响应面法优化柿子软糖的配方研究

刘群，于辉，迟晓君，陈庆敏，岳凤丽

（山东农业工程学院食品科学与工程学院，山东省“十三五”高校特色农产品采后品控与综合利用重点实验室，山东济南 250100）

柿子营养丰富，含有多种功能性成分，具有较高的食用和药用价值。研究表明每100 g 成熟鲜果肉中含有0.16 mg 维生素A，16 mg 维生素C，9 mg 钙，20 mg 磷以及0.2 mg 铁，其中维生素C 含量是苹果的10 多倍[1]。另外，柿子还含有丰富的果胶，可有效改善人体肠道菌群，预防和治疗便秘[2]。柿子中含有甘露醇、葡萄糖、果糖、蔗糖、各种无机盐、维生素以及大量的鞣质成分等[3]。柿果中的膳食纤维、维生素、多酚等活性物质具有抗动脉硬化、预防心血管疾病的作用[4]；黄酮苷、单宁酸具有降低胆固醇的作用[5]；β-胡萝卜素和番茄红素具有抗肿瘤及抗痉挛[6]的作用。

我国是柿子的原产国之一，也是世界上栽培历史最悠久、面积最大和产量最多的国家。据FAO 2019 年统计，2017 年我国柿栽培面积和产量分别为981 528 hm2（占世界91.32%）和4 216 376 t（占世界73.32%），均居世界首位[1]。据全国柿资源调查统计，我国柿品种有1 000 多种，其中有一些是我国的特有品种[7-8]。我国以黄河流域的陕西、山西、河南、河北、山东5 省栽培最多，年产鲜柿数亿千克，产量占全国的70%～80%[9]。

我国柿产业发展存在很多问题，如传统产区仍以完全涩柿为主，涩柿果实需经人工脱涩处理才能食用，但脱涩后的果实耐贮性降低；脱涩不完全的柿果不仅商品价值低，还会导致消费者对其所诱发“柿结石”的恐惧。我国现有柿子加工率低，仅有柿饼[10]、柿子酱[11-12]、柿酒[13-14]、柿醋[15-16]等产品，少有关于以柿子为主要原料加工软糖的研究。为了提高柿果的经济价值，将柿果加工成简便易食用的休闲食品是解决柿子产业发展缓慢的重要措施，本研究以磨盘柿为研究对象，研发出口感细腻、咀嚼性好的柿子软糖，丰富了国内柿果加工产品种类。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

脱涩后的柿子（磨盘柿），市售；明胶（凝冻力180 Bloomg、黏度13 °E），河南千志商贸有限公司；高麦芽糖（高黏稠度80%），湖北千凤食品有限公司；白砂糖，广州福正东海食品有限公司；柠檬酸，河南千志商贸有限公司。

1.2 仪器与设备

DHG-9030A 电热恒温鼓风干燥箱，巩义市于华仪器有限公司；DK-8D 型电热恒温水箱，上海一恒科技有限公司；C21-1101 海尔电磁炉。电子天平，熬糖锅，单目阿贝折光仪。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

硬柿子→催熟→去皮→打浆→过滤→柿子浆→调配（辅料）→脱气→注模→脱模→干燥→成品

1.3.2 操作要点

（1）柿子浆的制备

用乙烯将柿子催熟，3～5 d 就可以将柿子催熟脱涩。脱涩后的柿子去皮、打浆后再用消毒纱布过滤，得到均匀一致的柿子浆，待用。

（2）明胶溶液的制备

将明胶加入2～3 倍的水浸泡1 h，在80 ℃的水浴锅加热溶解至无明胶颗粒存在并保温5 min。

（3）糖浆的制备

白砂糖中加水30%进行溶解，置于熬糖锅中加温，再加入麦芽糖浆，边搅拌边溶解达到105～110 ℃，离火。

（4）调配

糖浆温度稍降后即可将明胶投入糖浆内，并搅拌，当糖液温度降到80 ℃左右便可与柿子浆混合，并将柠檬酸倒入，搅拌均匀。

（5）脱气

当料液混合均匀后，在80 ℃条件下静置约20 min，使料液中的气泡聚集到表层，然后撇除气泡。

（6）注模保证模盘光滑洁净，均匀撒放少量干燥的乳糖粉于模盘内，便于后期糖粒脱模。

（7）干燥采用烘箱热风干燥，温度控制在35～45 ℃，时间为8～12 h，得到成品。

1.3.3 试验设计

（1）单因素试验

产品基础配方为白砂糖20%、麦芽糖浆20%、明胶8%、柿子浆30%、柠檬酸0.8%。单因素试验设计为：明胶添加量4%、6%、8%、10%、12%，柿子浆添加量10%、20%、30%、40%、50%，柠檬酸添加量0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%，白砂糖与麦芽糖浆比例1：3、1：2、1：1、2：1、3：1。以质构仪测定的硬度、弹性和咀嚼性等质构指标指标结合感官评分作为评价指标。

