響應(yīng)面優(yōu)化桂花糯米藕復(fù)合糖液配方的研究

竇 勇，胡佩紅

（1.江蘇財經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 糧食工程與管理系，江蘇 淮安 223003；2.淮安正昌飼料有限公司 技術(shù)品管部，江蘇 淮安 223005）

0 引言

桂花糯米藕又名蜜汁糯米藕，糯米灌在蓮藕中，配以桂花鹵、大紅棗等輔料精心制作而成，是江南地區(qū)傳統(tǒng)菜式中一道獨具特色的中式甜品，以其香甜、清脆、桂花香氣濃郁而享有口碑.其中糖液配方、糖煮時間是影響桂花糯米藕口感的關(guān)鍵因素，糖液配制、糖煮時間控制不當(dāng)，會嚴(yán)重影響產(chǎn)品的甜味、香味以及綿糯的口感.工業(yè)化生產(chǎn)桂花糯米藕，需要產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定，口感均一，迎合大眾消費者的消費習(xí)慣.為此，本研究將白砂糖、香蘭素、檸檬酸和桂花鹵作為復(fù)合糖液原料，制成復(fù)合糖液，采用單因素分析和響應(yīng)面優(yōu)化分析法篩選出桂花糯米藕糖液的最佳配方，確定了最佳糖煮時間，生產(chǎn)出風(fēng)味優(yōu)良，香、甜、糯、可口，品質(zhì)穩(wěn)定的適合工業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)桂花糯米藕.

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

鮮藕、糯米為市售；白砂糖、檸檬酸、香蘭素、植酸、NaCl、D-異Vc 鈉均為食品級，購于淮安市金鵬食品添加劑有限公司；桂花鹵為本實驗室自制.

LDZX-50FA 立式高壓蒸汽滅菌器：上海申安醫(yī)療器械廠；DZQ400-2D 真空包裝機(jī)：溫州市鹿城黃河包裝機(jī)械廠；電子分析天平FA1004 型：上海精科天平儀器廠；JYL-300 蒸煮鍋：九江精業(yè)食品機(jī)械有限公司.

1.2 桂花糯米藕生產(chǎn)工藝流程

糯米→挑選→浸泡（糯米浸泡30 min 后撈出瀝干）.

鮮藕→清洗→去皮→去節(jié)→護(hù)色（室溫護(hù)色30 min）→灌米→糖煮→切片（4～6 mm）→冷卻風(fēng)干→裝袋→封口→殺菌（116～117 ℃，40 min）→保溫→入庫→裝箱.

1.3 復(fù)合糖液組成單因素試驗[1]

根據(jù)預(yù)試驗，在食用鹽濃度為0.03%、三氯蔗糖用量為0.05%條件下，設(shè)置單因素水平：白砂糖10%、20%、30%、40%、50%、60%；香蘭素0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%；檸檬酸0.06%、0.08%、0.1%、0.12%、0.14%、0.16%；桂花鹵0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%；固定3 個因素水平，設(shè)置另一因素不同水平，進(jìn)行試驗，確定最佳單因素水平，作為響應(yīng)面分析基礎(chǔ)水平.

1.4 RSM 試 驗 分 析[2～4]

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，采用Design Expert7.0.0軟件，利用響應(yīng)面分析法中Box-Behnken 設(shè)計白砂糖、香蘭素、檸檬酸、桂花鹵4 個因素3 個水平，并以影響桂花糯米藕的感官評分為響應(yīng)值，設(shè)計試驗，以期獲得高感官評分的最佳糖液配方，Box-Behnken 設(shè)計試驗因素水平見表1.

表1 Box-Behnken 設(shè)計試驗因素水平編碼Table 1 Box -Behnken design experimental factor levels coding

1.5 最佳糖煮時間的確定

取1.4 中最佳試驗結(jié)果進(jìn)行糖煮時間確定試驗，常壓條件下，進(jìn)行蒸煮，糖煮時間分別為30 min、60 min、90 min、120 min、150 min，按表2 中的感官評分標(biāo)準(zhǔn)，確定出最佳的糖煮時間.

1.6 感官質(zhì)量評價

從色澤、滋味、香味、組織狀態(tài)4 個方面對桂花糯米藕感官品質(zhì)進(jìn)行評定，評價標(biāo)準(zhǔn)見表2.

