǎn)品新風味提供可能，因此可結(jié)合之前柿子果凍的研究結(jié)果進行二次創(chuàng)新。本研究以柿子為主要原料，與南派果粉進行復配，研制新型復合柿子果凍，以豐富水果制品市場，滿足不同人群對柿子產(chǎn)品的需求，為提高柿子產(chǎn)業(yè)鏈的經(jīng)濟效益提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及設(shè)備

磨盤柿：天津市王頂?shù)碳t旗農(nóng)貿(mào)市場；南派果粉：海南南派實業(yè)有限公司；白酒、白砂糖、檸檬酸、抗壞血酸鈉、卡拉膠、魔芋膠（食品級）等：市售。

pH 計；TMS-PRO 質(zhì)構(gòu)儀；Alpha MOS 電子鼻。

1.2 方法

1.2.1 復合柿子果凍工藝流程

1.2.2 操作要點

1.2.2.1 脫澀

挑選成熟度一致，大小基本相同的磨盤柿，洗凈晾干，用市售45 度白酒均勻噴灑柿子表面，套袋后每隔1 d 噴灑一次，脫澀3 d～4 d。

1.2.2.2 去皮、護色、破碎打漿

脫澀后的柿子去蒂去皮后，加入相當于柿重30%的100 ℃熱水，再加入相當于總重（柿重+水重）0.25%的檸檬酸和0.06%抗壞血酸鈉進行護色，攪勻后放入打漿機中破碎打漿。

1.2.2.3 復配、過濾

將3 種果粉配成2%的復合果粉汁，按一定比例與柿漿混合，攪拌均勻后過濾得到混合果汁。

1.2.2.4 溶膠、熬制

將一定量的白砂糖和一定量的檸檬酸與一定量配比的卡拉膠和魔芋膠進行干混，混合均勻后，稱取剩余部分的60 ℃熱水，在其中浸泡10 min，待充分溶解后，沸水浴加熱并緩慢攪拌5 min。待溶膠后的溶液降溫到65 ℃時加入復合果汁，加熱5 min 使所有物料充分溶解、混勻。

1.2.2.5 灌裝、殺菌

將熬制好的果凍液趁熱緩慢倒入滅菌后的果凍杯中，立即密封，85 ℃條件下保持10 min 后放入冷庫靜置成型。

1.3 加工條件的探究

1.3.1 單因素試驗設(shè)計

根據(jù)預試驗結(jié)果，選取南派果粉中的椰漿粉、百香果果粉、金桔果粉作為復合果粉汁的原料，三者比例按質(zhì)量比2 ∶2 ∶1 進行配比，試驗過程中將復合果粉配制成2%的果粉汁使用，探究復配膠的質(zhì)量比、復配膠添加量、柿漿與果粉汁質(zhì)量比、復合果汁添加量、白砂糖添加量等因素。

1.3.1.1 復配膠的比例的探究

市面上的凝膠劑種類繁多，但優(yōu)缺點差異比較明顯，采用復配凝膠劑能更好的取長補短，凝膠效果較好[7-8]。將卡拉膠與魔芋膠搭配進行試驗，以質(zhì)量比5 ∶1、4 ∶1、3 ∶1、2 ∶1、1 ∶1 復配加入，添加量均為 1.2%，以質(zhì)構(gòu)分析數(shù)據(jù)和感官評價表1 來綜合判定，確定最優(yōu)比例。

1.3.1.2 復配膠添加量的探究

根據(jù)1.3.1.1 中復配膠比例的最優(yōu)結(jié)果，對復配膠添加量進行探究，添加量為0.8%、1%、1.2%、1.4%，1.6%進行添加，根據(jù)質(zhì)構(gòu)分析和感官評價表1，探究復配膠的最優(yōu)添加量。

1.3.1.3 柿漿與復合果粉汁的比例研究

在1.3.1.1、1.3.1.2 最優(yōu)值基礎(chǔ)上，設(shè)柿漿：復合果汁的質(zhì)量比為 4 ∶6、5 ∶5、6 ∶4、7 ∶3、8 ∶2，根據(jù)感官評價表1 得出最優(yōu)比例。

1.3.1.4 混合果汁添加量的探究

在前面的試驗基礎(chǔ)上，設(shè)計混合果汁的添加量為15%、20%、25%、30%、35%，制作果凍并進行感官評價。

1.3.1.5 白砂糖添加量的探究

將白砂糖的添加量設(shè)為10%、12%、14%、16%、18%，其他條件為以上試驗最優(yōu)結(jié)果，進行感官評價比較果凍品質(zhì)。

1.3.1.6 檸檬酸添加量的探究

將檸檬酸的添加量設(shè)為0.05 %、0.1 %、0.15 %、0.2%、0.25%5 個水平進行試驗，其他條件為以上條件探究的最優(yōu)結(jié)果。

