響應(yīng)面法優(yōu)化紅棗糕加工工藝

王立霞，丁 毅，王 嬌，鄭倩雨，李王莉，劉維敏，張?chǎng)螣?/p>

（陜西學(xué)前師范學(xué)院 生命科學(xué)與食品工程學(xué)院，陜西西安 710100）

紅棗（Ziziphus jujuba Mill.），又名大棗、干棗等，是鼠李科棗屬植物的成熟果實(shí)，在中國(guó)已經(jīng)有8 000 多年歷史[1-2]。紅棗與李、杏、桃、栗并稱(chēng)為中國(guó)的“五果”[3]。紅棗性溫味甘，富含蛋白質(zhì)、脂肪、糖類(lèi)、維生素、礦物質(zhì)及環(huán)磷酸腺苷等生理活性物質(zhì)，具有很高的營(yíng)養(yǎng)及藥用功效，是天然的藥食同源食品[4-6]。

我國(guó)紅棗資源十分豐富，目前紅棗以干制品為主[7]。隨著紅棗的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越來(lái)越受到人們的關(guān)注，對(duì)紅棗加工產(chǎn)品的研究也在逐年深入，紅棗產(chǎn)品種類(lèi)逐漸豐富[8-9]，紅棗糕即為眾多紅棗加工產(chǎn)品中的一種。紅棗糕是用紅棗為主料，山楂、蜂蜜等為輔料加工制成的一種糕點(diǎn)類(lèi)食品[10]。

山楂屬薔薇科山楂屬落葉喬木，除富含碳水化合物、氨基酸、有機(jī)酸外，還富含維生素、礦物質(zhì)及微量元素，其中維C 含量尤為突出[11-13]。山楂有促進(jìn)消化、抗氧化、降壓、降血脂、抗癌等作用。但是，由于山楂酸度高、糖酸比較低，限制了食用人群[14]。目前，市售的純山楂制品制作過(guò)程添加的糖達(dá)50%以上，而紅棗中糖含量較高，在紅棗糕中添加一定量的山楂漿，可以充分利用兩者本身含有的糖和酸，使紅棗糕的口感更好[15-16]。

紅棗糕作為糕點(diǎn)類(lèi)食品，其產(chǎn)品口感、外形、糕體彈性都會(huì)影響消費(fèi)者對(duì)其的喜愛(ài)程度。因此，通過(guò)優(yōu)化紅棗加工工藝，得到紅棗糕加工的最有工藝參數(shù)，為紅棗深加工提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器設(shè)備

材料：陜西狗頭棗、面粉，西安愛(ài)菊糧油工業(yè)集團(tuán)提供；山楂、槐花蜂蜜，購(gòu)自西安華潤(rùn)萬(wàn)家超市。

儀器設(shè)備：AL204 METTER TOLEDO 型電子天平（梅特勒-托利多），Metter-Toledo Group 產(chǎn)品；DGX-90738-1 型電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱，上海?，攲?shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司產(chǎn)品；高速萬(wàn)能粉碎機(jī)，北京科偉永興儀器有限公司產(chǎn)品；組織勻漿機(jī)，金壇市富華儀器有限公司產(chǎn)品。

1.2 紅棗糕加工工藝流程設(shè)計(jì)

①山楂→挑選→去核→煮制→打漿→山楂漿；

②紅棗→挑選→去核→切碎→烘制→粉碎過(guò)篩→棗粉；

③水、瓊脂、木糖醇；

①+②+③→混合→蒸煮→倒盤(pán)→成型。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 紅棗預(yù)處理方法

挑選色澤紅艷、肉質(zhì)肥厚的紅棗，去核后切成0.3～0.5 cm 的薄片，均勻放置于烘盤(pán)中，于55～60 ℃恒溫干燥箱中烘制24 h，取出冷卻后放入高速萬(wàn)能粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)60 目篩網(wǎng)，所得棗粉密封袋包裝，于干燥器中保存?zhèn)溆肹17-19]。

