响应面法优化冰菜山楂果冻的加工工艺

肖敏，任欢欢

(临汾职业技术学院，山西 临汾 041000)

冰菜(又名冰草、冰叶、水晶花等)为番杏科日中花属植物，因其茎叶上广泛分布着晶莹剔透的泡状分泌物而得名。冰菜中含有天然植物盐、黄酮、氨基酸、胡萝卜素等物质，具有较高的蛋白、Na、K的营养特点，可以直接补充人体所需的电解质，对“三高”人群非常友好[1]。冰菜鲜食口感清爽鲜美，但不耐贮藏与运输，目前对冰菜的研究多集中在种植技术[2-5]、种子萌发[6-8]等方面，对冰菜采后加工方面很少研究[9]。山楂因其酸甜的口感与丰富的营养成分，是功能性食品研究领域的热点[10]。本文以冰菜与山楂为试验材料，旨在开发口感独特、营养价值丰富、符合大众需求的冰菜山楂果冻，为冰菜的采后加工及其营养价值的开发利用奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

冰菜来自山东潍坊绿参农业科技有限公司；山楂、白砂糖为市售；卡拉胶、魔芋胶、柠檬酸为河南万邦化工科技有限公司产品。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

1.2.2 操作要点

原料选择。选择洁净、鲜嫩、完整、无腐败、无虫伤的冰菜和山楂。

冰菜汁制备。将冰菜洗净切断，在热水中烫30 s后放入护色液，5 min后以冰菜∶水1∶1进行榨汁，捞出用纱布过滤，制得冰菜汁待用。

山楂汁制备。将山楂清洗干净后，在热水中烫1 min，挖出山楂中不可食部分，置于护色液中10 min，捞出用纱布过滤，得到山楂汁待用。

煮胶。将复合胶粉(魔芋胶∶卡拉胶的质量比为1∶4)放入40～50 ℃水浴锅中搅拌至溶解，再放入白砂糖使其完全溶解。

混匀、配制、加柠檬酸。将冰菜汁和山楂汁加入预先制备好的复合胶中配制，充分搅拌后置于冷却室，当温度降至70 ℃后，逐渐加入0.15%的柠檬酸。由于柠檬酸的加入会使pH值降低，因此，要不断搅拌，防止局部酸度过高。

灭菌、冷却、成品。将制好的果冻放入锅中灭菌5 min，取出后即用凉水降温，果冻便制作完成。

1.3 冰菜山楂果冻单因素试验设计

以100 g冰菜、山楂混合汁作为定量，在冰菜∶水1∶1、山楂∶水1∶3、魔芋胶和卡拉胶质量比为1∶4、柠檬酸用量为0.15%的条件下，分别考察山楂∶冰菜比例(4∶1、3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3、1∶4)、复合胶粉用量(0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%)、白砂糖用量(5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%)对冰菜山楂果冻感官品质的影响。

1.4 冰菜山楂果冻响应面法优化

结合单因素试验结果，以山楂∶冰菜比例(A)、复合胶粉用量(B)、白砂糖用量(C)为自变量，以感官评分为响应值，运用Design Expert 8.0.6软件，进行3因素3水平的响应面试验，确定各因素的最佳用量。试验因素及水平设计如表1。

表1 响应面试验因素及水平

1.5 冰菜山楂果冻的感官评价

选取15名经验丰富的人员组成感官评定小组，对冰菜山楂果冻的风味、色泽、口感、组织状态四方面进行评分，评定标准见表2。

表2 果冻的感官评分标准

2 结果与分析

2.1 冰菜山楂果冻单因素试验

2.1.1 不同比例的山楂和冰菜对果冻感官品质的影响

由图1可知，当山楂∶冰菜在4∶1～1∶2时，感官评分呈逐渐上升的趋势，并在1∶2时感官评分最好，此时制作的果冻色泽美观、质地均匀一致、酸甜合适、口感清爽；当山楂∶冰菜在1∶2～1∶4时，果冻出现颜色不均匀、质地粗糙、口感不佳的表现，感官评分呈下降趋势。

图1 不同山楂和冰菜比例对果冻感官品质的影响

2.1.2 复合胶粉用量对果冻感官品质的影响

由图2可知，当复合胶粉用量在0.5%～2.0%时，冰菜山楂果冻的感官评分呈现上升趋势，并在2.0%时感官评分最好，此时的果冻光滑透明、均匀一致、味道佳；当复合胶粉用量超过2.0%后，感官评分呈现下降趋势，果冻变得不光滑，气泡多，粗糙没弹性，伴有沉淀，且品质和口感下降。

