響應面法優化百合、玫瑰復合凝膠軟糖工藝條件

葉永麗，扈曉鵬，陳士恩，高旭東

（西北民族大學生命科學與工程學院，甘肅蘭州730030）

響應面法優化百合、玫瑰復合凝膠軟糖工藝條件

葉永麗，扈曉鵬，陳士恩*，高旭東

（西北民族大學生命科學與工程學院，甘肅蘭州730030）

以百合、玫瑰為主要原料，研制具有特色的復合凝膠軟糖。通過單因素試驗和響應面優化試驗，以成品的感官質量為指標，探討凝膠劑、白砂糖與葡萄糖添加比例、檸檬酸和百合、玫瑰提取液對復合凝膠軟糖品質的影響。結果表明，最佳配方工藝為百合提取液6%～8%，玫瑰花提取液8%～10%，果膠1.6%，變性淀粉0.6%，葡萄糖：白砂糖為1.8∶1，檸檬酸1.7%。此添加條件下制得的凝膠軟糖理論評分為90.70分，驗證試驗評分為90.5分。

百合；玫瑰；凝膠軟糖；響應面法

百合因其營養豐富，具有藥用、食用、保健及觀賞價值，被人們視為“蔬菜人參”［1-2］。百合的保健價值體現在抗癌［3］、耐缺氧與抗疲勞［4-5］、抗過敏、免疫調節等諸多方面［6］。除含有豐富的糖類、蛋白質、脂肪、維生素外，梁寶安［7］等研究表明，百合中還含有豐富的人體必需微量元素Zn，Fe，Cu，Mn，Co。玫瑰花中同樣含有人體所需的許多營養成分，如蛋白質、維生素、類黃酮、必需脂肪酸、礦物質元素等，具有柔肝醒胃，理氣活血，美容養顏、對多種疾病有預防或治療等功效［8-9］。兩者復合在功效上可以起到互補或功能因子增強的作用，而有關百合及玫瑰復合制品的研究尚少見報道。本實驗用百合及食用玫瑰為主要原材料制作復合凝膠軟糖，并探究其制作的最佳配方工藝，為百合和玫瑰的產業發展及市場開發提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

玫瑰花與百合購于蘭州小西湖食品批發市場；檸檬酸、變性淀粉、果膠、葡萄糖、白砂糖、VC均為食品級。

FW高速萬能粉碎機：天津市泰斯特儀器有限公司；JA2003N電子天平：湘儀天平儀器設備有限公司；JMS膠體磨：浙江龍灣永興張祥膠體磨廠；TA.XT. PLUS物性分析儀：英國SMS公司；HWS28恒溫水浴鍋：安徽諾鑫實驗儀器廠；79-2型磁力加熱攪拌器：上海比朗儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

1.2.1.1 百合提取液的制備［11-12］

1.2.1.2 玫瑰花提取液的制備［13］

玫瑰花挑選→清洗→干燥→粉碎→加20%乙醇溶液回流→離心→取上層清液→濃縮→玫瑰花提取液

1.2.1.3 復合凝膠軟糖的工藝流程［14-16］

1.2.2 單因素試驗

設定添加量為果膠2.0%，變性淀粉1.0%，葡萄糖∶白砂糖為1∶1（參考陶冬冰等［13］軟糖制作工藝參數確定白砂糖添加量為10%），檸檬酸2.0%，百合和玫瑰提取液4%，固定其它條件，分別考察果膠（0.5%～3.0%）、變性淀粉（0.2%～1.2%）、檸檬酸（0.5%～3.0%）、百合提取液（2%～10%）和玫瑰提取液（4%～12%）的添加量及葡萄糖與白砂糖比例（1∶1、2∶1、3∶1、4∶1、5∶1）對凝膠軟糖的品質影響。

1.2.3 響應面法優化配方試驗

根據單因素試驗結果確定對凝膠軟糖的品質有顯著影響的因素以及范圍，試驗選取了影響成品質量明顯的三個因素：果膠、檸檬酸的添加量及白砂糖與葡萄糖添加比例進行擬合二階響應面三因素三水平試驗。試驗因素水平表見表1。

表1 響應面試驗因素水平表Table 1 Factors level table of response surface experiment

1.2.4 感官評分標準

組織30位食品專業人員對響應面試驗所得產品進行感官評定并打分，評分標準見表2，結果以各指標平均值表示。

表2 感官評分標準Table 2 Sensory scoring criteria

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 凝膠劑添加量的確定

不同凝膠劑制作的凝膠軟糖其品質有所差異，但使用單一的凝膠劑很難在色澤、外觀、組織狀態和口感上達到理想狀態。由于果膠單獨使用時嫩脆柔軟，而變性淀粉較糯粘，兩者混合使用則糖體富有彈性和韌性，產品品質好［17］。故試驗采用果膠與變性淀粉作為凝膠軟糖制作的復合膠體，分別考察果膠添加量對軟糖彈性和變性淀粉添加量對軟糖硬度的影響，結果分別見圖1、圖2。

