Box-Behnken響應(yīng)面法優(yōu)化青錢柳茶果凍制備工藝

摘 要：以青錢柳葉、魔芋粉、卡拉膠為原料，以感官評分為指標(biāo)，采用單因素實驗和Box-Behnken響應(yīng)面法對青錢柳茶果凍的制備配方進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，青錢柳茶果凍的最佳配方為青錢柳茶湯添加量為44%、復(fù)配膠添加量1.0%、甘露醇添加量11%，氯化鉀添加量0.15%，該青錢柳茶果凍顏色呈黃棕色，外觀晶瑩剔透，質(zhì)地均勻且光滑，口感彈牙有韌性，酸甜適口，青錢柳茶香濃郁。

關(guān)鍵詞：青錢柳；果凍；響應(yīng)面法

Optimization of the Preparation Process of Cyclocarya paliurus Jelly using Box-Behnken Response Surface Methodology

WU Chaoqun， WEI Guolan， YING Cailian， YAN Hongguang

（Kaili University， Kaili 556011， China）

Abstract： Using Cyclocarya paliurus， konjac flour， and carrageenan as raw materials and sensory evaluation as indicators， a single factor experiment and Box-Behnken response surface methodology were used to study the preparation formula of Cyclocarya paliurus jelly. The results showed that the optimal formula for Cyclocarya paliurus jelly was 44% for Cyclocarya paliurus tea soup， 1.0% for compound gum， 11% for mannitol， and 0.15% for potassium chloride. The color of the Cyclocarya paliurus jelly was yellow brown， the appearance was crystal clear， the texture was uniform and smooth， the taste was elastic and resilient， the sour and sweet taste was moderate， and the Cyclocarya paliurus aroma was rich.

Keywords： Cyclocarya paliurus; jelly; response surface methodology

青錢柳（Cyclocarya paliurus）別名青錢李，搖錢樹，是我國特有的單種屬珍稀藥食同源植物，民間常作茶飲，用于清熱消腫、生津止渴[1]。2013年，青錢柳被列入新資源食品名錄[2]。現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)青錢柳葉中含有多糖類化合物、黃酮類化合物、萜類化合物等多種活性成分，開發(fā)潛力巨大[3-4]。

果凍外觀晶瑩剔透，口感爽滑，酸甜適口，是一種深受消費者喜愛的休閑食品[5]。本文在傳統(tǒng)果凍的基礎(chǔ)上，以青錢柳葉、魔芋粉、卡拉膠為原料，制備青錢柳茶果凍，以期為青錢柳系列新產(chǎn)品的研發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

黔東南地區(qū)青錢柳葉，干燥，粉碎過60目篩；魔芋粉：亳州市華之堂生物科技有限公司；卡拉膠：臨沂艾德森生物科技有限公司；甘露醇：廣東廣泰食品科技；檸檬酸：山東英軒實業(yè)股份有限公司；氯化鉀：河南萬邦實業(yè)有限公司。

電子天平（AR224CN）：奧豪斯儀器有限公司；炆火電陶爐：中山市諾潔仕電器有限公司；量筒、燒杯、果凍杯和溫度計：市售。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品制備

青錢柳茶果凍的制備工藝流程如圖1所示。

①青錢柳茶湯的制備。將青錢柳葉粉碎過篩，取1 g青錢柳葉粉加入100 mL 95 ℃熱水浸泡

15 min，過濾，即得。②溶膠。稱取配方量的魔芋粉、卡拉膠、甘露醇混合均勻，攪拌加入45 ℃左右的蒸餾水中，使其均勻分散，溶脹得膠液。③煮膠。將膠液加熱煮沸3 min，達(dá)到殺菌作用。④調(diào)配。將制備好的青錢柳茶湯加入膠液中攪拌均勻，稱取配方量的檸檬酸和氯化鉀加少量熱水溶解，攪拌加入混合茶湯膠液中。⑤灌裝。將調(diào)配好的膠液罐裝到滅菌的果凍杯里，及時密封。⑥殺菌冷卻。將灌裝好的青錢柳茶果凍放入85 ℃熱水中滅菌15 min，自然冷卻后放置冰箱冷藏[6]。

