响应面法优化百合、玫瑰复合凝胶软糖工艺条件

叶永丽，扈晓鹏，陈士恩，高旭东

（西北民族大学生命科学与工程学院，甘肃兰州730030）

响应面法优化百合、玫瑰复合凝胶软糖工艺条件

叶永丽，扈晓鹏，陈士恩*，高旭东

（西北民族大学生命科学与工程学院，甘肃兰州730030）

以百合、玫瑰为主要原料，研制具有特色的复合凝胶软糖。通过单因素试验和响应面优化试验，以成品的感官质量为指标，探讨凝胶剂、白砂糖与葡萄糖添加比例、柠檬酸和百合、玫瑰提取液对复合凝胶软糖品质的影响。结果表明，最佳配方工艺为百合提取液6%～8%，玫瑰花提取液8%～10%，果胶1.6%，变性淀粉0.6%，葡萄糖：白砂糖为1.8∶1，柠檬酸1.7%。此添加条件下制得的凝胶软糖理论评分为90.70分，验证试验评分为90.5分。

百合；玫瑰；凝胶软糖；响应面法

百合因其营养丰富，具有药用、食用、保健及观赏价值，被人们视为“蔬菜人参”［1-2］。百合的保健价值体现在抗癌［3］、耐缺氧与抗疲劳［4-5］、抗过敏、免疫调节等诸多方面［6］。除含有丰富的糖类、蛋白质、脂肪、维生素外，梁宝安［7］等研究表明，百合中还含有丰富的人体必需微量元素Zn，Fe，Cu，Mn，Co。玫瑰花中同样含有人体所需的许多营养成分，如蛋白质、维生素、类黄酮、必需脂肪酸、矿物质元素等，具有柔肝醒胃，理气活血，美容养颜、对多种疾病有预防或治疗等功效［8-9］。两者复合在功效上可以起到互补或功能因子增强的作用，而有关百合及玫瑰复合制品的研究尚少见报道。本实验用百合及食用玫瑰为主要原材料制作复合凝胶软糖，并探究其制作的最佳配方工艺，为百合和玫瑰的产业发展及市场开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

玫瑰花与百合购于兰州小西湖食品批发市场；柠檬酸、变性淀粉、果胶、葡萄糖、白砂糖、VC均为食品级。

FW高速万能粉碎机：天津市泰斯特仪器有限公司；JA2003N电子天平：湘仪天平仪器设备有限公司；JMS胶体磨：浙江龙湾永兴张祥胶体磨厂；TA.XT. PLUS物性分析仪：英国SMS公司；HWS28恒温水浴锅：安徽诺鑫实验仪器厂；79-2型磁力加热搅拌器：上海比朗仪器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

1.2.1.1 百合提取液的制备［11-12］

1.2.1.2 玫瑰花提取液的制备［13］

玫瑰花挑选→清洗→干燥→粉碎→加20%乙醇溶液回流→离心→取上层清液→浓缩→玫瑰花提取液

1.2.1.3 复合凝胶软糖的工艺流程［14-16］

1.2.2 单因素试验

设定添加量为果胶2.0%，变性淀粉1.0%，葡萄糖∶白砂糖为1∶1（参考陶冬冰等［13］软糖制作工艺参数确定白砂糖添加量为10%），柠檬酸2.0%，百合和玫瑰提取液4%，固定其它条件，分别考察果胶（0.5%～3.0%）、变性淀粉（0.2%～1.2%）、柠檬酸（0.5%～3.0%）、百合提取液（2%～10%）和玫瑰提取液（4%～12%）的添加量及葡萄糖与白砂糖比例（1∶1、2∶1、3∶1、4∶1、5∶1）对凝胶软糖的品质影响。

1.2.3 响应面法优化配方试验

根据单因素试验结果确定对凝胶软糖的品质有显著影响的因素以及范围，试验选取了影响成品质量明显的三个因素：果胶、柠檬酸的添加量及白砂糖与葡萄糖添加比例进行拟合二阶响应面三因素三水平试验。试验因素水平表见表1。

表1 响应面试验因素水平表Table 1 Factors level table of response surface experiment

1.2.4 感官评分标准

组织30位食品专业人员对响应面试验所得产品进行感官评定并打分，评分标准见表2，结果以各指标平均值表示。

表2 感官评分标准Table 2 Sensory scoring criteria

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 凝胶剂添加量的确定

不同凝胶剂制作的凝胶软糖其品质有所差异，但使用单一的凝胶剂很难在色泽、外观、组织状态和口感上达到理想状态。由于果胶单独使用时嫩脆柔软，而变性淀粉较糯粘，两者混合使用则糖体富有弹性和韧性，产品品质好［17］。故试验采用果胶与变性淀粉作为凝胶软糖制作的复合胶体，分别考察果胶添加量对软糖弹性和变性淀粉添加量对软糖硬度的影响，结果分别见图1、图2。

