响应面法优化陇南黄樱桃低糖保健酱配方研究

叶文斌，马应丽，李 娜，王杜丽

（1.陇南师范高等专科学校农林技术学院，甘肃 陇南 742500；2.陇南特色农业生物资源研究开发中心，甘肃 陇南 742500）

陇南成县黄樱桃（Prunus avium L.）属蔷薇科李属乔木，品种属于中国樱桃，在我国具有悠久的栽培历史，是陇南栽培面积较大的早熟高产特有樱桃品种，其皮薄多汁，颜色金黄，含有较多的糖类、有机酸、微量元素等营养成分，备受消费者欢迎[1-2]。《本草纲目》中记载，樱桃有补中益气、祛湿止痛等功效。研究表明，樱桃具有抗炎、抗肿瘤、抗衰老、降血糖[3-4]和止痛风等作用[5]，在延缓疲劳、软化血管、促进血红蛋白再生[6-7]和预防心脑血管等疾病方面也有很好的作用[8]。黄果槲寄生[Viscum coloratum(Kom.)Nakai f.lutescens Kitag.]是槲寄生常见种类之一，由于果皮颜色成熟后呈黄色，在中医药上入药效果等同于槲寄生[9-10]，也是目前市场上主流的药用槲寄生。黄果槲寄生果实多糖是其主要的生物活性物质和有效成分[11-12]，近年来，随着对黄果槲寄生果实多糖研究的进一步深入，发现其具有保肝和提高免疫力等多种生物活性功能[13-14]。甘肃省陇南地区生态分布复杂，黄果槲寄生药源充足，开发潜力巨大。

随着人们生活水平的提高，对食品种类和新产品的开发需求也日益增加。陇南黄樱桃呼吸跃变明显，易腐烂、掉梗和褐变，极不易贮存，这制约了陇南黄樱桃果实产业的发展，而黄樱桃的深加工研究还处于探索阶段。本研究以陇南黄樱桃鲜果为原料，添加槲寄生果实多糖制备黄樱桃保健酱，并将其应用到工业化生产中，旨在探索将黄樱桃和槲寄生果实多糖结合，研制一种可以直接食用的保健食品，以期为黄樱桃深加工和保健新产品的开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

黄樱桃，采于陇南市成县；黄果槲寄生果实多糖，由陇南师范高等专科学校食品教研室提供；木糖醇和柠檬酸，南京熙美诺生物科技有限公司产品；果胶，郑州万瑞达化工产品有限公司产品；氯化钙，山东鹏展化工有限公司产品；D-异抗坏血酸钠，郑州万搏化工产品有限公司产品。以上添加剂均为食品级，纯度均为99.9%以上。

1.1.2 仪器与设备

BOD-150 型电热恒温干燥箱，鑫贝西科学仪器（山东）有限公司；WYA-2S 型数显阿贝折射仪，北京通世华港设备有限公司；FA1004 型电子天平，鹤壁市科达仪器仪表有限公司；DK-98-II 型单联2 kW 万用电炉，天津市泰斯特仪器有限公司；PHSJ-4F 型pH计，深圳市信亿达科技有限公司；UV2800 型紫外可见分光光度计，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；AA320N 型石墨炉原子吸收光谱仪，浙江纳德科学仪器有限公司；ZNN-D6 型六速旋转粘度仪，东莞博莱德仪器设备有限公司；BJPX-400 型生化培养箱，山东博科生物产业有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

