響應面法優化柿子軟糖的配方研究

劉群，于輝，遲曉君，陳慶敏，岳鳳麗

（山東農業工程學院食品科學與工程學院，山東省“十三五”高校特色農產品采后品控與綜合利用重點實驗室，山東濟南 250100）

柿子營養豐富，含有多種功能性成分，具有較高的食用和藥用價值。研究表明每100 g 成熟鮮果肉中含有0.16 mg 維生素A，16 mg 維生素C，9 mg 鈣，20 mg 磷以及0.2 mg 鐵，其中維生素C 含量是蘋果的10 多倍[1]。另外，柿子還含有豐富的果膠，可有效改善人體腸道菌群，預防和治療便秘[2]。柿子中含有甘露醇、葡萄糖、果糖、蔗糖、各種無機鹽、維生素以及大量的鞣質成分等[3]。柿果中的膳食纖維、維生素、多酚等活性物質具有抗動脈硬化、預防心血管疾病的作用[4]；黃酮苷、單寧酸具有降低膽固醇的作用[5]；β-胡蘿卜素和番茄紅素具有抗腫瘤及抗痙攣[6]的作用。

我國是柿子的原產國之一，也是世界上栽培歷史最悠久、面積最大和產量最多的國家。據FAO 2019 年統計，2017 年我國柿栽培面積和產量分別為981 528 hm2（占世界91.32%）和4 216 376 t（占世界73.32%），均居世界首位[1]。據全國柿資源調查統計，我國柿品種有1 000 多種，其中有一些是我國的特有品種[7-8]。我國以黃河流域的陜西、山西、河南、河北、山東5 省栽培最多，年產鮮柿數億千克，產量占全國的70%～80%[9]。

我國柿產業發展存在很多問題，如傳統產區仍以完全澀柿為主，澀柿果實需經人工脫澀處理才能食用，但脫澀后的果實耐貯性降低；脫澀不完全的柿果不僅商品價值低，還會導致消費者對其所誘發“柿結石”的恐懼。我國現有柿子加工率低，僅有柿餅[10]、柿子醬[11-12]、柿酒[13-14]、柿醋[15-16]等產品，少有關于以柿子為主要原料加工軟糖的研究。為了提高柿果的經濟價值，將柿果加工成簡便易食用的休閑食品是解決柿子產業發展緩慢的重要措施，本研究以磨盤柿為研究對象，研發出口感細膩、咀嚼性好的柿子軟糖，豐富了國內柿果加工產品種類。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

脫澀后的柿子（磨盤柿），市售；明膠（凝凍力180 Bloomg、黏度13 °E），河南千志商貿有限公司；高麥芽糖（高黏稠度80%），湖北千鳳食品有限公司；白砂糖，廣州福正東海食品有限公司；檸檬酸，河南千志商貿有限公司。

1.2 儀器與設備

DHG-9030A 電熱恒溫鼓風干燥箱，鞏義市于華儀器有限公司；DK-8D 型電熱恒溫水箱，上海一恒科技有限公司；C21-1101 海爾電磁爐。電子天平，熬糖鍋，單目阿貝折光儀。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

硬柿子→催熟→去皮→打漿→過濾→柿子漿→調配（輔料）→脫氣→注模→脫模→干燥→成品

1.3.2 操作要點

（1）柿子漿的制備

用乙烯將柿子催熟，3～5 d 就可以將柿子催熟脫澀。脫澀后的柿子去皮、打漿后再用消毒紗布過濾，得到均勻一致的柿子漿，待用。

（2）明膠溶液的制備

將明膠加入2～3 倍的水浸泡1 h，在80 ℃的水浴鍋加熱溶解至無明膠顆粒存在并保溫5 min。

（3）糖漿的制備

白砂糖中加水30%進行溶解，置于熬糖鍋中加溫，再加入麥芽糖漿，邊攪拌邊溶解達到105～110 ℃，離火。

（4）調配

糖漿溫度稍降后即可將明膠投入糖漿內，并攪拌，當糖液溫度降到80 ℃左右便可與柿子漿混合，并將檸檬酸倒入，攪拌均勻。

（5）脫氣

當料液混合均勻后，在80 ℃條件下靜置約20 min，使料液中的氣泡聚集到表層，然后撇除氣泡。

（6）注模保證模盤光滑潔凈，均勻撒放少量干燥的乳糖粉于模盤內，便于后期糖粒脫模。

（7）干燥采用烘箱熱風干燥，溫度控制在35～45 ℃，時間為8～12 h，得到成品。

1.3.3 試驗設計

（1）單因素試驗

產品基礎配方為白砂糖20%、麥芽糖漿20%、明膠8%、柿子漿30%、檸檬酸0.8%。單因素試驗設計為：明膠添加量4%、6%、8%、10%、12%，柿子漿添加量10%、20%、30%、40%、50%，檸檬酸添加量0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%，白砂糖與麥芽糖漿比例1：3、1：2、1：1、2：1、3：1。以質構儀測定的硬度、彈性和咀嚼性等質構指標指標結合感官評分作為評價指標。