1.2.2 感官評價

由15名經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練的人組成評價小組，參考GB/T 19883—2018及本產(chǎn)品應(yīng)有風(fēng)味制定綜合評分標(biāo)準(zhǔn)，分別從色澤、口感、形態(tài)和風(fēng)味等4個方面做出評定，取平均值作為評定結(jié)果，感官評價采取百分制標(biāo)準(zhǔn)，見表1。

1.2.3 青錢柳茶果凍加工工藝單因素實驗

以感官評分為指標(biāo)，固定料液比為1∶100（g∶mL），復(fù)配膠（魔芋粉∶卡拉膠）比例為1∶1，分別考察青錢柳茶湯添加量、復(fù)配膠添加量、甘露醇添加量、檸檬酸添加量、氯化鉀添加量對青錢柳茶果凍感官品質(zhì)的影響。

1.2.4 Box-Behnken設(shè)計-響應(yīng)面優(yōu)化

在單因素的基礎(chǔ)上，以青錢柳茶湯添加量（A）、復(fù)配膠添加量（B）、甘露醇添加量（C）、氯化鉀添加量（D）為響應(yīng)因子，感官評分（Y）為響應(yīng)值，采用Box-Behnken設(shè)計-響應(yīng)面法優(yōu)化青錢柳茶果凍的配方，因素水平如表2所示。

1.2.5 數(shù)據(jù)分析

采用Design-Expert 8.0.6軟件進(jìn)行響應(yīng)面分析及數(shù)據(jù)方差分析，采用Excel進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實驗結(jié)果分析

2.1.1 茶湯添加量

如圖2所示，隨著青錢柳茶湯添加量增加，青錢柳茶果凍感官評分呈現(xiàn)先升高后持續(xù)降低的變化趨勢。茶湯添加量為40%時，感官評分最高，果凍具有青錢柳茶風(fēng)味，彈性、色澤及口感俱佳?？赡苁且驗殡S著茶湯添加量的增加，膠液隨之被稀釋，膠液分子交聯(lián)程度增大，青錢柳茶風(fēng)味更加明顯，產(chǎn)品的感官評分隨之提高；膠液稀釋過大，導(dǎo)致產(chǎn)品彈性低，口感較差。綜上，茶湯最佳添加量為40%。

2.1.2 復(fù)配膠添加量

如圖3所示，隨著復(fù)配膠添加量增加，青錢柳茶果凍感官評分呈現(xiàn)先升高后持續(xù)降低的變化趨勢。復(fù)配膠添加量為1.0%時，果凍成型性好，富有彈性，口感軟硬適中，感官評分最高?？赡苁且驗閺?fù)配膠添加量過低時，膠液分子交聯(lián)不完全，凝膠性質(zhì)較差，使得果凍結(jié)構(gòu)缺乏彈性與韌性，感官評分較低；當(dāng)添加量超過1.0%時，在氫鍵作用下，隨著果凍中膠體分子增多，分子間交聯(lián)作用增強(qiáng)，結(jié)構(gòu)逐漸緊密，使得果凍彈性降低，出現(xiàn)過硬的現(xiàn)象，感官評分降低。綜上，最佳復(fù)配膠添加量為1.0%。

2.1.3 甘露醇添加量

甘露醇添加量對果凍的口感和風(fēng)味有重要影響，如圖4所示，隨著甘露醇添加量的增加感官評分呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。甘露醇添加量低于10%時，果凍苦澀味比較明顯，感官評分較低；甘露醇添加量為10%時，果凍甜味適中，風(fēng)味明顯，感官評分最高；甘露醇添加量超過10%時，甜味過重，影響了酸甜比，感官評分下降。綜上，甘露醇最佳添加量為10%。

2.1.4 檸檬酸添加量

如圖5所示，隨著檸檬酸添加量的增加，果凍感官評分呈現(xiàn)先升高后降低趨勢。檸檬酸添加量為0.15%時，果凍酸甜適中，口感彈牙；檸檬酸添加量超過0.15%時，酸味過重且彈性較差，果凍感官評分隨之降低，可能是因為隨著酸度的增加，膠液膠體結(jié)構(gòu)變疏松，彈性降低，影響感官品質(zhì)。綜上，檸檬酸最佳添加量為0.15%。

