应用响应面法优化核桃软糖的制作工艺

张钰娟，赵超，陈华国，龚小见，周欣

（1.贵州师范大学贵州省山地环境信息系统与生态环境保护重点实验室，贵州贵阳550001；2.贵州师范大学贵州省药物质量控制及评价技术工程实验室，贵州贵阳550001；3.贵州师范大学天然药物质量控制研究中心，贵州贵阳550001）

应用响应面法优化核桃软糖的制作工艺

张钰娟，赵超，陈华国，龚小见，周欣*

（1.贵州师范大学贵州省山地环境信息系统与生态环境保护重点实验室，贵州贵阳550001；2.贵州师范大学贵州省药物质量控制及评价技术工程实验室，贵州贵阳550001；3.贵州师范大学天然药物质量控制研究中心，贵州贵阳550001）

为系统地探究核桃软糖的制作工艺，采用新鲜核桃仁为主要原料，复配胶（变性淀粉和明胶）和糖（麦芽糖浆和白砂糖）等为辅料，以感官评价为评价标准，首先通过单因素实验初步确定工艺优化的范围，然后采用Box-Behnken响应面优化法，得到核桃软糖工艺配方。结果显示：核桃仁含量8.21%，复配胶含量12%，其中变性淀粉与明胶质量比为1.10∶1，糖含量35%，其中麦芽糖浆与白砂糖质量比为3.17∶1，以此配方制备的核桃软糖在响应面法中感官评价预测最大值为84.1，实测值为83.5。产品口感细腻柔糯，咀嚼性好，甜度适中。

核桃软糖；配方；Box-Behnken响应面优化

核桃仁（Juglandis semen）为胡桃科植物胡桃的干燥成熟种子［1］。核桃仁营养丰富，有补肾、温肺、润肠之功［2］。核桃中所含的微量元素可以促进大脑发育，所含的不饱和脂肪酸如亚麻酸等，可以防止血管硬化，所含的磷酸还有补脑功能［3］。经常食用核桃可以降低心血管疾病的发病率，核桃仁中的生物活性化合物，具有良好的抗氧化和抗增生作用［4］。因此，核桃相关的产品越来越受到人们的青睐。市面上虽然已有多种核桃软糖的产品，但是其制作工艺主要靠代代相传的手艺，因此运用单因素及响应面的研究方法，对核桃软糖制作工艺进行系统的探究和优化，找出最优配方，具有相应的科学意义和商业价值。

1　材料与仪器

1.1材料与试剂

核桃仁：市场采购，赫章核桃；水（纯净水）；白砂糖：太古糖业中国有限公司；麦芽糖浆：滨州市满士福科贸有限公司；变性淀粉、明胶：千益和食品配料有限公司。

1.2仪器与设备

B13-3智能恒温磁力搅拌器：上海司乐仪器有限公司；HH-S恒温水浴锅：北京科伟永兴仪器有限公司。

2　方法

2.1核桃软糖生产工艺流程

2.2操作要点

2.2.1糊化

白砂糖，麦芽糖浆，变性淀粉，水（变性淀粉与水的质量比例恒为1∶5）混合，不断搅拌，制成均匀的含糖淀粉乳，在100℃～105℃油浴下搅拌溶解，待料液呈透明、黏稠状时停止加热，放置70℃水浴锅中保温。