1.3.2 響應(yīng)面試驗設(shè)計

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，采用Box-Behnken 模型，對混合果汁添加量（A）、復配膠添加量（B）、白砂糖添加量（C）、檸檬酸添加量（D）4 個因素進行響應(yīng)曲面試驗設(shè)計，設(shè)感官評價得分為響應(yīng)值，優(yōu)化復合柿子果凍配方。

1.3.3 果凍的質(zhì)量指標測定

1.3.3.1 果凍的感官評價分析

由10 名具有一定專業(yè)知識的專業(yè)人員組成感官評價小組，按照色澤（20 分），風味（20 分），組織狀態(tài)（30 分），口感（30 分）來對果凍進行感官評價，滿分100 分，標準見表 1。

表1 復合柿子果凍的感官評分標準Table 1 Sensory scoring criteria for compound persimmon jelly

1.3.3.2 果凍質(zhì)構(gòu)測定

采用TMS-PRO 質(zhì)構(gòu)儀器進行質(zhì)構(gòu)分析，測定果凍彈性，硬度，咀嚼性等指標，每個樣品測試3 次，取平均值。采用P/0.5R 探頭，測定參數(shù)：TPA 模式，觸發(fā)力5 g，測前、測試時、測后的速度均為1 mm/s，壓縮率為50%，時間間隔為5 s。

1.3.3.3 果凍理化指標的測定

1）果凍的可溶性固形物含量和酸度的測定

參照GB/T 10786－2006《罐頭食品的檢驗方法》[9]規(guī)定的方法測定果凍的可溶性固形物含量和pH 值。

2）風味物質(zhì)的測定及方法

方法：稱量5.0 g 柿子果凍樣品置于20 mL 的電子鼻專用頂空瓶中，使用聚四氟乙烯（poly tetra fluoroethylene，PTFE）隔墊密封，將準備好的樣品置于自動進樣器裝置上，待分析。

測定條件：采用Alpha MOS 公司的超快速氣相色譜電子鼻（Heracles II）系統(tǒng)，進樣體積為 5 000 μL，進樣速度250 μL/s，進樣口溫度200 ℃，加熱振蕩溫度50 ℃，加熱振蕩時間 10 min，初始溫度 50 ℃（2 s），程序升溫 3 ℃/s～80 ℃（0 s）；1.0 ℃/s～250 ℃（8 s），采集時間190 s，檢測器溫度270 ℃。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1 復配膠質(zhì)量比的探究結(jié)果

復配膠質(zhì)量比的探究結(jié)果見表2。

表2 復配膠質(zhì)量比的探究結(jié)果Table 2 Research results of compound adhesive mass ratio

從表2 中可看出，隨著卡拉膠減小，硬度和咀嚼性在逐漸降低，可能是由于魔芋膠的黏性在不斷增大，造成果凍的成型受到影響。對于果凍來說，硬度過高會失去果凍的彈性特色，過低又不會很好的成型，影響外觀，結(jié)合感官評價和質(zhì)構(gòu)指標來看，當卡拉膠：魔芋膠質(zhì)量比為3 ∶1 時，各指標的效果都很適宜，制得的產(chǎn)品效果最佳，因此選擇卡拉膠∶魔芋膠3 ∶1 的比例作為柿子果凍的凝膠劑的搭配。

2.1.2 復配膠添加量的探究結(jié)果

以卡拉膠∶魔芋膠的質(zhì)量比為3 ∶1，選擇不同的復配膠添加量制成的果凍產(chǎn)品，對產(chǎn)品進行感官評價和質(zhì)構(gòu)分析來確定復配膠的最佳添加量見表3。

由表3 可知，復配膠添加量過小，硬度彈性都偏低，組織狀態(tài)差，感官評分低，膠添加量過大，硬度又過于緊實，果凍失去獨有的彈性，綜合考慮，選用添加量為1.2%的復配膠，果凍產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)和感官結(jié)果都最為理想。

表3 復配膠添加量的探究結(jié)果Table 3 Research results of adding amount of compound glue

2.1.3 柿漿與復合果粉汁質(zhì)量比的探究結(jié)果

為了完善復合柿子果凍的工藝條件，進一步對復合果粉汁的配方進行探究，對柿漿與復合果粉汁的比例如表4 所示。

表4 柿漿與復合果粉汁質(zhì)量比的探究結(jié)果Table 4 The research results of the mass ratio of persimmon juice to compound fruit juice

