基于響應面法優化探討枇杷花凝膠軟糖的制作工藝

高慧穎 王琦 賴呈純 姜帆

摘要：【目的】利用枇杷花茶特色資源制備一種具有止咳化痰作用的凝膠軟糖產品。【方法】通過單因素試驗比較枇杷花茶沖泡質量濃度、明膠、檸檬酸、木糖醇添加量對凝膠軟糖的模糊感官綜合評分和硬度的影u向.確定凝膠軟糖的評價指標;在單因素試驗基礎上，設計枇杷花茶沖泡質量濃度、木糖醇、檸檬酸為白變量的3因素3水平的響應面試驗，共進行17組處理，從而確定枇杷花凝膠軟糖的最優T藝參數。【結果】單因素結果顯示：模糊感官綜合評分作為評價凝膠軟糖的指標較科學，明膠的適宜添加量為12%;響應面試驗確定枇杷花凝膠軟糖的最優T藝配方為：枇杷花茶沖泡質量濃度17.7 g·L-1、小糖醇13.85%、檸檬酸1.25%，該條件下制備的枇杷花凝膠軟糖的模糊感官綜合評分為91.23分，與模型理論值接近。【結論】確定枇杷花凝膠軟糖的最佳T藝配方（以質量分數計）為枇杷花茶29.85%（沖泡質量濃度17.7 g·L-1）、麥芽糖漿28.4%、木糖醇13.85%、冰糖14. 55%，檸檬酸1.25%，明膠12%，分子蒸餾單苷酯0 1%。該研究制作的枇杷花凝膠軟糖將為枇杷花新資源食品的深加T利用提供新思路。

關鍵詞：枇杷花;軟糖;響應面;感官綜合評分;木糖醇

中圖分類號：S 667

文獻標志碼：A

文章編號：1008-03 84（2021）08-0964-08

Optimized Formulation of a Chewable Candy Containing Loquat Flower Tea

GAO Huiying 1， WANG Qi 1， LAI Chengchun 1， JIANG Fan 2*

（ I.Institute of Agricultural Engineeiing Technology. Fujian Academy of Agricultural Sciences， Fuzhou. Fujian 350003， China;

2. Fruit Research Institute， Fujian Academy ofAgricultural Sciences. Fuzhou， Fujian 350013. China ）

Abstract： 【Objective】Formulation of a chewable candy containing loquat flower tea for cough relief and phlegm reductionwas optimized. 【Method】Formulation on loquat flower tea， xylitol， citrate acid， and gelatin for the candy product was testedin a single factor experiment using hardness measurement and sensory multiple-scoring as the evaluation criteria. It wasoptimized using a response surface method with 3 factors and 3 levels.【Result】The sensory evaluation suggested theappropriate gelatin addition to be 12%， and the response surface experiment optimized the formula to include 17.7 g. L-1 loquatflower tea. 13.85% xylitol， and l.25% citrate acid. A sensory score of 91.23 agreeing with the predicted value by the model wasobtained on the finished product. 【Conclusion】The finalized formulation for the chewable candy consisted of 29.85% ofloquat flower tea （i.e， a concentration at 17.7g·L-1）， 28.4% of maltose syrup， 13.85% of xylitol， 14.55% of sugar， 1.25% ofcitrate acid. 12% of gelatin. and 0. I % of glyceryl monostearate.

