響應面法優化低糖保健棗醬的制作工藝研究

劉紫韞，李文瀚，朱剛，湯堯，李喜宏*

(1.天津科技大學 食品工程與生物技術學院，天津 300457；2.寧夏中璽棗業股份有限公司， 銀川 751400；3.天津捷盛東輝保鮮科技有限公司，天津 300300)

靈武長棗產于“水果之鄉”的寧夏靈武市，其果實口感酥脆多汁，果肉呈白綠色，營養及藥用價值極高。此外，含有大量維生素及皂類物質，具有降血糖、降血脂、保持血管通暢、提高免疫力的功效[1]。靈武長棗因抗逆性強、商業價值高，被廣泛種植，是寧夏人民最寶貴的資源[2]。

但是靈武長棗干棗因水分較低、棗皮較厚、棗肉密度低等原因導致口感不佳[3]，若能將其制作成棗醬可大大提高靈武長棗的價值。另外，傳統棗醬常伴有含糖量高、食品添加劑濫用等問題，故而本研究致力于研制出一種低糖保健型的健康靈武長棗果醬，不僅可以提高食品的營養價值和食品安全性，而且可以提高感官品質，促進經濟效益。在多次預試驗的基礎上，以靈武長棗為主要原材料，利用單因素試驗結合響應面分析的方法對果醬加工工藝中各原輔料的添加量進行優化，最終得出最優配方，為靈武長棗精深加工提供了參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

靈武長棗干棗：寧夏中璽棗業研究有限公司；天然魔芋粉：云南大姚產；紅糖：食用級，購于天津市濱海新區華潤購物超市；檸檬酸：食品級，購于湖南聚碩生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

C21-WK2102電磁爐 廣東美的廚房電器制造有限公司；JJ-1000精密型電子天平 常熟雙杰測試儀器廠；FSH勻漿機 常州恒隆儀器有限公司；XZ-10打漿機 中山市欣澤電器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 靈武長棗棗醬制作工藝[4]

1.3.2 操作要點[5]

對含水量35%左右的優質靈武長棗進行篩選，選出品質上佳的長棗作為原料，用清水反復清洗干凈，加水后常溫靜置4～5 h后取出，用去核機將長棗去核切碎后進行預煮，再經打漿得到組織細膩的棗漿。

其次，將棗漿與白砂糖、檸檬酸、魔芋粉(與水加熱溶化，煮沸配成20%的溶液，過濾)共同置于攪拌罐中進行攪拌，待其均勻后注入罐裝機中進行罐裝，并在超高壓條件下殺菌7 min。

利用生物化學方法對棗醬成品進行生物化學檢測，檢定合格后采用風味評價方法進行感官評定。

1.3.3 單因素試驗

在預試驗的基礎上以棗醬的感官綜合評分為考核指標，在其他原輔料不變的情況下，分別考察單一因素：靈武長棗添加量、紅糖添加量、檸檬酸添加量和魔芋粉添加量對棗醬的影響，按照表1進行單因素試驗。

表1 單因素試驗因素水平Table 1 Factors and levels of single-factor experiments %

1.3.4 響應面試驗

根據單因素試驗確定出4個因素中影響較大的3個因素作為響應面試驗中的自變量進行重點研究，即將靈武長棗添加量(%)、檸檬酸添加量(%)及魔芋粉添加量(%)這3個因素作為自變量，棗醬的感官評分作為響應值，根據Box-Behnken中心組合設計原理，進行三因素三水平的響應面分析試驗，優化出靈武長棗棗醬的最佳工藝配方，因素與水平見表2。

表2 響應面試驗因素水平Table 2 Factors and levels of response surface experiments %

1.4 感官評價

參照GB/T 22474-2008《果醬》，制定出低糖棗醬綜合評價標準，見表3。感官評價員由20名身體健康、具有分辨能力的食品專業學生組成，從組織、口感、氣味、色澤4個方面對靈武長棗醬進行評定，評定過程中嚴格遵守規范要求，評定結果去掉一個最高分，去掉一個最低分，且重復進行3次評分取其平均值后即為感官評價結果[6]。

表3 棗醬的感官評分標準Table 3 Sensory evaluation standard of jujube jam

1.5 相關衛生指標的測定

對靈武長棗果醬的成品進行微生物指標的檢測，檢測方法參照GB 11671-2003。

1.6 數據處理

試驗數據采用Design Expert 8.0軟件進行分析，并采用Microsoft Excel 2010軟件進行整理及制圖表。

2 試驗結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 靈武長棗添加量對棗醬感官評價的影響

圖1 靈武長棗添加量對果醬感官品質的影響Fig.1 Effect of Lingwu long jujube additive amount on sensory quality of jujube jam

由圖1可知，靈武長棗添加量對棗醬的感官評分具有一定影響，當靈武長棗添加量由30%升高至最高點40%時，感官評分達到最高值87分；當靈武長棗添加量超過40%時，感官評分逐漸下降。在棗醬的制作過程中，靈武長棗的添加量可能會影響其組織、氣味、口感等。當添加量過高時，會影響原輔料攪拌的均勻程度；當添加量過低時，產品流動性過大，靈武長棗特征香氣減弱，無法體現產品特色。綜合分析，靈武長棗的最佳添加量為40%[7]。

