響應(yīng)面優(yōu)化核桃青皮果膠低糖果凍配方

呂 靜，陳秋怡，朱 靜，李 坤，陳 龍，李 帥

（信陽農(nóng)林學(xué)院 食品學(xué)院，河南省大別山特色食品資源綜合利用工程技術(shù)研究中心，河南信陽 464000）

核桃青皮，又名“青龍衣”[1]，是還沒有完全成熟的核桃外表的青色果皮，其味苦、澀、平、微寒[2]，作為核桃生產(chǎn)過程的廢棄物，其富含豐富的果膠。開發(fā)核桃青皮果膠不僅能緩解亂丟核桃青皮造成的環(huán)境破壞，還能實(shí)現(xiàn)核桃資源的有效利用，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此本文準(zhǔn)備以核桃青皮果膠為基礎(chǔ)，通過優(yōu)化果凍產(chǎn)品配方和確定最佳制作工藝，制作出一款低糖特色果凍，提高核桃青皮廢棄物的綜合利用價(jià)值，開創(chuàng)果凍新市場，為核桃廢棄物的產(chǎn)品研發(fā)奠定一定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

核桃青皮，購自當(dāng)?shù)剞r(nóng)貿(mào)市場；NFC原榨葡萄汁，版納玉林旗艦店；酒石酸，杭州瑞晶生物科技有限公司；氯化鈣，浙江大成鈣業(yè)有限公司；木糖醇，山東福田藥業(yè)有限公司；以上原料皆為食品級。

1.2 儀器與設(shè)備

質(zhì)構(gòu)儀TMS-PRO，北京盈盛科技有限公司；阿貝折射儀WAY-2S，上海申光儀器儀表有限公司；電熱恒溫培養(yǎng)箱DHP-260，上海梅香儀器有限公司；高效離心機(jī)JXN-26，貝克曼庫爾特（美國）股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

核桃青皮過膠、瓊脂粉→溶膠→調(diào)配（木糖醇、氧化鈣、濃縮葡萄汁）→澆模→冷卻、成品[3]。

1.3.2 單因素試驗(yàn)

參照文獻(xiàn)[4-6]，采用核桃青皮果膠和瓊脂粉混合作為凝固劑，確定基礎(chǔ)配方為100 mL純凈水，添加1.2%核桃青皮果膠、14%濃縮葡萄汁、1%瓊脂粉、1.5%氯化鈣和7%木糖醇。選擇其中4個(gè)因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)，水平設(shè)計(jì)見表1。

表1 單因素試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)

1.3.3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以感官評分為響應(yīng)值，采取Box-Behnken模型進(jìn)行3因素3水平響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)見表2。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)

1.3.4 感官評定

選擇10名專業(yè)人員進(jìn)行感官評定，采用百分制打分，取平均值，評分標(biāo)準(zhǔn)參照表3。

表3 綜合性感官評價(jià)

1.3.5 質(zhì)構(gòu)指標(biāo)測定

質(zhì)構(gòu)儀采用TPA模式，選取直徑為36 mm的P/36R圓柱形金屬探頭對果凍的硬度、彈性、內(nèi)聚性、膠黏性和咀嚼性等進(jìn)行質(zhì)構(gòu)分析。儀器參數(shù)如下。量程為25 N，壓縮速率為60 mm·min-1，型變量為50%，停留時(shí)間為1 s，觸發(fā)值為0.2 N。

1.3.6 數(shù)據(jù)分析

分別采用Design-Expert.V8.0.6.1、Origin 2022以及Excel 2007進(jìn)行分析。每組試驗(yàn)重復(fù)3次，結(jié)果取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 核桃青皮果膠添加量對果凍品質(zhì)的影響

如表4所示，隨著核桃青皮果膠添加量的增加，果凍的硬度和彈性呈減小趨勢，其他質(zhì)構(gòu)指標(biāo)呈增加趨勢。結(jié)合感官評分可知，當(dāng)核桃青皮果膠添加量為1.4%時(shí)，果凍口感最佳。