Key words： loquat flower： chewable candy; response surface： sensory multiple-scoring; xylitol

0 引言

【研究意義】枇杷花是薔薇科枇杷屬植物的花絮，性平、味淡，花香獨特，是止咳化痰、和胃降氣的傳統中藥，2018年已被國家衛健委列入新資源食品名錄[1-3]。生產中為提高枇杷果實的質量，需要適量的花期疏花，粗略估計每年產生6.0×10 3t的生物量。【前人研究進展】目前枇杷花的主要加工形式以保健茶和飲品為主[2.4-5]。貴妃枇杷花茶是課題組自主研發的一種袋泡型花茶專利產品，其重金屬含量和衛生指標符合國家標準，動物試驗證實其安全無毒[2.5]。貴妃枇杷花茶中含有豐富的黃酮、三萜酸類、膳食纖維、灰分等物質[6-8]，花茶沖泡液的總抗氧化能力和羥自由基清除能力強[2]，在抗菌消炎、改善慢性功能性腸道障礙方面功效顯著[3.9]。凝膠軟糖又稱軟糖、QQ糖、橡皮糖，是深受消費者喜歡的糖果類型[10]。目前市售產品多注重產品的口味和口感，功能方面較少[11]。【本研究切入點】傳統食品糖類的攝入量增多，容易出現齲齒、肥胖、糖尿病等問題。術糖醇作為一種新型的功能性甜味劑，具有低熱量、防齲齒、減肥等生理特性，是糖尿病人安全的甜味劑、營養補充劑和輔助治療劑[12-13]。因此，開發制備枇杷花的功能凝膠軟糖時可以考慮以木糖醇輔以麥芽糖漿、冰糖作為主要甜味劑。【擬解決的關鍵問題】采用響應面試驗設計，通過對枇杷花茶沖泡質量濃度、木糖醇、檸檬酸添加量進行優化，以模糊感官綜合評分為指標，獲得具有止咳化痰作用的枇杷花凝膠軟糖的優化T藝。該研究豐富了枇杷花加T產品的類型，為枇杷花的綜合利用提供參考。

1材料與方法

1.1材料試劑

貴妃枇杷花茶由福建省農業科學院果樹研究所研制（專利號：CN200910111385.8）。

檸檬酸、木糖醇：上海萬康生物科技有限公司;明膠：鄭州指南針生物科技有限公司;麥芽糖漿：雙橋（湖北）有限公司;冰糖：太古煉糖廠有限公司;分子蒸餾單苷酯：浙江博丹衡食品有限公司。

1.2儀器設備

BSA電子分析天平：德國賽多利斯集團;MR424-A型反滲透凈水器：北京小米科技有限責任公司;BSG12型電熱恒溫水浴鍋：上海一恒科學儀器有限公司;TA.XT plus物性測定儀：英國SMS公司。

1.3試驗方法

1.3.1枇杷花凝膠軟糖的制作工藝

1.3.1.1基本配方（以質量分數計） 枇杷花茶沖泡液30.6%，麥芽糖漿28.4%、冰糖28.4%、明膠11%、檸檬酸1.5%、分子蒸餾單苷酯0.1%。

1.3.1.2 T藝流程

貴妃枇杷花茶一沖泡

↓冰糖、木糖醇、麥芽糖漿→加熱熬煮→加入用枇杷花茶溶脹的明膠→調酸→注模成型→冷卻→脫模→干燥→包裝→成品

1.3.1.3操作要點 貴妃枇杷花茶的沖泡條件：用95～100℃的純凈水沖泡10 min。

明膠的預處理：在明膠中加入溫度≤40℃的枇杷花茶沖泡液，吸水溶脹th。

熬煮：將花茶沖泡液、冰糖、木糖醇、麥芽糖漿混合后，熬煮到內部溫度116～119℃時加入吸水溶脹的明膠。

1.3.2單因素試驗

1.3.2.1枇杷花茶沖泡質量濃度對凝膠軟糖的影響凝膠軟糖基本配方成分不變，分別用沖泡質量濃度為5、10、20、30、40 g·L-l的枇杷花茶制作凝膠軟糖，然后進行模糊感官綜合評分和硬度測定。1.3.2.2明膠對凝膠軟糖的影響 麥芽糖漿、冰糖、檸檬酸、分子蒸餾單苷酯等成分不變，分別添加8%、10%、12%、14%、16%的明膠，調整花茶沖泡液用量保持原料總添加量100%。對凝膠軟糖進行模糊感官綜合評分和硬度測定。

