咸伙計無糖水蜜桃汽水工藝研究

◎ 邱凡雨，易雪麗

（武漢武鋼好生活服務(wù)有限公司，湖北 武漢 430000）

碳酸飲料作為一種軟飲料，因其獨特的消暑、解渴、剎口和降溫等特性倍受消費者的青睞，并占有較大的市場份額。隨著消費者生活水平的提高，人們不再僅追求食品飲料的口感，更注重食品飲料的營養(yǎng)健康。咸伙計為順應市場的發(fā)展，適應現(xiàn)代的健康飲食理念，改善和創(chuàng)新產(chǎn)品和服務(wù)，易雪麗創(chuàng)新工作室進行大量市場調(diào)研以健康、綠色為目標增加新口感無糖水蜜桃汽水。其中，甜味劑主要選取安全、天然的新型糖醇赤蘚糖醇。

1990年，日本食品法規(guī)中已批準赤蘚糖醇可直接作為食品配料使用[1]。我國衛(wèi)生部門在2008年5月發(fā)布了關(guān)于批準赤蘚糖醇等新資源食品的正式公告，公告中表明后續(xù)允許赤蘚糖醇在各類食品飲料中按生產(chǎn)需要進行使用[2]。

赤蘚糖醇的甜味特性與蔗糖十分接近，食用后無不良苦后味，其甜度約為蔗糖的60%～70%，在與安賽蜜或三氯蔗糖等高倍甜味劑混合使用時，可有效遮蓋高倍甜味劑帶有的不良風味或味覺，能提高飲料的甜度、厚重感和滑潤感[3]。相關(guān)研究表明赤蘚糖醇在人體沒有代謝的酶系，消費者在飲用赤蘚糖醇飲料后，大部分通過人體腎臟從尿液中排出體外，幾乎不會引起血糖的變化[4]。這種獨特的代謝特點使得赤蘚糖醇在改善飲料整體風味的同時也能降低飲料中蔗糖的添加量及其熱量，對糖尿病人等特殊消費群體而言安全無負擔。

本試驗將赤蘚糖醇、水蜜桃香精、檸檬酸、檸檬酸鈉、山梨酸鉀、二氧化碳和三氯蔗糖調(diào)配為無糖水蜜桃汽水，通過單因素試驗，控制酸味劑（檸檬酸、檸檬酸鈉）添加量、CO2氣體倍數(shù)、山梨酸鉀添加量、蜜桃香精添加量和甜味劑（赤蘚糖醇、三氯蔗糖）添加量，確定5種變量下的最佳感官評價水平。在排除非主要因素影響后，通過響應曲面法進行試驗，得到最佳的咸伙計無糖水蜜桃汽水配方[5]。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

飲用水、檸檬酸、檸檬酸鈉、二氧化碳、山梨酸鉀、赤蘚糖醇、三氯蔗糖和食用香精，均為市售；燒杯；容量瓶；吸耳球；量筒；玻璃棒；移液管；稱量紙；試劑瓶；藥匙；一次性紙杯；酸堿滴定管；糖度計；水浴鍋；天平；碳酸飲料生產(chǎn)線。

1.2 試驗方法

1.2.1 料漿的調(diào)配工藝流程

料漿的調(diào)配工藝流程見圖1。為了保證品質(zhì)，配制完成的半成品料液應盡快使用，在配制后24 h內(nèi)灌裝完畢。

圖1 料漿調(diào)配工藝流程圖

1.2.2 碳酸飲料制作工藝流程

碳酸飲料制作工藝流程見圖2。產(chǎn)品執(zhí)行標準應符合《食品安全國家標準 飲料》（GB 7101—2015）的規(guī)定。

圖2 碳酸飲料制作工藝流程圖

1.2.3 飲料感官評價標準

無糖水蜜桃汽水感官評價見表1，總分差距10分以上的因素可選作響應面試驗的參考數(shù)據(jù)[6-9]。

表1 無糖水蜜桃汽水感官評價標準表

1.2.4 單因素試驗[10]

以酸味劑（檸檬酸、檸檬酸鈉）添加量[（0.4 g·L-1、0.2 g·L-1）、（0.6 g·L-1、0.3 g·L-1）、（0.8 g·L-1、0.4 g·L-1）、（1.0 g·L-1、0.5 g·L-1）和（1.2 g·L-1、0.6 g·L-1）]、二氧化碳氣體倍數(shù)（2.0、2.5、3.0、3.5和4.0）、山梨酸鉀添加量（0 g·L-1、0.05 g·L-1、0.10 g·L-1、0.15 g·L-1和 0.20 g·L-1）、蜜桃香精添加量（0.1 g·L-1、0.2 g·L-1、0.3 g·L-1、0.4 g·L-1和 0.5 g·L-1）和甜味劑（赤蘚糖醇、三氯蔗糖）添加量 [（15 g·L-1、0.05 g·L-1）、（30 g·L-1、0.10 g·L-1）、（45 g·L-1、0.15 g·L-1）、（60 g·L-1、0.20 g·L-1）和（75 g·L-1、0.25 g·L-1）]為因素探究其對無糖水蜜桃汽水的感官影響。

