Box-Behnken響應(yīng)面法優(yōu)化青錢(qián)柳茶果凍制備工藝

摘 要：以青錢(qián)柳葉、魔芋粉、卡拉膠為原料，以感官評(píng)分為指標(biāo)，采用單因素實(shí)驗(yàn)和Box-Behnken響應(yīng)面法對(duì)青錢(qián)柳茶果凍的制備配方進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，青錢(qián)柳茶果凍的最佳配方為青錢(qián)柳茶湯添加量為44%、復(fù)配膠添加量1.0%、甘露醇添加量11%，氯化鉀添加量0.15%，該青錢(qián)柳茶果凍顏色呈黃棕色，外觀晶瑩剔透，質(zhì)地均勻且光滑，口感彈牙有韌性，酸甜適口，青錢(qián)柳茶香濃郁。

關(guān)鍵詞：青錢(qián)柳；果凍；響應(yīng)面法

Optimization of the Preparation Process of Cyclocarya paliurus Jelly using Box-Behnken Response Surface Methodology

WU Chaoqun， WEI Guolan， YING Cailian， YAN Hongguang

（Kaili University， Kaili 556011， China）

Abstract： Using Cyclocarya paliurus， konjac flour， and carrageenan as raw materials and sensory evaluation as indicators， a single factor experiment and Box-Behnken response surface methodology were used to study the preparation formula of Cyclocarya paliurus jelly. The results showed that the optimal formula for Cyclocarya paliurus jelly was 44% for Cyclocarya paliurus tea soup， 1.0% for compound gum， 11% for mannitol， and 0.15% for potassium chloride. The color of the Cyclocarya paliurus jelly was yellow brown， the appearance was crystal clear， the texture was uniform and smooth， the taste was elastic and resilient， the sour and sweet taste was moderate， and the Cyclocarya paliurus aroma was rich.

Keywords： Cyclocarya paliurus; jelly; response surface methodology

青錢(qián)柳（Cyclocarya paliurus）別名青錢(qián)李，搖錢(qián)樹(shù)，是我國(guó)特有的單種屬珍稀藥食同源植物，民間常作茶飲，用于清熱消腫、生津止渴[1]。2013年，青錢(qián)柳被列入新資源食品名錄[2]。現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)青錢(qián)柳葉中含有多糖類(lèi)化合物、黃酮類(lèi)化合物、萜類(lèi)化合物等多種活性成分，開(kāi)發(fā)潛力巨大[3-4]。

果凍外觀晶瑩剔透，口感爽滑，酸甜適口，是一種深受消費(fèi)者喜愛(ài)的休閑食品[5]。本文在傳統(tǒng)果凍的基礎(chǔ)上，以青錢(qián)柳葉、魔芋粉、卡拉膠為原料，制備青錢(qián)柳茶果凍，以期為青錢(qián)柳系列新產(chǎn)品的研發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

黔東南地區(qū)青錢(qián)柳葉，干燥，粉碎過(guò)60目篩；魔芋粉：亳州市華之堂生物科技有限公司；卡拉膠：臨沂艾德森生物科技有限公司；甘露醇：廣東廣泰食品科技；檸檬酸：山東英軒實(shí)業(yè)股份有限公司；氯化鉀：河南萬(wàn)邦實(shí)業(yè)有限公司。

電子天平（AR224CN）：奧豪斯儀器有限公司；炆火電陶爐：中山市諾潔仕電器有限公司；量筒、燒杯、果凍杯和溫度計(jì)：市售。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品制備

青錢(qián)柳茶果凍的制備工藝流程如圖1所示。

①青錢(qián)柳茶湯的制備。將青錢(qián)柳葉粉碎過(guò)篩，取1 g青錢(qián)柳葉粉加入100 mL 95 ℃熱水浸泡

15 min，過(guò)濾，即得。②溶膠。稱(chēng)取配方量的魔芋粉、卡拉膠、甘露醇混合均勻，攪拌加入45 ℃左右的蒸餾水中，使其均勻分散，溶脹得膠液。③煮膠。將膠液加熱煮沸3 min，達(dá)到殺菌作用。④調(diào)配。將制備好的青錢(qián)柳茶湯加入膠液中攪拌均勻，稱(chēng)取配方量的檸檬酸和氯化鉀加少量熱水溶解，攪拌加入混合茶湯膠液中。⑤灌裝。將調(diào)配好的膠液罐裝到滅菌的果凍杯里，及時(shí)密封。⑥殺菌冷卻。將灌裝好的青錢(qián)柳茶果凍放入85 ℃熱水中滅菌15 min，自然冷卻后放置冰箱冷藏[6]。