1.3.2.3檸檬酸對凝膠軟糖的影響 麥芽糖漿、冰糖、明膠、分子蒸餾單苷酯等成分不變，分別添加O.g%、1.2%、1.5%、1.8%、2.1%的檸檬酸，調整花茶沖泡液用量保持原料總添加量100%。對凝膠軟糖進行模糊感官綜合評分和硬度測定。

1.3.2.4木糖醇對凝膠軟糖的影響 凝膠軟糖基本配方成分不變，用木糖醇適量替代冰糖，替代量分別為20%、40%、60%、80%、100%，即木糖醇的添加量為5 .68%、11.36%、17.04%、22 .72%、28.4%，制作凝膠軟糖后進行模糊感官綜合評分和硬度測定。

1.3.3響應面試驗 綜合考慮單因素對枇杷花凝膠軟糖感官綜合評分和硬度影響的試驗結果，根據Box-Behnken試驗設計原理，設計枇杷花茶沖泡質量濃度（A）、木糖醇（B）、檸檬酸（C）作為響應因素，模糊感官綜合評分為響應值的3因素3水平響應面分析試驗（表1）。

1.3.4模糊評價

1.3.4.1模糊數學模型的建立 枇杷花凝膠軟糖感官評價的因素集U={UI，U2，U3，U4}，其中UI、U2、U3、U4分別為外觀形態、風味、咀嚼性、彈性。每個因素按照優、良、中、差等4個等級評價，即V={ V1，V2，V3，V4}，其中VI=IOO分、V2=75分、V3-50分、V4-25分。強制設定外觀形態、風味、咀嚼性、彈性等因素的權重分別為0.3、0.3、0.2、0.2，即權重集X={0.3、0.3、0.2、0.2}。

枇杷花凝膠軟糖感官綜合評價的結果為y，Y=X·R，其中X為權重集，R為評判矩陣。

1.3.4.2感官評價 參照SB/T 10021-2017凝膠糖果的感官要求，結合本試驗制定枇杷花凝膠軟糖的感官評分標準（表2）。選擇10位食品專業評定人員組成感官評價小組，按照表2要求對所有樣品的外觀形態、風味、咀嚼性、彈性進行評分。

1.3.5質構分析 采用TA.XT plus物性測定儀測定凝膠軟糖的硬度。

測定條件為：探頭P/3 6R，測前速率2.0 mm·s-1，測試速率2.0 mm·s-1，測后速率2.0 mm·s-1，壓縮率50%，停留時間5s，觸發力5 g。每個樣品做6個重復。

1.4數據分析

采用SPSS 20.0進行凝膠軟糖硬度的差異顯著分析，Design-Expert V 8.0.6.1軟件進行響應面試驗設計和分析。

2 結果與分析

2.1枇杷花茶沖泡質量濃度對凝膠軟糖的影響

由圖1結果可知，隨著枇杷花茶沖泡質量濃度的增加，凝膠軟糖的模糊感官綜合評分呈先增加后降低的趨勢。沖泡質量濃度5 g·L-l時，為淡黃色半透明的凝膠軟糖，其枇杷花香味不明顯，不能突出制品的特色。沖泡質量濃度40 g·L-l時，軟糖呈深褐色，枇杷花香味過濃。沖泡質量濃度為10～30 g·L-l時，軟糖呈黃色或棕黃的，有宜人的枇杷花香味。不同沖泡質量濃度下枇杷花溶膠軟糖的硬度差異不明顯，5、10、20、40 g·L-l的凝膠軟糖間無顯著差異，而5、10、30. 40 g·L-l間的硬度也無顯著差異;只有20、30 g·L-l存在顯著差異（P<0.05）。因此枇杷花茶的沖泡質量濃度選擇10～30 g·L-l，模糊感官綜合評分作為評價不同沖泡質量濃度影響凝膠軟糖變化的指標更具科學性。

