響應面法優化冰菜山楂果凍的加工工藝

肖敏，任歡歡

(臨汾職業技術學院，山西 臨汾 041000)

冰菜(又名冰草、冰葉、水晶花等)為番杏科日中花屬植物，因其莖葉上廣泛分布著晶瑩剔透的泡狀分泌物而得名。冰菜中含有天然植物鹽、黃酮、氨基酸、胡蘿卜素等物質，具有較高的蛋白、Na、K的營養特點，可以直接補充人體所需的電解質，對“三高”人群非常友好[1]。冰菜鮮食口感清爽鮮美，但不耐貯藏與運輸，目前對冰菜的研究多集中在種植技術[2-5]、種子萌發[6-8]等方面，對冰菜采后加工方面很少研究[9]。山楂因其酸甜的口感與豐富的營養成分，是功能性食品研究領域的熱點[10]。本文以冰菜與山楂為試驗材料，旨在開發口感獨特、營養價值豐富、符合大眾需求的冰菜山楂果凍，為冰菜的采后加工及其營養價值的開發利用奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

冰菜來自山東濰坊綠參農業科技有限公司；山楂、白砂糖為市售；卡拉膠、魔芋膠、檸檬酸為河南萬邦化工科技有限公司產品。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 操作要點

原料選擇。選擇潔凈、鮮嫩、完整、無腐敗、無蟲傷的冰菜和山楂。

冰菜汁制備。將冰菜洗凈切斷，在熱水中燙30 s后放入護色液，5 min后以冰菜∶水1∶1進行榨汁，撈出用紗布過濾，制得冰菜汁待用。

山楂汁制備。將山楂清洗干凈后，在熱水中燙1 min，挖出山楂中不可食部分，置于護色液中10 min，撈出用紗布過濾，得到山楂汁待用。

煮膠。將復合膠粉(魔芋膠∶卡拉膠的質量比為1∶4)放入40～50 ℃水浴鍋中攪拌至溶解，再放入白砂糖使其完全溶解。

混勻、配制、加檸檬酸。將冰菜汁和山楂汁加入預先制備好的復合膠中配制，充分攪拌后置于冷卻室，當溫度降至70 ℃后，逐漸加入0.15%的檸檬酸。由于檸檬酸的加入會使pH值降低，因此，要不斷攪拌，防止局部酸度過高。

滅菌、冷卻、成品。將制好的果凍放入鍋中滅菌5 min，取出后即用涼水降溫，果凍便制作完成。

1.3 冰菜山楂果凍單因素試驗設計

以100 g冰菜、山楂混合汁作為定量，在冰菜∶水1∶1、山楂∶水1∶3、魔芋膠和卡拉膠質量比為1∶4、檸檬酸用量為0.15%的條件下，分別考察山楂∶冰菜比例(4∶1、3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3、1∶4)、復合膠粉用量(0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%)、白砂糖用量(5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%)對冰菜山楂果凍感官品質的影響。

1.4 冰菜山楂果凍響應面法優化

結合單因素試驗結果，以山楂∶冰菜比例(A)、復合膠粉用量(B)、白砂糖用量(C)為自變量，以感官評分為響應值，運用Design Expert 8.0.6軟件，進行3因素3水平的響應面試驗，確定各因素的最佳用量。試驗因素及水平設計如表1。

表1 響應面試驗因素及水平

1.5 冰菜山楂果凍的感官評價

選取15名經驗豐富的人員組成感官評定小組，對冰菜山楂果凍的風味、色澤、口感、組織狀態四方面進行評分，評定標準見表2。

表2 果凍的感官評分標準

2 結果與分析

2.1 冰菜山楂果凍單因素試驗

2.1.1 不同比例的山楂和冰菜對果凍感官品質的影響

由圖1可知，當山楂∶冰菜在4∶1～1∶2時，感官評分呈逐漸上升的趨勢，并在1∶2時感官評分最好，此時制作的果凍色澤美觀、質地均勻一致、酸甜合適、口感清爽；當山楂∶冰菜在1∶2～1∶4時，果凍出現顏色不均勻、質地粗糙、口感不佳的表現，感官評分呈下降趨勢。

圖1 不同山楂和冰菜比例對果凍感官品質的影響

2.1.2 復合膠粉用量對果凍感官品質的影響

由圖2可知，當復合膠粉用量在0.5%～2.0%時，冰菜山楂果凍的感官評分呈現上升趨勢，并在2.0%時感官評分最好，此時的果凍光滑透明、均勻一致、味道佳；當復合膠粉用量超過2.0%后，感官評分呈現下降趨勢，果凍變得不光滑，氣泡多，粗糙沒彈性，伴有沉淀，且品質和口感下降。

