响应面法优化低糖蓝莓胡萝卜复合果蔬酱的工艺研究

◎ 楚文靖，周 娜，尚传仙，孙 悦

（黄山学院生命与环境科学学院，安徽 黄山 245041）

蓝莓风味独特，营养丰富，具有较高的保健价值，堪称“世界水果之王”，被联合国粮农组织列为人类五大健康食品之一[1]。胡萝卜是传统蔬菜，富含胡萝卜素、维生素及膳食纤维等营养物质，民间素有“小人参”之称。传统的果酱制品糖含量通常在55%以上，属于高糖、高热量食品。近年来，有较多文献报道了低糖果酱的制作[2-4]，如低糖山楂-红枣复合果酱、橘皮番茄复合果酱、五味子刺梨复合功能果酱等，果酱中添加的糖含量都在30%以下，迎合了消费者低糖饮食的需求。

本研究以蓝莓与胡萝卜为原料，研制复合果蔬酱，通过单因素实验确定各原辅料的添加量范围，在此基础上，利用响应面试验对低糖蓝莓胡萝卜复合果蔬酱制作工艺进行优化。该研究为低糖蓝莓胡萝卜复合果蔬酱的工业化生产提供数据支撑和技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

蓝莓、胡萝卜、柠檬与白砂糖（黄山市屯溪区阳湖农贸市场）；柠檬酸、卡拉胶（安徽中南生物科技有限公司）。

HX-PB9636破壁料理机（奥克斯集团有限公司）、AD500S-P实验室分散均质机（上海申鹿仪器仪表有限公司）、AR124CN电子天平（赛多利斯仪器有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 复合果蔬酱制作工艺流程

复合果蔬酱制作工艺流程如图1所示。

图1 复合果蔬酱制作工艺流程图

1.2.2 操作要点

（1）胡萝卜预煮。切片后的胡萝卜在100 ℃沸水中热烫2 min，以利于打浆。

（2）混合调配。蓝莓浆和胡萝卜浆按一定的比例混合均匀。

（3）加热浓缩。柠檬酸、卡拉胶分别用少量热水溶解，白砂糖分次加入。整个加热浓缩过程保持微沸状态，不断搅拌，可溶性固形物含量达到40%时即可。

（4）灌装。将复合果蔬酱趁热灌装于经沸水灭菌处理过的耐高温玻璃瓶中。

（5）杀菌。90 ℃水浴加热15 min。

1.2.3 单因素试验设计

（1）蓝莓与胡萝卜复合比例的确定。分别称取蓝莓与胡萝卜浆，按照质量比2∶3、3∶3、4∶3、5∶3和6∶3进行复配，加热浓缩时添加白砂糖添加量为25%，柠檬酸添加量为0.3%，卡拉胶添加量为0.3%，对最终产品进行感官评价。

（2）白砂糖添加量的确定。称取蓝莓浆与胡萝卜浆质量比为4∶3的果蔬浆5份，每份200 g，加热浓缩时柠檬酸添加量为0.3%，卡拉胶添加量为0.3%，分别加入15%、20%、25%、30%和35%的白砂糖，并对最终产品进行感官评价。

（3）柠檬酸添加量的确定。称取蓝莓浆与胡萝卜浆质量比为4∶3的果蔬浆5份，每份200 g，加热浓缩时卡拉胶添加量为0.3%，白砂糖添加量为25%，分别加入0.2%、0.3%、0.4%、0.5%和0.6%的柠檬酸，并对最终产品进行感官评价。

（4）卡拉胶添加量的确定。称取蓝莓浆与胡萝卜浆质量比为4∶3的果蔬浆5份，每份200 g，加热浓缩时柠檬酸添加量为0.3%，白砂糖添加量为25%，分别加入0.2%、0.3%、0.4%、0.5%和0.6%的卡拉胶，并对最终产品进行感官评价。

1.2.4 响应面试验设计

在单因素实验的基础上，选取蓝莓胡萝卜质量比（A）、白砂糖添加量（B）、柠檬酸添加量（C）和卡拉胶添加量（D）4个因素为自变量，以感官评分为响应值，对低糖蓝莓-胡萝卜复合果蔬酱的制作工艺进行优化。响应面试验因素水平表见表1。

表1 响应面试验因素水平表

1.2.5 产品感官评价

请10位专业人员分别从滋味、组织状态、香气、色泽和涂抹性等5个方面对产品进行感官评分，取其平均值作为产品的最终得分，感官评分标准见表2。

1.2.6 数据处理

每组实验做3次重复，取感官评分的平均值为其最终响应值。利用Design-Expert 8.0软件进行响应面试验设计、数据分析和作图。

表2 产品的感官评分标准表

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

2.1.1 蓝莓胡萝卜复合比例对果蔬酱感官品质的影响

蓝莓与胡萝卜复合配比影响产品的香气、色泽和滋味等。由图2可以看出，蓝莓与胡萝卜质量比对产品的感官评分影响较大。当蓝莓与胡萝卜质量比为4∶3时所得的复合果浆感官评分最高，香味协调，口感细腻，气味清新。

图2 蓝莓与胡萝卜复合配比对产品感官评分的影响图

2.1.2 白砂糖添加量对果酱感官品质影响

白砂糖添加量影响产品的滋味和组织状态。由图3可以得出，白砂糖添加量对产品的感官评分影响较大。加入25%的白砂糖时所得的复合果蔬酱感官评分最高。果酱口感细腻，香味协调，酸甜适中。