1.3.2 山楂預(yù)處理方法

挑選色澤鮮艷的優(yōu)質(zhì)山楂，清水清洗，去核，稱(chēng)質(zhì)量，加入少量水，煮制20 min，冷卻后置于組織勻漿機(jī)中打漿，加水至山楂質(zhì)量的3 倍，攪拌均勻，裝入容器備用[20-21]。

1.3.3 紅棗糕糕體的制作

向棗粉中加入山楂漿攪拌，加入蜂蜜，用盡量少的水將瓊脂和木糖醇溶化，制成糖漿，將果泥與糖漿混合，攪拌均勻后倒入容器中，壓平成型，厚度3～4 cm，晾涼凝固，切成條包裝[22-23]。

1.3.4 紅棗糕加工單因素試驗(yàn)

（1）山楂漿添加量對(duì)紅棗糕感官品質(zhì)的影響試驗(yàn)。稱(chēng)取紅棗粉100 g，水50 g，木糖醇10 g，瓊脂1.5 g，山楂漿的添加量為紅棗粉質(zhì)量的20%，40%，60%，80%，100%進(jìn)行單因素試驗(yàn)，結(jié)合感官鑒評(píng)，初步確定紅棗糕中紅棗粉山楂漿的最適添加量[24]。

（2）水添加量對(duì)紅棗糕感官品質(zhì)的影響試驗(yàn)。稱(chēng)取紅棗粉100 g，木糖醇10 g，瓊脂1.5 g，山楂漿80 g，水添加量為紅棗粉和山楂漿質(zhì)量的10%，20%，30%，40%，50%進(jìn)行單因素試驗(yàn)，結(jié)合感官鑒評(píng)，初步確定紅棗糕加工中水的最適添加量。

（3）木糖醇添加量對(duì)紅棗糕感官品質(zhì)的影響試驗(yàn)。稱(chēng)取紅棗粉100 g，山楂漿80 g，水添加量40%，瓊脂1.5 g，木糖醇的添加量為紅棗粉和山楂漿質(zhì)量的5%，10%，15%，20%，25%進(jìn)行單因素試驗(yàn)，結(jié)合感官鑒評(píng)，初步確定紅棗糕加工中木糖醇的最適添加量。

（4）瓊脂添加量紅棗糕感官品質(zhì)的影響試驗(yàn)。稱(chēng)取紅棗粉100 g，山楂漿80 g，木糖醇添加量10%，水添加量40%，瓊脂的添加量為紅棗粉和山楂漿質(zhì)量的0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%進(jìn)行單因素試驗(yàn)，結(jié)合感官鑒評(píng)，初步確定紅棗糕加工中瓊脂的最適添加量。

1.3.5 紅棗糕加工工藝優(yōu)化試驗(yàn)

稱(chēng)取紅棗粉100 g，分別以表1 編碼水平組合開(kāi)展優(yōu)化試驗(yàn)，進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，確定最優(yōu)工藝[25-26]。

紅棗糕加工工藝優(yōu)化試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 紅棗糕加工工藝優(yōu)化試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì) /%

1.3.6 紅棗糕感官評(píng)價(jià)方法

最終能夠使學(xué)生的理解能力和判斷能力得以增強(qiáng)，學(xué)生能夠利用現(xiàn)有的資源收集相關(guān)資料，判斷結(jié)論是否正確，整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中，能夠使學(xué)生的思維得到開(kāi)發(fā)，使學(xué)生的實(shí)踐能力得以增強(qiáng)。

通過(guò)對(duì)紅棗糕的色澤、口感、組織形態(tài)和質(zhì)地等因素對(duì)紅棗糕進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[12-15]。

紅棗糕的感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 紅棗糕的感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 山楂漿添加量對(duì)紅棗糕感官品質(zhì)的影響

