應用響應面法優化核桃軟糖的制作工藝

張鈺娟，趙超，陳華國，龔小見，周欣

（1.貴州師范大學貴州省山地環境信息系統與生態環境保護重點實驗室，貴州貴陽550001；2.貴州師范大學貴州省藥物質量控制及評價技術工程實驗室，貴州貴陽550001；3.貴州師范大學天然藥物質量控制研究中心，貴州貴陽550001）

應用響應面法優化核桃軟糖的制作工藝

張鈺娟，趙超，陳華國，龔小見，周欣*

（1.貴州師范大學貴州省山地環境信息系統與生態環境保護重點實驗室，貴州貴陽550001；2.貴州師范大學貴州省藥物質量控制及評價技術工程實驗室，貴州貴陽550001；3.貴州師范大學天然藥物質量控制研究中心，貴州貴陽550001）

為系統地探究核桃軟糖的制作工藝，采用新鮮核桃仁為主要原料，復配膠（變性淀粉和明膠）和糖（麥芽糖漿和白砂糖）等為輔料，以感官評價為評價標準，首先通過單因素實驗初步確定工藝優化的范圍，然后采用Box-Behnken響應面優化法，得到核桃軟糖工藝配方。結果顯示：核桃仁含量8.21%，復配膠含量12%，其中變性淀粉與明膠質量比為1.10∶1，糖含量35%，其中麥芽糖漿與白砂糖質量比為3.17∶1，以此配方制備的核桃軟糖在響應面法中感官評價預測最大值為84.1，實測值為83.5。產品口感細膩柔糯，咀嚼性好，甜度適中。

核桃軟糖；配方；Box-Behnken響應面優化

核桃仁（Juglandis semen）為胡桃科植物胡桃的干燥成熟種子［1］。核桃仁營養豐富，有補腎、溫肺、潤腸之功［2］。核桃中所含的微量元素可以促進大腦發育，所含的不飽和脂肪酸如亞麻酸等，可以防止血管硬化，所含的磷酸還有補腦功能［3］。經常食用核桃可以降低心血管疾病的發病率，核桃仁中的生物活性化合物，具有良好的抗氧化和抗增生作用［4］。因此，核桃相關的產品越來越受到人們的青睞。市面上雖然已有多種核桃軟糖的產品，但是其制作工藝主要靠代代相傳的手藝，因此運用單因素及響應面的研究方法，對核桃軟糖制作工藝進行系統的探究和優化，找出最優配方，具有相應的科學意義和商業價值。

1　材料與儀器

1.1材料與試劑

核桃仁：市場采購，赫章核桃；水（純凈水）；白砂糖：太古糖業中國有限公司；麥芽糖漿：濱州市滿士?？瀑Q有限公司；變性淀粉、明膠：千益和食品配料有限公司。

1.2儀器與設備

B13-3智能恒溫磁力攪拌器：上海司樂儀器有限公司；HH-S恒溫水浴鍋：北京科偉永興儀器有限公司。

2　方法

2.1核桃軟糖生產工藝流程

2.2操作要點

2.2.1糊化

白砂糖，麥芽糖漿，變性淀粉，水（變性淀粉與水的質量比例恒為1∶5）混合，不斷攪拌，制成均勻的含糖淀粉乳，在100℃～105℃油浴下攪拌溶解，待料液呈透明、黏稠狀時停止加熱，放置70℃水浴鍋中保溫。