表4 核桃青皮果膠添加量對果凍品質(zhì)的影響

2.1.2 瓊脂粉添加量對果凍品質(zhì)的影響

如表5所示，隨著瓊脂粉添加量的增大，果凍的凝膠強(qiáng)度、硬度和彈性隨之提高，內(nèi)聚性先升高后降低，其他指標(biāo)出現(xiàn)下降趨勢。瓊脂粉具有較好的凝膠性、穩(wěn)定性和吸水性，當(dāng)瓊脂粉添加量為1.2%時(shí)果凍口感最好，感官評分最高。

表5 瓊脂粉添加量對果凍品質(zhì)的影響

2.1.3 氯化鈣添加量對果凍品質(zhì)的影響

如表6所示，隨著氯化鈣添加量的增大，果凍的凝膠強(qiáng)度緩慢上升，膠黏性和咀嚼性緩慢下降，其他質(zhì)構(gòu)特性呈先上升后下降趨勢，這是因?yàn)镃a2+與果膠的交互反應(yīng)促進(jìn)了凝膠的形成。感官評分先增大后變小，在氯化鈣添加量為2.0%時(shí)，果凍的口感最佳。

表6 氯化鈣添加量對果凍品質(zhì)的影響

2.1.4 木糖醇添加量對果凍品質(zhì)的影響

如表7所示，隨著木糖醇的添加量不斷增大，果凍的彈性略有下降，膠黏性、咀嚼性隨之上升，其他質(zhì)構(gòu)特性呈先上升后下降趨勢，這可能是木糖醇較強(qiáng)的水合作用導(dǎo)致的變化[11]。果凍的感官評分先上升后下降，在木糖醇添加量為8%時(shí)，果凍的口感最佳。

表7 木糖醇添加量對果凍品質(zhì)的影響

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果及分析

依據(jù)1.3.3響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以核桃青皮果膠添加量（A）、瓊脂粉添加量（B）、氯化鈣添加量（C）為自變量，以感官評分（Y）為響應(yīng)值進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，結(jié)果見表8。通過對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行擬合，得到感官評分回歸方程為Y=85.24+1.86A+2.71B+0.70C-0.98AB-1.20AC+0.65BC-2.23A2-3.33B2-2.76C2。

表8 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

方差分析如表9所示，回歸模型高度顯著（P＜0.000 1），失擬項(xiàng)不顯著，信噪比大于4，表明該模型的擬合度高，誤差小，可以被用來預(yù)測分析。結(jié)果表明，影響感官評分的順序?yàn)榄傊郏竞颂仪嗥すz＞氯化鈣。

表9 感官評分回歸模型方差分析結(jié)果

為進(jìn)一步驗(yàn)證預(yù)測模型準(zhǔn)確性，結(jié)合2D及3D響應(yīng)曲面（圖1）對因素間的交互作用進(jìn)行分析。等高線越密集、越接近橢圓，影響越顯著；響應(yīng)曲面越陡，越顯著。通過分析可知，核桃青皮果膠添加量1.46%，瓊脂粉添加量1.27%，氯化鈣添加量2.05%，得到的果凍的感官評分最佳，為86.07分。調(diào)整最優(yōu)工藝參數(shù)為核桃青皮添加量1.5%、瓊脂粉添加量1.3%、氯化鈣添加量2.1%，通過驗(yàn)證試驗(yàn)可得其感官評分為86分，硬度為2.481 N，彈性為7.38 mm，咀嚼性為5.25 mJ，感官評分與預(yù)測值基本一致。

圖1 各因素間交互作用對果凍感官評分的影響

3 結(jié)論

本文以核桃青皮果膠為基礎(chǔ)，研制了一款低糖果凍，通過單因素試驗(yàn)及響應(yīng)面分析得到核桃青皮果膠低糖果凍的最優(yōu)工藝配方為核桃青皮添加量1.5%、瓊脂粉添加量1.3%、氯化鈣添加量2.1%，木糖醇添加量8%，濃縮葡萄汁添加量14%。此配方制成的果凍酸甜適宜，組織柔軟，口感細(xì)膩，感官評分為86分，硬度為2.481 N，彈性為7.38 mm。