表4 可知當柿漿占比增加但小于復合果粉汁時，果味增加，感官評價得分升高，隨著柿漿占比增加并大于復合果粉汁時，果味逐漸被掩蓋，酸甜度逐漸降低，果味的多樣性也降低，沒有達到復合柿子果凍的感官標準，當柿漿與復合果粉汁的質(zhì)量比為6 ∶4 時，感官評價得分最高，口感細膩，風味獨特但是又協(xié)調(diào)，故選擇6 ∶4 為柿漿與復合果汁的最佳條件。

2.1.4 混合果汁的添加量的探究結(jié)果

不同混合果汁添加量試驗結(jié)果如圖1 所示。

圖1 不同混合果汁添加量對感官評價的影響Fig.1 Effects of different addition amounts of mixed juices on sensory evaluation

當混合果汁小于25%時，隨著混合果汁的添加量的升高，果凍的外觀，風味，以及口感都有顯著提升，當混合果汁大于25%時，混合果汁添加量升高時，由于其濃度過高，果凍溶液過于黏稠，冷卻后的果凍產(chǎn)品組織狀態(tài)未能很好的呈現(xiàn)，并且風味口感過重。由圖1可知，混合果汁的添加量為25%時為最優(yōu)值。

2.1.5 白砂糖的添加量的探究結(jié)果

不同白砂糖添加量對感官評價的影響見圖2。

圖2 不同白砂糖添加量對感官評價的影響Fig.2 Effects of different white sugar additions on sensory evaluation

保持上述因素的最優(yōu)結(jié)果不變，將白砂糖的添加量進行改變來制作果凍，感官評價得分確定最優(yōu)值，從圖2 中可知，白砂糖的添加量小于14%時，成品甜度偏低，風味口感不足，白砂糖大于14%時，成品會發(fā)生結(jié)晶現(xiàn)象，影響其外觀，口感過于甜膩，不符合大眾口味。綜合得出白砂糖的添加量的最優(yōu)值為14%。

2.1.6 檸檬酸的添加量的探究結(jié)果

檸檬酸添加量的感官評價結(jié)果如圖3 所示。

圖3 不同檸檬酸添加量對感官評價的影響Fig.3 Effects of different citric acid additions on sensory evaluation

檸檬酸添加量過小，酸味不足，酸甜比不協(xié)調(diào)，不能很好的調(diào)節(jié)風味口感，感官評價得分較低，檸檬酸添加量過大，酸味過重，口感偏澀，酸度過高，膠的穩(wěn)定性也會降低，影響果凍的組織狀態(tài)，當檸檬酸添加量為0.15%時，風味口感均適宜。

2.2 響應(yīng)面試驗設(shè)計結(jié)果與分析

2.2.1 響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，以混合果汁添加量、復配膠添加量、白砂糖添加量、檸檬酸添加量為自變量，感官評價得分為響應(yīng)值，根據(jù)Box-Behnken 試驗設(shè)計原理，采用四因素三水平的響應(yīng)面分析法對復合柿子果凍進行優(yōu)化工藝條件，設(shè)計的響應(yīng)面試驗因素及水平如表5 所示，結(jié)果如表6 所示。

表5 響應(yīng)面試驗因素及水平Table 5 Factors and levels of response surface experiments

表6 Box－Behnken 設(shè)計方案及響應(yīng)值Table 6 Box-behnken design scheme and response values

2.2.2 方差分析

采用Design-Expert8.0.6 數(shù)據(jù)分析軟件對以上的感官評價數(shù)據(jù)進行處理，得到復合柿子果凍的4 個因素對產(chǎn)品感官評價得分影響的二次回歸方程為：Y=+89.84+2.52A+0.52B-0.28C-0.047D-0.077AB+0.050AC-0.21AD-0.80BC+0.032BD+0.022CD-9.22A2+0.88B2-0.76C2-1.46D2

復合柿子果凍工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗方差分析結(jié)果如表7 所示。

表7 響應(yīng)面試驗的顯著性及方差分析Table 7 Significance and variance analysis of response surface experiments

由表7 可知，該模型P＜0.01，表現(xiàn)為極顯著性，且失擬項P=0.731 6＞0.05（不顯著），表明該模型可以對復合柿子果凍的感官評價得分做出分析和預測。所選取的四因素水平范圍內(nèi)，F(xiàn) 值的大小代表了各因素對果凍彈性、感官評價得分影響的強弱，F(xiàn) 值越大，說明影響作用越強[8]。由F 值可得出各因素對感官評價得分影響強弱的順序依次為A＞B＞C＞D，即混合果汁添加量＞復配膠添加量＞白砂糖添加量＞檸檬酸添加量。

根據(jù)模型P 值，失擬項P 值和系數(shù)R2=0.995 6 得知，該模型的真實值與預測值的相關(guān)性很好，該模型選擇正確，校正系數(shù)R2=0.991 1，說明該模型擬合度較好，僅有0.53%不能用于模型分析，此回歸模型方差分析可以進一步有效地分析和預測該工藝條件下各因素對柿子果凍感官評價的影響效果，更有效地驗證工藝條件的準確性。

