響應面法優化紅棗糕加工工藝

王立霞，丁 毅，王 嬌，鄭倩雨，李王莉，劉維敏，張鑫燁

（陜西學前師范學院 生命科學與食品工程學院，陜西西安 710100）

紅棗（Ziziphus jujuba Mill.），又名大棗、干棗等，是鼠李科棗屬植物的成熟果實，在中國已經有8 000 多年歷史[1-2]。紅棗與李、杏、桃、栗并稱為中國的“五果”[3]。紅棗性溫味甘，富含蛋白質、脂肪、糖類、維生素、礦物質及環磷酸腺苷等生理活性物質，具有很高的營養及藥用功效，是天然的藥食同源食品[4-6]。

我國紅棗資源十分豐富，目前紅棗以干制品為主[7]。隨著紅棗的營養價值越來越受到人們的關注，對紅棗加工產品的研究也在逐年深入，紅棗產品種類逐漸豐富[8-9]，紅棗糕即為眾多紅棗加工產品中的一種。紅棗糕是用紅棗為主料，山楂、蜂蜜等為輔料加工制成的一種糕點類食品[10]。

山楂屬薔薇科山楂屬落葉喬木，除富含碳水化合物、氨基酸、有機酸外，還富含維生素、礦物質及微量元素，其中維C 含量尤為突出[11-13]。山楂有促進消化、抗氧化、降壓、降血脂、抗癌等作用。但是，由于山楂酸度高、糖酸比較低，限制了食用人群[14]。目前，市售的純山楂制品制作過程添加的糖達50%以上，而紅棗中糖含量較高，在紅棗糕中添加一定量的山楂漿，可以充分利用兩者本身含有的糖和酸，使紅棗糕的口感更好[15-16]。

紅棗糕作為糕點類食品，其產品口感、外形、糕體彈性都會影響消費者對其的喜愛程度。因此，通過優化紅棗加工工藝，得到紅棗糕加工的最有工藝參數，為紅棗深加工提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器設備

材料：陜西狗頭棗、面粉，西安愛菊糧油工業集團提供；山楂、槐花蜂蜜，購自西安華潤萬家超市。

儀器設備：AL204 METTER TOLEDO 型電子天平（梅特勒-托利多），Metter-Toledo Group 產品；DGX-90738-1 型電熱鼓風恒溫干燥箱，上海福瑪實驗設備有限公司產品；高速萬能粉碎機，北京科偉永興儀器有限公司產品；組織勻漿機，金壇市富華儀器有限公司產品。

1.2 紅棗糕加工工藝流程設計

①山楂→挑選→去核→煮制→打漿→山楂漿；

②紅棗→挑選→去核→切碎→烘制→粉碎過篩→棗粉；

③水、瓊脂、木糖醇；

①+②+③→混合→蒸煮→倒盤→成型。

1.3 試驗方法

1.3.1 紅棗預處理方法

挑選色澤紅艷、肉質肥厚的紅棗，去核后切成0.3～0.5 cm 的薄片，均勻放置于烘盤中，于55～60 ℃恒溫干燥箱中烘制24 h，取出冷卻后放入高速萬能粉碎機中粉碎，過60 目篩網，所得棗粉密封袋包裝，于干燥器中保存備用[17-19]。

1.3.2 山楂預處理方法

挑選色澤鮮艷的優質山楂，清水清洗，去核，稱質量，加入少量水，煮制20 min，冷卻后置于組織勻漿機中打漿，加水至山楂質量的3 倍，攪拌均勻，裝入容器備用[20-21]。

1.3.3 紅棗糕糕體的制作

向棗粉中加入山楂漿攪拌，加入蜂蜜，用盡量少的水將瓊脂和木糖醇溶化，制成糖漿，將果泥與糖漿混合，攪拌均勻后倒入容器中，壓平成型，厚度3～4 cm，晾涼凝固，切成條包裝[22-23]。

1.3.4 紅棗糕加工單因素試驗

（1）山楂漿添加量對紅棗糕感官品質的影響試驗。稱取紅棗粉100 g，水50 g，木糖醇10 g，瓊脂1.5 g，山楂漿的添加量為紅棗粉質量的20%，40%，60%，80%，100%進行單因素試驗，結合感官鑒評，初步確定紅棗糕中紅棗粉山楂漿的最適添加量[24]。