图1 果胶添加量对软糖弹性影响Fig.1 Effect of pectin addition amount on the elasticity of jelly sweet

图2 变性淀粉添加量对软糖硬度影响Fig.2 Effect of modified starch addition amount on the hardness of jelly sweet

由于果胶本身的特性，其添加量的改变对凝胶软糖的弹性影响尤为显著。由图1可知，随果胶浓度的增加其弹性明显增加，添加量低于1.5%时，软糖弹性增幅较大，高于1.5%时，增幅趋于缓慢；此过程中透明度基本不变。此外，果胶添加量低时，软糖的凝胶强度亦受影响，从而影响软糖的成型效果。综合考虑，果胶的适宜用量为1.5%～2.0%。

由图2可知，软糖硬度随变性淀粉加入量的增加而增加，在0.2%～1.2%范围内增幅较稳定。变性淀粉与其他胶体复合的凝胶剂制作的软糖硬度适中，易咬断，而且一定程度上可改善其耐温性，但糖果透明度较差［13］。其中，成品透明度最佳的是0.2%～0.6%的变性淀粉添加量，随添加量的增加，透明度越来越低。添加变性淀粉的目的是为了使糖体的韧性增强，但变性淀粉过量不仅会使产品的透明度下降还会导致产品发硬，故综合考虑，变性淀粉适宜用量为0.6%。

2.1.2 白砂糖与葡萄糖添加比例的选择

葡萄糖与白砂糖的添加比例对软糖成品的口感和贮藏期长短有着直接的影响：白砂糖比例小，糖体黏度偏大，易黏牙，成品容易发烊；比例大，则糖体发硬，容易返砂，口感、咀嚼性和色泽等均受影响。葡萄糖浆的加入可以缓和白砂糖添加量不足或过多引起的成品品质变化。葡萄糖与白砂糖不同添加比例对软糖的硬度和黏度影响结果分别见图3、图4（图中横坐标为葡萄糖所占比例）。

图3 葡萄糖与白砂糖添加比例对软糖硬度影响Fig.3 Effect of the addition ratio of glucose sugar and white sugar on the hardness of jelly sweet

图4 葡萄糖与白砂糖添加比例对软糖黏度影响Fig.4 Effect of the addition ratio of glucose sugar and white sugar on the adhesiveness of jelly sweet

由图3可知，葡萄糖比例增加时，凝胶软糖的硬度呈下降趋势，但在添加比例变化不大的范围内，硬度变化的幅度较小。而图4中显示软糖的黏度随葡萄糖比例增加而增加，在添加比例范围为1∶1～3∶1时，增加幅度较3∶1～5∶1范围的平缓。故综合软糖硬度和黏度变化，以及产品甜度，选择1∶1～3∶1作为响应面优化因素水平。

2.1.3 柠檬酸用量的选择

不同柠檬酸添加量对成品凝胶软糖的硬度和凝胶强度的影响分别见图5和图6。

图5 柠檬酸添加量对软糖硬度的影响Fig.5 Effect of citric acid addition amount on the hardness of jelly sweet

图6 柠檬酸添加量对软糖凝胶强度的影Fig.6 Effect of citric acid addition amount on the bloom strength of jelly sweet

柠檬酸的添加量对百合、玫瑰复合凝胶软糖的组织形态、滋味以及糖体硬度、凝胶强度均有影响。由图5和图6可知，凝胶软糖的硬度及凝胶强度在低添加量时随柠檬酸加入量的增加而增高，但在柠檬酸添加量超过2.0%时，硬度和凝胶强度呈不同程度的下降趋势。究其原因，可能是酸的增加使pH下降而导致凝胶剂发生分解，从而降低了软糖硬度和凝胶强度。另外，柠檬酸添加量增多，成品软糖的酸味加重。综合考虑，选择柠檬酸的添加范围1.5%～2.0%作为其优化因素水平。

2.1.4 百合提取液添加量的选择

百合提取液不同添加量对软糖透明度、色泽及滋味影响见表3。

百合自身的气味较淡，味道稍甜，一般的添加量基本不会影响软糖的色泽与口感，但若提取液加入量少则其保健效果得不到保证，添加过多会对成品的透明度有影响，且增加成本。由表3可知，百合添加量低于4%时，透明度和色泽几乎没有变化，但百合气味非常淡；添加量在6%以上时，百合气味有所体现，但仍较淡，色泽和透明度基本无变化。综合成本和制作目的考虑，百合提取液的最适添加范围为6%～8%。