陇南黄樱桃鲜果→清洗→去核→打浆→熬煮→添加其他添加物→浓缩→装瓶→封口→灭菌→冷却→包装

1.2.2 操作要点

1.2.2.1 材料选择

选择颜色鲜黄，果实完整、成熟适度、无虫病腐烂的陇南黄樱桃鲜果，用水冲洗果皮，去除杂物，擦干水分备用。

1.2.2.2 护色、打浆

将陇南黄樱桃鲜果去蒂去核，用0.05%氯化钠水溶液浸泡20 min 护色后，捞出沥干水分，用组织捣碎机破碎打浆，搅拌均匀。

1.2.2.3 腌制、入锅

取一个干净的容器倒入破碎后的黄樱桃，用木糖醇腌制10 min，倒入锅内，加入适量水，开火烧开。

1.2.2.4 熬煮

小火熬制汤液至浓稠，待果酱基本均一时，加入柠檬酸和黄果槲寄生果实多糖，继续小火熬煮并不断搅拌20 min，待果酱组织透明度增加，黏稠度提高，检测果酱中可溶性固形物含量，可溶性固形物含量达到45%左右时再添加氯化钙和D-异抗坏血酸钠稳定颜色和调节pH 值，继续小火熬煮，搅拌5 min 后停止浓缩。

1.2.2.5 脱气、灌装

将经浓缩后制得的果酱迅速装瓶，装瓶时保持瓶温在45 ℃左右；装瓶不可过满，留有1～2 cm 顶隙为宜；果酱需在10 min 内完成装瓶，以保证装瓶完成时果酱温度维持在80 ℃以上。瓶口采用热灌装脱气法进行密封，放入灭菌锅中90 ℃灭菌20 min，待果酱冷却至室温后置于阴凉干燥处备用。

1.2.3 单因素试验设计

以下百分比均为质量百分比，果酱中氯化钙添加量固定为0.02%，D-异抗坏血酸钠添加量固定为0.10%。

1.2.3.1 黄樱桃果肉添加量对陇南黄樱桃低糖保健酱感官品质的影响

在综合考虑成本和前期试验的基础上，固定木糖醇添加量16%，黄果槲寄生果实多糖添加量0.03%，柠檬酸添加量0.18%，考察黄樱桃果肉添加量分别为40%、50%、60%、70%和80%时对果酱感官评分的影响，以确定最佳果肉添加量。

1.2.3.2 木糖醇添加量对陇南黄樱桃低糖保健酱感官品质的影响

在综合考虑成本和前期试验的基础上，固定黄樱桃果肉添加量60%，柠檬酸添加量0.18%，黄果槲寄生果实多糖添加量0.03%，考察木糖醇添加量分别为12%、14%、16%、18%和20%时对果酱感官评分的影响，以确定最佳木糖醇添加量。

1.2.3.3 柠檬酸添加量对陇南黄樱桃低糖保健酱感官品质的影响

在综合考虑成本和前期试验的基础上，固定黄樱桃果肉添加量60%，木糖醇添加量16%，黄果槲寄生果实多糖添加量0.03%，考察柠檬酸添加量分别为0.14%、0.16%、0.18%、0.20%和0.22%时对果酱感官评分的影响，以确定最佳柠檬酸添加量。

1.2.3.4 黄果槲寄生果实多糖添加量对果酱品质的影响

在综合考虑成本和前期试验的基础上，固定黄樱桃果肉添加量60%，木糖醇添加量16%，柠檬酸添加量0.18%，考察黄果槲寄生果实多糖添加量分别为0.10%、0.20%、0.30%、0.40%和0.50%时对果酱感官评分的影响，以确定最佳黄果槲寄生果实多糖添加量。

1.2.4 响应面试验设计

依据单因素试验结果，根据响应面Box-Benhnken中心试验组合设计，以黄樱桃果肉添加量（A）、木糖醇添加量（B）、柠檬酸添加量（C）、黄果槲寄生果实多糖添加量（D）为影响因素，以陇南黄樱桃低糖保健果酱感官评分为响应值进行响应面组合试验，对陇南黄樱桃低糖保健果酱配方进行优化，试验因素和水平见表1。

表1 陇南黄樱桃低糖保健果酱配方优化因素与水平的响应面设计Table 1 Response surface design for factors and levels of jam optimization process 单位：%