圖2 復合膠粉用量對果凍感官品質的影響

2.1.3 不同白砂糖用量對果凍感官品質的影響

由圖3可知，當白砂糖的用量在5%～15%時，冰菜山楂果凍的感官評分呈現上升趨勢，并在15%時感官評分最佳，果凍酸甜適中，風味佳，凝膠效果適宜，咀嚼得當，清爽可口，有淡淡的冰菜味和山楂味，口感最好；當白砂糖用量超過15%后，果凍的感官評分逐漸下降，白砂糖過量后，果凍甜膩，彈性變差，口感不好。

圖3 不同白砂糖用量對果凍感官品質的影響

2.2 冰菜山楂果凍響應面法優化結果

2.2.1 多元線性回歸方程的建立及顯著性分析

對表3中的試驗數據進行多元回歸分析，求出感官評分的影響因素的多元回歸方程：

表3 響應面試驗設計及結果

Y=83.20+4.93A+1.61B-1.12C-1.98AB+6.01AC+0.75BC-5.65A2-3.90B2-5.48C2。

由表4、5可知，當響應面模型P<0.01時，均為極顯著；失擬項P=0.124 4>0.05，為無顯著，說明方程擬合較好。相關系數R2=0.991 3，表明感官評分的實測值與預測值有很高的擬合度，可以用該模型來分析冰菜山楂果凍的最佳配方；校正系數RAdj2=0.980 0，說明該模型可以解決98%響應值的變化，誤差小，可以用來預測試驗結果。響應面顯著性分析結果表明，A、B、AB、AC、A2、B2、C2都達到極顯著；C達到顯著差異。由此可知，影響感官得分的影響因素表現為山楂與冰菜比例>復合膠粉用量>白砂糖用量。

表4 響應面試驗方差分析結果

表5 響應面試驗方差分析結果

2.2.2 兩因素間交互作用的分析

由圖4可知，等高線的形狀呈橢圓形，說明山楂與冰菜的比例及復合膠粉用量的交互作用對感官評分的影響最顯著，此結果與方差分析結果一致。當山楂∶冰菜在1∶1～1∶3、復合膠粉用量在1.5%～2.5%時，感官評分隨著冰菜比例升高呈現先增加后減少，隨著復合膠粉用量的增加呈現先增加后減少。

圖4 A、B因素交互作用的等高線和響應面

由圖5可知，等高線的形狀呈橢圓形，說明山楂與冰菜的比例和白砂糖添加量的交互作用對感官評分的影響最顯著，此結果與方差分析結果一致。當山楂∶冰菜在1∶1～1∶3、白砂糖用量在10%～20%時，感官評分隨著冰菜比例升高呈現先增加后減少，隨著白砂糖用量的增加呈現先增加后減少。

圖5 A、C因素交互作用的等高線和響應面

由圖6可知，等高線的形狀呈圓形，說明復合膠粉添加量和白砂糖添加量的交互作用對感官評分的影響不顯著。此結果與方差分析結果一致。當復合膠粉用量在1.5%～2.5%、白砂糖用量在10%～20%時，感官評分隨著復合膠粉用量升高呈現先增加后減少，隨著白砂糖用量的增加呈現先增加后減少。

圖6 B、C因素交互作用的等高線和響應面

2.2.3 模型驗證

通過Design Expert軟件對試驗結果進行優化，得到最優結果為A因素的山楂∶冰菜1∶2.5、B因素的復合膠粉2%、C因素的白砂糖用量16%，此時預測感官得分的理論值為84.44分。在此條件下進行驗證試驗，重復3次，綜合感官得分為84.38分，驗證值與理論值相接近，說明回歸模型擬合程度較好，可以利用該配方制作冰菜山楂果凍。

3 小結

本試驗以冰菜、山楂為主要原料，在單因素試驗基礎上，以感官評分為響應值，采用響應面法來優化果凍的配方，確定最佳工藝參數。試驗結果表明，冰菜山楂果凍的最優工藝配方參數為山楂∶冰菜1∶2.5、復合膠粉2%、白砂糖16%。每個因素對冰菜山楂果凍的感官評分的影響順序為山楂∶冰菜比例>復合膠粉用量>白砂糖用量。此配方制作的果凍清爽可口，均勻一致，口味嫩滑，顏色明顯，有很好的彈性和咀嚼性，擁有清新的山楂味和淡淡的冰菜味。本試驗既提高了冰菜產品的利用率，又為傳統果凍生產提供了新嘗試，與市售果凍相比，制得的果凍更保健和營養。