圖1 果膠添加量對軟糖彈性影響Fig.1 Effect of pectin addition amount on the elasticity of jelly sweet

圖2 變性淀粉添加量對軟糖硬度影響Fig.2 Effect of modified starch addition amount on the hardness of jelly sweet

由于果膠本身的特性，其添加量的改變對凝膠軟糖的彈性影響尤為顯著。由圖1可知，隨果膠濃度的增加其彈性明顯增加，添加量低于1.5%時，軟糖彈性增幅較大，高于1.5%時，增幅趨于緩慢；此過程中透明度基本不變。此外，果膠添加量低時，軟糖的凝膠強度亦受影響，從而影響軟糖的成型效果。綜合考慮，果膠的適宜用量為1.5%～2.0%。

由圖2可知，軟糖硬度隨變性淀粉加入量的增加而增加，在0.2%～1.2%范圍內增幅較穩定。變性淀粉與其他膠體復合的凝膠劑制作的軟糖硬度適中，易咬斷，而且一定程度上可改善其耐溫性，但糖果透明度較差［13］。其中，成品透明度最佳的是0.2%～0.6%的變性淀粉添加量，隨添加量的增加，透明度越來越低。添加變性淀粉的目的是為了使糖體的韌性增強，但變性淀粉過量不僅會使產品的透明度下降還會導致產品發硬，故綜合考慮，變性淀粉適宜用量為0.6%。

2.1.2 白砂糖與葡萄糖添加比例的選擇

葡萄糖與白砂糖的添加比例對軟糖成品的口感和貯藏期長短有著直接的影響：白砂糖比例小，糖體黏度偏大，易黏牙，成品容易發烊；比例大，則糖體發硬，容易返砂，口感、咀嚼性和色澤等均受影響。葡萄糖漿的加入可以緩和白砂糖添加量不足或過多引起的成品品質變化。葡萄糖與白砂糖不同添加比例對軟糖的硬度和黏度影響結果分別見圖3、圖4（圖中橫坐標為葡萄糖所占比例）。

圖3 葡萄糖與白砂糖添加比例對軟糖硬度影響Fig.3 Effect of the addition ratio of glucose sugar and white sugar on the hardness of jelly sweet

圖4 葡萄糖與白砂糖添加比例對軟糖黏度影響Fig.4 Effect of the addition ratio of glucose sugar and white sugar on the adhesiveness of jelly sweet

由圖3可知，葡萄糖比例增加時，凝膠軟糖的硬度呈下降趨勢，但在添加比例變化不大的范圍內，硬度變化的幅度較小。而圖4中顯示軟糖的黏度隨葡萄糖比例增加而增加，在添加比例范圍為1∶1～3∶1時，增加幅度較3∶1～5∶1范圍的平緩。故綜合軟糖硬度和黏度變化，以及產品甜度，選擇1∶1～3∶1作為響應面優化因素水平。

2.1.3 檸檬酸用量的選擇

不同檸檬酸添加量對成品凝膠軟糖的硬度和凝膠強度的影響分別見圖5和圖6。

圖5 檸檬酸添加量對軟糖硬度的影響Fig.5 Effect of citric acid addition amount on the hardness of jelly sweet

圖6 檸檬酸添加量對軟糖凝膠強度的影Fig.6 Effect of citric acid addition amount on the bloom strength of jelly sweet

檸檬酸的添加量對百合、玫瑰復合凝膠軟糖的組織形態、滋味以及糖體硬度、凝膠強度均有影響。由圖5和圖6可知，凝膠軟糖的硬度及凝膠強度在低添加量時隨檸檬酸加入量的增加而增高，但在檸檬酸添加量超過2.0%時，硬度和凝膠強度呈不同程度的下降趨勢。究其原因，可能是酸的增加使pH下降而導致凝膠劑發生分解，從而降低了軟糖硬度和凝膠強度。另外，檸檬酸添加量增多，成品軟糖的酸味加重。綜合考慮，選擇檸檬酸的添加范圍1.5%～2.0%作為其優化因素水平。

2.1.4 百合提取液添加量的選擇

百合提取液不同添加量對軟糖透明度、色澤及滋味影響見表3。

百合自身的氣味較淡，味道稍甜，一般的添加量基本不會影響軟糖的色澤與口感，但若提取液加入量少則其保健效果得不到保證，添加過多會對成品的透明度有影響，且增加成本。由表3可知，百合添加量低于4%時，透明度和色澤幾乎沒有變化，但百合氣味非常淡；添加量在6%以上時，百合氣味有所體現，但仍較淡，色澤和透明度基本無變化。綜合成本和制作目的考慮，百合提取液的最適添加范圍為6%～8%。