2.1.2 紅糖添加量對棗醬感官評價的影響

圖2 紅糖添加量對棗醬感官評價的影響Fig.2 Effect of brown sugar additive amount on sensory quality of jujube jam

由圖2可知，隨著紅糖添加量的增加，棗醬的感官評分緩慢上升直至最高點后呈現下降的趨勢，當紅糖添加量為10%時，感官評分最高，為85分。說明紅糖添加量的改變對棗醬的感官評分影響略小，考慮為紅糖自身口感較重的原因，故而當添加量過高時，會影響產品的感官評分。綜合分析，紅糖的最佳添加量為10%[8]。

2.1.3 檸檬酸添加量對棗醬感官評價的影響

圖3 檸檬酸添加量對棗醬感官評價的影響Fig.3 Effect of citric acid additive amount on sensory quality of jujube jam

由圖3可知，檸檬酸對棗醬的感官品質有著極強的輔助作用。隨著檸檬酸添加量的增加，感官評分先上升至最高值88分后，才略有緩慢下降趨勢。在棗醬的制作過程中，檸檬酸可能起到改善成膠性、提升感官品質等作用。但當添加量過高(超過0.7%)時，會出現酸味過重、無棗香味的現象，從而降低食用口感[9]；當添加量過低(0.6%)時，則會出現棗醬析水的現象，從而影響棗醬品質。綜合分析，檸檬酸的最佳添加量為0.7%。

2.1.4 魔芋粉添加量對棗醬感官評價的影響

圖4 魔芋粉添加量對棗醬感官評價的影響Fig.4 Effect of konjaku flour additive amount on sensory quality of jujube jam

由圖4可知，棗醬的感官評分隨著魔芋粉的增加而穩步上升直至最高點后略有下降，且當魔芋粉添加量為4%時，感官評分達到最高值86分。在棗醬的制作過程中，魔芋粉的添加對產品的黏稠度有直接的影響[10]，會明顯影響果醬的風味和口感，故而當添加量過低時，棗醬的成膠性差。綜合分析，魔芋粉的最佳添加量為4%。

2.2 響應面分析試驗結果

通過Design Expert 8.0軟件對試驗結果進行回歸擬合，反復進行試驗后得到回歸方程：Y=96.15+0.018A+0.023B+0.047C-0.013AB-0.017AC-0.013BC-1.33A2-1.19B2-1.02C2。響應面分析試驗結果見表4，具體方差分析見表5。

表4 響應面分析試驗結果Table 4 Result of response surface design

表5 ANOVA分析結果Table 5 Results of ANOVA analysis

注：“+”表示差異顯著(p<0.05)，“++”表示差異極顯著(p<0.01)，“-”表示差異不顯著(p>0.05)。

經過對表5數據進行統計分析可知，p<0.0001表明此回歸模型具有高度顯著性；失擬項p=0.92>0.05，表明此回歸模型具有相對較高的可信度；決定系數R2=0.9998，表明此模型擬合度很好；信噪比為143.819>4，表明該試驗精度很高。因此該回歸模型可以將靈武長棗添加量、檸檬酸添加量以及魔芋粉添加量3個因素對棗醬感官評價的影響較準確地模擬出來，其中一次項C、二次項 A2、B2、C2極顯著，一次項A、B顯著，交互相AB、AC、BC不顯著，各因素影響棗醬感官評價的大小依次為C(魔芋粉添加量)>B(檸檬酸添加量)>A(靈武長棗添加量)。

通過對回歸方程以及表4、圖5～圖7的綜合分析，可得最佳工藝參數為：靈武長棗添加量40.03%、檸檬酸添加量0.7%、魔芋粉添加量4.02%，在最優工藝條件下制作的棗醬感官評價的預測值為96.15分。經修正后的最優工藝條件為：靈武長棗添加量40%、檸檬酸添加量0.7%、魔芋粉添加量4%[11-13]。

圖5 靈武長棗和檸檬酸添加量交互作用的響應面Fig.5 Response surface of interaction effect of Lingwu long jujube and citric acid additive amount

圖6 靈武長棗和魔芋粉添加量交互作用的響應面Fig.6 Response surface of interaction effect of Lingwu long jujube and konjaku flour additive amount

圖7 檸檬酸和魔芋粉添加量交互作用的響應面Fig.7 Response surface of interaction effect of citric acid and konjaku flour additive amount

2.3 衛生指標的測定結果

微生物指標的測定結果見表6。

表6 微生物指標的測定結果Table 6 Determination results of microbial indicators

3 結論

在預試驗的基礎上，利用單因素試驗結合響應面分析的方法對靈武長棗棗醬的工藝配方進行了優化，最終確定出棗醬的最佳工藝條件為：靈武長棗添加量40%、紅糖添加量10%、檸檬酸添加量0.7%、魔芋粉添加量4%，在此條件下制作出的靈武長棗醬的感官評分為96.15分。從而研制出成膠效果最佳、涂層均勻且具有典型的靈武長棗香氣及口感的棗醬，經檢驗，該產品質量符合國家標準，為促進靈武長棗精深加工提供了思路，促進了靈武長棗醬的工業化生產，提高了經濟效益。