1.2.5 感官评价

将制备的陇南黄樱桃低糖保健果酱冷却至室温，在温度为22～25 ℃和相对湿度为85%～90%的条件下放置7 d，观察无污染后对产品进行感官评定，邀请5男5 女共10 名食品相关专业人员，根据果酱的色泽、组织状态、口感、风味及涂抹性进行综合评价[15-16]，感官评分标准见表2。

表2 陇南黄樱桃低糖保健果酱感官评分标准Table 2 Sensory evaluation standards of Prunus avium L.low sugar health-care jam

1.2.6 黏度测定

准确称取陇南黄樱桃低糖保健果酱80.0 g，放入500 mL 烧杯中，用蒸馏水稀释调节果酱，用折光计测定果酱的可溶性固形物，当可溶性固形物含量稳定在12%时，将其放入25 ℃水浴锅中恒温加热1 h，用六速旋转粘度仪的4 号转子，在转速为30 r/min 的条件下进行黏度测定[16-17]。

1.2.7 数据处理

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 黄樱桃果肉添加量对陇南黄樱桃低糖保健果酱感官品质的影响

由图1 可知，黄樱桃果肉添加量对果酱的感官评分有较大影响。随着黄樱桃果肉添加量由40%逐渐增加到60%时，感官评分呈上升趋势；当黄樱桃果肉添加量为70%～80%时，感官评分呈下降趋势。添加量为60%时果酱的感官评分最高，这是因为黄樱桃果肉太多会影响果酱的口感，浓度太高会使果酱黏稠、光泽降低且口感粗糙。因此，确定选取黄樱桃果肉添加量50%、60%和70%进行后续果酱配方优化研究。

图1 黄樱桃果肉添加量对陇南黄樱桃低糖保健果酱感官品质的影响Fig.1 Effects of Prunus avium L.fresh fruit contents on sensory qualities of Prunus avium L.low sugar health-care jam of Longnan

2.1.2 木糖醇添加量对陇南黄樱桃低糖保健果酱感官品质的影响

由于木糖醇不参与人体内血糖代谢，也不会使人体血糖升高，所以目前被作为甜味剂和营养补充剂广泛添加到食品中，也常用做糖尿病患者的辅助治疗剂[18]。由图2 可知，随着木糖醇添加量的逐渐增加，产品感官评分也逐渐上升，当木糖醇添加量为16%时，果酱的感官评分最高，超过这个浓度感官评分逐渐降低，这是因为木糖醇的浓度太高会产生甜腻感。因此，选取木糖醇添加量14%、16%和18%进行后续果酱配方优化研究。

图2 木糖醇添加量对陇南黄樱桃低糖保健果酱感官品质的影响Fig.2 Effects of xylitol contents on sensory qualities of Prunus avium L.low sugar health-care jam of Longnan

2.1.3 柠檬酸添加量对陇南黄樱桃低糖保健果酱感官品质的影响

柠檬酸是食品加工中常用的酸味添加剂和钙离子强化剂，具有很好的抗氧化和防腐作用，不但能改善食品的感官性状[19]，还能与D-异抗坏血酸钠共同协作，控制果酱的pH 值，防止氧化酸败，共同稳定果酱的颜色[20-21]。如图3 所示，当柠檬酸添加量为0.14%～0.18%时，产品的感官评分逐渐上升；当添加量为0.18%时，果酱的感官评分最高，增色效应明显，果酱颜色鲜艳光亮；柠檬酸添加量为0.20%～0.22%时，感官评分下降，果酱颜色变深、酸味明显、失去黄樱桃的原色。因此，选定柠檬酸添加量0.16%、0.18%和0.20%进行后续果酱配方优化研究。

图3 柠檬酸添加量对陇南黄樱桃低糖保健果酱感官品质的影响Fig.3 Effects of citric acid contents on sensory qualities of Prunus avium L.low sugar health-care jam of Longnan