（2）响应面优化试验

根据单因素试验的结果分析和Box-Behnken 原理，运用Design-Expert 7.0.0 软件进行响应面设计，优化柿子软糖的加工工艺。

1.3.4 测定方法

（1）感官评定

邀请10 名食品专业评委，从色泽、口感、滋味、形态、质地等方面对成品进行感官评价，评分标准见表1。

（2）质构测定方法

采用质构分析仪TPA 模式测定柿子软糖的质构特性[17-18]，选择P/36R 圆柱型探头，探头速度1.0 mm/s，压缩率为75%，促发类型Auto，数据攫取速率为200.0 pps，探头两次测定间隔时间5.0 s。每组样品平行测定3 次，取平均值。选取硬度、弹性和咀嚼性三组数据进行分析。将硬度、弹性及咀嚼性的测定值分别分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4个等级[19-20]，评价标准见表2（见下页）。硬度等级，Ⅰ或Ⅱ时，软糖软硬适中；Ⅲ级时，软糖硬度偏硬；Ⅳ级时，硬度过硬或过软。弹性等级，Ⅰ级时，软糖弹性好；Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ级时，软糖弹性逐渐降低。咀嚼性等级，Ⅰ或Ⅱ时，软糖咀嚼性好；Ⅲ级和Ⅳ咀嚼性降低。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 明胶添加量对柿子软糖口感的影响

明胶作为优质的动物胶，在软糖的生产过程中能够提供极好的弹性和韧性，且具有恢复性好、溶解温度低的特点[21]。作为软糖的主要成分，明胶决定了软糖的硬度、弹性和咀嚼性等特性[22]。表3 显示了明胶添加量对柿子软糖的影响，由表可以得出，软糖的总体评分随着明胶添加量的增大先增加后降低，在添加量为8%时，感官评分最高，硬度弹性和咀嚼性也分别达到最好。当明胶添加量过多时，产品的弹性和韧性也会随之增加，硬度太大会使咀嚼困难，也会使产品内部出现气泡的可能性增加；明胶添加量不足会使软糖弹性和硬度变差，而且黏牙。为了进一步确定合适的明胶添加量，取6%、8%、10%三个水平进行响应面优化试验。

表1 柿子软糖感官评分标准Table 1 Sensory scoring criteria for persimmon soft candy

表2 柿子软糖质构分析评价标准Table 2 Evaluation criteria for texture analysis of persimmon softcandy

表3 明胶添加量对柿子软糖的影响Table 3 Effect of gelatin addition on persimmon soft candy

表4 柿子浆添加量对柿子软糖的影响Table 4 Effect of persimmon pulp addition on persimmon soft candy

2.1.2 柿子浆添加量对柿子软糖口感的影响

柿子浆添加量直接影响软糖的口味和色泽。由表4可以得出，软糖的感官评分随着柿子浆添加量先升高后降低，主要原因是柿子浆添加量过多时，柿子的味道过重，与其他口味不协调，不符合消费者的口感习惯；柿子浆含有丰富的果胶，柿子浆的添加量过多，韧性增强，咀嚼感变差，但影响不大。当柿子浆添加量为30%时，软糖感官评分最高，因此为了确定合适的柿子添加量，选取20%、30%、40%做进一步优化试验。

2.1.3 麦芽糖浆与白砂糖比例对柿子软糖口感的影响

软糖在加工的过程中白砂糖用量过多容易出现返砂、糖体发硬的现象，糖浆的比例过高容易吸潮变黏也会影响口感[23-24]，合适的比例则能改善软糖的风味，使其口感更细腻，产品回味悠长。由表5 可以看出，在其它工艺不变的情况下，白砂糖的添加量越多硬度越大，麦芽糖浆的添加量过多则会影响咀嚼性，使软糖黏牙，口感变差，麦芽糖浆与白砂糖的比例在3：1、2：1、1：1 时，得到的产品品质较好，为了确定合适的比例，选择这3 个水平做进一步的响应面优化试验。

表5 麦芽糖浆与白砂糖添加比例对柿子软糖的影响Table 5 Effect of the ratio of maltose syrup to white sugar on persimmon softcandy