表3 百合提取液添加量的選擇Table 3 The choose of lily's extracted liquor

2.1.5 玫瑰花提取液添加量的選擇

玫瑰花提取液不同添加量對軟糖透明度、色澤及滋味影響見表4。

表4 玫瑰花提取液添加量的選擇Table 4 The choose of rose's extracted liquor

玫瑰花提取液加入量的多少對軟糖成品的風味和色澤有影響，添加過多，玫瑰香味較濃，完全掩蓋百合的風味，且色澤深，有苦味；添加少，色澤及香味較淡。由表4可知，玫瑰花提取液添加量在4%～12%范圍內時，對軟糖的透明度基本沒有影響；添加量低于6%時，軟糖呈較淡褐色，玫瑰香味也較淡，沒有苦味；添加量在8%～10%時，軟糖呈淺褐色，玫瑰味適中，同樣無苦味；添加量為12%時，軟糖色澤明顯加深，且玫瑰味較突出，開始有苦味感。由此確定制作百合、玫瑰復合凝膠軟糖中玫瑰花提取液的添加量為8%～10%。

2.2 復合凝膠軟糖工藝響應面法優化分析

以表2的感官評分標準作參考，對響應面試驗所得產品進行感官評定并打分，結果見表5。

通過Design Expert 8.0.5軟件［18］進行數據處理分析，以成品感官評分為響應值，經回歸擬合后，得到百合、玫瑰復合凝膠軟糖制作中關于三因素的回歸方程：

分值=+90.24-1.66A-1.60B+0.26C-0.70AB+ 0.27AC+0.35BC-1.88A2-4.36B2-4.48C2

表5 響應面試驗結果Table 5 Results of response surface experiment

表6 響應面試驗結果方差分析表Table 6 Variance analysis of the response surface experiment result

利用響應面分析法對表5的實驗結果進行分析得到表6的方差分析結果。由表6可知，回歸模型F= 168.38，P＜0.000 1，說明二次多元回歸模型極顯著；失擬項大于0.05，模型失擬不顯著，且總回歸模型相關系數R2為0.995 4，表明該模型擬合情況較好，可以用來預測實驗結果。通過回歸系數絕對值對各因素變化與感官評定分值高低之間的分析，結果顯示，三因素對分值影響大小依次為：果膠添加量＞葡萄糖∶白砂糖比例＞檸檬酸添加量。回歸模型中各因素交互作用對感官評分影響見圖7（說明：由于在軟件中表示比例關系不方便，故響應面圖中葡萄糖與白砂糖不同配比以葡萄糖所占比例來表示）。

圖7 兩因素交互對評分的影響Fig.7 Effect of cross-interaction among two factors on score

根據建立的數學模型進行水解參數最優化分析，得到制作百合、玫瑰復合凝膠軟糖的最佳工藝條件為：分值=90.70，A=1.6，B=1.8∶1，C=1.7。即添加1.6%的果膠，1.7%的檸檬酸以及調整葡萄糖與白砂糖添加比例為1.8∶1時，預測分值最高可達90.70。經試驗驗證，在此條件下得到的感官評分平均分值為90.5，與模型的預測值相接近。

3 結論

1）以單因素試驗為基礎，利用響應面法優化百合、玫瑰復合凝膠軟糖工藝參數，最后建立了成品軟糖感官評分和果膠、檸檬酸添加量以及葡萄糖與白砂糖添加比例共3個因素的二次多項式回歸模型，由驗證試驗證明了該模型的可靠性。

2）最佳復合凝膠軟糖制作的配方工藝條件為：果膠1.6%，變性淀粉0.46%，白砂糖10%，檸檬酸1.7%，葡萄糖與白砂糖添加比例為1.8∶1，百合提取液6%～8%，玫瑰提取液8%～10%。在此工藝條件下制得的成品感官評分平均分值為90.5，凝膠軟糖呈淡淡的褐色，半透明，表面有光澤，糖體飽滿，柔軟有彈性，甜酸適中，不粘牙，咀嚼性好，具有軟糖的基本品質。

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Response Surface Methodology for Conditions Optimization of Lily and Rose Compound Jelly Sweets

YE Yong-li，HU Xiao-peng，CHEN Shi-en*，GAO Xu-dong
（Northwest university for nationalities，college of life sciences and Engineering，Lanzhou 730030，Gansu，China）

Lily，edible rose were used as the major raw materials to develop compound jelly sweets with characteristic.The sensory quality of the finished products as an index，explored the influence of the gelatin，the ratio of glucose sugar and white sugar，citric acid and the extract of lily and rose on the quality of products by doing single and response surface optimization text.The results showed that the optimal processing technology conditions：lily extracted juice 6%-8%，rose extracted juice 8%-10%，pectin 1.6%，modified starch 0.6%，the weight ratio of glucose sugar and white sugar was 1.8∶1，citric acid 1.7%.Under these optimal conditions，the maximum predict score was 90.70，and the validation experiment score was 90.5.

lily；rose；jelly sweets；response surface methodology

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.04.023

2013-12-16

現代農業生產發展資金（甘財農［2012］323號）

葉永麗（1990—），女（漢），碩士，研究方向：食品安全與品質控制。

*通信作者：陳士恩，男，教授，從事食品安全與品質控制研究工作。