2.2.2溶膠

明膠，水（明膠與水的質量比例恒為1∶2.5）在70℃～75℃油浴下攪拌溶解。待完全溶解后，加入糊化后的淀粉糖膠與核桃仁混合。

2.2.3干燥

糖體倒入容器中，糖體厚度保持5 mm～7 mm，自然干燥。

3　測定方法

選取10名評測人員作為感官評價員，根據感官評價表進行評分，感官評定標準見表1。

表1　感官評價表Table 1Organoleptic evaluation

續表1感官評價表Continue table 1Organoleptic evaluation

4　結果與分析

4.1復合凝膠劑的選擇及用量對核桃軟糖的影響

對于凝膠軟糖的制作，凝膠劑的選擇和用量極為重要。變性淀粉具有糊化溫度低，透明度高，凝膠性強，凍融穩定性好，黏度低，耐低pH和耐高溫等特性［5］。雖然由變性淀粉制作的軟糖糯性良好，但是咀嚼性較差［6］，而不同膠體的復配則可以解決單一膠體的不足。因此選擇變性淀粉為凝膠劑，復配以質地均勻，透明度，彈性，韌性，口感均好的明膠來進行軟糖的制作［7-9］。在糖的總含量35%（麥芽糖∶白砂糖質量比例為3∶1），核桃仁含量為8%，總膠體添加量為12%的條件下，研究變性淀粉與明膠質量比例對軟糖特性的影響，其結果見表2。

表2　變性淀粉與明膠質量比例的確定Table 2Determination of mass ratio between modified starch and gelatin

表2的結果表明，總膠體添加量為12%的情況下，變性淀粉與明膠的質量比例為1∶1的最好，膠體軟硬適中，口感較好。

4.2糖質量比例對核桃軟糖的影響

白砂糖與麥芽糖漿的用量會影響成品還原糖的量和保質期，白砂糖太少，成品易發烊，糖體粘度大，易粘牙，白砂糖太多，糖體易返砂發硬，透明度不好［10］，而與麥芽糖漿混用，可以防止軟糖過硬、粗糙、返砂，改善糖果的甜度和品質［11］。在總膠體添加量為12%（變性淀粉：明膠質量比為1∶1），核桃仁含量為8%，總糖含量為35%的條件下，研究麥芽糖漿與白砂糖之間質量比例對軟糖特性的影響，其結果見表3。

表3　麥芽糖漿與白砂糖質量比例的確定Table 3Determination of mass ratio between maltose syrup and white granulated sugar

表3的結果表明，總糖含量為35%的情況下，麥芽糖漿與白砂糖質量比為3∶1，膠體軟硬適中，甜度適中，口感較好。

4.3核桃仁含量對核桃軟糖的影響

核桃仁的添加量直接影響核桃軟糖的風味，口感，色澤。添加量太少，失去了核桃軟糖的獨特風味，口感較差，添加量太多，具有明顯的苦澀感，生產成本較高，軟糖透明度不好。在總膠體添加量為12%（變性淀粉：明膠質量比為1∶1），糖的總含量35%（麥芽糖漿：白砂糖質量比為3∶1），研究核桃仁的添加量對軟糖特性的影響。其結果見表4。

表4　核桃仁添加量的確定Table 4Determination of the content of juglandis semen

表4的結果表明，核桃仁添加量為8%時，核桃軟糖核桃風味純正，口感較好，成本較低。

4.4核桃軟糖配方響應面設計分析

根據單因素的考察結果，發現復合膠質量比例，麥芽糖漿與白砂糖質量比例和核桃仁添加量都會對核桃軟糖品質產生重要影響，并且確定了大致的優化范圍。因此在單因素考察的基礎上，采用Box-Behnken響應面優化的方法［12］，設計了三因素三水平試驗，對復合膠質量比，麥芽糖漿與白砂糖質量比，核桃仁添加量進行系統的優化，結果見表5、表6、表7。

表5　響應面分析因子及水平表Table 5Factor and level in response surface analysis

表6　響應面分析方案及試驗結果Table 6Experimental results of response surface analysis

用design expert 8.06軟件進行試驗設計，優化出15組試驗，進行回歸擬合，得到3因素3水平的二次多項回歸方程為：R1=83.27+3.36A+3.91B+2.05C-0.40AB-2.52AC-1.13BC-7.31A2-10.61B2-6.28C2

