响应面优化红酸汤固体饮料配方

张金桃

摘要：为开发红酸汤固体饮料，以红酸汤为主要原料，在红酸汤、蔗糖、复合稳定剂和柠檬酸添加量等单因素试验的基础上，以模糊数学感官评分为响应值，采用响应面优化红酸汤固体饮料产品配方。结果表明，红酸汤固体饮料的最佳配方为：红酸汤41.0%，蔗糖6.0%，复合稳定剂0.70%，柠檬酸0.05%，实际感官评分88.47，与理论值（88.44）接近，相差0.03。该响应面模型所优化配方参数合理可靠，具有实用价值。

关键词：红酸汤；固体饮料；产品配方；感官评价；响应面法

中图分类号：TS278 文献标识码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20220425

Optimization of Red Acid Solid Beverage Formula by Response Surface

Zhang Jintao

（Guangzhou Dongpeng Food and beverage Co. Ltd， Guangzhou， Guangdong 511325）

Abstract： Taking red sour soup as the main raw material， on the basis of single factor tests of red sour soup， sucrose， compound stabilizer and citric acid， the formula of red sour soup solid beverage product was optimized by response surface design with fuzzy mathematical sensory score as response value. The results showed that the optimal formula of red acid soup solid beverage was 41.0% red acid soup， 6.0% sucrose， 0.70% compound stabilizer， 0.05% citric acid， and the actual sensory score was 88.47， which was close to the theoretical value （88.44）， the difference was 0.03. The formula parameters optimized by the response surface model are reasonable and reliable， and have practical application value.

Key words： red acid soup， solid beverage， product formula， sensory evaluation， response surface methodology

固体饮料是指用食品原辅料、食品添加剂等加工制成的粉末状、颗粒状或块状等供冲调泡饮用的固态制品[1]。与液体饮料相比，固体饮料具有储存期长、易携带、易冲泡等特点[2]。酸汤分红酸汤和白酸汤两种，是贵州最有代表性的传统发酵“酸食”。在发酵过程中产生大量维生素、多酚、有机酸、氨基酸、黄酮等成分[3-5]。酸汤中的有益菌群可以调节人体肠道微生态平衡，增进人体健康等作用[6]。红酸汤中的番茄红素和有机酸具有抗氧化的活性，且与其浓度呈正相关[7-8][9]12 。由于红酸汤生产和消费的地域性限制，国内对红酸汤研究也相对较少，主要集中在生理功能[10]、工艺优化[11]、营养成分分析[12]、发酵微生物区系的分离鉴定[13-14]等方面。红酸汤作为贵州黔南地区的特色食品，目前多用于制作酸汤鱼、酸汤火锅等菜式，难以满足现代饮食多元化需求，以红酸汤为基质的其他食品形式有待开发[15]，固体饮料是其可行途径。本试验通过响应面优化红酸汤固体饮料配方，以期为酸汤快捷化和多元化发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料

红酸汤：贵州玉梦食品（集团）有限公司；蔗糖、柠檬酸、黄原胶、海藻酸钠、羟甲基纤维素（均为食用级）：北京索莱宝生物科技有限公司。

1.1.2 仪器

Sorvall ST 8R型高速冷冻离心机：赛默飞世尔科技有限公司；FA2004B型电子分析天平：上海天美天平仪器有限公司；HH S11-4S型电热恒温水浴锅：上海跃进医疗器械有限公司；SCIENTZ-30F型真空冷冻干燥机：宁波新芝生物科技股份有限公司。

1.2 制备工艺

1.2.1 操作流程

红酸汤离心取上清液→红酸汤、蔗糖、柠檬酸、复合稳定剂按配方混合→水浴溶解→干燥→红酸汤粉→杀菌→成品

1.2.2 操作要点

将红酸汤于3 500 r/mim离心15 min，得红酸汤澄清液。复合稳定剂采用黄原胶∶海藻酸钠∶羟甲基纤维素质量比为20∶7∶8[9]16 。將红酸汤、蔗糖、复合稳定剂和柠檬酸按试验设计所显示比例混合。在95 ℃下充分溶解。料液在真空冷冻条件下干燥18 h（-65 ℃，-0.08 MPa）为粉末。

1.3 试验设计

1.3.1 单因素试验

（1） 红酸汤添加量：蔗糖添加量6.0%、复合稳定剂添加量0.70%、柠檬酸添加量0.05%，设置红酸汤的添加量分别为25.0%、29.0%、33.0%、37.0%、41.0%、45.0%，加水至总量为100 mL，考察红酸汤添加量对红酸汤固体饮料感官评分的影响。