1.2.5 響應曲面試驗設(shè)計

通過單因素試驗結(jié)果，確定3個因素為主要因素并確定其適宜范圍。通過Design-Expert8.0中Response Surface進行Box-Behnken 3因素3水平試驗設(shè)計（表2）。選定酸味劑（檸檬酸、檸檬酸鈉）添加量、蜜桃香精添加量、甜味劑（赤蘚糖醇、三氯蔗糖）添加量3個因素為自變量，分別以A、B、C表示，以-1、0、1代表各自變量的低、中、高水平，感官評分為響應值。通過該方法確定咸伙計無糖水蜜桃最佳制作配方，并對響應面法得到的最佳配方進行驗證。

表2 響應曲面編碼表

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 酸味劑（檸檬酸、檸檬酸鈉）添加量對飲料感官評分的影響

酸味劑（檸檬酸、檸檬酸鈉）添加量對飲料感官評分的影響見表3。隨著酸味劑的增加，飲料感官評分逐漸升高，但添加量達到（1.0 g·L-1、0.5 g·L-1）后開始下降。因此，酸味劑（檸檬酸、檸檬酸鈉）添加量為（1.0 g·L-1、0.5 g·L-1）時最佳。

表3 酸味劑（檸檬酸、檸檬酸鈉）添加量對飲料感官評分的影響表

2.1.2 二氧化碳氣體倍數(shù)對飲料感官評分的影響

二氧化碳氣體倍數(shù)對飲料感官評分的影響見圖3。二氧化碳氣體倍數(shù)對飲料感官評分影響不明顯。雖然隨著二氧化碳氣體倍數(shù)的增加感官評分有一定的增高，但二氧化碳氣體倍數(shù)達到3.0后總體感官評分趨于穩(wěn)定，后續(xù)無需進行進一步分析，確定二氧化碳氣體倍數(shù)為3.5時最佳。

圖3 二氧化碳氣體倍數(shù)對飲料感官評分的影響圖

2.1.3 山梨酸鉀添加量對飲料感官評分的影響

山梨酸鉀添加量對飲料感官評分的影響見圖4。山梨酸鉀添加量對飲料感官評分影響不明顯。山梨酸鉀為防腐劑，在適當添加量內(nèi)對飲料感官影響微弱，隨著山梨酸鉀添加量的增加，整體感官評分趨于穩(wěn)定，后續(xù)無需進行進一步分析，根據(jù)圖5確定山梨酸鉀最佳添加量為 0.10 g·L-1。

圖4 山梨酸鉀添加量對飲料感官評分的影響圖

2.1.4 蜜桃香精添加量對飲料感官評分的影響

蜜桃香精添加量對飲料感官評分的影響見圖5。隨著蜜桃香精添加量的增加，飲料感官評分先升高后降低，感官評分整體變化較大，蜜桃香精添加量為0.3 g·L-1時最佳。

圖5 蜜桃香精添加量對飲料感官評分的影響圖

2.1.5 甜味劑（赤蘚糖醇、三氯蔗糖）添加量對飲料感官評分的影響

甜味劑（赤蘚糖醇、三氯蔗糖）添加量對飲料感官評分的影響見表4。甜味劑的添加影響著飲料的整體味道，隨著甜味劑（赤蘚糖醇、三氯蔗糖）添加量的增加，感官評分先上升后下降，在（30 g·L-1、0.10 g·L-1）時達到最高。因此，甜味劑（赤蘚糖醇、三氯蔗糖）添加量為（30 g·L-1、0.10 g·L-1）時最佳。

表4 甜味劑（赤蘚糖醇、三氯蔗糖）添加量對飲料感官評分的影響表

2.2 響應曲面設(shè)計結(jié)果

2.2.1 中心組合試驗設(shè)計與結(jié)果

通過Design Expert進行Box-Behnken試驗設(shè)計，得到3因素3水平響應曲面設(shè)計表，結(jié)果如表5所示。將所得數(shù)據(jù)進行交互項擬合響應值分析，以感官評分（R）為響應值，以酸味劑（檸檬酸、檸檬酸鈉）添加量、蜜桃香精添加量、甜味劑（赤蘚糖醇、三氯蔗糖）添加量為變量，對試驗結(jié)果進行線性擬合分析，得到各變量方差分析如表6所示。目標函數(shù)的二次多項回歸方程為R=87.6-2.12A-0.875 0B-0.250 0C-2.00AB-5.75AC-5.25BC-2.80A2-4.80B2-7.05C2。由表6回歸模型方差分析結(jié)果可知，F(xiàn)=6.77，P=0.009 8＜0.01，失擬項P=0.202 1＞0.05，說明該模型極顯著，且失擬項不顯著[11]。因此，可使用該模型分析和預測酸味劑添加量、蜜桃香精添加量、甜味劑添加量3因素對飲料感官評分的影響。