2.1.5 氯化鉀添加量

適當(dāng)添加氯化鉀可以提高果凍的彈性和咀嚼性，如圖6所示，隨著氯化鉀添加量的增加，果凍的感官評分呈現(xiàn)先升高后降低趨勢。氯化鉀添加量為0.15%時，感官評分最高；添加量超過0.15%后，感官評分隨著氯化鉀添加量的增加而降低?？赡苁怯捎诼然浿械拟涬x子參與了復(fù)合膠的凝膠過程，隨著氯化鉀添加量增加，加速了凝膠的老化，使果凍的彈性和咀嚼性下降，感官評分降低。綜上，氯化鉀最佳添加量為0.15%。

2.2 Box-Behnken設(shè)計-響應(yīng)面優(yōu)化實驗結(jié)果

2.2.1 Box-Behnken設(shè)計-響應(yīng)面的設(shè)計與結(jié)果

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，選擇青錢柳茶湯添加量（A）、復(fù)配膠添加量（B）、甘露醇添加量（C）和氯化鉀添加量（D）4個變量，采用Box-Behnken設(shè)計-響應(yīng)面設(shè)計了4因素3水平實驗，結(jié)果見表3。利用Design-Expert 8.0.6軟件進(jìn)行二次多元回歸擬合，得到模型的二次多項回歸方程為

Y=90.72+2.74A+1.56B+1.27C+0.93D+1.75AB+0.075AC+1.30AD+2.70BC-2.07BD-2.02CD-4.63A2-4.48B2-2.77C2-6.12D2

由表4可知，該模型p＜0.000 1，表明回歸方程模型達(dá)到極顯著水平，失擬項p=0.078 3＞0.05，R2為0.947 6，Radj為0.895 1，可以用回歸方程對青錢柳茶果凍制備工藝參數(shù)進(jìn)行分析和預(yù)測。在所選取因素水平內(nèi)，對青錢柳茶果凍感官評分影響程度排序為青錢柳茶湯添加量＞復(fù)配膠添加量＞甘露醇添加量＞氯化鉀添加量。

2.2.2 最佳優(yōu)化結(jié)果及驗證實驗

經(jīng)過響應(yīng)面優(yōu)化，獲得最優(yōu)工藝參數(shù)為青錢柳茶湯添加量43.68%，復(fù)配膠添加量1.19%，甘露醇添加量10.85%，氯化鉀添加量0.15%。在此工藝配方條件下，青錢柳茶果凍感官評分理論值為91.8分。結(jié)合實際操作可行性，將上述工藝條件組合適度調(diào)整為青錢柳茶湯添加量為44%、復(fù)配膠添加量1.0%、甘露醇添加量11%，氯化鉀添加量0.15%，平行進(jìn)行3組驗證試驗，得青錢柳茶果凍感官評分為90.4分，RSD值為1.28%，接近預(yù)測值91.8分，說明該模型與實際情況擬合度高，模型預(yù)測效果好，可運用響應(yīng)面法優(yōu)化青錢柳茶果凍制備工藝。

3 結(jié)論

以青錢柳葉、魔芋粉、卡拉膠為原材料，研制青錢柳茶果凍。以感官評分為指標(biāo)，采用單因素試驗和Box-Behnken設(shè)計-響應(yīng)面優(yōu)化實驗配方。結(jié)果顯示，青錢柳茶果凍最佳配方為青錢柳茶湯添加量44%，復(fù)配膠添加量1.0%，甘露醇添加量11%，氯化鉀添加量0.15%，按此配方制作的青錢柳茶果凍的感官評分最高91.8分，顏色呈黃棕色，外觀晶瑩剔透，質(zhì)地均勻且光滑，口感彈牙有韌性，酸甜適口，青錢柳茶香濃郁，為青錢柳茶新產(chǎn)品的研發(fā)提供了理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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[6]董志銘，湯興福，吳云輝，等.紅茶果凍的加工工藝研究[J].現(xiàn)代食品科技，2011，27（11）：1367-1371.

基金項目：黔東南州科技計劃項目（黔東南科合J字〔2022〕48號）；凱里學(xué)院2022年教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革項目（JG202223）；貴州省教育廳青年人才成長項目（黔教合KY字〔2019〕195）。

作者簡介：吳超群（1992—），女，云南昭通人，碩士，講師。研究方向：食物營養(yǎng)與健康，中藥新劑型、新技術(shù)。