2.2.2溶胶

明胶，水（明胶与水的质量比例恒为1∶2.5）在70℃～75℃油浴下搅拌溶解。待完全溶解后，加入糊化后的淀粉糖胶与核桃仁混合。

2.2.3干燥

糖体倒入容器中，糖体厚度保持5 mm～7 mm，自然干燥。

3　测定方法

选取10名评测人员作为感官评价员，根据感官评价表进行评分，感官评定标准见表1。

表1　感官评价表Table 1Organoleptic evaluation

续表1感官评价表Continue table 1Organoleptic evaluation

4　结果与分析

4.1复合凝胶剂的选择及用量对核桃软糖的影响

对于凝胶软糖的制作，凝胶剂的选择和用量极为重要。变性淀粉具有糊化温度低，透明度高，凝胶性强，冻融稳定性好，黏度低，耐低pH和耐高温等特性［5］。虽然由变性淀粉制作的软糖糯性良好，但是咀嚼性较差［6］，而不同胶体的复配则可以解决单一胶体的不足。因此选择变性淀粉为凝胶剂，复配以质地均匀，透明度，弹性，韧性，口感均好的明胶来进行软糖的制作［7-9］。在糖的总含量35%（麦芽糖∶白砂糖质量比例为3∶1），核桃仁含量为8%，总胶体添加量为12%的条件下，研究变性淀粉与明胶质量比例对软糖特性的影响，其结果见表2。

表2　变性淀粉与明胶质量比例的确定Table 2Determination of mass ratio between modified starch and gelatin

表2的结果表明，总胶体添加量为12%的情况下，变性淀粉与明胶的质量比例为1∶1的最好，胶体软硬适中，口感较好。

4.2糖质量比例对核桃软糖的影响

白砂糖与麦芽糖浆的用量会影响成品还原糖的量和保质期，白砂糖太少，成品易发烊，糖体粘度大，易粘牙，白砂糖太多，糖体易返砂发硬，透明度不好［10］，而与麦芽糖浆混用，可以防止软糖过硬、粗糙、返砂，改善糖果的甜度和品质［11］。在总胶体添加量为12%（变性淀粉：明胶质量比为1∶1），核桃仁含量为8%，总糖含量为35%的条件下，研究麦芽糖浆与白砂糖之间质量比例对软糖特性的影响，其结果见表3。

表3　麦芽糖浆与白砂糖质量比例的确定Table 3Determination of mass ratio between maltose syrup and white granulated sugar

表3的结果表明，总糖含量为35%的情况下，麦芽糖浆与白砂糖质量比为3∶1，胶体软硬适中，甜度适中，口感较好。

4.3核桃仁含量对核桃软糖的影响

核桃仁的添加量直接影响核桃软糖的风味，口感，色泽。添加量太少，失去了核桃软糖的独特风味，口感较差，添加量太多，具有明显的苦涩感，生产成本较高，软糖透明度不好。在总胶体添加量为12%（变性淀粉：明胶质量比为1∶1），糖的总含量35%（麦芽糖浆：白砂糖质量比为3∶1），研究核桃仁的添加量对软糖特性的影响。其结果见表4。

表4　核桃仁添加量的确定Table 4Determination of the content of juglandis semen

表4的结果表明，核桃仁添加量为8%时，核桃软糖核桃风味纯正，口感较好，成本较低。

4.4核桃软糖配方响应面设计分析

根据单因素的考察结果，发现复合胶质量比例，麦芽糖浆与白砂糖质量比例和核桃仁添加量都会对核桃软糖品质产生重要影响，并且确定了大致的优化范围。因此在单因素考察的基础上，采用Box-Behnken响应面优化的方法［12］，设计了三因素三水平试验，对复合胶质量比，麦芽糖浆与白砂糖质量比，核桃仁添加量进行系统的优化，结果见表5、表6、表7。

表5　响应面分析因子及水平表Table 5Factor and level in response surface analysis

表6　响应面分析方案及试验结果Table 6Experimental results of response surface analysis

用design expert 8.06软件进行试验设计，优化出15组试验，进行回归拟合，得到3因素3水平的二次多项回归方程为：R1=83.27+3.36A+3.91B+2.05C-0.40AB-2.52AC-1.13BC-7.31A2-10.61B2-6.28C2

