響應(yīng)面法優(yōu)化低糖藍(lán)莓胡蘿卜復(fù)合果蔬醬的工藝研究

◎ 楚文靖，周 娜，尚傳仙，孫 悅

（黃山學(xué)院生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，安徽 黃山 245041）

藍(lán)莓風(fēng)味獨(dú)特，營(yíng)養(yǎng)豐富，具有較高的保健價(jià)值，堪稱“世界水果之王”，被聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織列為人類五大健康食品之一[1]。胡蘿卜是傳統(tǒng)蔬菜，富含胡蘿卜素、維生素及膳食纖維等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，民間素有“小人參”之稱。傳統(tǒng)的果醬制品糖含量通常在55%以上，屬于高糖、高熱量食品。近年來(lái)，有較多文獻(xiàn)報(bào)道了低糖果醬的制作[2-4]，如低糖山楂-紅棗復(fù)合果醬、橘皮番茄復(fù)合果醬、五味子刺梨復(fù)合功能果醬等，果醬中添加的糖含量都在30%以下，迎合了消費(fèi)者低糖飲食的需求。

本研究以藍(lán)莓與胡蘿卜為原料，研制復(fù)合果蔬醬，通過單因素實(shí)驗(yàn)確定各原輔料的添加量范圍，在此基礎(chǔ)上，利用響應(yīng)面試驗(yàn)對(duì)低糖藍(lán)莓胡蘿卜復(fù)合果蔬醬制作工藝進(jìn)行優(yōu)化。該研究為低糖藍(lán)莓胡蘿卜復(fù)合果蔬醬的工業(yè)化生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

藍(lán)莓、胡蘿卜、檸檬與白砂糖（黃山市屯溪區(qū)陽(yáng)湖農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)）；檸檬酸、卡拉膠（安徽中南生物科技有限公司）。

HX-PB9636破壁料理機(jī)（奧克斯集團(tuán)有限公司）、AD500S-P實(shí)驗(yàn)室分散均質(zhì)機(jī)（上海申鹿儀器儀表有限公司）、AR124CN電子天平（賽多利斯儀器有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 復(fù)合果蔬醬制作工藝流程

復(fù)合果蔬醬制作工藝流程如圖1所示。

圖1 復(fù)合果蔬醬制作工藝流程圖

1.2.2 操作要點(diǎn)

（1）胡蘿卜預(yù)煮。切片后的胡蘿卜在100 ℃沸水中熱燙2 min，以利于打漿。

（2）混合調(diào)配。藍(lán)莓漿和胡蘿卜漿按一定的比例混合均勻。

（3）加熱濃縮。檸檬酸、卡拉膠分別用少量熱水溶解，白砂糖分次加入。整個(gè)加熱濃縮過程保持微沸狀態(tài)，不斷攪拌，可溶性固形物含量達(dá)到40%時(shí)即可。

（4）灌裝。將復(fù)合果蔬醬趁熱灌裝于經(jīng)沸水滅菌處理過的耐高溫玻璃瓶中。

（5）殺菌。90 ℃水浴加熱15 min。

1.2.3 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

（1）藍(lán)莓與胡蘿卜復(fù)合比例的確定。分別稱取藍(lán)莓與胡蘿卜漿，按照質(zhì)量比2∶3、3∶3、4∶3、5∶3和6∶3進(jìn)行復(fù)配，加熱濃縮時(shí)添加白砂糖添加量為25%，檸檬酸添加量為0.3%，卡拉膠添加量為0.3%，對(duì)最終產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

（2）白砂糖添加量的確定。稱取藍(lán)莓漿與胡蘿卜漿質(zhì)量比為4∶3的果蔬漿5份，每份200 g，加熱濃縮時(shí)檸檬酸添加量為0.3%，卡拉膠添加量為0.3%，分別加入15%、20%、25%、30%和35%的白砂糖，并對(duì)最終產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

（3）檸檬酸添加量的確定。稱取藍(lán)莓漿與胡蘿卜漿質(zhì)量比為4∶3的果蔬漿5份，每份200 g，加熱濃縮時(shí)卡拉膠添加量為0.3%，白砂糖添加量為25%，分別加入0.2%、0.3%、0.4%、0.5%和0.6%的檸檬酸，并對(duì)最終產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

（4）卡拉膠添加量的確定。稱取藍(lán)莓漿與胡蘿卜漿質(zhì)量比為4∶3的果蔬漿5份，每份200 g，加熱濃縮時(shí)檸檬酸添加量為0.3%，白砂糖添加量為25%，分別加入0.2%、0.3%、0.4%、0.5%和0.6%的卡拉膠，并對(duì)最終產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

