基于響應(yīng)面優(yōu)化的蘇子葉紅葡萄果凍工藝研究

摘 要：以蘇子葉和紅葡萄為主要原料，研制了一款低熱量且富含營養(yǎng)的果凍。以感官評定作為主要的評價指標(biāo)，綜合選取最佳單因素添加量，進而采取Box-Behnken響應(yīng)面設(shè)計優(yōu)化配方。結(jié)果表明，蘇子葉紅葡萄果凍制備的最佳配方：以制作100 mL的復(fù)合果凍為總量標(biāo)準，紅葡萄汁添加量為25.5%、蘇子葉水添加量為10.5%、卡拉膠添加量為2.7%、木糖醇添加量為5.0%。用此配方制作所得的復(fù)合果凍呈粉紫色，紅葡萄和蘇子葉的特征風(fēng)味突出，酸甜適宜，口感細膩。

關(guān)鍵詞：蘇子葉；紅葡萄；果凍；響應(yīng)面優(yōu)化

Research on the Technology of Perilla Leaf and Red Grape Jelly Based on Response Surface Optimization

MEI Xiuqin， LIU Huimin

（Guangzhou College of Technology and Business， Foshan 528137， China）

Abstract： A low-calorie and nutritious jelly was developed using perilla leaves and red grapes as the main raw materials. Sensory evaluation was used as the main evaluation index， and the optimal single-factor addition amount was selected comprehensively， and then the Box-Behnken response surface design was used to optimize the formula. The results showed that the best formula for the preparation of perilla leaf and red grape jelly was as follows： with the total amount of making 100 mL of compound jelly as the standard， the addition amount of red grape juice was 25.5%， the addition amount of perilla leaf water was 10.5%， the addition amount of carrageenan was 2.7%， and the addition amount of xylitol was 5.0%. The compound jelly made with this formula is pink-purple， with the characteristic flavors of red grapes and perilla leaves prominent， moderately sweet and sour， and a delicate taste.

Keywords： perilla leaf; red grape; jelly; response surface optimization

蘇子，別名紫蘇、桂荏、白蘇等，廣泛分布于中國及東南亞地區(qū)，以其獨特的香氣而聞名。其根部、莖部、葉片和種子在傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中常用作藥材[1-2]。蘇子在我國已有2 000多年的種植歷史，并被列為我國藥食同源的早期成員之一。它具有清熱、抗炎、鎮(zhèn)痛和抗氧化等藥用價值，在中醫(yī)治療感冒、便秘、哮喘及食物中毒等方面發(fā)揮重要作用[3-6]。紅葡萄是一種普遍的葡萄品種，含有豐富的營養(yǎng)成分，如花青素、酚類和白藜蘆醇，不僅對健康有益，如預(yù)防癌癥、改善心血管健康、降低血脂和血壓，還能用于制作葡萄酒、果凍等產(chǎn)品[7]。研究顯示，葡萄汁中的多酚和黃酮類物質(zhì)能顯著增強人體免疫力，具有抗氧化、抗衰老和抗癌等多種健康功效[8]。本研究以蘇子葉和紅葡萄為主要原料，配合木糖醇和卡拉膠，通過單因素和響應(yīng)面實驗優(yōu)化果凍制作工藝，開發(fā)一種低熱量、口感佳、營養(yǎng)全面的藥食同源果凍，以促進蘇子葉和紅葡萄資源的利用，推動經(jīng)濟發(fā)展和藥食同源食品的進步，提升產(chǎn)品品質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 材料

新鮮無籽紅葡萄、干制蘇子葉、卡拉膠和木糖醇。

1.2 儀器設(shè)備

電磁爐，美的股份有限公司；九陽榨汁機，山東九陽股份有限公司；Brookfield CT3質(zhì)構(gòu)儀，博勒飛中國有限公司；手持數(shù)顯糖度計，浙江杭州陸恒生物科技有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 工藝流程

（1）紅葡萄汁：挑選并清洗→去籽取肉→榨汁→過濾→紅葡萄汁。

（2）蘇子葉水：挑選并清洗→熱水保溫浸泡→按照茶水比1∶15（g∶mL）浸泡→過濾→蘇子葉水。

（3）蘇子葉紅葡萄果凍：原材料預(yù)處理→食品級木糖醇和卡拉膠混勻調(diào)配加入蘇子葉水中→溶膠→煮膠→加入預(yù)處理的紅葡萄汁進行混合→充分攪拌→分裝及密封→殺菌、冷卻→成品。

1.3.2 操作要點

（1）紅葡萄汁的制備。挑選新鮮無籽新疆葡萄，放入榨汁機進行榨汁，隨后用100目食品級過濾布進行過濾，除去新疆紅葡萄的纖維，制得質(zhì)地細膩的紅葡萄汁。

（2）蘇子葉水的制備。選擇葉子完整的干蘇子葉，稱取10 g并清洗，按照干制蘇子葉∶純凈水＝1∶15（g∶mL）的比例，量取80～85 ℃的熱水，保溫浸泡15 min，將浸泡過后的蘇子葉水用100目食品級過濾布進行過濾，得到蘇子葉水。