山楂漿添加量對(duì)紅棗糕感官品質(zhì)的影響見(jiàn)圖1。

由圖1 可知，當(dāng)山楂漿添加量少于80%時(shí)，紅棗糕的感官評(píng)分隨山楂漿添加量的增加而增加；當(dāng)山楂漿添加量超過(guò)80%時(shí)，紅棗糕的感官評(píng)分逐漸下降。當(dāng)山楂漿添加量為80%時(shí)評(píng)分最高，為93 分。

圖1 山楂漿添加量對(duì)紅棗糕感官品質(zhì)的影響

2.1.2 水添加量對(duì)紅棗糕感官品質(zhì)的影響

水添加量對(duì)紅棗糕感官品質(zhì)的影響見(jiàn)圖2。

由圖2 可知，當(dāng)水添加量為10%～50%時(shí)，隨著其添加量的不斷增加，紅棗糕的感官評(píng)分先增加后減少，當(dāng)水添加量為40%時(shí)，紅棗糕的感官評(píng)分達(dá)到最高值，為90 分。

圖2 水添加量對(duì)紅棗糕感官品質(zhì)的影響

木糖醇添加量對(duì)紅棗糕感官品質(zhì)的影響見(jiàn)圖3。

圖3 木糖醇添加量對(duì)紅棗糕感官品質(zhì)的影響

由圖3 可知，當(dāng)木糖醇添加量為5%～25%時(shí)，隨著木糖醇添加量的增加，紅棗糕的感官評(píng)價(jià)分先增大后減?。划?dāng)木糖醇添加量為10%時(shí)，紅棗糕的感官評(píng)定分值達(dá)到最高，為93 分。

2.1.4 瓊脂添加量對(duì)紅棗糕感官品質(zhì)的影響

瓊脂添加量對(duì)紅棗糕感官品質(zhì)的影響見(jiàn)圖4。

由圖4 可知，當(dāng)瓊脂添加量為0.5%～2.5%時(shí)，隨瓊脂添加量的增加，紅棗糕的感官評(píng)分先增大后減小，當(dāng)瓊脂添加量為1%時(shí)，紅棗糕的感官評(píng)定分值達(dá)到最高，為92 分。

圖4 瓊脂添加量對(duì)紅棗糕感官品質(zhì)的影響

2.2 紅棗糕加工工藝優(yōu)化

2.2.1 紅棗糕響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

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

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

2.2.2 紅棗糕工藝回歸模型的建立及顯著性檢驗(yàn)分析

利用Design Expert 8.0.6 軟件對(duì)表3 中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合分析[18]，得到紅棗糕中山楂漿添加量（A）、水添加量（B）、瓊脂添加量（C）、木糖醇添加量（D）的二次多項(xiàng)式回歸模擬方程為：

擬合二次多項(xiàng)式模型的方差分析見(jiàn)表4。

由表4 可知，對(duì)紅棗糕工藝所建立的模型p<0.000 1，說(shuō)明該模型極顯著；模型決定系數(shù)為R2=0.943 5，模型失擬項(xiàng)p 值為0.523 6>0.05，表示差異不顯著[22]，表明該模型能較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)山楂漿添加量、水添加量、瓊脂添加量和木糖醇添加量對(duì)紅棗糕感官品質(zhì)的影響。同時(shí)，模型的相關(guān)系數(shù)R2Adj=0.887 0，說(shuō)明該模型能夠反映88.70%的響應(yīng)值變化。因此，該回歸方程可以很好地描述響應(yīng)值與各變量之間的關(guān)系，可以通過(guò)該回歸方程來(lái)確定紅棗糕的最佳工藝條件。F 檢驗(yàn)?zāi)苡脕?lái)判斷自變量對(duì)響應(yīng)值的顯著性；p 值反映顯著性，p 值越小，該變量顯著性越高。變異系數(shù)為2.65%，值越大表明該模型的置信度越高[23]。由表4 可知，一次項(xiàng)山楂漿添加量（A）、水添加量（B）對(duì)紅棗糕的感官品質(zhì)有極顯著影響，二次項(xiàng)A2及交互項(xiàng)BD、CD 對(duì)紅棗糕感官品質(zhì)有極顯著影響。綜上分析，該模型中各變量對(duì)響應(yīng)值的影響不是單純的線性關(guān)系。