（2）響應面優化試驗

根據單因素試驗的結果分析和Box-Behnken 原理，運用Design-Expert 7.0.0 軟件進行響應面設計，優化柿子軟糖的加工工藝。

1.3.4 測定方法

（1）感官評定

邀請10 名食品專業評委，從色澤、口感、滋味、形態、質地等方面對成品進行感官評價，評分標準見表1。

（2）質構測定方法

采用質構分析儀TPA 模式測定柿子軟糖的質構特性[17-18]，選擇P/36R 圓柱型探頭，探頭速度1.0 mm/s，壓縮率為75%，促發類型Auto，數據攫取速率為200.0 pps，探頭兩次測定間隔時間5.0 s。每組樣品平行測定3 次，取平均值。選取硬度、彈性和咀嚼性三組數據進行分析。將硬度、彈性及咀嚼性的測定值分別分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4個等級[19-20]，評價標準見表2（見下頁）。硬度等級，Ⅰ或Ⅱ時，軟糖軟硬適中；Ⅲ級時，軟糖硬度偏硬；Ⅳ級時，硬度過硬或過軟。彈性等級，Ⅰ級時，軟糖彈性好；Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ級時，軟糖彈性逐漸降低。咀嚼性等級，Ⅰ或Ⅱ時，軟糖咀嚼性好；Ⅲ級和Ⅳ咀嚼性降低。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 明膠添加量對柿子軟糖口感的影響

明膠作為優質的動物膠，在軟糖的生產過程中能夠提供極好的彈性和韌性，且具有恢復性好、溶解溫度低的特點[21]。作為軟糖的主要成分，明膠決定了軟糖的硬度、彈性和咀嚼性等特性[22]。表3 顯示了明膠添加量對柿子軟糖的影響，由表可以得出，軟糖的總體評分隨著明膠添加量的增大先增加后降低，在添加量為8%時，感官評分最高，硬度彈性和咀嚼性也分別達到最好。當明膠添加量過多時，產品的彈性和韌性也會隨之增加，硬度太大會使咀嚼困難，也會使產品內部出現氣泡的可能性增加；明膠添加量不足會使軟糖彈性和硬度變差，而且黏牙。為了進一步確定合適的明膠添加量，取6%、8%、10%三個水平進行響應面優化試驗。

表1 柿子軟糖感官評分標準Table 1 Sensory scoring criteria for persimmon soft candy

表2 柿子軟糖質構分析評價標準Table 2 Evaluation criteria for texture analysis of persimmon softcandy

表3 明膠添加量對柿子軟糖的影響Table 3 Effect of gelatin addition on persimmon soft candy

表4 柿子漿添加量對柿子軟糖的影響Table 4 Effect of persimmon pulp addition on persimmon soft candy

2.1.2 柿子漿添加量對柿子軟糖口感的影響

柿子漿添加量直接影響軟糖的口味和色澤。由表4可以得出，軟糖的感官評分隨著柿子漿添加量先升高后降低，主要原因是柿子漿添加量過多時，柿子的味道過重，與其他口味不協調，不符合消費者的口感習慣；柿子漿含有豐富的果膠，柿子漿的添加量過多，韌性增強，咀嚼感變差，但影響不大。當柿子漿添加量為30%時，軟糖感官評分最高，因此為了確定合適的柿子添加量，選取20%、30%、40%做進一步優化試驗。

2.1.3 麥芽糖漿與白砂糖比例對柿子軟糖口感的影響

軟糖在加工的過程中白砂糖用量過多容易出現返砂、糖體發硬的現象，糖漿的比例過高容易吸潮變黏也會影響口感[23-24]，合適的比例則能改善軟糖的風味，使其口感更細膩，產品回味悠長。由表5 可以看出，在其它工藝不變的情況下，白砂糖的添加量越多硬度越大，麥芽糖漿的添加量過多則會影響咀嚼性，使軟糖黏牙，口感變差，麥芽糖漿與白砂糖的比例在3：1、2：1、1：1 時，得到的產品品質較好，為了確定合適的比例，選擇這3 個水平做進一步的響應面優化試驗。

表5 麥芽糖漿與白砂糖添加比例對柿子軟糖的影響Table 5 Effect of the ratio of maltose syrup to white sugar on persimmon softcandy

