響應面法優化橘皮、番茄復合果醬的制作

胡楠楠，班碩，劉凌沖，尤麗新，*

（1.長春科技學院生物食品學院，吉林長春130600；2.吉林農業大學食品科學與工程學院，吉林長春130118）

柑橘，又名柑、橘、桔，橘皮，其味苦、辛，性溫，無毒[1]。橘皮中含纖維素、桔皮黃色素、果膠、橙皮苷、黃酮類化合物、有機酸（檸檬酸）及萜類香精檸檬烯等[2-3]，其中果膠含量豐富[4]，蛋白質、維生素C、類胡蘿卜素等含量顯著高于果肉汁液。橘皮中的維生素C含量比獼猴桃還要高[5]。橘皮中 K、Na、Mg、Li、Zn、Fe、Mn 含量較高，加工制品（如果醬等）比鮮品的Zn、Fe等含量更高[5-6]。橘皮去除果皮外層即為“橘白”，可和胃化濕[7-8]。番茄色澤鮮艷，肉質鮮美，皮薄多汁，酸甜適口[9-10]。多食用番茄有助于消化、減肥、防治心腦血管疾病、促進上皮生長、提高免疫力等[9]。

橘皮和番茄的各種營養素都十分豐富，并且橘皮重約占整果重的20%，如果處理利用的效率低或者不經過任何處理的廢棄掉，將會造成極大地浪費和損失，甚至會因為堆積而造成嚴重的環境污染[11]。因此，本文研究一種以橘皮、番茄為主要原料，并加入一定的食品添加劑通過制漿、復合濃縮等工序制成的復合果醬，對橘皮新產品開發、綜合利用以及提高附加值等具有一定的參考意義。

1 材料與方法

1.1 材料及設備

橘皮、番茄：市售。

鹽（食品級）：中鹽榆林鹽化有限公司；果膠（食品級）：巴西斯比凱克公司；食用堿（食品級）：河南中源化學股份有限公司；白砂糖（食品級）執行GB 317-2006《白砂糖》標準：云南滇鵬糖業有限公司；檸檬酸（食品級）執行GB/T 8269-2006《檸檬酸》標準：河南萬邦實業有限公司；水符合GB 5749-2006《生活飲用水衛生》標準：吉林森工集團泉陽泉飲品有限公司。

PS-180破碎機：廣州雷麥機械設備有限公司；JN-10C均質機：廣東聚能生物科技有限公司；CM200004膠體磨：上海依肯機械設備有限公司；JY4002電子天平：上海史恒儀器有限公司；MX-22A電磁爐：廣東半球實業集團公司；DSX-280B手提式蒸汽滅菌鍋：上海博訊醫療生物儀器股份有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

1.2.1.1 橘皮漿的制作工藝[12]

橘皮→挑選→清洗→軟化→鹽浸→漂洗→破碎→打漿

1.2.1.2 番茄果漿的制作工藝[13]

番茄→挑選→清洗→去蒂→切塊→打漿

1.2.1.3 復合果醬生產工藝[14-15]

橘皮漿、番茄漿→調配→均質→濃縮→裝罐→排氣密封→殺菌→冷卻→成品

1.2.2 操作要點

1.2.2.1 橘皮漿的制備

1）橘皮挑選：選取新鮮、無霉變的橘皮。

2）清洗：用潔凈的流動水沖洗橘皮，洗凈表面雜質。

3）軟化、鹽浸和漂洗：用 90℃～100℃1%Na2CO3溶液浸泡橘皮，4 min～5 min，再用7%的食鹽水浸泡橘皮1.5 h，流動清水沖洗[12]。

4）破碎：將處理后的橘皮于破碎機中破碎成2 mm～3 mm碎塊。

5）打漿：橘皮塊放入打漿機中按 1 ∶2（g/g）加水打漿，使制品組織細膩。

1.2.2.2 番茄果漿的制備

1）番茄挑選：選擇顏色鮮艷，果實完整，九成熟，無霉爛，無病蟲侵染，無機械損傷的新鮮番茄。

2）清洗：用1%食鹽水浸泡10 min，然后用流動水沖洗干凈。

3）去蒂、對切：將番茄果實的蒂去掉，然后將番茄對切，再對切，開成四瓣。

4）打漿：將處理好的番茄瓣放入打漿機進行打漿。

1.2.2.3 調配、均質和濃縮

將橘皮漿和番茄果漿按一定比例混合調配，然后于均質機均質制成混合漿液，入鍋熬制。先加入已溶的白砂糖，旺火煮沸5 min；然后加入增稠劑果膠（加入前先用少許100℃熱水化開）；繼續用旺火煮沸5 min，后改用文火加熱至濃縮終點（用20°折光計測其可溶性固形物含量達65%～68%，且醬體溫度達到104℃～106℃或從鍋中挑起少許果醬，將其橫置于掛板，待冷卻后，果醬可呈片狀下落[16]）；出鍋前3 min加入檸檬酸溶液攪拌均勻。

