响应面法优化玫瑰酱肉苁蓉复合饮料工艺研究

摘要：采用响应面分析法，以玫瑰酱、肉苁蓉为主要原料，辅以白砂糖、结冷胶和柠檬酸，对所制得的复合饮料进行工艺优化。以感官评分作为评价指标，采用单因素实验和Box-Behnken响应面法研究了各因素对复合饮料感官评分的影响，并进行多糖含量的测定。实验结果显示，该复合饮料的最佳工艺参数为玫瑰酱添加量5.97%、玫瑰酱与肉苁蓉浸提液比例3∶20、白砂糖添加量3.15%、结冷胶添加量0.08%、柠檬酸添加量0.034%。在该条件下所制得的复合饮料感官评分为82.2分，复合饮料呈橘黄色，色泽透亮，酸甜适中，并混有玫瑰花、肉苁蓉的香味，静置后未出现明显沉淀和分层现象，是一款纯天然复合饮料，为肉苁蓉在饮料深加工领域的开发提供了一定的理论支持。

关键词：玫瑰酱；肉苁蓉；响应面法；多糖

中图分类号：TS255.43""""" 文献标志码：A"""" 文章编号：1000-9973（2024）11-0102-08

Optimization of Process of Rose Sauce and Cistanche deserticola

Compound Beverage by Response Surface Method

MA Jun-chen， LI Xian-ping， GONG Yi-fan， ZHAO Bao-tang，

LI Guo-feng， LI Ming-ze， HUANG Yu-long

（College of Food Science and Engineering， Gansu Agricultural University， Lanzhou 730070， China）

Abstract： With rose sauce and Cistanche deserticola as the main raw materials， supplemented with white granulated sugar， gellan gel and citric acid， response surface analysis method is used to optimize the process of the prepared compound beverage. With sensory score as the evaluation index， single factor experiment and Box-Behnken response surface method are used to study the effects of various factors on the sensory score of compound beverage， and the polysaccharide content is determined. The experiment results show that the optimum process parameters of the compound beverage are as follows： the addition amount of rose sauce is 5.97%， the ratio of rose sauce to Cistanche deserticola extract is 3∶20， the addition amount of white granulated sugar is 3.15%， the addition amount of gellan gum is 0.08% and the addition amount of citric acid is 0.034%. The sensory score of the compound beverage prepared under these conditions is 82.2 points. The compound beverage is orange yellow， bright in color， moderate in sourness and sweetness， and mixed with the aroma of rose and Cistanche deserticola. There is no obvious precipitation and stratification after standing. It is a kind of natural compound beverage， which has provided certain theoretical support for the development of Cistanche deserticola in the field of deep processing of beverages.

Key words： rose sauce; Cistanche deserticola; response surface method; polysaccharide

收稿日期：2024-05-13

基金项目：甘肃省自然科学基金项目（22JR5RA872）；2022年现代丝路寒旱农业科技支撑项目（GSLK-2022-13）；甘肃省农业科学院重点研发计划项目（2021GAAS31）

作者简介：马俊辰（1997—），女，硕士，研究方向：食品加工。

*通信作者：赵保堂（1985—），男，副教授，博士，研究方向：农产品加工、天然产物活性。

将玫瑰花瓣与蜂蜜经过一定比例配比并发酵即可制成玫瑰酱。苦水玫瑰作为中国两大玫瑰种系中的一种，产于甘肃省兰州市永登县的苦水镇，用苦水玫瑰制作的玫瑰酱富含多种维生素、矿物质以及黄酮类、酚类等功能性化合物，这些成分能够很好地减少自由基的侵害，避免人体受到氧化损伤，而且具有利胆解毒等功效[1-3]。玫瑰酱还可提高食品的抗氧化活性，赋予其良好的感官接受度[4]。因此，玫瑰酱目前已被广泛用于糕点、甜点、饮料、冰品等食品中[5]。肉苁蓉（Cistanche deserticola Ma）是寄生在沙漠树木梭梭树根部的一种寄生植物。因具有极高的药用价值和良好的滋补功效而被广泛接受，素有“沙漠人参”之称。其含有多糖、苯乙醇苷、环烯醚萜、木质素、苷类等多种活性成分，是一种传统的中药材[6]。

目前，肉苁蓉与玫瑰酱已被用于多种食品领域。孙伯禄等[7]、刘洋[8]将肉苁蓉应用于饮料中，采用响应面法进行工艺优化，实验结果显示，添加肉苁蓉的饮料能够明显降低自由基对DNA的损伤，提高抗氧化性；樊丹敏等[9]将玫瑰花和糖按1∶1的比例制成玫瑰浆，通过萃取得到玫瑰饮料。对于玫瑰酱肉苁蓉复合饮料的研制尚未见报道。本研究将玫瑰酱与肉苁蓉复合进行饮料的调配，采用响应面法优化原料参数，研制出一种营养与保健相结合的天然复合饮料，为进一步开发肉苁蓉与苦水玫瑰产品提供了理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 原料和试剂