表6 檸檬酸添加量對柿子軟糖的影響Table 6 Effect of citric acid addition on persimmon softcandy

表7 Box-Behnken 試驗設計因素水平Table 7 Box-Behnken level of experimental design factors

2.1.4 檸檬酸添加比例對柿子口感的影響

在軟糖中添加檸檬酸，除了可以平衡糖的甜度，在加熱條件下還能促進白砂糖的轉化，導致明膠分子的解構，進而影響軟糖的口感和組織狀態[25]。如表6 所示，明膠軟糖總評分隨著檸檬酸使用量的增加先升高后降低。這可能是因為檸檬酸添加量過大時，產生的酸味加重，同時引起凝膠劑分解，使產品質構硬度降低、黏度提高。為了進一步確定合適的檸檬酸添加量選取0.6%、0.8%、1.0%三個水平作進一步優化試驗。

2.2 響應面優化試驗結果與分析

2.2.1 響應面分析試驗設計及結果

利用響應面法研究柿子漿添加量、明膠添加量、檸檬酸添加量、麥芽糖與白砂糖的比例對柿子軟糖品質的影響，根據Box-Behnken 的設計原理，分別以A、B、C、D 代表，每一個自變量的低中高試驗水平分別以-1、0、1 進行編碼，以柿子軟糖的感官得分為響應值（Y）。試驗設計見表7，結果見表8（見下頁）。

2.2.2 回歸模型建立及分析

利用Design-Expert 8.0.5b 統計軟件對表8 數據進行多項式回歸分析，得出優化后的多項式方程：Y=+92.00-1.58×A+1.83×B+0.67×C+1.25×D+1.00×AB+0.25×AC+0.25×BC+0.75×BD-7.42×A2-5.04×B2-3.29×C2-2.17×D2。對表8 中的結果統計分析，方差分析結果見表9。

表8 響應面試驗設計及結果Table 8 Design and results of response surface test

由表9 可知，回歸模型的顯著水平較高，模型極顯著（P＜0.01）。模型的確定系數R2=0.985 7，表明該回歸方程能夠很好地模擬真實曲面，該試驗方法是可靠的。信噪比＝30.879＞4，說明該模型擬合度和可信度均較高[26-27]，說明該試驗建立的模型建立是可行的。

根據表9 中的方差分析結果，可見一次項A、B、C、D，二次項A2、B2、C2、D2對響應值Y影響極顯著（P＜0.01）；二次項AB 對響應值Y影響顯著（P＜0.05）；其余項均不顯著（P＞0.05）。

2.2.3 響應面交互作用分析

分析當柿子漿添加量、明膠添加量、檸檬酸添加量以及麥芽糖漿與白砂糖比例4 個量中有2 個因素固定時，另外2 個因素及其交互作用對軟糖品質的影響。根據回歸方程做出模型的響應曲面見圖1。

表9 方差分析結果Table 9 Results of variance analysis

由圖1 和表9 可知，模型中的柿子漿添加量、明膠添加量、檸檬酸添加量、麥芽糖漿與白砂糖比例的一次項和二次項對柿子軟糖的感官評分有極顯著影響，且柿子漿添加量與明膠添加量的交互作用對柿子軟糖的感官評分也有顯著影響，其他兩兩之間的交互作用較小，對柿子軟糖感官評分影響較小，不顯著。

2.2.4 柿子軟糖配方優化確定與驗證

通過Design Expert 軟件對柿子軟糖的優化試驗結果，得出優化的工藝配方：白砂糖與麥芽糖漿的總量是40%，柿子添加量29.09%，明膠添加量8.40%、檸檬酸添加量0.82%、麥芽糖漿與白砂糖的比例是2.32：1。在此條件下柿子軟糖產品的感官評分為92.49 分。按上述優化配方進行驗證試驗，重復3 次，所制得的柿子軟糖口感良好，甜度適中，色澤鮮艷，硬度正好，不黏牙，感官評分為91.5 分，與模擬預測值非常接近，進而驗證了柿子軟糖配方模型的可靠性。根據實際操作的可行性，將工藝配方調整為白砂糖與麥芽糖漿總量40%，柿子添加量29.0%，明膠添加量8.40%、檸檬酸添加量0.82%、麥芽糖漿與白砂糖的比例是2.3：1。

3 結論

在單因素試驗的基礎上采用響應面優化，確定了柿子軟糖的最佳配方：白砂糖與麥芽糖漿總量40%，柿子漿添加量29.0%，明膠添加量8.40%，檸檬酸添加量0.82%，麥芽糖漿與白砂糖的比例2.3：1。此條件下制得的柿子軟糖口感良好，甜度適中，色澤鮮艷，硬度正好，不黏牙。柿子軟糖風味獨特，營養豐富。柿子軟糖的開發既提高了柿子的附加值，又增加了柿子加工品的種類，豐富了市場，同時減少了資源浪費，具有廣闊的市場前景。