1.2.2 感官評(píng)價(jià)

由15名經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)訓(xùn)練的人組成評(píng)價(jià)小組，參考GB/T 19883—2018及本產(chǎn)品應(yīng)有風(fēng)味制定綜合評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，分別從色澤、口感、形態(tài)和風(fēng)味等4個(gè)方面做出評(píng)定，取平均值作為評(píng)定結(jié)果，感官評(píng)價(jià)采取百分制標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表1。

1.2.3 青錢(qián)柳茶果凍加工工藝單因素實(shí)驗(yàn)

以感官評(píng)分為指標(biāo)，固定料液比為1∶100（g∶mL），復(fù)配膠（魔芋粉∶卡拉膠）比例為1∶1，分別考察青錢(qián)柳茶湯添加量、復(fù)配膠添加量、甘露醇添加量、檸檬酸添加量、氯化鉀添加量對(duì)青錢(qián)柳茶果凍感官品質(zhì)的影響。

1.2.4 Box-Behnken設(shè)計(jì)-響應(yīng)面優(yōu)化

在單因素的基礎(chǔ)上，以青錢(qián)柳茶湯添加量（A）、復(fù)配膠添加量（B）、甘露醇添加量（C）、氯化鉀添加量（D）為響應(yīng)因子，感官評(píng)分（Y）為響應(yīng)值，采用Box-Behnken設(shè)計(jì)-響應(yīng)面法優(yōu)化青錢(qián)柳茶果凍的配方，因素水平如表2所示。

1.2.5 數(shù)據(jù)分析

采用Design-Expert 8.0.6軟件進(jìn)行響應(yīng)面分析及數(shù)據(jù)方差分析，采用Excel進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 茶湯添加量

如圖2所示，隨著青錢(qián)柳茶湯添加量增加，青錢(qián)柳茶果凍感官評(píng)分呈現(xiàn)先升高后持續(xù)降低的變化趨勢(shì)。茶湯添加量為40%時(shí)，感官評(píng)分最高，果凍具有青錢(qián)柳茶風(fēng)味，彈性、色澤及口感俱佳。可能是因?yàn)殡S著茶湯添加量的增加，膠液隨之被稀釋?zhuān)z液分子交聯(lián)程度增大，青錢(qián)柳茶風(fēng)味更加明顯，產(chǎn)品的感官評(píng)分隨之提高；膠液稀釋過(guò)大，導(dǎo)致產(chǎn)品彈性低，口感較差。綜上，茶湯最佳添加量為40%。

2.1.2 復(fù)配膠添加量

如圖3所示，隨著復(fù)配膠添加量增加，青錢(qián)柳茶果凍感官評(píng)分呈現(xiàn)先升高后持續(xù)降低的變化趨勢(shì)。復(fù)配膠添加量為1.0%時(shí)，果凍成型性好，富有彈性，口感軟硬適中，感官評(píng)分最高。可能是因?yàn)閺?fù)配膠添加量過(guò)低時(shí)，膠液分子交聯(lián)不完全，凝膠性質(zhì)較差，使得果凍結(jié)構(gòu)缺乏彈性與韌性，感官評(píng)分較低；當(dāng)添加量超過(guò)1.0%時(shí)，在氫鍵作用下，隨著果凍中膠體分子增多，分子間交聯(lián)作用增強(qiáng)，結(jié)構(gòu)逐漸緊密，使得果凍彈性降低，出現(xiàn)過(guò)硬的現(xiàn)象，感官評(píng)分降低。綜上，最佳復(fù)配膠添加量為1.0%。

2.1.3 甘露醇添加量

甘露醇添加量對(duì)果凍的口感和風(fēng)味有重要影響，如圖4所示，隨著甘露醇添加量的增加感官評(píng)分呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。甘露醇添加量低于10%時(shí)，果凍苦澀味比較明顯，感官評(píng)分較低；甘露醇添加量為10%時(shí)，果凍甜味適中，風(fēng)味明顯，感官評(píng)分最高；甘露醇添加量超過(guò)10%時(shí)，甜味過(guò)重，影響了酸甜比，感官評(píng)分下降。綜上，甘露醇最佳添加量為10%。

2.1.4 檸檬酸添加量

如圖5所示，隨著檸檬酸添加量的增加，果凍感官評(píng)分呈現(xiàn)先升高后降低趨勢(shì)。檸檬酸添加量為0.15%時(shí)，果凍酸甜適中，口感彈牙；檸檬酸添加量超過(guò)0.15%時(shí)，酸味過(guò)重且彈性較差，果凍感官評(píng)分隨之降低，可能是因?yàn)殡S著酸度的增加，膠液膠體結(jié)構(gòu)變疏松，彈性降低，影響感官品質(zhì)。綜上，檸檬酸最佳添加量為0.15%。

