張鈺娟，趙超，陳華國，龔小見，周欣

（1.貴州師范大學(xué)貴州省山地環(huán)境信息系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境保護重點實驗室，貴州貴陽550001；2.貴州師范大學(xué)貴州省藥物質(zhì)量控制及評價技術(shù)工程實驗室，貴州貴陽550001；3.貴州師范大學(xué)天然藥物質(zhì)量控制研究中心，貴州貴陽550001）

應(yīng)用響應(yīng)面法優(yōu)化核桃軟糖的制作工藝

張鈺娟，趙超，陳華國，龔小見，周欣*

（1.貴州師范大學(xué)貴州省山地環(huán)境信息系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境保護重點實驗室，貴州貴陽550001；2.貴州師范大學(xué)貴州省藥物質(zhì)量控制及評價技術(shù)工程實驗室，貴州貴陽550001；3.貴州師范大學(xué)天然藥物質(zhì)量控制研究中心，貴州貴陽550001）

為系統(tǒng)地探究核桃軟糖的制作工藝，采用新鮮核桃仁為主要原料，復(fù)配膠（變性淀粉和明膠）和糖（麥芽糖漿和白砂糖）等為輔料，以感官評價為評價標準，首先通過單因素實驗初步確定工藝優(yōu)化的范圍，然后采用Box-Behnken響應(yīng)面優(yōu)化法，得到核桃軟糖工藝配方。結(jié)果顯示：核桃仁含量8.21%，復(fù)配膠含量12%，其中變性淀粉與明膠質(zhì)量比為1.10∶1，糖含量35%，其中麥芽糖漿與白砂糖質(zhì)量比為3.17∶1，以此配方制備的核桃軟糖在響應(yīng)面法中感官評價預(yù)測最大值為84.1，實測值為83.5。產(chǎn)品口感細膩柔糯，咀嚼性好，甜度適中。

核桃軟糖；配方；Box-Behnken響應(yīng)面優(yōu)化

核桃仁（Juglandis semen）為胡桃科植物胡桃的干燥成熟種子［1］。核桃仁營養(yǎng)豐富，有補腎、溫肺、潤腸之功［2］。核桃中所含的微量元素可以促進大腦發(fā)育，所含的不飽和脂肪酸如亞麻酸等，可以防止血管硬化，所含的磷酸還有補腦功能［3］。經(jīng)常食用核桃可以降低心血管疾病的發(fā)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，核桃相關(guān)的產(chǎn)品越來越受到人們的青睞。市面上雖然已有多種核桃軟糖的產(chǎn)品，但是其制作工藝主要靠代代相傳的手藝，因此運用單因素及響應(yīng)面的研究方法，對核桃軟糖制作工藝進行系統(tǒng)的探究和優(yōu)化，找出最優(yōu)配方，具有相應(yīng)的科學(xué)意義和商業(yè)價值。

1　材料與儀器

1.1材料與試劑

核桃仁：市場采購，赫章核桃；水（純凈水）；白砂糖：太古糖業(yè)中國有限公司；麥芽糖漿：濱州市滿士福科貿(mào)有限公司；變性淀粉、明膠：千益和食品配料有限公司。

1.2儀器與設(shè)備

B13-3智能恒溫磁力攪拌器：上海司樂儀器有限公司；HH-S恒溫水浴鍋：北京科偉永興儀器有限公司。

2　方法

2.1核桃軟糖生產(chǎn)工藝流程

2.2操作要點

2.2.1糊化

白砂糖，麥芽糖漿，變性淀粉，水（變性淀粉與水的質(zhì)量比例恒為1∶5）混合，不斷攪拌，制成均勻的含糖淀粉乳，在100℃～105℃油浴下攪拌溶解，待料液呈透明、黏稠狀時停止加熱，放置70℃水浴鍋中保溫。

2.2.2溶膠

明膠，水（明膠與水的質(zhì)量比例恒為1∶2.5）在70℃～75℃油浴下攪拌溶解。待完全溶解后，加入糊化后的淀粉糖膠與核桃仁混合。

2.2.3干燥

糖體倒入容器中，糖體厚度保持5 mm～7 mm，自然干燥。

3　測定方法

選取10名評測人員作為感官評價員，根據(jù)感官評價表進行評分，感官評定標準見表1。

表1　感官評價表Table 1Organoleptic evaluation

續(xù)表1感官評價表Continue table 1Organoleptic evaluation

4　結(jié)果與分析

4.1復(fù)合凝膠劑的選擇及用量對核桃軟糖的影響

對于凝膠軟糖的制作，凝膠劑的選擇和用量極為重要。變性淀粉具有糊化溫度低，透明度高，凝膠性強，凍融穩(wěn)定性好，黏度低，耐低pH和耐高溫等特性［5］。雖然由變性淀粉制作的軟糖糯性良好，但是咀嚼性較差［6］，而不同膠體的復(fù)配則可以解決單一膠體的不足。因此選擇變性淀粉為凝膠劑，復(fù)配以質(zhì)地均勻，透明度，彈性，韌性，口感均好的明膠來進行軟糖的制作［7-9］。在糖的總含量35%（麥芽糖∶白砂糖質(zhì)量比例為3∶1），核桃仁含量為8%，總膠體添加量為12%的條件下，研究變性淀粉與明膠質(zhì)量比例對軟糖特性的影響，其結(jié)果見表2。