由表7可得，模型P值0.000 8＜0.05有顯著性，失擬項P值0.598 8＞0.05不顯著，R2為0.982 0表示擬合有效。通過design expert軟件中的Box-Behnken響應面優化的方法得到圖1，圖2，圖3，即各個因子交互作用的響應面的3D和等高線分析圖，圖1B，2B，3B中等高線都為橢圓形，說明三個因素間都有較強的交互作用，其中復合膠質量比例和麥芽糖漿與白砂糖質量比例對核桃軟糖的口感影響最顯著。按design expert軟件對試驗結果進行優化，得到最優工藝條件為復合膠質量比例，麥芽糖漿與白砂糖質量比，核桃仁含量分別為1.10∶1，3.17∶1，8.21%。此工藝條件下的核桃仁軟糖感官評價分數為84.1，按此工藝條件制作核桃軟糖，重復3次，進行驗證試驗，得到核桃軟糖感官評價為83.5，與模擬預測值的差值為0.71%，由此驗證了核桃軟糖模型的合理性和可靠性。

表7　試驗結果方差分析Table 7Statistical analysis of three factors with three levels

圖1　復合膠質量比及糖質量比交互的響應面及等高線Fig.1Response surface and contours of interaction between mixed gelatinizer mass ratio and sugar mass ratio

圖2　復合膠質量比及核桃仁含量交互的響應面及等高線Fig.2Response surface and contours of interaction between mixed gelatinizer mass ratio and juglandis semen

圖3　麥芽糖漿和白砂糖質量比及核桃仁含量交互的響應面及等高線Fig.3Response surface and contours of interaction between sugar mass ratio and juglandis semen

5　結論

試驗以Box-Behnken響應面優化的方法，以感官評價為主要評價標準，得到核桃軟糖的最佳工藝條件為核桃仁含量8.21%，復配膠含量12%，糖含量35%，變性淀粉與明膠質量比為1.10∶1，麥芽糖漿與白砂糖質量比為3.17∶1，以此配方制備的核桃軟糖感官評價預測最大值為84.1，實測值83.5。由此工藝條件制作的核桃軟糖口感細膩，彈性較高，口感較佳。

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Response Surface Methodology Applied in the Optimization of Juglandis semen Soft Sweet Manufacture

ZHANG Yu-juan，ZHAO Chao，CHEN Hua-guo，GONG Xiao-jian，ZHOU Xin*
（1.Key Laboratory for Information System of Mountainous Areas and Protection of Ecological Environment，Guizhou Normal University，Guiyang 550001，Guizhou，China；2.Guizhou Engineering Laboratory for Quality Control&Evaluation Technology of Medicine，Guizhou Normal University，Guiyang 550001，Guizhou，China；3.The Research Center for Quality Control of Natural Medicine，Guizhou Normal University，Guiyang 550001，Guizhou，China）

To systematically optimize the manufacture of Juglandis semen soft sweet，fresh Juglandis semen was used as principal raw material，while mixed gelatinizers（modified starch and gelatin）and sugars（maltose syrup and white granulated sugar）were used as auxiliary materials.By setting sensory evaluation as the criteria，the formula was preliminarily determined by using the single factor test and then was further optimized by Box-Behnken design and response surface methodology.Results showed that：8.21%Juglandis semen，12%mixed gelatinizers in which the mass ratio between modified starch and gelatin was 1.10∶1，35%sugars in which the mass ratio between maltose syrup and white granulated sugar was 3.17∶1.The sensory score of Juglandis semen soft sweet made by using this optimal formula was 83.5，approximating to the predicted value of 84.1.This product shows softy taste，good chewiness，and suitable sweet.

Juglandis semen soft sweet；formula；Box-Behnken design and response surface

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.17.018

2015-10-07

貴州省農業攻關項目（黔科合NY［2014］3010）；貴州省發展改革委黔發改高技項目（［（2013）2069］）；貴州省教育廳特色重點實驗室建設項目（黔科合KY（2012）005號）；貴州省高層次創新人才培養項目（黔科合人才［2015］4033）

張鈺娟（1988—），女（苗），碩士研究生，研究方向：基礎化學研究與食品分析。

周欣，教授，研究方向：基礎化學研究與天然產物分析。