响应面优化桂花糯米藕复合糖液配方的研究

窦 勇，胡佩红

（1.江苏财经职业技术学院 粮食工程与管理系，江苏 淮安 223003；2.淮安正昌饲料有限公司 技术品管部，江苏 淮安 223005）

0 引言

桂花糯米藕又名蜜汁糯米藕，糯米灌在莲藕中，配以桂花卤、大红枣等辅料精心制作而成，是江南地区传统菜式中一道独具特色的中式甜品，以其香甜、清脆、桂花香气浓郁而享有口碑.其中糖液配方、糖煮时间是影响桂花糯米藕口感的关键因素，糖液配制、糖煮时间控制不当，会严重影响产品的甜味、香味以及绵糯的口感.工业化生产桂花糯米藕，需要产品性质稳定，口感均一，迎合大众消费者的消费习惯.为此，本研究将白砂糖、香兰素、柠檬酸和桂花卤作为复合糖液原料，制成复合糖液，采用单因素分析和响应面优化分析法筛选出桂花糯米藕糖液的最佳配方，确定了最佳糖煮时间，生产出风味优良，香、甜、糯、可口，品质稳定的适合工业化生产的优质桂花糯米藕.

1 材料与方法

1.1 材料与设备

鲜藕、糯米为市售；白砂糖、柠檬酸、香兰素、植酸、NaCl、D-异Vc 钠均为食品级，购于淮安市金鹏食品添加剂有限公司；桂花卤为本实验室自制.

LDZX-50FA 立式高压蒸汽灭菌器：上海申安医疗器械厂；DZQ400-2D 真空包装机：温州市鹿城黄河包装机械厂；电子分析天平FA1004 型：上海精科天平仪器厂；JYL-300 蒸煮锅：九江精业食品机械有限公司.

1.2 桂花糯米藕生产工艺流程

糯米→挑选→浸泡（糯米浸泡30 min 后捞出沥干）.

鲜藕→清洗→去皮→去节→护色（室温护色30 min）→灌米→糖煮→切片（4～6 mm）→冷却风干→装袋→封口→杀菌（116～117 ℃，40 min）→保温→入库→装箱.

1.3 复合糖液组成单因素试验[1]

根据预试验，在食用盐浓度为0.03%、三氯蔗糖用量为0.05%条件下，设置单因素水平：白砂糖10%、20%、30%、40%、50%、60%；香兰素0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%；柠檬酸0.06%、0.08%、0.1%、0.12%、0.14%、0.16%；桂花卤0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%；固定3 个因素水平，设置另一因素不同水平，进行试验，确定最佳单因素水平，作为响应面分析基础水平.

1.4 RSM 试 验 分 析[2～4]

根据单因素试验结果，采用Design Expert7.0.0软件，利用响应面分析法中Box-Behnken 设计白砂糖、香兰素、柠檬酸、桂花卤4 个因素3 个水平，并以影响桂花糯米藕的感官评分为响应值，设计试验，以期获得高感官评分的最佳糖液配方，Box-Behnken 设计试验因素水平见表1.

表1 Box-Behnken 设计试验因素水平编码Table 1 Box -Behnken design experimental factor levels coding

1.5 最佳糖煮时间的确定

取1.4 中最佳试验结果进行糖煮时间确定试验，常压条件下，进行蒸煮，糖煮时间分别为30 min、60 min、90 min、120 min、150 min，按表2 中的感官评分标准，确定出最佳的糖煮时间.

1.6 感官质量评价

从色泽、滋味、香味、组织状态4 个方面对桂花糯米藕感官品质进行评定，评价标准见表2.

表2 桂花糯米藕产品的感官评分标准Table 2 Sensory score standard of osmanthus lotus root stuffed with glutinous rice

2 结果与分析

2.1 复合糖液单因素试验

由图1—图4 可知，随着桂花卤、柠檬酸、香兰素、白砂糖用量增大，感官评分均呈先上升后下降趋势，桂花卤为0.3%时，产品品质最好，得分为88分；柠檬酸为0.12%时，产品品质最好，得分为92分；香兰素为0.02%时，得分最高为92 分；白砂糖为30%时，得分最高为91 分.故桂花卤、柠檬酸、香兰素、白砂糖最佳用量分别为0.3%、0.12%、0.02%、30%，以此用量作为在糖液配比响应面分析试验中的0 水平.