由表7可得，模型P值0.000 8＜0.05有显著性，失拟项P值0.598 8＞0.05不显著，R2为0.982 0表示拟合有效。通过design expert软件中的Box-Behnken响应面优化的方法得到图1，图2，图3，即各个因子交互作用的响应面的3D和等高线分析图，图1B，2B，3B中等高线都为椭圆形，说明三个因素间都有较强的交互作用，其中复合胶质量比例和麦芽糖浆与白砂糖质量比例对核桃软糖的口感影响最显著。按design expert软件对试验结果进行优化，得到最优工艺条件为复合胶质量比例，麦芽糖浆与白砂糖质量比，核桃仁含量分别为1.10∶1，3.17∶1，8.21%。此工艺条件下的核桃仁软糖感官评价分数为84.1，按此工艺条件制作核桃软糖，重复3次，进行验证试验，得到核桃软糖感官评价为83.5，与模拟预测值的差值为0.71%，由此验证了核桃软糖模型的合理性和可靠性。

表7　试验结果方差分析Table 7Statistical analysis of three factors with three levels

图1　复合胶质量比及糖质量比交互的响应面及等高线Fig.1Response surface and contours of interaction between mixed gelatinizer mass ratio and sugar mass ratio

图2　复合胶质量比及核桃仁含量交互的响应面及等高线Fig.2Response surface and contours of interaction between mixed gelatinizer mass ratio and juglandis semen

图3　麦芽糖浆和白砂糖质量比及核桃仁含量交互的响应面及等高线Fig.3Response surface and contours of interaction between sugar mass ratio and juglandis semen

5　结论

试验以Box-Behnken响应面优化的方法，以感官评价为主要评价标准，得到核桃软糖的最佳工艺条件为核桃仁含量8.21%，复配胶含量12%，糖含量35%，变性淀粉与明胶质量比为1.10∶1，麦芽糖浆与白砂糖质量比为3.17∶1，以此配方制备的核桃软糖感官评价预测最大值为84.1，实测值83.5。由此工艺条件制作的核桃软糖口感细腻，弹性较高，口感较佳。

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Response Surface Methodology Applied in the Optimization of Juglandis semen Soft Sweet Manufacture

ZHANG Yu-juan，ZHAO Chao，CHEN Hua-guo，GONG Xiao-jian，ZHOU Xin*
（1.Key Laboratory for Information System of Mountainous Areas and Protection of Ecological Environment，Guizhou Normal University，Guiyang 550001，Guizhou，China；2.Guizhou Engineering Laboratory for Quality Control&Evaluation Technology of Medicine，Guizhou Normal University，Guiyang 550001，Guizhou，China；3.The Research Center for Quality Control of Natural Medicine，Guizhou Normal University，Guiyang 550001，Guizhou，China）

To systematically optimize the manufacture of Juglandis semen soft sweet，fresh Juglandis semen was used as principal raw material，while mixed gelatinizers（modified starch and gelatin）and sugars（maltose syrup and white granulated sugar）were used as auxiliary materials.By setting sensory evaluation as the criteria，the formula was preliminarily determined by using the single factor test and then was further optimized by Box-Behnken design and response surface methodology.Results showed that：8.21%Juglandis semen，12%mixed gelatinizers in which the mass ratio between modified starch and gelatin was 1.10∶1，35%sugars in which the mass ratio between maltose syrup and white granulated sugar was 3.17∶1.The sensory score of Juglandis semen soft sweet made by using this optimal formula was 83.5，approximating to the predicted value of 84.1.This product shows softy taste，good chewiness，and suitable sweet.

Juglandis semen soft sweet；formula；Box-Behnken design and response surface

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.17.018

2015-10-07

贵州省农业攻关项目（黔科合NY［2014］3010）；贵州省发展改革委黔发改高技项目（［（2013）2069］）；贵州省教育厅特色重点实验室建设项目（黔科合KY（2012）005号）；贵州省高层次创新人才培养项目（黔科合人才［2015］4033）

张钰娟（1988—），女（苗），硕士研究生，研究方向：基础化学研究与食品分析。

周欣，教授，研究方向：基础化学研究与天然产物分析。