1.2.4 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取藍(lán)莓胡蘿卜質(zhì)量比（A）、白砂糖添加量（B）、檸檬酸添加量（C）和卡拉膠添加量（D）4個(gè)因素為自變量，以感官評(píng)分為響應(yīng)值，對(duì)低糖藍(lán)莓-胡蘿卜復(fù)合果蔬醬的制作工藝進(jìn)行優(yōu)化。響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表見表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表

1.2.5 產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)

請(qǐng)10位專業(yè)人員分別從滋味、組織狀態(tài)、香氣、色澤和涂抹性等5個(gè)方面對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)分，取其平均值作為產(chǎn)品的最終得分，感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

1.2.6 數(shù)據(jù)處理

每組實(shí)驗(yàn)做3次重復(fù)，取感官評(píng)分的平均值為其最終響應(yīng)值。利用Design-Expert 8.0軟件進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析和作圖。

表2 產(chǎn)品的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)表

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 藍(lán)莓胡蘿卜復(fù)合比例對(duì)果蔬醬感官品質(zhì)的影響

藍(lán)莓與胡蘿卜復(fù)合配比影響產(chǎn)品的香氣、色澤和滋味等。由圖2可以看出，藍(lán)莓與胡蘿卜質(zhì)量比對(duì)產(chǎn)品的感官評(píng)分影響較大。當(dāng)藍(lán)莓與胡蘿卜質(zhì)量比為4∶3時(shí)所得的復(fù)合果漿感官評(píng)分最高，香味協(xié)調(diào)，口感細(xì)膩，氣味清新。

圖2 藍(lán)莓與胡蘿卜復(fù)合配比對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響圖

2.1.2 白砂糖添加量對(duì)果醬感官品質(zhì)影響

白砂糖添加量影響產(chǎn)品的滋味和組織狀態(tài)。由圖3可以得出，白砂糖添加量對(duì)產(chǎn)品的感官評(píng)分影響較大。加入25%的白砂糖時(shí)所得的復(fù)合果蔬醬感官評(píng)分最高。果醬口感細(xì)膩，香味協(xié)調(diào)，酸甜適中。

2.1.3 檸檬酸添加量對(duì)果醬感官品質(zhì)影響

檸檬酸添加量影響產(chǎn)品的滋味和色澤。由圖4可以得出，當(dāng)產(chǎn)品中檸檬酸的添加量為0.4%時(shí)所研制的果醬感官評(píng)分最高，酸甜可口，黏度適中，光澤度好，口感細(xì)膩。

圖3 白砂糖添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響圖

圖4 檸檬酸添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響圖

2.1.4 卡拉膠添加量對(duì)果醬感官品質(zhì)影響

卡拉膠添加量影響產(chǎn)品的組織狀態(tài)和涂抹性。由圖5可以得出，加入0.4%的卡拉膠時(shí)所得的復(fù)合果蔬醬感官評(píng)分最高，黏度適中，口感細(xì)膩，酸甜可口，涂層連貫，有光澤。

圖5 卡拉膠添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響圖

2.2 響應(yīng)面設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.2.1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及結(jié)果

按照表1的4因素3水平設(shè)計(jì)，根據(jù)Design-Expert 8.0 軟件中的Box-Behnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，所得出的各因素水平及編碼以及由此設(shè)計(jì)產(chǎn)生的29組試驗(yàn)結(jié)果見表3。

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

2.2.2 回歸方程擬合及方差分析

利用Design-Expert 8.0軟件對(duì)表3的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到感官得分（Y）與藍(lán)莓胡蘿卜質(zhì)量比（A）、白砂糖添加量（B）、檸檬酸添加量（C）和卡拉膠添加量（D）四個(gè)因素之間的二次多項(xiàng)回歸模型方程為：

對(duì)該模型進(jìn)行方差分析，各項(xiàng)回歸系數(shù)及其顯著性結(jié)果如表4所示。由表4可知，此模型p＜0.000 1，回歸方程極顯著，失擬項(xiàng)p=0.098 1＞0.05，不顯著，表明所得回歸方程與實(shí)際擬合中非正常誤差所占比例較小[5]，使用該模型能夠模擬和預(yù)測(cè)4個(gè)因素對(duì)復(fù)合果蔬醬感官評(píng)分的影響。

由表4可知，對(duì)復(fù)合果蔬醬感官評(píng)分影響程度的大小順序?yàn)椋核{(lán)莓胡蘿卜質(zhì)量比（A）＞白砂糖添加量（B）＞卡拉膠添加量（D）＞檸檬酸添加量（C）。AB、AD和CD的p值都＜0.01，說明藍(lán)莓胡蘿卜質(zhì)量比與白砂糖添加量，藍(lán)莓胡蘿卜質(zhì)量比與卡拉膠添加量，卡拉膠添加量與檸檬酸添加量對(duì)產(chǎn)品的影響都存在交互作用，并對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響極顯著。