实验所使用的原料及试剂见表1。

1.1.2 主要仪器

实验主要仪器与设备见表2。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程

肉苁蓉→挑选→清洗→粉碎→浸提（1∶15，85 ℃，2 h）→过滤→调配→灭菌→冷却备用；

玫瑰酱和肉苁蓉浸提液混合→调配（加入白砂糖、柠檬酸）→精滤→加胶→灌装→灭菌→冷却→成品。

1.2.2 操作要点

1.2.2.1 肉苁蓉浸提液制备

选取无腐烂、无病虫害的肉苁蓉，用破壁机打碎，按料水比为1∶15调配，置于80 ℃水浴锅中浸提2.5 h，用200目纱布过滤2次得到肉苁蓉浸提液，冷藏备用。

1.2.2.2 调配

在玫瑰酱和肉苁蓉浸提液混合后加入白砂糖浆和柠檬酸进行调配，加入适量纯净水，加热到70 ℃左右。

1.2.2.3 精滤

选用200目纱布进行精滤，过滤后加入结冷胶充分搅拌。

1.2.2.4 灭菌

采用玻璃瓶热灌装，在80 ℃的水浴锅中杀菌30 min。

1.2.2.5 冷却

使用流水快速冷却，得到成品。

1.2.3 单因素实验设计[10]

采用感官评价法，在玫瑰酱添加量为9%、玫瑰酱与肉苁蓉浸提液比例（料液比）20∶3、白砂糖添加量2%、结冷胶添加量0.04%、柠檬酸添加量0.04%、补水至250 mL（100%）的条件下，分别考察不同玫瑰酱添加量（3%、6%、9%、12%、15%）、不同料液比（1∶20、2∶20、3∶20、4∶20、5∶20）、不同白砂糖添加量（1%、2%、3%、4%、5%）、不同结冷胶添加量（0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%）、不同柠檬酸添加量（0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%）对复合饮料感官评分的影响[11]。

1.2.4 响应面优化实验设计

基于单因素实验，选择3个自变量玫瑰酱添加量（A）、白砂糖添加量（B）、柠檬酸添加量（C），以感官评分作为响应值，运用软件Design-Expert 13进行响应面优化实验设计。

1.2.5 感官评价

参考马文斌等[12]的方法并略作修改。将制成的复合饮料在常温下放置1 d，在本学院内挑选10位味觉较灵敏的相关专业同学组成感官评价小组，对本实验产品进行专业的感官评价，评分结果取平均值。感官评价标准见表4[13]。

1.2.6 多糖含量的测定

参考李思佳[14]、马伟等[15]的方法并稍作修改，绘制标准曲线。称取一定体积的复合饮料，以5 000 r/min离心10 min，上清液用于多糖含量的测定。

1.2.7 挥发性风味物质成分的测定

参考杨文清等[16]的方法并略作修改，对加玫瑰酱与肉苁蓉的复合饮料（复合饮料样品）、只加玫瑰酱样品和只加肉苁蓉样品这3种实验样品进行挥发性化合物测定分析。

选择优化工艺制成的玫瑰酱肉苁蓉复合饮料，采用顶空固相微萃取技术对其香气成分进行检测。将5 mL待测样品加入到15 mL顶空瓶中，再加入1.0 g NaCl并放入转子，用封口膜封口后放入恒温加热磁力搅拌器中，采用水浴锅40 ℃水浴平衡30 min后顶空萃取30 min。萃取结束后，取出萃取头，插入气相色谱-质谱联用仪提取10 min进行检测[17]。

色谱条件：DB-WAX色谱柱（60 m×2.5 mm，0.25 μm），进样口温度230 ℃，不分流进样；载气（He）流速1 mL/min；初温40 ℃，保持5 min，然后以5 ℃/min升至200 ℃，保持13 min，总运行时间60 min。

质谱条件：电离方式为电子离子（EI）源；电子能量70 eV；质构仪连接杆温度200 ℃；离子源温度250 ℃；质量扫描范围（m/z）：50～350 amu。

1.2.8 理化、微生物指标的测定

根据GB/Z 21922—2008对玫瑰酱肉苁蓉复合饮料中所含能量、碳水化合物进行检测；钠含量根据GB 5009.91—2007进行检测；菌落总数根据GB 4789.2—2022进行测定；大肠菌群根据GB 4789.2—2016（第二法）进行测定。