2.1.4 黄果槲寄生果实多糖添加量对陇南黄樱桃低糖保健果酱感官品质的影响

黄果槲寄生果实多糖具有很好的黏性、流变性和协效性[11-12]，在果酱工艺中可起到增稠的作用，还会与添加剂中的Ca2+发生交联作用，提高成胶性，使果酱组织更加分散均一，同时还会与柠檬酸及D-异抗坏血酸钠共同稳定果酱的色素[20-21]。由图4 所示，当黄果槲寄生果实添加量为0.10%～0.30%时，产品的感官评分呈逐渐上升趋势；当添加量大于0.30%时，感官评分呈下降趋势；当添加量为0.30%时，果酱的感官评分最高。因此，选定黄果槲寄生果实多糖添加量0.20%、0.30%和0.40%进行后续果酱配方优化研究。

图4 黄果槲寄生果实多糖添加量对陇南黄樱桃低糖保健果酱感官品质的影响Fig.4 Effects of Viscum coloratum polysaccharides contents on sensory qualities of Prunus avium L.low sugar health-care jam of Longnan

2.2 陇南黄樱桃低糖保健果酱配方响应面优化试验

根据单因素试验结果，以黄樱桃果肉添加量、木糖醇添加量、柠檬酸添加量和黄果槲寄生果实多糖添加量为自变量，以感官评分为响应值，进行响应面优化，试验设计及结果见表3。

表3 响应面试验设计及结果Table 3 Box-behnken design and experimental results

对上述试验数据进行多元回归分析，拟合得到各试验因素对感官评分的回归方程为：Y=88.12+13.37A+2.66B-1.83C-0.10D-1.01AB+0.65AC+0.58AD-0.47BC-2.58BD-0.97CD-5.95A2-8.14B2-6.33C2-6.88D2。

由表4 可知，回归模型极显著（P=0.0008，P＜0.01），说明模型对响应值拟合良好。模型决定系数R2=0.979 4，校正系数=0.973 5，两者非常接近，说明响应面二次回归拟合度很好。失拟项不显著（P=0.644 5，P＞0.05）说明所构建模型与试验误差小，以上结果说明，模型能很好地反映陇南黄樱桃低糖保健果酱的感官评分与黄樱桃果肉、木糖醇、柠檬酸和黄果槲寄生果实多糖添加量之间的关系，试验值与预测值很接近，可信度较高。A 的一次项和二次项及B、D 的二次项达到极显著水平（P＜0.01），B、C、D 的一次项和C的二次项达到显著水平（P＜0.05），A、B、C、D 的所有交互项均为显著水平（P＜0.05），说明试验因素对响应值不是简单的线性关系，黄樱桃果肉、木糖醇、柠檬酸和黄果槲寄生果实多糖添加量对陇南黄樱桃低糖保健果酱配方的优化影响显著。各因素影响陇南黄樱桃低糖保健果酱感官评分的主次顺序为：黄樱桃果肉添加量（A）＞木糖醇添加量（B）＞柠檬酸添加量（C）＞黄果槲寄生果实多糖添加量（D）。

表4 回归模型方差分析Table 4 Response surface and ANVOA analysis

续表4 回归模型方差分析Continue table 4 Response surface and ANVOA analysis

如图5～10 所示，果酱中黄樱桃果肉添加量、木糖醇添加量、柠檬酸添加量和黄果槲寄生果实多糖添加量4 因素之间的响应曲面均为凸面，而且曲面坡度都比较陡峭，说明各因素之间的交互作用复杂；陇南黄樱桃低糖保健果酱感官评分响应值存着极高值[15]，因素之间呈现的响应曲面等高线均在水平－1～1 的范围之间，说明保健果酱4 因素加工工艺的最优条件在所选的浓度范围之内[15]。

图5 黄樱桃果肉和木糖醇添加量的交互作用对陇南黄樱桃低糖保健果酱影响的响应曲面图Fig.5 Response surface diagram showing the interaction effects of Prunus avium L.pulp contents and xylitol additions on Prunus avium L.low sugar health-care jam of Longnan

