响应面优化核桃青皮果胶低糖果冻配方

吕 静，陈秋怡，朱 静，李 坤，陈 龙，李 帅

（信阳农林学院 食品学院，河南省大别山特色食品资源综合利用工程技术研究中心，河南信阳 464000）

核桃青皮，又名“青龙衣”[1]，是还没有完全成熟的核桃外表的青色果皮，其味苦、涩、平、微寒[2]，作为核桃生产过程的废弃物，其富含丰富的果胶。开发核桃青皮果胶不仅能缓解乱丢核桃青皮造成的环境破坏，还能实现核桃资源的有效利用，促进经济发展。因此本文准备以核桃青皮果胶为基础，通过优化果冻产品配方和确定最佳制作工艺，制作出一款低糖特色果冻，提高核桃青皮废弃物的综合利用价值，开创果冻新市场，为核桃废弃物的产品研发奠定一定基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

核桃青皮，购自当地农贸市场；NFC原榨葡萄汁，版纳玉林旗舰店；酒石酸，杭州瑞晶生物科技有限公司；氯化钙，浙江大成钙业有限公司；木糖醇，山东福田药业有限公司；以上原料皆为食品级。

1.2 仪器与设备

质构仪TMS-PRO，北京盈盛科技有限公司；阿贝折射仪WAY-2S，上海申光仪器仪表有限公司；电热恒温培养箱DHP-260，上海梅香仪器有限公司；高效离心机JXN-26，贝克曼库尔特（美国）股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

核桃青皮过胶、琼脂粉→溶胶→调配（木糖醇、氧化钙、浓缩葡萄汁）→浇模→冷却、成品[3]。

1.3.2 单因素试验

参照文献[4-6]，采用核桃青皮果胶和琼脂粉混合作为凝固剂，确定基础配方为100 mL纯净水，添加1.2%核桃青皮果胶、14%浓缩葡萄汁、1%琼脂粉、1.5%氯化钙和7%木糖醇。选择其中4个因素进行单因素试验，水平设计见表1。

表1 单因素试验因素水平设计

1.3.3 响应面试验设计

在单因素试验的基础上，以感官评分为响应值，采取Box-Behnken模型进行3因素3水平响应面优化试验。响应面试验因素水平设计见表2。

表2 响应面试验因素水平设计

1.3.4 感官评定

选择10名专业人员进行感官评定，采用百分制打分，取平均值，评分标准参照表3。

表3 综合性感官评价

1.3.5 质构指标测定

质构仪采用TPA模式，选取直径为36 mm的P/36R圆柱形金属探头对果冻的硬度、弹性、内聚性、胶黏性和咀嚼性等进行质构分析。仪器参数如下。量程为25 N，压缩速率为60 mm·min-1，型变量为50%，停留时间为1 s，触发值为0.2 N。

1.3.6 数据分析

分别采用Design-Expert.V8.0.6.1、Origin 2022以及Excel 2007进行分析。每组试验重复3次，结果取平均值。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果分析

2.1.1 核桃青皮果胶添加量对果冻品质的影响

如表4所示，随着核桃青皮果胶添加量的增加，果冻的硬度和弹性呈减小趋势，其他质构指标呈增加趋势。结合感官评分可知，当核桃青皮果胶添加量为1.4%时，果冻口感最佳。

表4 核桃青皮果胶添加量对果冻品质的影响

2.1.2 琼脂粉添加量对果冻品质的影响

如表5所示，随着琼脂粉添加量的增大，果冻的凝胶强度、硬度和弹性随之提高，内聚性先升高后降低，其他指标出现下降趋势。琼脂粉具有较好的凝胶性、稳定性和吸水性，当琼脂粉添加量为1.2%时果冻口感最好，感官评分最高。

表5 琼脂粉添加量对果冻品质的影响

2.1.3 氯化钙添加量对果冻品质的影响

如表6所示，随着氯化钙添加量的增大，果冻的凝胶强度缓慢上升，胶黏性和咀嚼性缓慢下降，其他质构特性呈先上升后下降趋势，这是因为Ca2+与果胶的交互反应促进了凝胶的形成。感官评分先增大后变小，在氯化钙添加量为2.0%时，果冻的口感最佳。

表6 氯化钙添加量对果冻品质的影响

2.1.4 木糖醇添加量对果冻品质的影响

如表7所示，随着木糖醇的添加量不断增大，果冻的弹性略有下降，胶黏性、咀嚼性随之上升，其他质构特性呈先上升后下降趋势，这可能是木糖醇较强的水合作用导致的变化[11]。果冻的感官评分先上升后下降，在木糖醇添加量为8%时，果冻的口感最佳。

表7 木糖醇添加量对果冻品质的影响

2.2 响应面试验结果及分析

依据1.3.3响应面试验设计，以核桃青皮果胶添加量（A）、琼脂粉添加量（B）、氯化钙添加量（C）为自变量，以感官评分（Y）为响应值进行响应面试验，结果见表8。通过对试验结果进行拟合，得到感官评分回归方程为Y=85.24+1.86A+2.71B+0.70C-0.98AB-1.20AC+0.65BC-2.23A2-3.33B2-2.76C2。

表8 响应面试验设计及结果

方差分析如表9所示，回归模型高度显著（P＜0.000 1），失拟项不显著，信噪比大于4，表明该模型的拟合度高，误差小，可以被用来预测分析。结果表明，影响感官评分的顺序为琼脂粉＞核桃青皮果胶＞氯化钙。

表9 感官评分回归模型方差分析结果

为进一步验证预测模型准确性，结合2D及3D响应曲面（图1）对因素间的交互作用进行分析。等高线越密集、越接近椭圆，影响越显著；响应曲面越陡，越显著。通过分析可知，核桃青皮果胶添加量1.46%，琼脂粉添加量1.27%，氯化钙添加量2.05%，得到的果冻的感官评分最佳，为86.07分。调整最优工艺参数为核桃青皮添加量1.5%、琼脂粉添加量1.3%、氯化钙添加量2.1%，通过验证试验可得其感官评分为86分，硬度为2.481 N，弹性为7.38 mm，咀嚼性为5.25 mJ，感官评分与预测值基本一致。

图1 各因素间交互作用对果冻感官评分的影响

3 结论

本文以核桃青皮果胶为基础，研制了一款低糖果冻，通过单因素试验及响应面分析得到核桃青皮果胶低糖果冻的最优工艺配方为核桃青皮添加量1.5%、琼脂粉添加量1.3%、氯化钙添加量2.1%，木糖醇添加量8%，浓缩葡萄汁添加量14%。此配方制成的果冻酸甜适宜，组织柔软，口感细腻，感官评分为86分，硬度为2.481 N，弹性为7.38 mm。