表5 Box-Behnken試驗設(shè)計與結(jié)果表

表6 回歸模型方差分析表

2.2.2 各因素之間交互作用曲線圖及分析

通過模型分析，將3因素的一個因素固定在零水平，探討另外兩種因素的交互影響作用，可以得到交互影響的等高線和響應面圖。如圖6～圖8所示，可以直觀地看出各因素及其交互對咸伙計無糖蜜桃飲料感官評分的影響，各因素在所取范圍內(nèi)存在極值，即響應曲面的最高點[12]。

由圖6可知，甜味劑添加量在中間水平（30 g·L-1、0.1 g·L-1）時等高線形狀接近橢圓說明酸味劑添加量與蜜桃香精添加量對感官評分影響明顯。酸味劑添加量在（0.8 g·L-1、0.4 g·L-1） ～（1.0 g·L-1、0.5 g·L-1），蜜桃香精添加量在0.2～0.3 g·L-1，感官評分隨著兩因素的增加而上升；酸味劑添加量在（1.0 g·L-1、0.5 g·L-1） ～（1.2 g·L-1、0.6 g·L-1）， 蜜 桃 香 精 在0.3～0.4 g·L-1，感官評分隨著兩個因素的增加而下降。酸味劑添加量軸向等高線的變化稀疏，蜜桃香精添加量軸向等高線的變化相對密集，說明蜜桃香精添加量比酸味劑添加量對感官評分的影響更大[13]。

由圖7可知，蜜桃香精添加量在中間水平0.3 g·L-1時酸味劑添加量與甜味劑添加量對感官評分影響明顯。與圖6的分析情況相同，感官評分隨著兩因素的增加先升高后降低。酸味劑添加量軸向等高線的變化稀疏，甜味劑添加量軸向等高線的變化密集，說明甜味劑添加量比酸味劑對感官評分的影響更大。

圖7 酸味劑添加量和甜味劑添加量之間的等高線和響應面圖

由圖8可知，酸味劑添加量在中間水平（1.0 g·L-1、0.5 g·L-1）時蜜桃香精添加量與甜味劑添加量對感官評分影響明顯。與圖6的分析情況相同，感官評分隨著兩因素的增加先升高后降低。蜜桃香精添加量軸向等高線的變化與甜味劑添加量軸向等高線的變化相似，說明蜜桃香精添加量與甜味劑添加量對感官評價的影響區(qū)別不明顯。

圖6 酸味劑添加量和蜜桃香精添加量之間的等高線和響應面圖

圖8 蜜桃香精添加量和甜味劑添加量之間的等高線和響應面圖

對模型進行分析，對擬合方程進行求解，得到3個因素的極值點，分別為A=-0.626，B=-0.113，C=0.279，對應3因素值分別為酸味劑（檸檬酸、檸檬酸鈉）添加量為（1.074 8 g·L-1、0.537 4 g·L-1）、蜜桃香精添加量為0.288 7 g·L-1、甜味劑（赤蘚糖醇、三氯蔗糖）添加量為（34.185 g·L-1、0.113 9 g·L-1）。此時，得到的感官評分為88.28。

2.3 驗證試驗

為驗證響應曲面的可行性，采用上述最優(yōu)點進行咸伙計無糖水蜜桃汽水的配制，同時考慮到實際生產(chǎn)的可行性，對最優(yōu)點數(shù)據(jù)進行修正[14-15]。最終制作配方為酸味劑（檸檬酸、檸檬酸鈉）添加量為（1.08 g·L-1、0.54 g·L-1）、蜜桃香精添加量為 0.29 g·L-1、甜味劑（赤蘚糖醇、三氯蔗糖）添加量為（34.2 g·L-1、0.114 g·L-1）、二氧化碳氣體倍數(shù)為3.5以及山梨酸鉀添加量為0.1 g·L-1。進行10人5組的平行試驗。得到感官評分為89，相對偏差為0.81%。因此，響應曲面分析法可優(yōu)化咸伙計無糖水蜜桃汽水的制作配方，提高感官評價。

3 結(jié)論

試驗結(jié)果表明無糖水蜜桃汽水最佳配方為酸味劑（檸檬酸、檸檬酸鈉）添加量為（1.08 g·L-1、0.54 g·L-1）、蜜桃香精添加量為0.29 g·L-1、甜味劑（赤蘚糖醇、三氯蔗糖）添加量為（34.2 g·L-1、0.114 g·L-1）、二氧化碳氣體倍數(shù)為3.5以及山梨酸鉀添加量為0.1 g·L-1。該配方得到的無糖水蜜桃汽水口感優(yōu)秀。因此，利用響應面法分析無糖水蜜桃汽水最佳配方科學可行。