響應面法優化低糖藍莓胡蘿卜復合果蔬醬的工藝研究

◎ 楚文靖，周 娜，尚傳仙，孫 悅

（黃山學院生命與環境科學學院，安徽 黃山 245041）

藍莓風味獨特，營養豐富，具有較高的保健價值，堪稱“世界水果之王”，被聯合國糧農組織列為人類五大健康食品之一[1]。胡蘿卜是傳統蔬菜，富含胡蘿卜素、維生素及膳食纖維等營養物質，民間素有“小人參”之稱。傳統的果醬制品糖含量通常在55%以上，屬于高糖、高熱量食品。近年來，有較多文獻報道了低糖果醬的制作[2-4]，如低糖山楂-紅棗復合果醬、橘皮番茄復合果醬、五味子刺梨復合功能果醬等，果醬中添加的糖含量都在30%以下，迎合了消費者低糖飲食的需求。

本研究以藍莓與胡蘿卜為原料，研制復合果蔬醬，通過單因素實驗確定各原輔料的添加量范圍，在此基礎上，利用響應面試驗對低糖藍莓胡蘿卜復合果蔬醬制作工藝進行優化。該研究為低糖藍莓胡蘿卜復合果蔬醬的工業化生產提供數據支撐和技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

藍莓、胡蘿卜、檸檬與白砂糖（黃山市屯溪區陽湖農貿市場）；檸檬酸、卡拉膠（安徽中南生物科技有限公司）。

HX-PB9636破壁料理機（奧克斯集團有限公司）、AD500S-P實驗室分散均質機（上海申鹿儀器儀表有限公司）、AR124CN電子天平（賽多利斯儀器有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 復合果蔬醬制作工藝流程

復合果蔬醬制作工藝流程如圖1所示。

圖1 復合果蔬醬制作工藝流程圖

1.2.2 操作要點

（1）胡蘿卜預煮。切片后的胡蘿卜在100 ℃沸水中熱燙2 min，以利于打漿。

（2）混合調配。藍莓漿和胡蘿卜漿按一定的比例混合均勻。

（3）加熱濃縮。檸檬酸、卡拉膠分別用少量熱水溶解，白砂糖分次加入。整個加熱濃縮過程保持微沸狀態，不斷攪拌，可溶性固形物含量達到40%時即可。

（4）灌裝。將復合果蔬醬趁熱灌裝于經沸水滅菌處理過的耐高溫玻璃瓶中。

（5）殺菌。90 ℃水浴加熱15 min。

1.2.3 單因素試驗設計

（1）藍莓與胡蘿卜復合比例的確定。分別稱取藍莓與胡蘿卜漿，按照質量比2∶3、3∶3、4∶3、5∶3和6∶3進行復配，加熱濃縮時添加白砂糖添加量為25%，檸檬酸添加量為0.3%，卡拉膠添加量為0.3%，對最終產品進行感官評價。

（2）白砂糖添加量的確定。稱取藍莓漿與胡蘿卜漿質量比為4∶3的果蔬漿5份，每份200 g，加熱濃縮時檸檬酸添加量為0.3%，卡拉膠添加量為0.3%，分別加入15%、20%、25%、30%和35%的白砂糖，并對最終產品進行感官評價。

（3）檸檬酸添加量的確定。稱取藍莓漿與胡蘿卜漿質量比為4∶3的果蔬漿5份，每份200 g，加熱濃縮時卡拉膠添加量為0.3%，白砂糖添加量為25%，分別加入0.2%、0.3%、0.4%、0.5%和0.6%的檸檬酸，并對最終產品進行感官評價。

（4）卡拉膠添加量的確定。稱取藍莓漿與胡蘿卜漿質量比為4∶3的果蔬漿5份，每份200 g，加熱濃縮時檸檬酸添加量為0.3%，白砂糖添加量為25%，分別加入0.2%、0.3%、0.4%、0.5%和0.6%的卡拉膠，并對最終產品進行感官評價。