2.2明膠對凝膠軟糖的影響

明膠在軟糖網絡結構的構建上具有重要作用，隨著明膠用量增加，凝膠軟糖的硬度極顯著增加，模糊感官綜合評分呈先升高后降低的變化趨勢（圖2）。明膠用量8%時，凝膠軟糖較軟，脫模時容易變形，成品塊形不完整的占比較高，模糊感官綜合評分低，這與其硬度極顯著（P<0.01）低于其他水平的結果一致。明膠用量10%時，凝膠軟糖的硬度極顯著（P<0.01）高于8%，模糊感官綜合評分明顯提高，但成品略軟，咀嚼性較差。明膠用量12%時，模糊感官綜合評分最高，制品的咀嚼性和彈性好。隨著明膠用量的增多，加入明膠后料液中的泡沫多，最后獲得的制品表面光滑性差，硬度大，彈性差。所以選擇明膠的添加量為12%，硬度和模糊感官綜合評分均可作為明膠影響凝膠軟糖變化的評價指標。

2.3檸檬酸對凝膠軟糖的影響

由圖3可知，枇杷花凝膠軟糖的模糊感官綜合評分隨著檸檬酸加入量的增加呈先增加后降低的趨勢。檸檬酸添加量0.9%～1.5%時，模糊感官綜合評分較高，0.9%與1.2%、1.5%間存在顯著差異（P<0.05），但1 .2%和1.5%間無顯著差異。當檸檬酸添加量超過1.8%時，凝膠軟糖酸味突出，口中停留時間長，令人不悅，模糊感官綜合評分較低，且硬度與O.9%、1.2%、1.5%間存在極顯著差異（P<0.01）。所以檸檬酸的添加范圍選擇0.9%～1.5%。

2.4木糖醇對凝膠軟糖的影響

由圖4可知，隨著木糖醇替代冰糖比例的升高，凝膠軟糖的模糊感官綜合評分呈先升高后降低的趨勢，但硬度無顯著差異。木糖醇替代量分別為20%、40%、60%（添加量為5.68%～17.04%）時，凝膠軟糖的模糊感官綜合評分較高，其中20%、40%間的硬度無顯著差異，與60%的硬度存在顯著差異（P<0.05）。添加木糖醇使得口感除具有枇杷花凝膠軟糖自身的特點外，又增加了清涼感。但當木糖醇添加量超過17.04%（替代量>60%）時，料液中的明膠溶解性差，制作出的成品顆粒感明顯，有些表面還存在硬皮或硬塊，影響制品的形態和口感。所以木糖醇替代冰糖比例不能超過60%，即添加量<17.04%為佳。

2.5響應面試驗

2.5.1響應面試驗試驗結果及方差分析 采用Desigh-Expert V 8.0.6.1軟件對表3的試驗數據進行二次響應面回歸擬合分析，得到以沖泡質量濃度A、木糖醇B、檸檬酸C為白變量，感官綜合評分Y為因變量的二次多項式回歸方程：Y=-64.725+1.735 62A+5.124 3 4B+168.416 67C-0.039 613AB+0.729 17AC0.843 60BC -0.059 25 0A--0.121 668267.916 67 C2。R 2=0.9730.R 2adj=0.9382。確定系數R 2=0.9730，表明該模型的擬合程度好，試驗誤差小。調整確定系數R 2adj=0.9382，表明該模型能解釋93.82%的響應值變化，可以較好地反映感官綜合評分與沖泡質量濃度、木糖醇和檸檬酸之間的關系，較準確地預測枇杷花凝膠軟糖制作的工藝參數。

