响应面法优化低糖保健枣酱的制作工艺研究

刘紫韫，李文瀚，朱刚，汤尧，李喜宏*

(1.天津科技大学 食品工程与生物技术学院，天津 300457；2.宁夏中玺枣业股份有限公司， 银川 751400；3.天津捷盛东辉保鲜科技有限公司，天津 300300)

灵武长枣产于“水果之乡”的宁夏灵武市，其果实口感酥脆多汁，果肉呈白绿色，营养及药用价值极高。此外，含有大量维生素及皂类物质，具有降血糖、降血脂、保持血管通畅、提高免疫力的功效[1]。灵武长枣因抗逆性强、商业价值高，被广泛种植，是宁夏人民最宝贵的资源[2]。

但是灵武长枣干枣因水分较低、枣皮较厚、枣肉密度低等原因导致口感不佳[3]，若能将其制作成枣酱可大大提高灵武长枣的价值。另外，传统枣酱常伴有含糖量高、食品添加剂滥用等问题，故而本研究致力于研制出一种低糖保健型的健康灵武长枣果酱，不仅可以提高食品的营养价值和食品安全性，而且可以提高感官品质，促进经济效益。在多次预试验的基础上，以灵武长枣为主要原材料，利用单因素试验结合响应面分析的方法对果酱加工工艺中各原辅料的添加量进行优化，最终得出最优配方，为灵武长枣精深加工提供了参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

灵武长枣干枣：宁夏中玺枣业研究有限公司；天然魔芋粉：云南大姚产；红糖：食用级，购于天津市滨海新区华润购物超市；柠檬酸：食品级，购于湖南聚硕生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

C21-WK2102电磁炉 广东美的厨房电器制造有限公司；JJ-1000精密型电子天平 常熟双杰测试仪器厂；FSH匀浆机 常州恒隆仪器有限公司；XZ-10打浆机 中山市欣泽电器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 灵武长枣枣酱制作工艺[4]

1.3.2 操作要点[5]

对含水量35%左右的优质灵武长枣进行筛选，选出品质上佳的长枣作为原料，用清水反复清洗干净，加水后常温静置4～5 h后取出，用去核机将长枣去核切碎后进行预煮，再经打浆得到组织细腻的枣浆。

其次，将枣浆与白砂糖、柠檬酸、魔芋粉(与水加热溶化，煮沸配成20%的溶液，过滤)共同置于搅拌罐中进行搅拌，待其均匀后注入罐装机中进行罐装，并在超高压条件下杀菌7 min。

利用生物化学方法对枣酱成品进行生物化学检测，检定合格后采用风味评价方法进行感官评定。

1.3.3 单因素试验

在预试验的基础上以枣酱的感官综合评分为考核指标，在其他原辅料不变的情况下，分别考察单一因素：灵武长枣添加量、红糖添加量、柠檬酸添加量和魔芋粉添加量对枣酱的影响，按照表1进行单因素试验。

表1 单因素试验因素水平Table 1 Factors and levels of single-factor experiments %

1.3.4 响应面试验

根据单因素试验确定出4个因素中影响较大的3个因素作为响应面试验中的自变量进行重点研究，即将灵武长枣添加量(%)、柠檬酸添加量(%)及魔芋粉添加量(%)这3个因素作为自变量，枣酱的感官评分作为响应值，根据Box-Behnken中心组合设计原理，进行三因素三水平的响应面分析试验，优化出灵武长枣枣酱的最佳工艺配方，因素与水平见表2。

表2 响应面试验因素水平Table 2 Factors and levels of response surface experiments %

1.4 感官评价

参照GB/T 22474-2008《果酱》，制定出低糖枣酱综合评价标准，见表3。感官评价员由20名身体健康、具有分辨能力的食品专业学生组成，从组织、口感、气味、色泽4个方面对灵武长枣酱进行评定，评定过程中严格遵守规范要求，评定结果去掉一个最高分，去掉一个最低分，且重复进行3次评分取其平均值后即为感官评价结果[6]。

表3 枣酱的感官评分标准Table 3 Sensory evaluation standard of jujube jam

1.5 相关卫生指标的测定

对灵武长枣果酱的成品进行微生物指标的检测，检测方法参照GB 11671-2003。

1.6 数据处理

试验数据采用Design Expert 8.0软件进行分析，并采用Microsoft Excel 2010软件进行整理及制图表。

2 试验结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 灵武长枣添加量对枣酱感官评价的影响

图1 灵武长枣添加量对果酱感官品质的影响Fig.1 Effect of Lingwu long jujube additive amount on sensory quality of jujube jam

由图1可知，灵武长枣添加量对枣酱的感官评分具有一定影响，当灵武长枣添加量由30%升高至最高点40%时，感官评分达到最高值87分；当灵武长枣添加量超过40%时，感官评分逐渐下降。在枣酱的制作过程中，灵武长枣的添加量可能会影响其组织、气味、口感等。当添加量过高时，会影响原辅料搅拌的均匀程度；当添加量过低时，产品流动性过大，灵武长枣特征香气减弱，无法体现产品特色。综合分析，灵武长枣的最佳添加量为40%[7]。