图2 复合胶粉用量对果冻感官品质的影响

2.1.3 不同白砂糖用量对果冻感官品质的影响

由图3可知，当白砂糖的用量在5%～15%时，冰菜山楂果冻的感官评分呈现上升趋势，并在15%时感官评分最佳，果冻酸甜适中，风味佳，凝胶效果适宜，咀嚼得当，清爽可口，有淡淡的冰菜味和山楂味，口感最好；当白砂糖用量超过15%后，果冻的感官评分逐渐下降，白砂糖过量后，果冻甜腻，弹性变差，口感不好。

图3 不同白砂糖用量对果冻感官品质的影响

2.2 冰菜山楂果冻响应面法优化结果

2.2.1 多元线性回归方程的建立及显著性分析

对表3中的试验数据进行多元回归分析，求出感官评分的影响因素的多元回归方程：

表3 响应面试验设计及结果

Y=83.20+4.93A+1.61B-1.12C-1.98AB+6.01AC+0.75BC-5.65A2-3.90B2-5.48C2。

由表4、5可知，当响应面模型P<0.01时，均为极显著；失拟项P=0.124 4>0.05，为无显著，说明方程拟合较好。相关系数R2=0.991 3，表明感官评分的实测值与预测值有很高的拟合度，可以用该模型来分析冰菜山楂果冻的最佳配方；校正系数RAdj2=0.980 0，说明该模型可以解决98%响应值的变化，误差小，可以用来预测试验结果。响应面显著性分析结果表明，A、B、AB、AC、A2、B2、C2都达到极显著；C达到显著差异。由此可知，影响感官得分的影响因素表现为山楂与冰菜比例>复合胶粉用量>白砂糖用量。

表4 响应面试验方差分析结果

表5 响应面试验方差分析结果

2.2.2 两因素间交互作用的分析

由图4可知，等高线的形状呈椭圆形，说明山楂与冰菜的比例及复合胶粉用量的交互作用对感官评分的影响最显著，此结果与方差分析结果一致。当山楂∶冰菜在1∶1～1∶3、复合胶粉用量在1.5%～2.5%时，感官评分随着冰菜比例升高呈现先增加后减少，随着复合胶粉用量的增加呈现先增加后减少。

图4 A、B因素交互作用的等高线和响应面

由图5可知，等高线的形状呈椭圆形，说明山楂与冰菜的比例和白砂糖添加量的交互作用对感官评分的影响最显著，此结果与方差分析结果一致。当山楂∶冰菜在1∶1～1∶3、白砂糖用量在10%～20%时，感官评分随着冰菜比例升高呈现先增加后减少，随着白砂糖用量的增加呈现先增加后减少。

图5 A、C因素交互作用的等高线和响应面

由图6可知，等高线的形状呈圆形，说明复合胶粉添加量和白砂糖添加量的交互作用对感官评分的影响不显著。此结果与方差分析结果一致。当复合胶粉用量在1.5%～2.5%、白砂糖用量在10%～20%时，感官评分随着复合胶粉用量升高呈现先增加后减少，随着白砂糖用量的增加呈现先增加后减少。

图6 B、C因素交互作用的等高线和响应面

2.2.3 模型验证

通过Design Expert软件对试验结果进行优化，得到最优结果为A因素的山楂∶冰菜1∶2.5、B因素的复合胶粉2%、C因素的白砂糖用量16%，此时预测感官得分的理论值为84.44分。在此条件下进行验证试验，重复3次，综合感官得分为84.38分，验证值与理论值相接近，说明回归模型拟合程度较好，可以利用该配方制作冰菜山楂果冻。

3 小结

本试验以冰菜、山楂为主要原料，在单因素试验基础上，以感官评分为响应值，采用响应面法来优化果冻的配方，确定最佳工艺参数。试验结果表明，冰菜山楂果冻的最优工艺配方参数为山楂∶冰菜1∶2.5、复合胶粉2%、白砂糖16%。每个因素对冰菜山楂果冻的感官评分的影响顺序为山楂∶冰菜比例>复合胶粉用量>白砂糖用量。此配方制作的果冻清爽可口，均匀一致，口味嫩滑，颜色明显，有很好的弹性和咀嚼性，拥有清新的山楂味和淡淡的冰菜味。本试验既提高了冰菜产品的利用率，又为传统果冻生产提供了新尝试，与市售果冻相比，制得的果冻更保健和营养。