（2）水添加量對紅棗糕感官品質的影響試驗。稱取紅棗粉100 g，木糖醇10 g，瓊脂1.5 g，山楂漿80 g，水添加量為紅棗粉和山楂漿質量的10%，20%，30%，40%，50%進行單因素試驗，結合感官鑒評，初步確定紅棗糕加工中水的最適添加量。

（3）木糖醇添加量對紅棗糕感官品質的影響試驗。稱取紅棗粉100 g，山楂漿80 g，水添加量40%，瓊脂1.5 g，木糖醇的添加量為紅棗粉和山楂漿質量的5%，10%，15%，20%，25%進行單因素試驗，結合感官鑒評，初步確定紅棗糕加工中木糖醇的最適添加量。

（4）瓊脂添加量紅棗糕感官品質的影響試驗。稱取紅棗粉100 g，山楂漿80 g，木糖醇添加量10%，水添加量40%，瓊脂的添加量為紅棗粉和山楂漿質量的0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%進行單因素試驗，結合感官鑒評，初步確定紅棗糕加工中瓊脂的最適添加量。

1.3.5 紅棗糕加工工藝優化試驗

稱取紅棗粉100 g，分別以表1 編碼水平組合開展優化試驗，進行感官評價，確定最優工藝[25-26]。

紅棗糕加工工藝優化試驗因素與水平設計見表1。

表1 紅棗糕加工工藝優化試驗因素與水平設計 /%

1.3.6 紅棗糕感官評價方法

最終能夠使學生的理解能力和判斷能力得以增強，學生能夠利用現有的資源收集相關資料，判斷結論是否正確，整個學習過程中，能夠使學生的思維得到開發，使學生的實踐能力得以增強。

通過對紅棗糕的色澤、口感、組織形態和質地等因素對紅棗糕進行綜合評價[12-15]。

紅棗糕的感官評定標準見表2。

表2 紅棗糕的感官評定標準

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果分析

2.1.1 山楂漿添加量對紅棗糕感官品質的影響

山楂漿添加量對紅棗糕感官品質的影響見圖1。

由圖1 可知，當山楂漿添加量少于80%時，紅棗糕的感官評分隨山楂漿添加量的增加而增加；當山楂漿添加量超過80%時，紅棗糕的感官評分逐漸下降。當山楂漿添加量為80%時評分最高，為93 分。

圖1 山楂漿添加量對紅棗糕感官品質的影響

2.1.2 水添加量對紅棗糕感官品質的影響

水添加量對紅棗糕感官品質的影響見圖2。

由圖2 可知，當水添加量為10%～50%時，隨著其添加量的不斷增加，紅棗糕的感官評分先增加后減少，當水添加量為40%時，紅棗糕的感官評分達到最高值，為90 分。

圖2 水添加量對紅棗糕感官品質的影響

木糖醇添加量對紅棗糕感官品質的影響見圖3。

圖3 木糖醇添加量對紅棗糕感官品質的影響

由圖3 可知，當木糖醇添加量為5%～25%時，隨著木糖醇添加量的增加，紅棗糕的感官評價分先增大后減小；當木糖醇添加量為10%時，紅棗糕的感官評定分值達到最高，為93 分。

2.1.4 瓊脂添加量對紅棗糕感官品質的影響

瓊脂添加量對紅棗糕感官品質的影響見圖4。

由圖4 可知，當瓊脂添加量為0.5%～2.5%時，隨瓊脂添加量的增加，紅棗糕的感官評分先增大后減小，當瓊脂添加量為1%時，紅棗糕的感官評定分值達到最高，為92 分。

圖4 瓊脂添加量對紅棗糕感官品質的影響

2.2 紅棗糕加工工藝優化

2.2.1 紅棗糕響應面試驗結果

響應面試驗設計及結果見表3。

表3 響應面試驗設計及結果

2.2.2 紅棗糕工藝回歸模型的建立及顯著性檢驗分析

利用Design Expert 8.0.6 軟件對表3 中的試驗數據進行多元回歸擬合分析[18]，得到紅棗糕中山楂漿添加量（A）、水添加量（B）、瓊脂添加量（C）、木糖醇添加量（D）的二次多項式回歸模擬方程為：

