響應面優化核桃青皮果膠低糖果凍配方

呂 靜，陳秋怡，朱 靜，李 坤，陳 龍，李 帥

（信陽農林學院 食品學院，河南省大別山特色食品資源綜合利用工程技術研究中心，河南信陽 464000）

核桃青皮，又名“青龍衣”[1]，是還沒有完全成熟的核桃外表的青色果皮，其味苦、澀、平、微寒[2]，作為核桃生產過程的廢棄物，其富含豐富的果膠。開發核桃青皮果膠不僅能緩解亂丟核桃青皮造成的環境破壞，還能實現核桃資源的有效利用，促進經濟發展。因此本文準備以核桃青皮果膠為基礎，通過優化果凍產品配方和確定最佳制作工藝，制作出一款低糖特色果凍，提高核桃青皮廢棄物的綜合利用價值，開創果凍新市場，為核桃廢棄物的產品研發奠定一定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

核桃青皮，購自當地農貿市場；NFC原榨葡萄汁，版納玉林旗艦店；酒石酸，杭州瑞晶生物科技有限公司；氯化鈣，浙江大成鈣業有限公司；木糖醇，山東福田藥業有限公司；以上原料皆為食品級。

1.2 儀器與設備

質構儀TMS-PRO，北京盈盛科技有限公司；阿貝折射儀WAY-2S，上海申光儀器儀表有限公司；電熱恒溫培養箱DHP-260，上海梅香儀器有限公司；高效離心機JXN-26，貝克曼庫爾特（美國）股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

核桃青皮過膠、瓊脂粉→溶膠→調配（木糖醇、氧化鈣、濃縮葡萄汁）→澆?！鋮s、成品[3]。

1.3.2 單因素試驗

參照文獻[4-6]，采用核桃青皮果膠和瓊脂粉混合作為凝固劑，確定基礎配方為100 mL純凈水，添加1.2%核桃青皮果膠、14%濃縮葡萄汁、1%瓊脂粉、1.5%氯化鈣和7%木糖醇。選擇其中4個因素進行單因素試驗，水平設計見表1。

表1 單因素試驗因素水平設計

1.3.3 響應面試驗設計

在單因素試驗的基礎上，以感官評分為響應值，采取Box-Behnken模型進行3因素3水平響應面優化試驗。響應面試驗因素水平設計見表2。

表2 響應面試驗因素水平設計

1.3.4 感官評定

選擇10名專業人員進行感官評定，采用百分制打分，取平均值，評分標準參照表3。

表3 綜合性感官評價

1.3.5 質構指標測定

質構儀采用TPA模式，選取直徑為36 mm的P/36R圓柱形金屬探頭對果凍的硬度、彈性、內聚性、膠黏性和咀嚼性等進行質構分析。儀器參數如下。量程為25 N，壓縮速率為60 mm·min-1，型變量為50%，停留時間為1 s，觸發值為0.2 N。

1.3.6 數據分析

分別采用Design-Expert.V8.0.6.1、Origin 2022以及Excel 2007進行分析。每組試驗重復3次，結果取平均值。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果分析

2.1.1 核桃青皮果膠添加量對果凍品質的影響

如表4所示，隨著核桃青皮果膠添加量的增加，果凍的硬度和彈性呈減小趨勢，其他質構指標呈增加趨勢。結合感官評分可知，當核桃青皮果膠添加量為1.4%時，果凍口感最佳。

表4 核桃青皮果膠添加量對果凍品質的影響

2.1.2 瓊脂粉添加量對果凍品質的影響

如表5所示，隨著瓊脂粉添加量的增大，果凍的凝膠強度、硬度和彈性隨之提高，內聚性先升高后降低，其他指標出現下降趨勢。瓊脂粉具有較好的凝膠性、穩定性和吸水性，當瓊脂粉添加量為1.2%時果凍口感最好，感官評分最高。

表5 瓊脂粉添加量對果凍品質的影響

2.1.3 氯化鈣添加量對果凍品質的影響

如表6所示，隨著氯化鈣添加量的增大，果凍的凝膠強度緩慢上升，膠黏性和咀嚼性緩慢下降，其他質構特性呈先上升后下降趨勢，這是因為Ca2+與果膠的交互反應促進了凝膠的形成。感官評分先增大后變小，在氯化鈣添加量為2.0%時，果凍的口感最佳。

表6 氯化鈣添加量對果凍品質的影響

2.1.4 木糖醇添加量對果凍品質的影響

如表7所示，隨著木糖醇的添加量不斷增大，果凍的彈性略有下降，膠黏性、咀嚼性隨之上升，其他質構特性呈先上升后下降趨勢，這可能是木糖醇較強的水合作用導致的變化[11]。果凍的感官評分先上升后下降，在木糖醇添加量為8%時，果凍的口感最佳。

表7 木糖醇添加量對果凍品質的影響

2.2 響應面試驗結果及分析

依據1.3.3響應面試驗設計，以核桃青皮果膠添加量（A）、瓊脂粉添加量（B）、氯化鈣添加量（C）為自變量，以感官評分（Y）為響應值進行響應面試驗，結果見表8。通過對試驗結果進行擬合，得到感官評分回歸方程為Y=85.24+1.86A+2.71B+0.70C-0.98AB-1.20AC+0.65BC-2.23A2-3.33B2-2.76C2。

表8 響應面試驗設計及結果

方差分析如表9所示，回歸模型高度顯著（P＜0.000 1），失擬項不顯著，信噪比大于4，表明該模型的擬合度高，誤差小，可以被用來預測分析。結果表明，影響感官評分的順序為瓊脂粉＞核桃青皮果膠＞氯化鈣。

表9 感官評分回歸模型方差分析結果

為進一步驗證預測模型準確性，結合2D及3D響應曲面（圖1）對因素間的交互作用進行分析。等高線越密集、越接近橢圓，影響越顯著；響應曲面越陡，越顯著。通過分析可知，核桃青皮果膠添加量1.46%，瓊脂粉添加量1.27%，氯化鈣添加量2.05%，得到的果凍的感官評分最佳，為86.07分。調整最優工藝參數為核桃青皮添加量1.5%、瓊脂粉添加量1.3%、氯化鈣添加量2.1%，通過驗證試驗可得其感官評分為86分，硬度為2.481 N，彈性為7.38 mm，咀嚼性為5.25 mJ，感官評分與預測值基本一致。

圖1 各因素間交互作用對果凍感官評分的影響

3 結論

本文以核桃青皮果膠為基礎，研制了一款低糖果凍，通過單因素試驗及響應面分析得到核桃青皮果膠低糖果凍的最優工藝配方為核桃青皮添加量1.5%、瓊脂粉添加量1.3%、氯化鈣添加量2.1%，木糖醇添加量8%，濃縮葡萄汁添加量14%。此配方制成的果凍酸甜適宜，組織柔軟，口感細膩，感官評分為86分，硬度為2.481 N，彈性為7.38 mm。