由表4可知，模型極顯著（P<0.01），失擬項不顯著（ P=0.1715>0.05），說明該模型合理。一次項A、B、C對枇杷花凝膠軟糖的感官綜合評分影響均達到極顯著水平（P<0.01），各因素對凝膠軟糖的影響程度依次為C>B>A，即檸檬酸>木糖醇>沖泡質量濃度。二次項A2，B 2，C 2的影響極顯著（P<0.01）。交互項AB、AC達到顯著水平（P<0.05），表明沖泡質量濃度和木糖醇、沖泡質量濃度和檸檬酸對凝膠軟糖有交互影響作用。

2.5.2各因素間交互作用分析 響應面交互作用的結果如圖5所示。圖5 （a）顯示，凝膠軟糖的感官綜合評分隨著A的增加先升高后快速下降，隨著B的增加先升高后趨于穩定，等高線呈橢圓形[圖5（b）]，表明AB交互作用顯著。圖5（c）、（d）顯示，凝膠軟糖的感官綜合評分隨著AC的增加先升高后降低，等高線呈橢圓形，表明AC交互作用顯著。圖5 （e）、（f）顯示凝膠軟糖的感官綜合評分隨著BC的增加先升高后趨于穩定，響應面的坡度較平緩，等高線呈近圓形，表明BC的交互作用不顯著，這與方差分析的結果一致。

2.6驗證試驗結果

利用上述模型，以感官綜合評分為最大值預測枇杷花凝膠軟糖的最佳工藝配方為枇杷花茶沖泡質量濃度為17.7 g·L-1，木糖醇13.85%，檸檬酸1.25%。在此條件下進行3次平行驗證，最終產品的感官綜合評分平均為91.23分，與理論預測值91.29分相近，說明該模型在預測枇杷花凝膠軟糖感官綜合評分上可行。

3討論與結論

食品質構特性的評定是通過質構儀完成的，它是一種對食品品質做出客觀評價的感官化測量儀器，可以把產品的硬度、脆度、彈性、咀嚼性、內聚性、黏著性等性狀用數字直觀的表述，具有準確客觀、易操作、重復性好等優點，受到研究工作者的青睞[14.15]。本研究的單因素試驗中選用影響凝膠軟糖質構特性的硬度作為評價指標，結果顯示不同枇杷花沖泡質量濃度、木糖醇添加量下凝膠軟糖的硬度差異不明顯;不同明膠添加量的凝膠軟糖間硬度均存在明顯差異;不同檸檬酸添加量的凝膠軟糖間存在一定的差異。所以在后續的響應面優化枇杷花凝膠軟糖T藝參數的研究中，沒有選擇硬度作為評價指標。

本試驗研究了枇杷花茶沖泡質量濃度、木糖醇、檸檬酸、明膠對枇杷花凝膠軟糖感官綜合評分的影響，設計響應面試驗優化得到各因素與響應值關系的回歸模型，綜合單因素和響應面試驗得到最佳的工藝配方（以質量分數計）為：枇杷花茶沖泡質量濃度17.7 9.L 1、用量29.8 5%，麥芽糖漿28.4%，木糖醇13.85%，冰糖14.55%，明膠12%，檸檬酸1.25%，分子蒸餾單甘酯0.1%。在此配比條件下制備的枇杷花凝膠軟糖的感官綜合評分為91.23分。本研究探索枇杷花茶的精深加T利用，獲得一種具有止咳化痰作用的凝膠軟糖制品，豐富枇杷花的加工形式，快速有效地提高枇杷的附加值。

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（責任編輯：吳宇琳）

收稿日期：2021-0302初稿;2021-0407修改稿

作者簡介：高慧穎（ 1977-），女，碩士，助理研究員，研究方向：食品營養品質生物技術（E -Inail： 124785160@qq.com）

*通信作者：姜帆（ 1977-），男，碩士，副研究員，研究方向：龍眼、枇杷特異種質資源的鑒定評價與創新利用（E-mail： jiangfan006@126.com）

基金項目：福建省農業科學院青年英才計劃（C2017-04）：福建省農業科學院對外合作項目（DWH22021-03）