图1 桂花卤用量对产品感官品质的影响Fig.1 Influence of sweet scented osmanthus flavoring on the sensory quality of the produnt

图2 柠檬酸用量对产品感官品质的影响Fig.2 Influence of citric acid content on the sensory quality of the product

图3 香兰素用量对产品感官品质的影响Fig.3 Influence of vanillin content on the sensory quality of the product

图4 白砂糖用量对产品感官品质的影响Fig.4 Influence of white sugar content on the sensory quality of the product

2.2 响应面Box-Behnken 试验

2.2.1 模型的建立及其显著性检验

利用Design Expert7.0.0 软件通过逐步回归对表3 试验数据进行回归拟合，得到感官综合评分Y对以上4 个因素的二次多项回归模型为：

Y=-319.632+9.179X1+6 011X2+2 782.333X3+292.067X4-7.5X1X2+5.625X1X3-2.65X1X4+2 000X2X3-1 975X2X4+775X3X4-0.144X12-1.289X22-13 964.58X32-413.583X42.该方程方差分析结果和回归方程系数显著性检验见表4.

表3 Box-Behnken 试验结果Table 3 Box -Behnken test results

由表4 回归方程模型方差分析结果可知，模型具有高度的显著性（P＜0.000 1），失拟项不显著（P=0.112 7＞0.05），R2Adj=0.951 5 和Adeq Precision（性噪比）=22.567 远远大于4，可知该回归方程拟合度和可信度均很高，能够很好地对桂花糯米藕感官评分进行预测.由表4 可知，一次项中X1、X2、X3偏回归系数极显著，说明白砂糖、香兰素和柠檬酸对桂花糯米藕感官评分有极显著的影响，X4偏回归系数高度显著，说明桂花卤对桂花糯米藕感官评分有高度显著的影响.由F 值可以看出，4 因素对桂花糯米藕感官评分的影响顺序为香兰素＞白砂糖＞柠檬酸＞桂花卤.

表4 回归方程方差分析结果Table 4 Regression equation of variance analysis results

2.2.2 响应曲面分析

根据回归方程，利用Design Expert7.0.0 软件作响应曲面及等高曲线，考察所拟合的响应面形状，分析香兰素、白砂糖、柠檬酸、桂花卤相互作用对桂花糯米藕的感官评分的影响，其响应曲面及等高曲线如图5—图10 所示.

图5 香兰素和白砂糖对桂花糯米藕感官评分影响的响应面与等高线Fig.5 Response surface and contour plots for the effect of vanillin and white sugar on sensory score of sweetscented osmanthus lotus root stuffed with glutinous rice

图6 柠檬酸和白砂糖对桂花糯米藕感官评分影响的响应面与等高线Fig.6 Response surface and contour plots for the effect of citric acid and white sugar on sensory score of sweet-scented osmanthus lotus root stuffed with glutionous rice

图7 桂花卤和白砂糖对桂花糯米藕感官评分影响的响应面与等高线Fig.7 Response surface and contour plots for the effect of sweet osmanthus flavoring and white sugar on sensory score of sweet-scented osmanthus lotus root stuffed with glutinous rice

图8 柠檬酸和香兰素对桂花糯米藕感官评分影响的响应面与等高线Fig.8 Response surface and contour plots for the effect of citric acid and vanillin on sensory score of sweet-scented osmanthus lotus root stuffed with glutinous rice