2 结果与分析

2.1 各因素对复合饮料感官评分的影响

2.1.1 玫瑰酱添加量对复合饮料感官评分的影响

由图1可知，玫瑰酱添加量不同，其所制得的玫瑰酱肉苁蓉复合饮料的感官评分也不同，当玫瑰酱添加量达到9%时，复合饮料的感官品质最佳，感官评分达到最高，玫瑰香气浓郁，口感适宜。玫瑰酱与肉苁蓉浸提液比例（料液比）为3∶20时，随着玫瑰酱添加量的增加，肉苁蓉浸提液添加量也随之增多，复合饮料的苦涩味逐渐凸显，口感变差，颜色过深且易浑浊，感官评分呈下降趋势。

2.1.2 料液比对复合饮料感官评分的影响

由图2可知，当料液比小于3∶20时，随着肉苁蓉浸提液含量的增多，复合饮料的感官评分也随之上升，其感官评分为（77.5±0.5）分，基本处于稳定水平，因此，肉苁蓉浸提液对复合饮料的感官评分起着促进作用；当料液比大于3∶20时，由于肉苁蓉浸提液添加量增多，使复合饮料的涩味明显加重，感官评分受到较明显的负面影响，且随着料液比的增大呈下降趋势。因此，固定料液比为3∶20进行后续优化实验。

2.1.3 白砂糖添加量对复合饮料感官评分的影响

由图3可知，在玫瑰酱肉苁蓉复合饮料中，当白砂糖添加量低于3%时，其感官评分逐渐上升，当白砂糖添加量高于3%时，其口感变差，甚至掩盖了玫瑰和肉苁蓉独有的香气和风味，感官评分随之降低。因此，复合饮料中白砂糖添加量为3%时，饮料的口感适中、普适性广。

2.1.4 结冷胶添加量对复合饮料感官评分的影响

由图4可知，当结冷胶添加量为0.02%～0.08%时，随着结冷胶添加量的不断增加，复合饮料的感官评分也随之升高，当结冷胶添加量大于0.08%时，复合饮料的感官评分趋于平稳，这可能是由于白砂糖添加量在一定范围内改变了复合饮料的黏度，对结冷胶添加量产生了间接影响，结冷胶含量越多，复合饮料的滋味越差。因此，固定结冷胶添加量为0.08%进行后续优化实验。

2.1.5 柠檬酸添加量对复合饮料感官评分的影响

由图5可知，复合饮料的感官评分随着柠檬酸添加量的增加呈先上升后下降的趋势。当柠檬酸添加量小于0.04%时，感官评分呈不断上升趋势，当柠檬酸添加量大于0.04%时，感官评分逐渐降低。在该复合饮料中添加柠檬酸，既可以调节pH，又能抑制微生物繁殖，优化复合饮料的风味，因此，柠檬酸添加量对复合饮料的口感有一定的提升作用[18]。

2.2 响应面优化实验结果

玫瑰酱肉苁蓉复合饮料配方响应面实验结果和方差分析见表5和表6。

2.2.1 响应面模型的建立与分析

根据单因素实验结果，利用Design-Expert 13中的Box-Behnken进行实验设计，以玫瑰酱添加量、白砂糖添加量、柠檬酸添加量为响应变量，针对其对玫瑰酱肉苁蓉复合饮料感官评分的影响进行三因素三水平的响应面分析实验。对表5中实验数据进行多元回归分析，得到实验因素对感官评分的拟合方程为Y=81.5+0.037 5A+0.225B-2.54C-0.3AB+0.275AC-0.05BC-6.04A2-3.56B2-3.39C2。

由表6可知，所建立的回归模型极显著（Plt;0.01），模型失拟项的P=0.268 4gt;0.05，表明该模型与实际情况的拟合度较高，无失拟因素存在。方程相关系数R2=0.999 7，表明感官评分结果与实验模型所预测的结果具有良好的拟合度，校正系数RAdj2=0.999 3，表明所得到的回归方程能够很好地对复合饮料的感官评分进行分析和预测。回归模型中，一次项B、C，交互项AB、AC，二次项A2、B2、C2对复合饮料感官评分的影响都达到极显著水平（P＜0.01）。根据模型分析中F值可知，各因素对饮料感官评分影响的主次顺序为柠檬酸添加量（C）gt;白砂糖添加量（B）gt;玫瑰酱添加量（A）。

2.2.2 响应面优化实验

由图6可知，通过Box-Behnken实验设计所得响应面图可分析各因素之间的交互作用对复合饮料感官评分的影响。随着各交互作用中两个因素添加量的增加，感官评分先增大后减小。其曲面弧度越陡峭，说明该因素对复合饮料感官评分的影响越显著，反之则越不显著。玫瑰酱添加量与白砂糖添加量、玫瑰酱添加量与柠檬酸添加量之间的交互作用极显著（Plt;0.01），白砂糖添加量与柠檬酸添加量的交互作用对复合饮料感官评分的影响不显著，这与表6中的分析结果一致。