1.2.2.4 裝罐、排氣密封

將玻璃罐以及罐蓋在100℃～120℃沸水中蒸煮10 min，瀝干水分。果醬濃縮結束后，立即裝入罐內（頂間隙約2 mm～3 mm），迅速擰緊罐蓋，要求每鍋果醬分裝完畢的時間不能超過30 min，密封時醬體溫度在80 ℃～90℃[17-18]。

1.2.2.5 殺菌、冷卻

密封后放入蒸汽滅菌鍋進行殺菌（105℃，5 min～10 min），滅菌結束后，水浴分段冷卻（65℃～45℃～常溫）。

1.2.3 配方優化試驗

1.2.3.1 單因素試驗

分別單獨考察橘皮和番茄的比例、白砂糖添加量、檸檬酸添加量、果膠添加量對復合果醬感官評分的影響。感官評價標準見表1。

1.2.3.2 響應面試驗

在單因素試驗的基礎上，對橘皮比例（響應面試驗中記為每100 g橘皮番茄混合物中橘皮的克數）、白砂糖添加量、檸檬酸添加量和果膠添加量進行四因素三水平的Box-Behnken研究，因素水平表見表2。

表1 感官評價標準Table 1 Sensory evaluation criteria

表2 Box-Behnken試驗因素水平表Table 2 Factors and levels used in Box-Behnken design

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 橘皮和番茄的比例的確定

確定白砂糖添加量6%、檸檬酸添加量0.1%、果膠添加量0.5%，選用橘皮和番茄的質量比分別為70 ∶30、60 ∶40、50 ∶50、40 ∶60、30 ∶70、20 ∶80、10 ∶90進行單因素試驗，結果見圖1。

圖1 橘皮和番茄的比例對果醬感官品質的影響Fig.1 Effect of orange peel and tomato jam ratio on sensory quality

由圖1可以看出，當橘皮和番茄以20∶80的比例進行復合時，果醬的感官評分比較高，其獨特香氣可以明顯表現出來。該比例相對于10∶90的比例口感淡苦，但香氣獨特和諧，并且考慮到試驗存在利用橘皮變廢為寶的目的，因此，最終選擇橘皮和番茄的比例為20∶80作為單因素試驗的結果。

2.1.2 白砂糖添加量的確定

以20∶80的質量比例準確稱取橘皮和番茄，并且加入1%檸檬酸，0.5%的果膠，分別加入6%、8%、10%、12%以及14%的白砂糖進行白砂糖添加量的單因素試驗，確定白砂糖的最佳添加量。

圖2 白砂糖的添加量對果醬口感品質的影響Fig.2 Effect of added sugar on the quality of jam

由圖2可知，當白砂糖的添加量為12%時，果醬的感官評價比較高，口味酸甜適口，效果最佳。

2.1.3 檸檬酸添加量的確定

檸檬酸是在果蔬中分布最廣的有機酸，具有酸味圓潤、滋美、口味清爽，入口即達最高酸感，后味延續時間短等特點[19]。采用20∶80的質量比例稱取橘皮和番茄，加入12%白砂糖，0.5%果膠，分別加入0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的檸檬酸進行檸檬酸添加量的確定，結果見圖3。

由圖3可以看出，當檸檬酸的添加量為0.3%時，橘皮番茄復合果醬酸味圓潤、甜度適宜、口感清爽，在這個比例下的果醬感官評分達最高值。

2.1.4 果膠添加量的確定

進行果膠添加量的確定，即以橘皮和番茄（質量比例為20∶80）作為原料，添加12%白砂糖，0.3%檸檬酸，且分別添加0.3%、0.5%、0.7%的果膠，結果見圖4。

圖3 檸檬酸添加量對果醬質量的影響Fig.3 Effect of citric acid addition on jam quality

圖4 果膠添加量的確定對果醬品質的影響Fig.4 Effect of pectin content on the quality of jam

根據圖4的結果可見，果膠的最佳添加量為0.5%，依此制成的果醬凝膠效果良好，口感細膩，醬體較為均勻，外觀效果也相對良好。

2.2 復合果醬配方優化的響應面試驗結果

響應面試驗設計表及結果見表3。

表3 響應面試驗設計表及結果Table 3 Experimental design and results of response surface

續表3 響應面試驗設計表及結果Continue table 3 Experimental design and results of response surface