等高线的形状可反映出因素交互作用的强弱，椭圆形表示两因素交互作用显著，圆形交互作用不显著[5].比较图5—图10，白砂糖和桂花卤的交互作用显著（P=0.022 6＜0.05），相比其他因素之间交互作用不显著，特别是白砂糖和香兰素的等高线基本呈圆形，交互作用不明显.由图5—图7可知，当香兰素或柠檬酸或桂花卤用量固定时，感官评分随白砂糖用量增加先升高后降低，原因是白砂糖的量较低时甜度和黏度均不够，用量升高后其甜度和黏度达到最佳值，如继续升高产品过甜，黏度过大，感官评分相应降低.由图5、图8、图9 可知，白砂糖或柠檬酸或桂花卤用量一定时，感官评分随香兰素用量增加，先升高后降低，原因可能是香兰素用量过大掩盖了桂花莲藕本身特有的香味，感官评分降低.由图6、图8、图10 可知，当白砂糖或香兰素或桂花卤用量一定时，感官评分均随柠檬酸用量增加，开始略微先升高，而后明显降低，原因可能是柠檬酸用量过大会明显提高产品酸味，直接影响产品风味，降低感官评分.由图7、图9、图10可知，白砂糖或香兰素或柠檬酸用量一定时，感官评分均随桂花卤的用量增加，先升高后降低，但降低幅度不显著，原因可能是桂花卤赋予了产品特有香味，用量过大会掩盖莲藕自身香味，降低感官评分.

图9 桂花卤和香兰素对桂花糯米藕感官评分影响的响应面与等高线Fig.9 Response surface and contour plots for the effect of sweet osmanthus flavoring and vanillin on sensory score of sweet-scented osmanthus lotus root stuffed with glutinous rice

图10 桂花卤和柠檬酸对桂花糯米藕感官评分影响的响应面与等高线Fig.10 Response surface and contour plots for the effect of sweet osmanthus sensory score of flavoring and citric acid on sweet-scented osmanthus lotus root stuffed with glutinous rice

2.3 响应面优化结果与验证试验

根据回归模型，通过Design Expert7.0.0 软件分析得出，桂花糯米藕糖液的最佳配比优化结果为：白砂糖30.61%、香兰素0.02%、柠檬酸0.11%和桂花卤0.3%，预期感官评分为92.2.为了检验Box-Behnken 试验设计所得结果的可靠，采用响应面优化糖液结果，进行3 组平行试验生产桂花糯米藕，所得产品综合感官评分平均分为91.9，这与响应面预测评分92.2 基本一致，说明响应面优化预测结果与实际结果相符，可信度高，具有实用价值.本研究生产出的桂花糯米藕色泽美观、均匀，甜味适中，口感香糯可口，无严重褐变现象，成品品质优良.

2.4 糖煮时间的确定（图11）

图11 糖煮时间对成品感官品质的影响Fig.11 Effect of sugar cooking time on sensory quality of the product

由图11 可知，糖煮时间为30～90 min 时产品感官得分先呈现上升趋势，在90 min 时产品的感官得分最高，在90 min 后，感官评分下降.糖煮120 min、150 min 时的色泽偏深，产品品质偏软，口感较差.可见，糖煮时间过短，甜度不够；糖煮时间过长，则产品口感、色泽较差，故糖煮最佳时间选定为90 min.

3 结论

本研究通过单因素试验和RSM 法对桂花糯米藕复合糖液配方进行优化，有效提高了桂花糯米的感官品质，为工业化生产桂花糯米藕打下基础.此复合糖液最佳配方为：白砂糖30.61%、香兰素0.02%、柠檬酸0.11%和桂花卤0.3%的复合糖煮液，最佳糖煮时间为90 min.按此工艺生产的桂花糯米藕香糯可口，带有淡淡的桂花香味，整体风味佳.

［1］张美霞.全藕粉生产过程中护色技术的研究［J］.食品工业科技，2012，33（13）：283-335.

［2］牛晓晖，华东.响应面法优化大蒜多糖的提取工艺研究［J］.中国调味品，2014，39（5）：63-67.

［3］李霞，李永才，毕阳.响应面法优化兰州百合干无硫护色剂配方［J］.食品科学，2014，35（4）：16-20.

［4］邓泽丽，李洪军，项怡.响应面分析法优化超声辅助提取山楂中总黄酮的工艺［J］.西南大学学报：自然科学版，2014，36（8）：160-166.

［5］李超，王卫东，郑义，等.响应面法优化原花青素的超声波协同微波工艺［J］.食品与发酵工业，2009，35（10）：167-171.