表2 桂花糯米藕產(chǎn)品的感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory score standard of osmanthus lotus root stuffed with glutinous rice

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)合糖液單因素試驗

由圖1—圖4 可知，隨著桂花鹵、檸檬酸、香蘭素、白砂糖用量增大，感官評分均呈先上升后下降趨勢，桂花鹵為0.3%時，產(chǎn)品品質(zhì)最好，得分為88分；檸檬酸為0.12%時，產(chǎn)品品質(zhì)最好，得分為92分；香蘭素為0.02%時，得分最高為92 分；白砂糖為30%時，得分最高為91 分.故桂花鹵、檸檬酸、香蘭素、白砂糖最佳用量分別為0.3%、0.12%、0.02%、30%，以此用量作為在糖液配比響應(yīng)面分析試驗中的0 水平.

圖1 桂花鹵用量對產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響Fig.1 Influence of sweet scented osmanthus flavoring on the sensory quality of the produnt

圖2 檸檬酸用量對產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響Fig.2 Influence of citric acid content on the sensory quality of the product

圖3 香蘭素用量對產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響Fig.3 Influence of vanillin content on the sensory quality of the product

圖4 白砂糖用量對產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響Fig.4 Influence of white sugar content on the sensory quality of the product

2.2 響應(yīng)面Box-Behnken 試驗

2.2.1 模型的建立及其顯著性檢驗

利用Design Expert7.0.0 軟件通過逐步回歸對表3 試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合，得到感官綜合評分Y對以上4 個因素的二次多項回歸模型為：

Y=-319.632+9.179X1+6 011X2+2 782.333X3+292.067X4-7.5X1X2+5.625X1X3-2.65X1X4+2 000X2X3-1 975X2X4+775X3X4-0.144X12-1.289X22-13 964.58X32-413.583X42.該方程方差分析結(jié)果和回歸方程系數(shù)顯著性檢驗見表4.

表3 Box-Behnken 試驗結(jié)果Table 3 Box -Behnken test results

由表4 回歸方程模型方差分析結(jié)果可知，模型具有高度的顯著性（P＜0.000 1），失擬項不顯著（P=0.112 7＞0.05），R2Adj=0.951 5 和Adeq Precision（性噪比）=22.567 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于4，可知該回歸方程擬合度和可信度均很高，能夠很好地對桂花糯米藕感官評分進(jìn)行預(yù)測.由表4 可知，一次項中X1、X2、X3偏回歸系數(shù)極顯著，說明白砂糖、香蘭素和檸檬酸對桂花糯米藕感官評分有極顯著的影響，X4偏回歸系數(shù)高度顯著，說明桂花鹵對桂花糯米藕感官評分有高度顯著的影響.由F 值可以看出，4 因素對桂花糯米藕感官評分的影響順序為香蘭素＞白砂糖＞檸檬酸＞桂花鹵.

表4 回歸方程方差分析結(jié)果Table 4 Regression equation of variance analysis results

2.2.2 響應(yīng)曲面分析

根據(jù)回歸方程，利用Design Expert7.0.0 軟件作響應(yīng)曲面及等高曲線，考察所擬合的響應(yīng)面形狀，分析香蘭素、白砂糖、檸檬酸、桂花鹵相互作用對桂花糯米藕的感官評分的影響，其響應(yīng)曲面及等高曲線如圖5—圖10 所示.

圖5 香蘭素和白砂糖對桂花糯米藕感官評分影響的響應(yīng)面與等高線Fig.5 Response surface and contour plots for the effect of vanillin and white sugar on sensory score of sweetscented osmanthus lotus root stuffed with glutinous rice

圖6 檸檬酸和白砂糖對桂花糯米藕感官評分影響的響應(yīng)面與等高線Fig.6 Response surface and contour plots for the effect of citric acid and white sugar on sensory score of sweet-scented osmanthus lotus root stuffed with glutionous rice

圖7 桂花鹵和白砂糖對桂花糯米藕感官評分影響的響應(yīng)面與等高線Fig.7 Response surface and contour plots for the effect of sweet osmanthus flavoring and white sugar on sensory score of sweet-scented osmanthus lotus root stuffed with glutinous rice

圖8 檸檬酸和香蘭素對桂花糯米藕感官評分影響的響應(yīng)面與等高線Fig.8 Response surface and contour plots for the effect of citric acid and vanillin on sensory score of sweet-scented osmanthus lotus root stuffed with glutinous rice