1.2.4 響應面試驗設計

在單因素實驗的基礎上，選取藍莓胡蘿卜質量比（A）、白砂糖添加量（B）、檸檬酸添加量（C）和卡拉膠添加量（D）4個因素為自變量，以感官評分為響應值，對低糖藍莓-胡蘿卜復合果蔬醬的制作工藝進行優化。響應面試驗因素水平表見表1。

表1 響應面試驗因素水平表

1.2.5 產品感官評價

請10位專業人員分別從滋味、組織狀態、香氣、色澤和涂抹性等5個方面對產品進行感官評分，取其平均值作為產品的最終得分，感官評分標準見表2。

1.2.6 數據處理

每組實驗做3次重復，取感官評分的平均值為其最終響應值。利用Design-Expert 8.0軟件進行響應面試驗設計、數據分析和作圖。

表2 產品的感官評分標準表

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果與分析

2.1.1 藍莓胡蘿卜復合比例對果蔬醬感官品質的影響

藍莓與胡蘿卜復合配比影響產品的香氣、色澤和滋味等。由圖2可以看出，藍莓與胡蘿卜質量比對產品的感官評分影響較大。當藍莓與胡蘿卜質量比為4∶3時所得的復合果漿感官評分最高，香味協調，口感細膩，氣味清新。

圖2 藍莓與胡蘿卜復合配比對產品感官評分的影響圖

2.1.2 白砂糖添加量對果醬感官品質影響

白砂糖添加量影響產品的滋味和組織狀態。由圖3可以得出，白砂糖添加量對產品的感官評分影響較大。加入25%的白砂糖時所得的復合果蔬醬感官評分最高。果醬口感細膩，香味協調，酸甜適中。

2.1.3 檸檬酸添加量對果醬感官品質影響

檸檬酸添加量影響產品的滋味和色澤。由圖4可以得出，當產品中檸檬酸的添加量為0.4%時所研制的果醬感官評分最高，酸甜可口，黏度適中，光澤度好，口感細膩。

圖3 白砂糖添加量對產品感官評分的影響圖

圖4 檸檬酸添加量對產品感官評分的影響圖

2.1.4 卡拉膠添加量對果醬感官品質影響

卡拉膠添加量影響產品的組織狀態和涂抹性。由圖5可以得出，加入0.4%的卡拉膠時所得的復合果蔬醬感官評分最高，黏度適中，口感細膩，酸甜可口，涂層連貫，有光澤。

圖5 卡拉膠添加量對產品感官評分的影響圖

2.2 響應面設計試驗結果與分析

2.2.1 響應面實驗設計方案及結果

按照表1的4因素3水平設計，根據Design-Expert 8.0 軟件中的Box-Behnken中心組合試驗設計原理，所得出的各因素水平及編碼以及由此設計產生的29組試驗結果見表3。

表3 響應面試驗設計及結果表

2.2.2 回歸方程擬合及方差分析

利用Design-Expert 8.0軟件對表3的數據進行分析，得到感官得分（Y）與藍莓胡蘿卜質量比（A）、白砂糖添加量（B）、檸檬酸添加量（C）和卡拉膠添加量（D）四個因素之間的二次多項回歸模型方程為：

對該模型進行方差分析，各項回歸系數及其顯著性結果如表4所示。由表4可知，此模型p＜0.000 1，回歸方程極顯著，失擬項p=0.098 1＞0.05，不顯著，表明所得回歸方程與實際擬合中非正常誤差所占比例較小[5]，使用該模型能夠模擬和預測4個因素對復合果蔬醬感官評分的影響。

由表4可知，對復合果蔬醬感官評分影響程度的大小順序為：藍莓胡蘿卜質量比（A）＞白砂糖添加量（B）＞卡拉膠添加量（D）＞檸檬酸添加量（C）。AB、AD和CD的p值都＜0.01，說明藍莓胡蘿卜質量比與白砂糖添加量，藍莓胡蘿卜質量比與卡拉膠添加量，卡拉膠添加量與檸檬酸添加量對產品的影響都存在交互作用，并對產品感官評分的影響極顯著。