將表3所得的試驗數據采用Design Expert 8.0軟件進行統計分析，方差分析如表4所示。

表4 方差分析表Table 4 Variance analysis

對各因素進行回歸擬合，得到回歸方程：Y=96.68+0.75A+8.7B+2.11C-0.98D-3.25AB+0.94AC+3.03AD+0.33BC-2.83BD+1.43CD-5.16A2-7.18B2-6.2C2-7.29D2。該方程中各一次項、二次項和交互項的系數絕對值的大小反映了其對感官評分的影響程度，系數的正、負則反映了影響的方向。

對模型方程進行顯著性檢驗，由表4方差分析結果可知，模型差異性極顯著（P＜0.000 1），失擬項差異不顯著（P＞0.05），說明方程與實際情況擬合比較好，能夠準確反映感官評分與各因素間的關系。表4中F值的大小可以判斷出影響感官評分的主次順序為A（橘皮比例）＞B（白砂糖）＞D（果膠）＞C（檸檬酸）。在此試驗設計中，一次項 A、B、D 與二次項 A2、B2、C2、D2以及交互項AB、AD、CD對感官評價的影響達極顯著水平（P＜0.01），一次項C達顯著水平（P＜0.05）。模型相關系數R2=0.997 3，R2（Adj）=0.994 6，因此可以用此模型對橘皮番茄復合果醬的感官評定進行分析和預測。通過響應面最優組合分析得到最佳制作條件為：橘皮比例為20.81 g/100 g、白砂糖的添加量為12.09%、檸檬酸的添加量為0.3%、果膠的添加量為0.52%。此條件下，所制得的橘皮番茄果醬的感官評分最高，為95.15分。

2.3 響應面曲面圖分析

AB、AD和CD的交互作用見圖5。

圖5 各因素交互作用對感官評分影響的響應面Fig.5 Response surface of the influence of each factor interaction on Sensory score

通過對3個曲面的觀察可以預測和檢驗變量的響應值以及確定變量之間的相互關系，響應面越陡，反映出各因素之間的兩兩交互作用越顯著。交互項AB（橘皮比例與白砂糖的添加量）、AD（橘皮比例與果膠的添加量）、CD（檸檬酸的添加量與果膠的添加量）對果醬感官評分影響顯著，A、B、C和D對感官評分的影響均呈現拋物線趨勢，即各因素在所選取的試驗范圍內，響應值存在極大值。橘皮由于具有特殊的風味，過多或過少的添加，都不能與番茄復合后產生獨特的風味，只有在適宜的條件下，兩種原料才能混合協調，并制成醬體均勻，外觀良好，入口細膩，酸甜可口的復合型果醬。

2.4 驗證試驗

由Design-Expert 8.0軟件得出的橘皮番茄復合果醬的最佳制作條件為：橘皮比例為20.81 g/100 g、白砂糖的添加量為12.09%、檸檬酸的添加量為0.3%、果膠的添加量為0.52%時所制作的橘皮番茄果醬的感官評分最高，為95.15分。此條件下做驗證試驗，制成的橘皮、番茄復合果醬橙紅有光澤，酸甜適口，柔滑細膩，香氣獨特（具有橘皮和番茄果肉特有的混合香氣），果醬外觀良好，組織均勻，無汁液析出，膠凝穩定性好，流散緩慢，確實為果醬的最佳口感和風味。

2.5 產品質量指標

按中國人民共和國國家標準GB/T 22474-2008《果醬》對橘皮、番茄復合果醬進行感官、理化、微生物指標的評定。

2.5.1 感官指標

橙紅有光澤，酸甜適口，柔滑細膩，香氣獨特（具有橘皮和番茄復合后的特殊香氣），果醬外觀良好，無汁液析出，流散緩慢。

2.5.2 理化指標

可溶性固形物（20°折光計）56%～58%，pH值為3.8～4.0，維生素 C 含量為 58.23 mg/100 g～63.62 mg/100 g。

2.5.3 微生物指標

菌落總數＜100 cfu/g；大腸菌群≤30 MPN/100 g；致病菌：未檢出。

3 結論

以新鮮橘皮、番茄為原料，制作橘皮、番茄復合果醬，通過單因素試驗、Box-Behnken響應面優化試驗，以感官評分為依據篩選復合果醬的最佳制作配方，結果為：橘皮比例為20.81 g/100 g、白砂糖的添加量為12.09%、檸檬酸的添加量為0.3%、果膠的添加量為0.52%時制成的橘皮、番茄復合果醬橙紅有光澤，酸甜適口，柔滑細膩，具有橘皮和番茄果肉特有的混合香氣，果醬外觀良好，組織均勻，無汁液析出，膠凝穩定性好，流散緩慢；可溶性固形物（20°折光計）為56%～58%，pH值為3.8～4.0，維生素C含量為58.23 mg/100 g～63.62 mg/100 g；菌落總數/（cfu/g）≤100；大腸菌群（MPN/100 g）≤30；致病菌：未檢出。