響應(yīng)面法優(yōu)化玉米須提取物壓片糖制作配方研究

玉米須是玉米的副產(chǎn)品，常被視作農(nóng)業(yè)廢棄物，實(shí)則含有眾多生物活性成分，如黃酮類、有機(jī)酸、甾醇等，這些成分在中醫(yī)藥理論中具有利水、消腫、降壓和降糖等功效。隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)健康食品的關(guān)注度日益提升，如何將玉米須的這些藥用價(jià)值轉(zhuǎn)化為便于日常食用的健康產(chǎn)品成為了研究焦點(diǎn)。

壓片糖作為一種廣受歡迎的健康食品，因其攜帶方便、服用簡單而廣受消費(fèi)者青睞。將玉米須提取物融入壓片糖中，不僅能有效傳遞玉米須的保健成分，還能滿足公眾對(duì)健康食品多樣化的市場需求。然而，此過程的制作配方與工藝條件至關(guān)重要，它們直接影響到產(chǎn)品的口感、品質(zhì)以及活性成分的保留。

為尋求最佳的制作方案，本研究采用了響應(yīng)面法這一優(yōu)化工具。該方法能通過建立數(shù)學(xué)模型，準(zhǔn)確描述各制作因素與產(chǎn)品品質(zhì)之間的關(guān)系，進(jìn)而確定最佳工藝參數(shù)。本研究旨在利用此方法，系統(tǒng)分析并優(yōu)化玉米須提取物壓片糖的制作配方與工藝，以期為這一健康食品的開發(fā)提供科學(xué)的理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。通過此項(xiàng)研究，有望為公眾提供一種新型、高效且口感上乘的玉米須提取物壓片糖，同時(shí)也為中藥材資源的深入開發(fā)與利用開辟新路徑。

1.材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

玉米須水提提取物，自制；木糖醇，河南千成食品添加劑有限公司；檸檬酸，蘇州騰豪化工科技有限公司；麥芽糊精，秦皇島驪驊淀粉股份有限公司；硬脂酸鎂，高密市新偉助劑有限公司。

壓片機(jī)，上海綠翊機(jī)械制造有限公司；混合機(jī)，青島森泰科機(jī)電科技有限公司；干燥箱，上海姚氏儀器設(shè)備廠；CP513型電子分析天平，上海微川儀器有限公司；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀SENCO-GG17，上海申生科技有限公司。

1.2 制作工藝

玉米須水提提取物→減壓濃縮→配方設(shè)計(jì)→混合制?！稍铩鷾缇鷫浩尚?。

玉米須水提提取物經(jīng)減壓濃縮至固形物50%-55%，根據(jù)配方設(shè)計(jì)，添加其他輔料，混合均勻后進(jìn)行制粒，制粒后進(jìn)行烘干和滅菌，最后經(jīng)壓片機(jī)壓片成型。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1 單因素試驗(yàn)

為了探究各輔料添加量對(duì)壓片糖品質(zhì)的影響，分別進(jìn)行玉米須水提提取物濃縮液、木糖醇、檸檬酸的單因素試驗(yàn)。在保持其他條件不變的情況下，改變某一輔料的添加量，觀察并記錄壓片糖品質(zhì)的變化。

固定木糖醇480g、檸檬酸15g、麥芽糊精225g、硬脂酸鎂10g，分別選取玉米須水提提取物濃縮液添加量200g、250g、300g、350g、400g，對(duì)壓片糖品質(zhì)的影響，進(jìn)行感官評(píng)分。

固定玉米須水提提取物濃縮液300g、檸檬酸15g、麥芽糊精225g、硬脂酸鎂10g，分別選取木糖醇添加量420g、440g、460g、480g、500g，對(duì)壓片糖品質(zhì)的影響，進(jìn)行感官評(píng)分。

固定玉米須水提提取物濃縮液300g，木糖醇480g，麥芽糊精225g，硬脂酸鎂10g，分別選取檸檬酸添加量10g、15g、20g、25g、30g，對(duì)壓片糖品質(zhì)的影響，進(jìn)行感官評(píng)分。

1.3.2 響應(yīng)面試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取對(duì)壓片糖品質(zhì)影響顯著的因素進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)。采用Box-Behnken設(shè)計(jì)，以玉米須水提提取物濃縮液、木糖醇、檸檬酸的添加量為自變量，以壓片糖的感官評(píng)分為響應(yīng)值進(jìn)行試驗(yàn)。通過Design-Expert軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，建立數(shù)學(xué)模型并優(yōu)化制作配方。響應(yīng)面分析因子及水平表見表1。