2.2.3 最佳工艺条件的确定和验证实验

经过响应面优化得到玫瑰酱肉苁蓉复合饮料的最佳工艺条件为玫瑰酱添加量5.97%、料液比3∶20、白砂糖添加量3.15%、结冷胶添加量0.08%、柠檬酸添加量0.034%，在此条件下得到的感官评分为81.906分。选取此条件进行3次重复验证实验，综合评价最终得分为82.2分，与理论值基本吻合，表明该模型基本可靠。

2.3 成品中多糖含量

由图7可知，所得葡萄糖标准曲线回归方程为Y=3.183 1X+0.038 7（X为葡萄糖浓度，Y为吸光度），R2=0.990 3。将测定的样品吸光度代入标准曲线中，经计算，复合饮料中多糖含量为1 531.4 mg/L。糖类及其衍生物是肉苁蓉中极为重要的组成部分，肉苁蓉多糖主要由甘露糖、葡萄糖、半乳糖组成，糖类物质高达46%，多糖高达13%[19-20]。随着健康生活理念的加深，人们对于肉苁蓉多糖的保健功能越来越重视。肉苁蓉所含糖类物质具有补肾阳、益精血、润肠通便、调节肠道菌群、增强免疫力、改善记忆力、保护神经、延缓衰老等功能[21]。经测定计算，本产品多糖含量为1 531.4 mg/L。因此，该复合饮料具有调节肠道、增强免疫力等多种保健功能。

2.4 GC-MS挥发性香气物质分析

根据GC-MS对3种样品进行分析，得到3种样品的气相色谱图，见图8。各类挥发性香气物质种类及数量见图9。对复合饮料前50种挥发性香气物质的峰面积进行列举并与其他两种样品进行比较，结果见表7。

复合饮料样品中共检测出85种香气物质，玫瑰酱样品中共检测出78种香气物质，肉苁蓉样品中共检测出32种香气物质。在复合饮料样品与玫瑰酱样品中，醇类物质种类远多于其他物质，而在肉苁蓉样品中，醛类物质最多，其次为醇类。综合分析，醇类是最主要的挥发性香气物质，其次是醛类、酯类、酸类、醚类，所含物质均较少。复合饮料的挥发性香气水平整体较高。

由图9可知，复合饮料香气成分中，醇类、醛类、酯类3种成分占87%以上。从醇类风味物质及含量分析上来看，玫瑰中含有的大量香茅醇、苯乙醇、香叶醇、α-松油醇等充当了复合饮料的主要呈香物质[16]；从醛类风味物质及含量分析上来看，正庚醛、糠醛、苯甲醛含量较高；从酯类风味物质及含量分析上来看，乙酸苯乙酯、甲酸香茅酯、乙酸香茅酯、异戊酸苯乙酯等成分的含量较高。

由表7可知，复合饮料中前50种挥发性化合物主要来自玫瑰酱，且前16种全部来源于玫瑰酱，是复合饮料的主要香气成分；而肉苁蓉中的10种挥发性香气物质在复合饮料中被检测到，使复合饮料带有肉苁蓉特定的香气成分，对复合饮料整体香气起着促进作用。

2.5 理化、微生物指标

能量含量为106 kJ/100 g；碳水化合物含量为6.1 g/100 g；钠含量为41 mg/100 g。

菌落总数为10 CFU/mL，大肠菌群＜10 CFU/mL，致病菌未检出。

3 结论

本文以产自甘肃永登县的苦水玫瑰酱、产自民勤县的肉苁蓉为主要原料，以白砂糖、结冷胶和柠檬酸为辅料制得玫瑰酱肉苁蓉复合饮料。通过单因素实验和响应面分析法优化复合饮料的最佳工艺参数为玫瑰酱添加量5.97%、料液比3∶20、白砂糖添加量3.15%、结冷胶添加量0.08%、柠檬酸添加量0.034%、补水至250 mL（100%），在此配方下得到的复合饮料的感官评分为82.2分。通过顶空固相微萃取和气相色谱-质谱联用技术从复合饮料样品中共检测出香气物质85种，包括52种醇类、14种醛类、8种酯类、4种酸类、2种醚类，主要为玫瑰酱所赋予的挥发性物质，并带有少量肉苁蓉所含有的挥发性物质。复合饮料呈橘黄色，色泽均匀，酸甜适中，具有玫瑰花与肉苁蓉特有的香气成分，静置后未出现明显沉淀和分层现象，是一款纯天然的复合饮料，具有良好的推广前景。

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