（2） 蔗糖添加量：红酸汤添加量41.0%、复合稳定剂添加量0.70%、柠檬酸添加量0.05%，设置蔗糖的添加量分别为1.0%、3.0%、5.0%、7.0%、9.0%，加水至总量为100 mL，考察蔗糖添加量对红酸汤固体饮料感官评分的影响。

（3） 复合稳定剂添加量：红酸汤添加量41.0%、蔗糖添加量6.0%、柠檬酸添加量0.05%，设置复合稳定剂的添加量分别为0.40%、0.50%、0.60%、0.70%、0.80%，加水至总量为100 mL，考察复合稳定剂添加量对红酸汤固体饮料感官评分的影响。

（4） 柠檬酸添加量：红酸汤添加量41.0%、蔗糖添加量6.0%、复合稳定剂添加量0.70%，设置柠檬酸的添加量分别为0.01%、0.03%、0.05%、0.07%、0.09%，加水至总量为100 mL，考察柠檬酸添加量对红酸汤固体饮料感官评分的影响。

1.3.2 响应面优化试验

在单因素基础上，利用Design Expert 8.0软件，采用Box-Behnken程序设计方案，以模糊数学感官评分为响应值，选取红酸汤添加量、蔗糖添加量、柠檬酸添加量和复合稳定剂添加量4个因素为自变量进行响应面分析，优化产品配方。响应面试验因素与水平见表1。

1.4 模糊数学感官评价

所选择的10名感官评价人员为食品质量与安全专业的学生（5男5女）。将制备的固体饮料倒入统一透明的玻璃杯中，加水溶解調配成红酸汤汁，并对其色泽、风味、口感、状态4个因素进行感官评价[16]。具体评价标准见表2。

每个因素分别设优、良、中、差4个等级，即指标集U=（U1、U2、U3、U4）=（色泽、风味、滋味、状态），评价集V=（V1、V2、V3、V4） = （优、良、中、差）。根据各个指标在固体饮料评价中的作用，决定其评价指标集4个因素的权重依次为0.15、0.25、0.35、0.25，即权重集A=（A1、A2、A3、A4）=（0.15、0.25、 0.35、0.25）[9]17。

感官评价结果按式（1）计算：

1.5 数据分析

采用Excel软件对试验数据进行分析，采用Origin 2019软件进行绘图，采用Design-Expert 8.0软件进行响应面分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 红酸汤添加量对红酸汤固体饮料感官评分的影响

由图1可知，随着红酸汤添加量的增加，饮料综合得分不断上分，在添加量到达41.0%时，感官得分达到最大值。分析其原因可能为红酸汤添加量较少时，饮料中的红酸汤独特风味不够明显，味道偏淡；当红酸汤的添加量过大时，饮料的风味变得不协调，口感不好，说明红酸汤的添加量会影响饮料的口感和风味。因此，选用41.0%的红酸汤添加量为适宜添加量。

2.1.2 蔗糖添加量对红酸汤固体饮料感官评分的影响

由图2可知，随着蔗糖添加量的增加，饮料的甜度不断增加，综合得分不断上升，添加量为7.0%时感官得分最高。其原因可能为开始阶段随着蔗糖的添加，红酸汤既保持原有风味又适当提高甜度，使其酸甜比合适。当蔗糖添加过量时，会使红酸汤独特风味不够突出。因此，最终选用7.0%的蔗糖添加量为适宜添加量。

2.1.3 复合稳定剂添加量对红酸汤固体饮料感官评分的影响

由图3可知，随着复合稳定剂添加量的增加，饮料的状态稳定性和质地均一性越来越好。在添加量为0.70%时，饮料流动液性状好，无沉淀，质地均一，色泽透亮均匀。添加量大于0.70%时，饮料有少许沉淀和悬浮物。分析其原因可能为随着稳定剂的添加，饮料的质地和稳定性也随之增强，当添加量超过0.70%时，饮料的黏稠度增大并伴随有沉淀产生。因此，选用0.70%的复合稳定剂添加量为适宜添加量。

2.1.4 柠檬酸添加量对红酸汤固体饮料感官评分的影响

由图4可知，随着柠檬酸添加量的增加，感官评分呈现先上升后下降的趋势。在添加量为0.05%时，酸甜适口，口感细腻润滑，综合得分最高。在添加量超过0.05%时，酸甜比失调，过度的酸味会令人感到不适，饮料的感官评分明显下降。因此，选用0.05%的柠檬酸添加量为适宜添加量。