表3 百合提取液添加量的选择Table 3 The choose of lily's extracted liquor

2.1.5 玫瑰花提取液添加量的选择

玫瑰花提取液不同添加量对软糖透明度、色泽及滋味影响见表4。

表4 玫瑰花提取液添加量的选择Table 4 The choose of rose's extracted liquor

玫瑰花提取液加入量的多少对软糖成品的风味和色泽有影响，添加过多，玫瑰香味较浓，完全掩盖百合的风味，且色泽深，有苦味；添加少，色泽及香味较淡。由表4可知，玫瑰花提取液添加量在4%～12%范围内时，对软糖的透明度基本没有影响；添加量低于6%时，软糖呈较淡褐色，玫瑰香味也较淡，没有苦味；添加量在8%～10%时，软糖呈浅褐色，玫瑰味适中，同样无苦味；添加量为12%时，软糖色泽明显加深，且玫瑰味较突出，开始有苦味感。由此确定制作百合、玫瑰复合凝胶软糖中玫瑰花提取液的添加量为8%～10%。

2.2 复合凝胶软糖工艺响应面法优化分析

以表2的感官评分标准作参考，对响应面试验所得产品进行感官评定并打分，结果见表5。

通过Design Expert 8.0.5软件［18］进行数据处理分析，以成品感官评分为响应值，经回归拟合后，得到百合、玫瑰复合凝胶软糖制作中关于三因素的回归方程：

分值=+90.24-1.66A-1.60B+0.26C-0.70AB+ 0.27AC+0.35BC-1.88A2-4.36B2-4.48C2

表5 响应面试验结果Table 5 Results of response surface experiment

表6 响应面试验结果方差分析表Table 6 Variance analysis of the response surface experiment result

利用响应面分析法对表5的实验结果进行分析得到表6的方差分析结果。由表6可知，回归模型F= 168.38，P＜0.000 1，说明二次多元回归模型极显著；失拟项大于0.05，模型失拟不显著，且总回归模型相关系数R2为0.995 4，表明该模型拟合情况较好，可以用来预测实验结果。通过回归系数绝对值对各因素变化与感官评定分值高低之间的分析，结果显示，三因素对分值影响大小依次为：果胶添加量＞葡萄糖∶白砂糖比例＞柠檬酸添加量。回归模型中各因素交互作用对感官评分影响见图7（说明：由于在软件中表示比例关系不方便，故响应面图中葡萄糖与白砂糖不同配比以葡萄糖所占比例来表示）。

图7 两因素交互对评分的影响Fig.7 Effect of cross-interaction among two factors on score

根据建立的数学模型进行水解参数最优化分析，得到制作百合、玫瑰复合凝胶软糖的最佳工艺条件为：分值=90.70，A=1.6，B=1.8∶1，C=1.7。即添加1.6%的果胶，1.7%的柠檬酸以及调整葡萄糖与白砂糖添加比例为1.8∶1时，预测分值最高可达90.70。经试验验证，在此条件下得到的感官评分平均分值为90.5，与模型的预测值相接近。

3 结论

1）以单因素试验为基础，利用响应面法优化百合、玫瑰复合凝胶软糖工艺参数，最后建立了成品软糖感官评分和果胶、柠檬酸添加量以及葡萄糖与白砂糖添加比例共3个因素的二次多项式回归模型，由验证试验证明了该模型的可靠性。

2）最佳复合凝胶软糖制作的配方工艺条件为：果胶1.6%，变性淀粉0.46%，白砂糖10%，柠檬酸1.7%，葡萄糖与白砂糖添加比例为1.8∶1，百合提取液6%～8%，玫瑰提取液8%～10%。在此工艺条件下制得的成品感官评分平均分值为90.5，凝胶软糖呈淡淡的褐色，半透明，表面有光泽，糖体饱满，柔软有弹性，甜酸适中，不粘牙，咀嚼性好，具有软糖的基本品质。

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Response Surface Methodology for Conditions Optimization of Lily and Rose Compound Jelly Sweets

YE Yong-li，HU Xiao-peng，CHEN Shi-en*，GAO Xu-dong
（Northwest university for nationalities，college of life sciences and Engineering，Lanzhou 730030，Gansu，China）

Lily，edible rose were used as the major raw materials to develop compound jelly sweets with characteristic.The sensory quality of the finished products as an index，explored the influence of the gelatin，the ratio of glucose sugar and white sugar，citric acid and the extract of lily and rose on the quality of products by doing single and response surface optimization text.The results showed that the optimal processing technology conditions：lily extracted juice 6%-8%，rose extracted juice 8%-10%，pectin 1.6%，modified starch 0.6%，the weight ratio of glucose sugar and white sugar was 1.8∶1，citric acid 1.7%.Under these optimal conditions，the maximum predict score was 90.70，and the validation experiment score was 90.5.

lily；rose；jelly sweets；response surface methodology

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.04.023

2013-12-16

现代农业生产发展资金（甘财农［2012］323号）

叶永丽（1990—），女（汉），硕士，研究方向：食品安全与品质控制。

*通信作者：陈士恩，男，教授，从事食品安全与品质控制研究工作。