表4 藍(lán)莓胡蘿復(fù)合果蔬醬回歸模型及方差分析表

2.2.3 響應(yīng)面圖分析

為進(jìn)一步研究各因素的交互作用對(duì)低糖藍(lán)莓胡蘿卜復(fù)合果蔬醬感官得分的影響。利用Design-Expert 8.0軟件繪制響應(yīng)面和等高線分析圖，見圖6、圖7、圖8。

兩個(gè)因素交互作用顯著與否可以根據(jù)等高線的形狀來(lái)判斷，響應(yīng)面的最高點(diǎn)的圖形形狀越趨向于圓形，則說明這兩個(gè)因素之間的交互作用越不明顯；響應(yīng)面的最高點(diǎn)的圖形形狀越趨向于橢圓，則說明這兩個(gè)因素之間的交互作用越明顯[6]。

由圖6可知，藍(lán)莓胡蘿卜質(zhì)量比（A）與白砂糖添加量（B）間等高線表明其響應(yīng)面的最高點(diǎn)呈現(xiàn)較為橢圓的形狀，即A與B兩個(gè)因素之間交互明顯。從兩個(gè)因素的響應(yīng)面可以看出，隨著藍(lán)莓比例和白砂糖添加量的逐漸增大，感官得分先增加后減小，說明這兩個(gè)因素明顯的影響了感官品質(zhì)；由圖7可知，藍(lán)莓胡蘿卜質(zhì)量比（A）與卡拉膠添加量（D）響應(yīng)面最高點(diǎn)呈現(xiàn)的圖形為橢圓形，說明A、D這兩個(gè)因素之間的交互作用非常明顯，響應(yīng)面圖的曲面的傾斜程度較大，且隨著藍(lán)莓比例與增稠劑卡拉膠添加量的增加，感官得分呈現(xiàn)先增大或減小的變化。因此，這兩個(gè)因素極大的影響了感官品質(zhì)；由圖8可知，檸檬酸添加量（C）與增稠劑卡拉膠添加量（D）間的等高線表示其響應(yīng)面的最高點(diǎn)呈現(xiàn)較為橢圓的形狀，即兩個(gè)因素有顯著的交互作用。

圖6 藍(lán)莓胡蘿卜質(zhì)量比（A）與白砂糖添加量（B）交互作用的等高線圖和響應(yīng)面圖

圖7 藍(lán)莓胡蘿卜質(zhì)量比（A）與卡拉膠添加量（D）交互作用的等高線圖和響應(yīng)面圖

圖8 檸檬酸添加量（C）與卡拉膠添加量（D）交互作用的等高線圖和響應(yīng)面圖

2.3 驗(yàn)證性試驗(yàn)

根據(jù)Design-Expert 8.0軟件對(duì)回歸方程及響應(yīng)面的預(yù)測(cè)估算，得到藍(lán)莓胡蘿卜復(fù)合果蔬醬的最佳工藝配方為：藍(lán)莓與胡蘿卜的質(zhì)量比4∶3.1、白砂糖添加量24.89%、檸檬酸添加量0.37%及增稠劑卡拉膠添加量0.41%時(shí)，預(yù)測(cè)此時(shí)藍(lán)莓胡蘿卜復(fù)合果蔬醬的感官得分最高，為94.23。為了驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性，并考慮到實(shí)際操作的方便性，選擇藍(lán)莓與胡蘿卜的質(zhì)量比4∶3，白砂糖添加量25%，檸檬酸添加量0.4%，增稠劑卡拉膠添加量0.4%，進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。實(shí)際測(cè)得的感官得分為95.1，與預(yù)測(cè)值接近，說明該模型可以反映各因素對(duì)藍(lán)莓胡蘿卜復(fù)合果蔬醬制作工藝的影響，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

3 結(jié)論

用新鮮藍(lán)莓、胡蘿卜制作復(fù)合果蔬醬，在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，用響應(yīng)面法對(duì)復(fù)合果蔬醬的制作工藝進(jìn)行優(yōu)化，建立了感官評(píng)分的回歸模型。由該模型優(yōu)化后的復(fù)合果蔬醬最佳配方為：藍(lán)莓與胡蘿卜質(zhì)量比4：3、白砂糖添加量25%、檸檬酸添加量0.4%及增稠劑卡拉膠添加量0.4%，在此條件下研制出的復(fù)合果蔬醬感官評(píng)分為95.1，與模型預(yù)測(cè)結(jié)果接近，驗(yàn)證了該模型的可靠性。該條件下制作的低糖藍(lán)莓胡蘿卜復(fù)合果蔬醬色澤均勻自然、口感細(xì)膩、酸甜適口，為藍(lán)莓及胡蘿卜產(chǎn)品的開發(fā)提供了科學(xué)依據(jù)。