等高線的形狀可反映出因素交互作用的強(qiáng)弱，橢圓形表示兩因素交互作用顯著，圓形交互作用不顯著[5].比較圖5—圖10，白砂糖和桂花鹵的交互作用顯著（P=0.022 6＜0.05），相比其他因素之間交互作用不顯著，特別是白砂糖和香蘭素的等高線基本呈圓形，交互作用不明顯.由圖5—圖7可知，當(dāng)香蘭素或檸檬酸或桂花鹵用量固定時，感官評分隨白砂糖用量增加先升高后降低，原因是白砂糖的量較低時甜度和黏度均不夠，用量升高后其甜度和黏度達(dá)到最佳值，如繼續(xù)升高產(chǎn)品過甜，黏度過大，感官評分相應(yīng)降低.由圖5、圖8、圖9 可知，白砂糖或檸檬酸或桂花鹵用量一定時，感官評分隨香蘭素用量增加，先升高后降低，原因可能是香蘭素用量過大掩蓋了桂花蓮藕本身特有的香味，感官評分降低.由圖6、圖8、圖10 可知，當(dāng)白砂糖或香蘭素或桂花鹵用量一定時，感官評分均隨檸檬酸用量增加，開始略微先升高，而后明顯降低，原因可能是檸檬酸用量過大會明顯提高產(chǎn)品酸味，直接影響產(chǎn)品風(fēng)味，降低感官評分.由圖7、圖9、圖10可知，白砂糖或香蘭素或檸檬酸用量一定時，感官評分均隨桂花鹵的用量增加，先升高后降低，但降低幅度不顯著，原因可能是桂花鹵賦予了產(chǎn)品特有香味，用量過大會掩蓋蓮藕自身香味，降低感官評分.

圖9 桂花鹵和香蘭素對桂花糯米藕感官評分影響的響應(yīng)面與等高線Fig.9 Response surface and contour plots for the effect of sweet osmanthus flavoring and vanillin on sensory score of sweet-scented osmanthus lotus root stuffed with glutinous rice

圖10 桂花鹵和檸檬酸對桂花糯米藕感官評分影響的響應(yīng)面與等高線Fig.10 Response surface and contour plots for the effect of sweet osmanthus sensory score of flavoring and citric acid on sweet-scented osmanthus lotus root stuffed with glutinous rice

2.3 響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果與驗證試驗

根據(jù)回歸模型，通過Design Expert7.0.0 軟件分析得出，桂花糯米藕糖液的最佳配比優(yōu)化結(jié)果為：白砂糖30.61%、香蘭素0.02%、檸檬酸0.11%和桂花鹵0.3%，預(yù)期感官評分為92.2.為了檢驗Box-Behnken 試驗設(shè)計所得結(jié)果的可靠，采用響應(yīng)面優(yōu)化糖液結(jié)果，進(jìn)行3 組平行試驗生產(chǎn)桂花糯米藕，所得產(chǎn)品綜合感官評分平均分為91.9，這與響應(yīng)面預(yù)測評分92.2 基本一致，說明響應(yīng)面優(yōu)化預(yù)測結(jié)果與實際結(jié)果相符，可信度高，具有實用價值.本研究生產(chǎn)出的桂花糯米藕色澤美觀、均勻，甜味適中，口感香糯可口，無嚴(yán)重褐變現(xiàn)象，成品品質(zhì)優(yōu)良.

2.4 糖煮時間的確定（圖11）

圖11 糖煮時間對成品感官品質(zhì)的影響Fig.11 Effect of sugar cooking time on sensory quality of the product

由圖11 可知，糖煮時間為30～90 min 時產(chǎn)品感官得分先呈現(xiàn)上升趨勢，在90 min 時產(chǎn)品的感官得分最高，在90 min 后，感官評分下降.糖煮120 min、150 min 時的色澤偏深，產(chǎn)品品質(zhì)偏軟，口感較差.可見，糖煮時間過短，甜度不夠；糖煮時間過長，則產(chǎn)品口感、色澤較差，故糖煮最佳時間選定為90 min.

3 結(jié)論

本研究通過單因素試驗和RSM 法對桂花糯米藕復(fù)合糖液配方進(jìn)行優(yōu)化，有效提高了桂花糯米的感官品質(zhì)，為工業(yè)化生產(chǎn)桂花糯米藕打下基礎(chǔ).此復(fù)合糖液最佳配方為：白砂糖30.61%、香蘭素0.02%、檸檬酸0.11%和桂花鹵0.3%的復(fù)合糖煮液，最佳糖煮時間為90 min.按此工藝生產(chǎn)的桂花糯米藕香糯可口，帶有淡淡的桂花香味，整體風(fēng)味佳.

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