2.1.3 柠檬酸添加量对果酱感官品质影响

柠檬酸添加量影响产品的滋味和色泽。由图4可以得出，当产品中柠檬酸的添加量为0.4%时所研制的果酱感官评分最高，酸甜可口，黏度适中，光泽度好，口感细腻。

图3 白砂糖添加量对产品感官评分的影响图

图4 柠檬酸添加量对产品感官评分的影响图

2.1.4 卡拉胶添加量对果酱感官品质影响

卡拉胶添加量影响产品的组织状态和涂抹性。由图5可以得出，加入0.4%的卡拉胶时所得的复合果蔬酱感官评分最高，黏度适中，口感细腻，酸甜可口，涂层连贯，有光泽。

图5 卡拉胶添加量对产品感官评分的影响图

2.2 响应面设计试验结果与分析

2.2.1 响应面实验设计方案及结果

按照表1的4因素3水平设计，根据Design-Expert 8.0 软件中的Box-Behnken中心组合试验设计原理，所得出的各因素水平及编码以及由此设计产生的29组试验结果见表3。

表3 响应面试验设计及结果表

2.2.2 回归方程拟合及方差分析

利用Design-Expert 8.0软件对表3的数据进行分析，得到感官得分（Y）与蓝莓胡萝卜质量比（A）、白砂糖添加量（B）、柠檬酸添加量（C）和卡拉胶添加量（D）四个因素之间的二次多项回归模型方程为：

对该模型进行方差分析，各项回归系数及其显著性结果如表4所示。由表4可知，此模型p＜0.000 1，回归方程极显著，失拟项p=0.098 1＞0.05，不显著，表明所得回归方程与实际拟合中非正常误差所占比例较小[5]，使用该模型能够模拟和预测4个因素对复合果蔬酱感官评分的影响。

由表4可知，对复合果蔬酱感官评分影响程度的大小顺序为：蓝莓胡萝卜质量比（A）＞白砂糖添加量（B）＞卡拉胶添加量（D）＞柠檬酸添加量（C）。AB、AD和CD的p值都＜0.01，说明蓝莓胡萝卜质量比与白砂糖添加量，蓝莓胡萝卜质量比与卡拉胶添加量，卡拉胶添加量与柠檬酸添加量对产品的影响都存在交互作用，并对产品感官评分的影响极显著。

表4 蓝莓胡萝复合果蔬酱回归模型及方差分析表

2.2.3 响应面图分析

为进一步研究各因素的交互作用对低糖蓝莓胡萝卜复合果蔬酱感官得分的影响。利用Design-Expert 8.0软件绘制响应面和等高线分析图，见图6、图7、图8。

两个因素交互作用显著与否可以根据等高线的形状来判断，响应面的最高点的图形形状越趋向于圆形，则说明这两个因素之间的交互作用越不明显；响应面的最高点的图形形状越趋向于椭圆，则说明这两个因素之间的交互作用越明显[6]。

由图6可知，蓝莓胡萝卜质量比（A）与白砂糖添加量（B）间等高线表明其响应面的最高点呈现较为椭圆的形状，即A与B两个因素之间交互明显。从两个因素的响应面可以看出，随着蓝莓比例和白砂糖添加量的逐渐增大，感官得分先增加后减小，说明这两个因素明显的影响了感官品质；由图7可知，蓝莓胡萝卜质量比（A）与卡拉胶添加量（D）响应面最高点呈现的图形为椭圆形，说明A、D这两个因素之间的交互作用非常明显，响应面图的曲面的倾斜程度较大，且随着蓝莓比例与增稠剂卡拉胶添加量的增加，感官得分呈现先增大或减小的变化。因此，这两个因素极大的影响了感官品质；由图8可知，柠檬酸添加量（C）与增稠剂卡拉胶添加量（D）间的等高线表示其响应面的最高点呈现较为椭圆的形状，即两个因素有显著的交互作用。

图6 蓝莓胡萝卜质量比（A）与白砂糖添加量（B）交互作用的等高线图和响应面图

图7 蓝莓胡萝卜质量比（A）与卡拉胶添加量（D）交互作用的等高线图和响应面图

图8 柠檬酸添加量（C）与卡拉胶添加量（D）交互作用的等高线图和响应面图

2.3 验证性试验

根据Design-Expert 8.0软件对回归方程及响应面的预测估算，得到蓝莓胡萝卜复合果蔬酱的最佳工艺配方为：蓝莓与胡萝卜的质量比4∶3.1、白砂糖添加量24.89%、柠檬酸添加量0.37%及增稠剂卡拉胶添加量0.41%时，预测此时蓝莓胡萝卜复合果蔬酱的感官得分最高，为94.23。为了验证模型的准确性，并考虑到实际操作的方便性，选择蓝莓与胡萝卜的质量比4∶3，白砂糖添加量25%，柠檬酸添加量0.4%，增稠剂卡拉胶添加量0.4%，进行验证试验。实际测得的感官得分为95.1，与预测值接近，说明该模型可以反映各因素对蓝莓胡萝卜复合果蔬酱制作工艺的影响，具有一定的实用价值。

3 结论

用新鲜蓝莓、胡萝卜制作复合果蔬酱，在单因素实验的基础上，用响应面法对复合果蔬酱的制作工艺进行优化，建立了感官评分的回归模型。由该模型优化后的复合果蔬酱最佳配方为：蓝莓与胡萝卜质量比4：3、白砂糖添加量25%、柠檬酸添加量0.4%及增稠剂卡拉胶添加量0.4%，在此条件下研制出的复合果蔬酱感官评分为95.1，与模型预测结果接近，验证了该模型的可靠性。该条件下制作的低糖蓝莓胡萝卜复合果蔬酱色泽均匀自然、口感细腻、酸甜适口，为蓝莓及胡萝卜产品的开发提供了科学依据。