2.1.5 氯化鉀添加量

適當(dāng)添加氯化鉀可以提高果凍的彈性和咀嚼性，如圖6所示，隨著氯化鉀添加量的增加，果凍的感官評(píng)分呈現(xiàn)先升高后降低趨勢(shì)。氯化鉀添加量為0.15%時(shí)，感官評(píng)分最高；添加量超過(guò)0.15%后，感官評(píng)分隨著氯化鉀添加量的增加而降低。可能是由于氯化鉀中的鉀離子參與了復(fù)合膠的凝膠過(guò)程，隨著氯化鉀添加量增加，加速了凝膠的老化，使果凍的彈性和咀嚼性下降，感官評(píng)分降低。綜上，氯化鉀最佳添加量為0.15%。

2.2 Box-Behnken設(shè)計(jì)-響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 Box-Behnken設(shè)計(jì)-響應(yīng)面的設(shè)計(jì)與結(jié)果

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選擇青錢(qián)柳茶湯添加量（A）、復(fù)配膠添加量（B）、甘露醇添加量（C）和氯化鉀添加量（D）4個(gè)變量，采用Box-Behnken設(shè)計(jì)-響應(yīng)面設(shè)計(jì)了4因素3水平實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表3。利用Design-Expert 8.0.6軟件進(jìn)行二次多元回歸擬合，得到模型的二次多項(xiàng)回歸方程為

Y=90.72+2.74A+1.56B+1.27C+0.93D+1.75AB+0.075AC+1.30AD+2.70BC-2.07BD-2.02CD-4.63A2-4.48B2-2.77C2-6.12D2

由表4可知，該模型p＜0.000 1，表明回歸方程模型達(dá)到極顯著水平，失擬項(xiàng)p=0.078 3＞0.05，R2為0.947 6，Radj為0.895 1，可以用回歸方程對(duì)青錢(qián)柳茶果凍制備工藝參數(shù)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。在所選取因素水平內(nèi)，對(duì)青錢(qián)柳茶果凍感官評(píng)分影響程度排序?yàn)榍噱X(qián)柳茶湯添加量＞復(fù)配膠添加量＞甘露醇添加量＞氯化鉀添加量。

2.2.2 最佳優(yōu)化結(jié)果及驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

經(jīng)過(guò)響應(yīng)面優(yōu)化，獲得最優(yōu)工藝參數(shù)為青錢(qián)柳茶湯添加量43.68%，復(fù)配膠添加量1.19%，甘露醇添加量10.85%，氯化鉀添加量0.15%。在此工藝配方條件下，青錢(qián)柳茶果凍感官評(píng)分理論值為91.8分。結(jié)合實(shí)際操作可行性，將上述工藝條件組合適度調(diào)整為青錢(qián)柳茶湯添加量為44%、復(fù)配膠添加量1.0%、甘露醇添加量11%，氯化鉀添加量0.15%，平行進(jìn)行3組驗(yàn)證試驗(yàn)，得青錢(qián)柳茶果凍感官評(píng)分為90.4分，RSD值為1.28%，接近預(yù)測(cè)值91.8分，說(shuō)明該模型與實(shí)際情況擬合度高，模型預(yù)測(cè)效果好，可運(yùn)用響應(yīng)面法優(yōu)化青錢(qián)柳茶果凍制備工藝。

3 結(jié)論

以青錢(qián)柳葉、魔芋粉、卡拉膠為原材料，研制青錢(qián)柳茶果凍。以感官評(píng)分為指標(biāo)，采用單因素試驗(yàn)和Box-Behnken設(shè)計(jì)-響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)配方。結(jié)果顯示，青錢(qián)柳茶果凍最佳配方為青錢(qián)柳茶湯添加量44%，復(fù)配膠添加量1.0%，甘露醇添加量11%，氯化鉀添加量0.15%，按此配方制作的青錢(qián)柳茶果凍的感官評(píng)分最高91.8分，顏色呈黃棕色，外觀晶瑩剔透，質(zhì)地均勻且光滑，口感彈牙有韌性，酸甜適口，青錢(qián)柳茶香濃郁，為青錢(qián)柳茶新產(chǎn)品的研發(fā)提供了理論依據(jù)。

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作者簡(jiǎn)介：吳超群（1992—），女，云南昭通人，碩士，講師。研究方向：食物營(yíng)養(yǎng)與健康，中藥新劑型、新技術(shù)。