1.4 感官評(píng)分方法

隨機(jī)選取5位經(jīng)過適當(dāng)培訓(xùn)的評(píng)價(jià)員對(duì)壓片糖進(jìn)行評(píng)分，進(jìn)行感官評(píng)分前，對(duì)評(píng)價(jià)員進(jìn)行嚴(yán)格要求，排除外界因素干擾和個(gè)人情緒干擾，在同一環(huán)境中進(jìn)行感官評(píng)分，從壓片糖外觀、口感兩個(gè)維度進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，最終取平均分得感官評(píng)分。

2.結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

由圖1可以看出，隨著玉米須提取物（濃縮液）添加量增加，感官評(píng)分越高，但是當(dāng)超過300g后，感官評(píng)分開始下降，分析原因：玉米須提取物（濃縮液）添加量超過300g后，玉米須風(fēng)味比較明顯和突出，感官評(píng)分就偏低。由圖2可以看出，隨著木糖醇添加量增加，感官評(píng)分越高，但是當(dāng)超過480g后，感官評(píng)分開始下降，分析原因：木糖醇添加量超過480g后，甜感較強(qiáng)，導(dǎo)致整體口感不夠協(xié)調(diào)，感官評(píng)分就偏低。由圖3可以看出，檸檬酸添加量一旦超過15g后，酸感突出，導(dǎo)致整體口感不夠協(xié)調(diào)，感官評(píng)分就偏低。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果分析

由表3回歸模型方差分析可知：模型項(xiàng)p=0.0003（p＜0.01），失擬度p=0.2984>0.1，說明模型顯著高，可信度高；同時(shí)R2=0.9655，R2adj=0.9210，說明模型擬合程度較好，模型變異系數(shù)CV%為1.59。單因素相關(guān)性分析數(shù)據(jù)可知：玉米須提取物（濃縮液）添加量（A），F(xiàn)值1.83，p=0.2181（p＞0.05），無明顯相關(guān)性；木糖醇添加量（B），F(xiàn)值38.73，p=0.0004（p＜0.01），有極顯著相關(guān)性；檸檬酸添加量（C），F(xiàn)值18.74，p=0.0034（p＜0.01），有極顯著相關(guān)性。三個(gè)因子的二次項(xiàng)對(duì)壓片糖品質(zhì)的影響，有極顯著相關(guān)性（p＜0.01）。

根據(jù)回歸模型方差分析，玉米須提取物（濃縮液）添加量（A）與檸檬酸添加量（C）的交互作用，p=0.0316（p＜0.05），有顯著相關(guān)性，作回歸優(yōu)化響應(yīng)曲面，得到圖4，響應(yīng)面曲面都是凸出曲面，說明感官評(píng)分存在最高點(diǎn)。通過Design-Expert軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，建立了各因素與響應(yīng)值之間的數(shù)學(xué)模型。通過回歸分析和方差分析，確定了最佳配方為玉米須提取物：359.746g，木糖醇：488.568g檸檬酸：13.1124g，預(yù)測分值為87.1615。從實(shí)際操作考慮，修正最佳配方為：玉米須提取物：360g，木糖醇：488g，檸檬酸：13g，麥芽糊精：225g，硬脂酸鎂：10g，再進(jìn)一步優(yōu)化換算成產(chǎn)品固定比例配方就是玉米須提取物：33%，木糖醇：45%，檸檬酸：1%，麥芽糊精：21%，硬脂酸鎂：1%。使用修正后的配方，得到分值為87.55，和理論的預(yù)測值相差很小，結(jié)果表明利用該模型進(jìn)行分析與預(yù)測是可行的。

3.結(jié)果與討論

將玉米須提取物融入壓片糖中，不僅能有效傳遞玉米須的保健成分，還能滿足公眾對(duì)健康食品多樣化的市場需求，擴(kuò)展了玉米須的應(yīng)用方式，也提升了玉米須附加值的有效方法之一。本文以玉米須提取物、木糖醇、檸檬酸等為主要原料，采用單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面法優(yōu)化壓片糖的制作配方。通過考察不同原料比例對(duì)壓片糖品質(zhì)的影響，得出了最佳配方，玉米須提取物：33%；木糖醇：45%；檸檬酸：1%；麥芽糊精：21%；硬脂酸鎂：1%。由于壓片糖產(chǎn)品品質(zhì)涉及方面較多，本文僅從感官方面進(jìn)行評(píng)估，后續(xù)還需結(jié)合產(chǎn)品綜合考慮，如溶解性、硬度、黏度等方面，仍待進(jìn)一步開展。

作者簡介

林雅敏（1988-），女，福建漳州人，本科，工程師；研究方向：農(nóng)產(chǎn)品檢測及加工。