根据所得的拟合的多元回归方程可以确定保健果酱加工工艺的最佳工艺参数为：黄樱桃果肉添加量61.28%，木糖醇添加量16.19%，柠檬酸添加量0.18%，黄果槲寄生果实多糖添加量0.33%，保健果酱的的软件预测感官评分理论值为95.41 分。在最佳工艺参数条件下，制备果酱，并开展感官评价，得分为94.47分，与预测感官评价理论值相近。

图6 黄樱桃果肉和柠檬酸添加量的交互作用对陇南黄樱桃低糖保健果酱影响的响应曲面图Fig.6 Response surface diagram showing the interaction effects of Prunus avium L.pulp contents and citric acid additions on Prunus avium L.low sugar health-care jam of Longnan

图7 黄樱桃果肉和黄果槲寄生果实多糖添加量的交互作用对陇南黄樱桃低糖保健果酱影响的响应曲面图Fig.7 Response surface diagram showing the interaction effects of Prunus avium L.pulp contents and Viscum coloratum polysaccharides additions on Prunus avium L.low sugar healthcare jam of Longnan

图8 木糖醇和柠檬酸添加量的交互作用对陇南黄樱桃低糖保健果酱影响的响应曲面图Fig.8 Response surface diagram showing the interaction effects of citric acid and xylitol additions on Prunus avium L.low sugar health-care jam of Longnan

图9 木糖醇和黄果槲寄生果实多糖添加量的交互作用对陇南黄樱桃低糖保健果酱影响的响应曲面图Fig.9 Response surface diagram showing the interaction effects of Viscum coloratum polysaccharides additions and xylitol additions on Prunus avium L.low sugar health-care jam of Longnan

2.3 陇南黄樱桃低糖保健果酱指标

2.3.1 感官品质指标

依据标准GB/T 22474—2008[22]和QB/T 1386—2017[23]的感官指标要求对陇南黄樱桃低糖保健果酱产品进行检验，制备的果酱酱体呈现出一致的黄樱桃原色、光亮诱人，均匀一致、不流散、无汁液渗出、无糖结晶，具有黄樱桃原始风味、酸甜爽口、口感细腻、香味协调、风味独特，易于涂抹且涂层均匀光滑，无肉眼可见杂质。

图10 柠檬酸和黄果槲寄生果实多糖添加量的交互作用对陇南黄樱桃低糖保健果酱影响的响应曲面图Fig.10 Response surface diagram showing the interaction effects of citric acid additions and Viscum coloratum polysaccharides additions on Prunus avium L.low sugar health-care jam of Longnan

2.3.2 理化和微生物指标

按照最佳配方制备的陇南黄樱桃低糖保健果酱理化指标和微生物指标检测结果如表5 和表6 所示。果酱各项理化指标均符合果酱标准GB/T 22474—2008[22]规定的要求；未检出致病菌。

表5 陇南黄樱桃低糖保健果酱理化指标Table 5 Quality indicators of Prunus avium L.low sugar health-care jam of Longnan

表6 陇南黄樱桃低糖保健果酱微生物指标Table 6 Microbiological indicators of Prunus avium L.low sugar health-care jam of Longnan

3 结论

本研究以陇南产黄樱桃鲜果为原料，加工研制低糖保健果酱。通过单因素试验对黄樱桃果肉添加量、木糖醇添加量、柠檬酸添加量和黄果槲寄生果实多糖添加量进行筛选，根据感官评分采用Box-Benhnken中心组合设计试验，优化低糖保健果酱的最佳配方为：黄樱桃果肉添加量61.28%，木糖醇添加量16.19%，柠檬酸添加量0.18%，黄果槲寄生果实多糖添加量0.33%，添加0.02%的氯化钙和0.10%的D-异抗坏血酸钠，得到质地良好的保健酱产品，酱体鲜黄，有光泽，甜酸适口，组织状态良好，可溶性固形物含量55.54%，总糖含量34.36%，pH 3.86，黏度25.89 cm/30 s，感官评分为94.47 分。