擬合二次多項式模型的方差分析見表4。

由表4 可知，對紅棗糕工藝所建立的模型p<0.000 1，說明該模型極顯著；模型決定系數為R2=0.943 5，模型失擬項p 值為0.523 6>0.05，表示差異不顯著[22]，表明該模型能較準確地預測山楂漿添加量、水添加量、瓊脂添加量和木糖醇添加量對紅棗糕感官品質的影響。同時，模型的相關系數R2Adj=0.887 0，說明該模型能夠反映88.70%的響應值變化。因此，該回歸方程可以很好地描述響應值與各變量之間的關系，可以通過該回歸方程來確定紅棗糕的最佳工藝條件。F 檢驗能用來判斷自變量對響應值的顯著性；p 值反映顯著性，p 值越小，該變量顯著性越高。變異系數為2.65%，值越大表明該模型的置信度越高[23]。由表4 可知，一次項山楂漿添加量（A）、水添加量（B）對紅棗糕的感官品質有極顯著影響，二次項A2及交互項BD、CD 對紅棗糕感官品質有極顯著影響。綜上分析，該模型中各變量對響應值的影響不是單純的線性關系。

表4 擬合二次多項式模型的方差分析

2.2.3 模型響應曲面與等高線圖分析

山楂漿添加量和水添加量對紅棗糕感官品質影響的響應面及等高線見圖5，山楂漿添加量和瓊脂添加量對紅棗糕感官品質影響的響應面及等高線見圖6，山楂漿添加量和木糖醇添加量對紅棗糕感官品質影響的響應面及等高線圖見圖7，水添加量和瓊脂添加量對紅棗糕感官品質影響的響應面及等高線見圖8，水添加量和木糖醇添加量對紅棗糕感官品質影響的響應面及等高線見圖9，瓊脂添加量和木糖醇添加量對紅棗糕感官品質影響的響應面及等高線見圖10。

圖5 山楂漿添加量和水添加量對紅棗糕感官品質影響的響應面及等高線

圖6 山楂漿添加量和瓊脂添加量對紅棗糕感官品質影響的響應面及等高線

圖7 山楂漿添加量和木糖醇添加量對紅棗糕感官品質影響的響應面及等高線圖

圖8 水添加量和瓊脂添加量對紅棗糕感官品質影響的響應面及等高線

圖9 水添加量和木糖醇添加量對紅棗糕感官品質影響的響應面及等高線

對圖5～圖10 進行等高線分析可知，水添加量（B）與木糖醇添加量（D）、瓊脂添加量（C）與木糖醇添加量（D）的交互作用顯著，對響應值的影響會隨著其中任一變量的變化而呈現明顯變化，與表4分析得出的結果相吻合。

圖10 瓊脂添加量和木糖醇添加量對紅棗糕感官品質影響的響應面及等高線

2.3 紅棗糕配方最佳工藝參數預測

由響應面試驗結果，通過Design Expert 8.0.6 軟件進行工藝參數優化組合，得到預測的紅棗糕最佳工藝參數為山楂漿添加量57.28%，水添加量49.53%，瓊脂添加量1.12%，木糖醇添加量14.39%。此時，紅棗糕的口感最好，綜合評分最高為94.20 分。

3 結論

以紅棗為主要原料，以山楂漿、水、瓊脂和木糖醇為輔料。在單因素試驗基礎上，通過Design Expert 8.0.6 中的Box-behnken 中心組合試驗設計，建立了山楂漿、水、瓊脂和木糖醇對紅棗糕感官品質影響的數學模型，實現了對紅棗糕加工工藝的優化。

紅棗糕中山楂漿添加量（A）、水添加量（B）、瓊脂添加量（C）、木糖醇添加量（D）的二次多項式回歸模擬方程為：

通過Design Expert 8.0.6 軟件進行工藝參數優化組合，得到預測的紅棗糕最佳工藝參數為山楂漿添加量57.28%，水添加量49.53%，瓊脂添加量1.12%，木糖醇添加量14.39%。此時，紅棗糕的口感最好，組織狀態及色澤也是最佳，綜合評分達到最高為94.20 分。