2.2.3 響應(yīng)面交互及優(yōu)化分析

根據(jù)回歸方程，可得到各因素交互作用對產(chǎn)品感官評價得分影響的響應(yīng)面圖見圖4～圖6 等高線的形狀可反映交互效應(yīng)的強弱，橢圓形表示兩因素交互作用顯著，而圓形則相反[10-12]。

圖4 混合果汁添加量與白砂糖添加量交互作用響應(yīng)面分析結(jié)果Fig.4 Response surface analysis results of interaction between added amount of mixed juice and added amount of white sugar

圖5 混合果汁添加量與檸檬酸添加量交互作用響應(yīng)面分析結(jié)果Fig.5 Response surface analysis results of the interaction between the addition amount of mixed juice and the addition amount of citric acid

圖6 混合果汁添加量與復配膠添加量交互作用響應(yīng)面分析結(jié)果Fig.6 Response surface analysis results of the interaction between the added amount of mixed juice and the added amount of compound glue

從圖4～圖6 中可看出，混合果汁添加量與白砂糖添加量和混合果汁添加量與檸檬酸添加量的交互作用要比混合果汁添加量與復配膠添加量的交互作用顯著。混合果汁添加量與白砂糖添加量和混合果汁添加量與檸檬酸添加量的交互作用對產(chǎn)品的影響較大。

2.2.4 驗證試驗

通過響應(yīng)面分析法優(yōu)化得到的配方為：混合果汁添加量25.24%，復配膠添加量1.39%，白砂糖添加量13.59%，檸檬酸添加量0.13%，得到感官評價得分的理論值為91.2，根據(jù)實際操作的可靠性，采用最佳配方進行驗證試驗并進行感官評價，得到感官評價得分為91.1，接近其理論值，這進一步驗證此模型適用于優(yōu)化復合柿子果凍的工藝配方。取整后最終確定配方為：混合果汁添加量25%，復配膠添加量1.4%，白砂糖添加量14%，檸檬酸添加量0.13%。

2.2.5 產(chǎn)品質(zhì)量指標結(jié)果

2.2.5.1 感官及理化指標測定結(jié)果

該復合柿子果凍的感官指標為：有宜人的果香味，酸甜比例適宜，顏色鮮亮均勻，質(zhì)地均勻有彈性，口感細膩有嚼勁。理化指標結(jié)果如下：可溶性固形物17.485%（國標要求≥15%），pH 值 3.80。

2.2.5.2 風味物質(zhì)測定結(jié)果

風味物質(zhì)測定結(jié)果見表8。

表8 風味物質(zhì)定性及含量表Table 8 Qualitative and relative content of substances

從表8 中可知，在檢測范圍C6到C17內(nèi)，可檢測到14 種風味物質(zhì)，其中復合柿子果凍的風味物質(zhì)占比影響較大的是檸檬香精（62.02%）和異丙醇（22.76%），它們的貢獻率占全部風味物質(zhì)的80%以上，說明復合柿子果凍的風味主要來源于這兩種。檸檬香精的來源可能是金桔果粉和柿子，給予果凍柑檸味道的清香，異丙醇產(chǎn)生的醇香風味也給果凍增加了獨特和諧的風味，使果凍的風味更綿香，其它的物質(zhì)也或多或少賦予了復合柿子果凍的水果香氣以及酸甜口感，搭配組合后與產(chǎn)品的感官評價風味口感指標相契合。此次測定對柿子果凍樣品的揮發(fā)性差異氣味成分進行定性分析，結(jié)合感官指標更加支撐其產(chǎn)品的質(zhì)量指標。

3 結(jié)論

通過一系列試驗以及響應(yīng)面優(yōu)化法得出復合柿子果凍的最佳配方：采用椰漿粉，百香果粉，金桔粉（2 ∶2 ∶1）復配果粉汁，柿漿與果粉汁（2%）質(zhì)量比為 6 ∶4，卡拉膠與魔芋膠的質(zhì)量比為3 ∶1，復配膠添加量為1.4%，復合果汁添加量25%，白砂糖的添加量為14%，檸檬酸添加量為0.13%。采用此配方制得的復合柿子果凍具有宜人果香，香味柔和協(xié)調(diào)，酸甜適中，質(zhì)地均勻有彈性。該產(chǎn)品可溶性固形物含量17.485%，pH 值3.80。通過風味物質(zhì)測定，在檢測范圍內(nèi)，檸檬香精和異丙醇含量最高，對復合柿子果凍風味的貢獻最大。