表6 柠檬酸添加量对柿子软糖的影响Table 6 Effect of citric acid addition on persimmon softcandy

表7 Box-Behnken 试验设计因素水平Table 7 Box-Behnken level of experimental design factors

2.1.4 柠檬酸添加比例对柿子口感的影响

在软糖中添加柠檬酸，除了可以平衡糖的甜度，在加热条件下还能促进白砂糖的转化，导致明胶分子的解构，进而影响软糖的口感和组织状态[25]。如表6 所示，明胶软糖总评分随着柠檬酸使用量的增加先升高后降低。这可能是因为柠檬酸添加量过大时，产生的酸味加重，同时引起凝胶剂分解，使产品质构硬度降低、黏度提高。为了进一步确定合适的柠檬酸添加量选取0.6%、0.8%、1.0%三个水平作进一步优化试验。

2.2 响应面优化试验结果与分析

2.2.1 响应面分析试验设计及结果

利用响应面法研究柿子浆添加量、明胶添加量、柠檬酸添加量、麦芽糖与白砂糖的比例对柿子软糖品质的影响，根据Box-Behnken 的设计原理，分别以A、B、C、D 代表，每一个自变量的低中高试验水平分别以-1、0、1 进行编码，以柿子软糖的感官得分为响应值（Y）。试验设计见表7，结果见表8（见下页）。

2.2.2 回归模型建立及分析

利用Design-Expert 8.0.5b 统计软件对表8 数据进行多项式回归分析，得出优化后的多项式方程：Y=+92.00-1.58×A+1.83×B+0.67×C+1.25×D+1.00×AB+0.25×AC+0.25×BC+0.75×BD-7.42×A2-5.04×B2-3.29×C2-2.17×D2。对表8 中的结果统计分析，方差分析结果见表9。

表8 响应面试验设计及结果Table 8 Design and results of response surface test

由表9 可知，回归模型的显著水平较高，模型极显著（P＜0.01）。模型的确定系数R2=0.985 7，表明该回归方程能够很好地模拟真实曲面，该试验方法是可靠的。信噪比＝30.879＞4，说明该模型拟合度和可信度均较高[26-27]，说明该试验建立的模型建立是可行的。

根据表9 中的方差分析结果，可见一次项A、B、C、D，二次项A2、B2、C2、D2对响应值Y影响极显著（P＜0.01）；二次项AB 对响应值Y影响显著（P＜0.05）；其余项均不显著（P＞0.05）。

2.2.3 响应面交互作用分析

分析当柿子浆添加量、明胶添加量、柠檬酸添加量以及麦芽糖浆与白砂糖比例4 个量中有2 个因素固定时，另外2 个因素及其交互作用对软糖品质的影响。根据回归方程做出模型的响应曲面见图1。

表9 方差分析结果Table 9 Results of variance analysis

由图1 和表9 可知，模型中的柿子浆添加量、明胶添加量、柠檬酸添加量、麦芽糖浆与白砂糖比例的一次项和二次项对柿子软糖的感官评分有极显著影响，且柿子浆添加量与明胶添加量的交互作用对柿子软糖的感官评分也有显著影响，其他两两之间的交互作用较小，对柿子软糖感官评分影响较小，不显著。

2.2.4 柿子软糖配方优化确定与验证

通过Design Expert 软件对柿子软糖的优化试验结果，得出优化的工艺配方：白砂糖与麦芽糖浆的总量是40%，柿子添加量29.09%，明胶添加量8.40%、柠檬酸添加量0.82%、麦芽糖浆与白砂糖的比例是2.32：1。在此条件下柿子软糖产品的感官评分为92.49 分。按上述优化配方进行验证试验，重复3 次，所制得的柿子软糖口感良好，甜度适中，色泽鲜艳，硬度正好，不黏牙，感官评分为91.5 分，与模拟预测值非常接近，进而验证了柿子软糖配方模型的可靠性。根据实际操作的可行性，将工艺配方调整为白砂糖与麦芽糖浆总量40%，柿子添加量29.0%，明胶添加量8.40%、柠檬酸添加量0.82%、麦芽糖浆与白砂糖的比例是2.3：1。

3 结论

在单因素试验的基础上采用响应面优化，确定了柿子软糖的最佳配方：白砂糖与麦芽糖浆总量40%，柿子浆添加量29.0%，明胶添加量8.40%，柠檬酸添加量0.82%，麦芽糖浆与白砂糖的比例2.3：1。此条件下制得的柿子软糖口感良好，甜度适中，色泽鲜艳，硬度正好，不黏牙。柿子软糖风味独特，营养丰富。柿子软糖的开发既提高了柿子的附加值，又增加了柿子加工品的种类，丰富了市场，同时减少了资源浪费，具有广阔的市场前景。