（3）調(diào)配膠與加糖。分別稱取卡拉膠、木糖醇并以1∶2配制。加水前，使凝膠劑加糖混合均勻。

1.3.3 單因素實驗

設(shè)定基本配比為紅葡萄汁添加量25%，蘇子葉水添加量10%，卡拉膠添加量2.5%，以及木糖醇添加量5%。研究不同添加量對蘇子葉紅葡萄果凍品質(zhì)的影響，包括紅葡萄汁的添加量（10%、15%、20%、25%、30%）、蘇子葉水的添加量（2%、6%、10%、14%、18%）、木糖醇的添加量（3.0%、4.0%、5.0%、6.0%、7.0%）、卡拉膠的添加量（2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%）。

1.3.4 響應(yīng)面法優(yōu)化實驗設(shè)計

根據(jù)單因素實驗的結(jié)果，選定了對復(fù)合果凍品質(zhì)有顯著影響的3個關(guān)鍵因素，即紅葡萄汁的添加量（A）、蘇子葉水的添加量（B）和卡拉膠的添加量（C），這3個因素作為響應(yīng)面實驗的設(shè)計變量。感官評分被用作響應(yīng)值，通過Box-Behnken設(shè)計進行響應(yīng)面實驗，旨在確定蘇子葉紅葡萄果凍的最佳配方。具體的實驗因素和水平設(shè)計詳見表1。

1.4 感官評價

感官評定標(biāo)準見表2。

1.5 質(zhì)構(gòu)指標(biāo)測定

采用CT3質(zhì)構(gòu)分析儀評估蘇子葉紅葡萄果凍的彈性、硬度以及咀嚼性。測試參數(shù)設(shè)置：采用TPA（Texture Profile Analysis）模式，選用TA11/1000型號的圓柱探頭，設(shè)定測試速度為1.0 mm·s-1，測試后速度為1 mm·s-1，觸發(fā)起始負載為20 g，壓縮量為20%，每個樣品進行兩次壓縮測試，兩次測試之間間隔3 s，最終取這兩次測試結(jié)果的平均值，以此獲得蘇子葉紅葡萄果凍成品的質(zhì)量數(shù)據(jù)。

1.6 理化指標(biāo)的測定

采用手持數(shù)顯糖度計測定可溶性固形物含量；采用筆式pH計測定蘇子葉紅葡萄果凍的pH值；采用DPPH測定法測定蘇子葉紅葡萄果凍的抗氧化性。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實驗結(jié)果

2.1.1 紅葡萄汁的添加量

如圖1所示，在復(fù)合果凍中，當(dāng)紅葡萄汁的添加量達到25%時，其口感最為理想。如果添加量低于這個數(shù)值，隨著添加量的升高，果凍的感官評分會提高。但一旦超過25%，評分則會下降。這是由于紅葡萄汁的高糖特性所致：添加過少時，甜味不夠明顯，味道淡薄，影響口感；而添加過多時，甜度過高，同樣對口感不利。因此，紅葡萄汁的最佳添加量為25%。

2.1.2 蘇子葉水的添加量

如圖2所示，當(dāng)蘇子葉水添加量小于10%時，感官評分與添加量呈正相關(guān)；然而，當(dāng)添加量超過10%時，結(jié)果卻截然相反。過低的添加量導(dǎo)致蘇子葉風(fēng)味不夠突出，口感較差；而過高的添加量則使得蘇子葉味道過重，掩蓋了原有風(fēng)味，口感變差。綜合考慮各方面因素，最佳的蘇子葉水添加量為10%。

2.1.3 木糖醇的添加量

如圖3所示，當(dāng)木糖醇添加量達到5.0%時，復(fù)合果凍的口感達到最佳狀態(tài)。若木糖醇添加量低于此值，感官評分會隨添加量增多逐漸上升；當(dāng)添加量超過5.0%時，感官評分將隨之下降。因此，最適宜的木糖醇添加量為5.0%。

2.1.4 卡拉膠的添加量

如圖4所示，在卡拉膠用量低于3.0%時，果凍的質(zhì)地和咀嚼感不佳，流動性較強，不易形成緊密的結(jié)構(gòu)；而卡拉膠用量超過3.0%后，果凍的透明度顯著降低，口感變差。綜合這些因素，最佳的卡拉膠添加量確定為3.0%。