表4 擬合二次多項(xiàng)式模型的方差分析

2.2.3 模型響應(yīng)曲面與等高線圖分析

山楂漿添加量和水添加量對(duì)紅棗糕感官品質(zhì)影響的響應(yīng)面及等高線見(jiàn)圖5，山楂漿添加量和瓊脂添加量對(duì)紅棗糕感官品質(zhì)影響的響應(yīng)面及等高線見(jiàn)圖6，山楂漿添加量和木糖醇添加量對(duì)紅棗糕感官品質(zhì)影響的響應(yīng)面及等高線圖見(jiàn)圖7，水添加量和瓊脂添加量對(duì)紅棗糕感官品質(zhì)影響的響應(yīng)面及等高線見(jiàn)圖8，水添加量和木糖醇添加量對(duì)紅棗糕感官品質(zhì)影響的響應(yīng)面及等高線見(jiàn)圖9，瓊脂添加量和木糖醇添加量對(duì)紅棗糕感官品質(zhì)影響的響應(yīng)面及等高線見(jiàn)圖10。

圖5 山楂漿添加量和水添加量對(duì)紅棗糕感官品質(zhì)影響的響應(yīng)面及等高線

圖6 山楂漿添加量和瓊脂添加量對(duì)紅棗糕感官品質(zhì)影響的響應(yīng)面及等高線

圖7 山楂漿添加量和木糖醇添加量對(duì)紅棗糕感官品質(zhì)影響的響應(yīng)面及等高線圖

圖8 水添加量和瓊脂添加量對(duì)紅棗糕感官品質(zhì)影響的響應(yīng)面及等高線

圖9 水添加量和木糖醇添加量對(duì)紅棗糕感官品質(zhì)影響的響應(yīng)面及等高線

對(duì)圖5～圖10 進(jìn)行等高線分析可知，水添加量（B）與木糖醇添加量（D）、瓊脂添加量（C）與木糖醇添加量（D）的交互作用顯著，對(duì)響應(yīng)值的影響會(huì)隨著其中任一變量的變化而呈現(xiàn)明顯變化，與表4分析得出的結(jié)果相吻合。

圖10 瓊脂添加量和木糖醇添加量對(duì)紅棗糕感官品質(zhì)影響的響應(yīng)面及等高線

2.3 紅棗糕配方最佳工藝參數(shù)預(yù)測(cè)

由響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果，通過(guò)Design Expert 8.0.6 軟件進(jìn)行工藝參數(shù)優(yōu)化組合，得到預(yù)測(cè)的紅棗糕最佳工藝參數(shù)為山楂漿添加量57.28%，水添加量49.53%，瓊脂添加量1.12%，木糖醇添加量14.39%。此時(shí)，紅棗糕的口感最好，綜合評(píng)分最高為94.20 分。

3 結(jié)論

以紅棗為主要原料，以山楂漿、水、瓊脂和木糖醇為輔料。在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過(guò)Design Expert 8.0.6 中的Box-behnken 中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)，建立了山楂漿、水、瓊脂和木糖醇對(duì)紅棗糕感官品質(zhì)影響的數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)紅棗糕加工工藝的優(yōu)化。

紅棗糕中山楂漿添加量（A）、水添加量（B）、瓊脂添加量（C）、木糖醇添加量（D）的二次多項(xiàng)式回歸模擬方程為：

通過(guò)Design Expert 8.0.6 軟件進(jìn)行工藝參數(shù)優(yōu)化組合，得到預(yù)測(cè)的紅棗糕最佳工藝參數(shù)為山楂漿添加量57.28%，水添加量49.53%，瓊脂添加量1.12%，木糖醇添加量14.39%。此時(shí)，紅棗糕的口感最好，組織狀態(tài)及色澤也是最佳，綜合評(píng)分達(dá)到最高為94.20 分。