表4 藍莓胡蘿復合果蔬醬回歸模型及方差分析表

2.2.3 響應面圖分析

為進一步研究各因素的交互作用對低糖藍莓胡蘿卜復合果蔬醬感官得分的影響。利用Design-Expert 8.0軟件繪制響應面和等高線分析圖，見圖6、圖7、圖8。

兩個因素交互作用顯著與否可以根據等高線的形狀來判斷，響應面的最高點的圖形形狀越趨向于圓形，則說明這兩個因素之間的交互作用越不明顯；響應面的最高點的圖形形狀越趨向于橢圓，則說明這兩個因素之間的交互作用越明顯[6]。

由圖6可知，藍莓胡蘿卜質量比（A）與白砂糖添加量（B）間等高線表明其響應面的最高點呈現較為橢圓的形狀，即A與B兩個因素之間交互明顯。從兩個因素的響應面可以看出，隨著藍莓比例和白砂糖添加量的逐漸增大，感官得分先增加后減小，說明這兩個因素明顯的影響了感官品質；由圖7可知，藍莓胡蘿卜質量比（A）與卡拉膠添加量（D）響應面最高點呈現的圖形為橢圓形，說明A、D這兩個因素之間的交互作用非常明顯，響應面圖的曲面的傾斜程度較大，且隨著藍莓比例與增稠劑卡拉膠添加量的增加，感官得分呈現先增大或減小的變化。因此，這兩個因素極大的影響了感官品質；由圖8可知，檸檬酸添加量（C）與增稠劑卡拉膠添加量（D）間的等高線表示其響應面的最高點呈現較為橢圓的形狀，即兩個因素有顯著的交互作用。

圖6 藍莓胡蘿卜質量比（A）與白砂糖添加量（B）交互作用的等高線圖和響應面圖

圖7 藍莓胡蘿卜質量比（A）與卡拉膠添加量（D）交互作用的等高線圖和響應面圖

圖8 檸檬酸添加量（C）與卡拉膠添加量（D）交互作用的等高線圖和響應面圖

2.3 驗證性試驗

根據Design-Expert 8.0軟件對回歸方程及響應面的預測估算，得到藍莓胡蘿卜復合果蔬醬的最佳工藝配方為：藍莓與胡蘿卜的質量比4∶3.1、白砂糖添加量24.89%、檸檬酸添加量0.37%及增稠劑卡拉膠添加量0.41%時，預測此時藍莓胡蘿卜復合果蔬醬的感官得分最高，為94.23。為了驗證模型的準確性，并考慮到實際操作的方便性，選擇藍莓與胡蘿卜的質量比4∶3，白砂糖添加量25%，檸檬酸添加量0.4%，增稠劑卡拉膠添加量0.4%，進行驗證試驗。實際測得的感官得分為95.1，與預測值接近，說明該模型可以反映各因素對藍莓胡蘿卜復合果蔬醬制作工藝的影響，具有一定的實用價值。

3 結論

用新鮮藍莓、胡蘿卜制作復合果蔬醬，在單因素實驗的基礎上，用響應面法對復合果蔬醬的制作工藝進行優化，建立了感官評分的回歸模型。由該模型優化后的復合果蔬醬最佳配方為：藍莓與胡蘿卜質量比4：3、白砂糖添加量25%、檸檬酸添加量0.4%及增稠劑卡拉膠添加量0.4%，在此條件下研制出的復合果蔬醬感官評分為95.1，與模型預測結果接近，驗證了該模型的可靠性。該條件下制作的低糖藍莓胡蘿卜復合果蔬醬色澤均勻自然、口感細膩、酸甜適口，為藍莓及胡蘿卜產品的開發提供了科學依據。