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化實驗結(jié)果

2.2.1 響應(yīng)面的設(shè)計與結(jié)果

根據(jù)單因素實驗的結(jié)論，選取了紅葡萄汁添加量（A）、蘇子葉水添加量（B）和卡拉膠添加量（C）這3個變量，并運用Box-Behnken設(shè)計了3因素3水平的實驗，結(jié)果詳見表3。二次回歸方程的方差分析見表4。通過Design-Expert 8.0.6軟件進行二次多元回歸分析，得出了以下二次多項回歸方程：Y=86.12+0.69A+0.21B+1.15C-0.53AB-0.30AC+0.60BC-2.65A2-2.00B2-1.22C2。

由表4的數(shù)據(jù)可見，該模型具有極顯著的統(tǒng)計學(xué)意義（p＜0.000 1），而失擬項的P值為0.798 8，大于0.05，表明模型擬合良好。R2值為0.982 6，調(diào)整后的R2值為0.960 2，這表明模型能夠有效地分析和預(yù)測蘇子葉紅葡萄果凍的制備工藝參數(shù)。在所考察的變量水平范圍內(nèi)，對果凍感官評分影響的主次順序為卡拉膠添加量（C）＞紅葡萄汁添加量（A）＞蘇子葉水添加量（B）。

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，確定了蘇子葉紅葡萄果凍的最佳配方，即紅葡萄汁的添加量為25.45%，蘇子葉水的添加量為10.46%，木糖醇的添加量為5.00%，以及卡拉膠的添加量為2.74%。在這個配方下，預(yù)測的感官評分達到了86.4分?？紤]到實際操作的便捷性，對配方進行了微調(diào)，調(diào)整后的配比為紅葡萄汁25.5%，蘇子葉水10.5%，木糖醇5.0%，卡拉膠2.7%。進行的3組平行實驗結(jié)果顯示，感官評分達到了90.4分，與預(yù)測值86.4分相近，誤差在可接受的5%范圍內(nèi)。這表明所建立的模型與實際生產(chǎn)情況高度擬合，預(yù)測效果良好，響應(yīng)面法可有效用于優(yōu)化蘇子葉紅葡萄果凍的生產(chǎn)工藝。

2.3 復(fù)合果凍理化指標(biāo)結(jié)果

經(jīng)過測試，在常溫下，蘇子葉紅葡萄果凍的pH值大約為4.0，其可溶性固形物含量約為15.5%。此外，該果凍對DPPH自由基的清除率達到了72.1%。通過CT3質(zhì)構(gòu)儀對采用最佳配方的復(fù)合果凍進行了質(zhì)構(gòu)分析，結(jié)果顯示，蘇子葉紅葡萄果凍的彈性值為2.75 mm，咀嚼性為3.30 mJ。

3 結(jié)論

采用紅葡萄、蘇子葉和卡拉膠為主要原料，開發(fā)了蘇子葉紅葡萄果凍。通過感官評價作為評價標(biāo)準，結(jié)合單因素實驗和響應(yīng)面優(yōu)化技術(shù)，確定了最佳配方。該配方為紅葡萄汁添加量25.5%、蘇子葉水添加量10.5%、卡拉膠添加量2.7%以及木糖醇添加量5.0%。按照此配方制作的果凍感官評分90.4分，呈現(xiàn)出粉紫色，外觀透明且均勻，質(zhì)地平滑，硬度和咀嚼感適中，口感酸甜適中，本研究為新型天然紅葡萄蘇子葉產(chǎn)品的研發(fā)提供了科學(xué)支持。

參考文獻

[1]郎伍營，張佳怡，趙永平.紫蘇葉多糖的雙酶法提取工藝及其抗氧化活性研究[J].商洛學(xué)院學(xué)報，2023，37（6）：63-68.

[2]郭玲玲，張文靜，陳峰琦.紫蘇葉飲料的研制[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備，2019（4）：45-46.

[3]沈奇，徐靜，商志偉，等.紫蘇梗中主要營養(yǎng)及藥用成分評價[J].中國現(xiàn)代中藥，2019，21（7）：920-924.

[4]鄭喻豐，王夢媛，柳越，等.紫蘇葉中生物活性成分藥理作用研究進展[J].農(nóng)產(chǎn)品加工，2023（22）：76-79.

[5]吳文龍，曾少葵，黃楚欣，等.紫蘇復(fù)合調(diào)味醬加工工藝的研究[J].中國調(diào)味品，2022，47（3）：102-106.

[6]丁素蕓，閆芝茜，劉會平，等.紫蘇葉多糖的提取工藝優(yōu)化及理化特性分析[J].食品研究與開發(fā)，2023，44（1）：95-101.

[7]徐瑞航，朱立斌，朱丹，等.葡萄果凍加工工藝研究[J].黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報，2023，35（4）：60-66.

[8]LI F， LI F， YANG Y， et al.Comparison of phenolic profiles and antioxidant activities in skins and pulps of eleven grape cultivars （Vitis vinifera L.）[J]. Journal of Integrative

Agriculture，2019，18（5）：1148-1158.