2.1.2 红糖添加量对枣酱感官评价的影响

图2 红糖添加量对枣酱感官评价的影响Fig.2 Effect of brown sugar additive amount on sensory quality of jujube jam

由图2可知，随着红糖添加量的增加，枣酱的感官评分缓慢上升直至最高点后呈现下降的趋势，当红糖添加量为10%时，感官评分最高，为85分。说明红糖添加量的改变对枣酱的感官评分影响略小，考虑为红糖自身口感较重的原因，故而当添加量过高时，会影响产品的感官评分。综合分析，红糖的最佳添加量为10%[8]。

2.1.3 柠檬酸添加量对枣酱感官评价的影响

图3 柠檬酸添加量对枣酱感官评价的影响Fig.3 Effect of citric acid additive amount on sensory quality of jujube jam

由图3可知，柠檬酸对枣酱的感官品质有着极强的辅助作用。随着柠檬酸添加量的增加，感官评分先上升至最高值88分后，才略有缓慢下降趋势。在枣酱的制作过程中，柠檬酸可能起到改善成胶性、提升感官品质等作用。但当添加量过高(超过0.7%)时，会出现酸味过重、无枣香味的现象，从而降低食用口感[9]；当添加量过低(0.6%)时，则会出现枣酱析水的现象，从而影响枣酱品质。综合分析，柠檬酸的最佳添加量为0.7%。

2.1.4 魔芋粉添加量对枣酱感官评价的影响

图4 魔芋粉添加量对枣酱感官评价的影响Fig.4 Effect of konjaku flour additive amount on sensory quality of jujube jam

由图4可知，枣酱的感官评分随着魔芋粉的增加而稳步上升直至最高点后略有下降，且当魔芋粉添加量为4%时，感官评分达到最高值86分。在枣酱的制作过程中，魔芋粉的添加对产品的黏稠度有直接的影响[10]，会明显影响果酱的风味和口感，故而当添加量过低时，枣酱的成胶性差。综合分析，魔芋粉的最佳添加量为4%。

2.2 响应面分析试验结果

通过Design Expert 8.0软件对试验结果进行回归拟合，反复进行试验后得到回归方程：Y=96.15+0.018A+0.023B+0.047C-0.013AB-0.017AC-0.013BC-1.33A2-1.19B2-1.02C2。响应面分析试验结果见表4，具体方差分析见表5。

表4 响应面分析试验结果Table 4 Result of response surface design

表5 ANOVA分析结果Table 5 Results of ANOVA analysis

注：“+”表示差异显著(p<0.05)，“++”表示差异极显著(p<0.01)，“-”表示差异不显著(p>0.05)。

经过对表5数据进行统计分析可知，p<0.0001表明此回归模型具有高度显著性；失拟项p=0.92>0.05，表明此回归模型具有相对较高的可信度；决定系数R2=0.9998，表明此模型拟合度很好；信噪比为143.819>4，表明该试验精度很高。因此该回归模型可以将灵武长枣添加量、柠檬酸添加量以及魔芋粉添加量3个因素对枣酱感官评价的影响较准确地模拟出来，其中一次项C、二次项 A2、B2、C2极显著，一次项A、B显著，交互相AB、AC、BC不显著，各因素影响枣酱感官评价的大小依次为C(魔芋粉添加量)>B(柠檬酸添加量)>A(灵武长枣添加量)。

通过对回归方程以及表4、图5～图7的综合分析，可得最佳工艺参数为：灵武长枣添加量40.03%、柠檬酸添加量0.7%、魔芋粉添加量4.02%，在最优工艺条件下制作的枣酱感官评价的预测值为96.15分。经修正后的最优工艺条件为：灵武长枣添加量40%、柠檬酸添加量0.7%、魔芋粉添加量4%[11-13]。

图5 灵武长枣和柠檬酸添加量交互作用的响应面Fig.5 Response surface of interaction effect of Lingwu long jujube and citric acid additive amount

图6 灵武长枣和魔芋粉添加量交互作用的响应面Fig.6 Response surface of interaction effect of Lingwu long jujube and konjaku flour additive amount

图7 柠檬酸和魔芋粉添加量交互作用的响应面Fig.7 Response surface of interaction effect of citric acid and konjaku flour additive amount

2.3 卫生指标的测定结果

微生物指标的测定结果见表6。

表6 微生物指标的测定结果Table 6 Determination results of microbial indicators

3 结论

在预试验的基础上，利用单因素试验结合响应面分析的方法对灵武长枣枣酱的工艺配方进行了优化，最终确定出枣酱的最佳工艺条件为：灵武长枣添加量40%、红糖添加量10%、柠檬酸添加量0.7%、魔芋粉添加量4%，在此条件下制作出的灵武长枣酱的感官评分为96.15分。从而研制出成胶效果最佳、涂层均匀且具有典型的灵武长枣香气及口感的枣酱，经检验，该产品质量符合国家标准，为促进灵武长枣精深加工提供了思路，促进了灵武长枣酱的工业化生产，提高了经济效益。