表2　變性淀粉與明膠質(zhì)量比例的確定Table 2Determination of mass ratio between modified starch and gelatin

表2的結(jié)果表明，總膠體添加量為12%的情況下，變性淀粉與明膠的質(zhì)量比例為1∶1的最好，膠體軟硬適中，口感較好。

4.2糖質(zhì)量比例對核桃軟糖的影響

白砂糖與麥芽糖漿的用量會影響成品還原糖的量和保質(zhì)期，白砂糖太少，成品易發(fā)烊，糖體粘度大，易粘牙，白砂糖太多，糖體易返砂發(fā)硬，透明度不好［10］，而與麥芽糖漿混用，可以防止軟糖過硬、粗糙、返砂，改善糖果的甜度和品質(zhì)［11］。在總膠體添加量為12%（變性淀粉：明膠質(zhì)量比為1∶1），核桃仁含量為8%，總糖含量為35%的條件下，研究麥芽糖漿與白砂糖之間質(zhì)量比例對軟糖特性的影響，其結(jié)果見表3。

表3　麥芽糖漿與白砂糖質(zhì)量比例的確定Table 3Determination of mass ratio between maltose syrup and white granulated sugar

表3的結(jié)果表明，總糖含量為35%的情況下，麥芽糖漿與白砂糖質(zhì)量比為3∶1，膠體軟硬適中，甜度適中，口感較好。

4.3核桃仁含量對核桃軟糖的影響

核桃仁的添加量直接影響核桃軟糖的風(fēng)味，口感，色澤。添加量太少，失去了核桃軟糖的獨特風(fēng)味，口感較差，添加量太多，具有明顯的苦澀感，生產(chǎn)成本較高，軟糖透明度不好。在總膠體添加量為12%（變性淀粉：明膠質(zhì)量比為1∶1），糖的總含量35%（麥芽糖漿：白砂糖質(zhì)量比為3∶1），研究核桃仁的添加量對軟糖特性的影響。其結(jié)果見表4。

表4　核桃仁添加量的確定Table 4Determination of the content of juglandis semen

表4的結(jié)果表明，核桃仁添加量為8%時，核桃軟糖核桃風(fēng)味純正，口感較好，成本較低。

4.4核桃軟糖配方響應(yīng)面設(shè)計分析

根據(jù)單因素的考察結(jié)果，發(fā)現(xiàn)復(fù)合膠質(zhì)量比例，麥芽糖漿與白砂糖質(zhì)量比例和核桃仁添加量都會對核桃軟糖品質(zhì)產(chǎn)生重要影響，并且確定了大致的優(yōu)化范圍。因此在單因素考察的基礎(chǔ)上，采用Box-Behnken響應(yīng)面優(yōu)化的方法［12］，設(shè)計了三因素三水平試驗，對復(fù)合膠質(zhì)量比，麥芽糖漿與白砂糖質(zhì)量比，核桃仁添加量進行系統(tǒng)的優(yōu)化，結(jié)果見表5、表6、表7。

表5　響應(yīng)面分析因子及水平表Table 5Factor and level in response surface analysis

表6　響應(yīng)面分析方案及試驗結(jié)果Table 6Experimental results of response surface analysis

用design expert 8.06軟件進行試驗設(shè)計，優(yōu)化出15組試驗，進行回歸擬合，得到3因素3水平的二次多項回歸方程為：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有顯著性，失擬項P值0.598 8＞0.05不顯著，R2為0.982 0表示擬合有效。通過design expert軟件中的Box-Behnken響應(yīng)面優(yōu)化的方法得到圖1，圖2，圖3，即各個因子交互作用的響應(yīng)面的3D和等高線分析圖，圖1B，2B，3B中等高線都為橢圓形，說明三個因素間都有較強的交互作用，其中復(fù)合膠質(zhì)量比例和麥芽糖漿與白砂糖質(zhì)量比例對核桃軟糖的口感影響最顯著。按design expert軟件對試驗結(jié)果進行優(yōu)化，得到最優(yōu)工藝條件為復(fù)合膠質(zhì)量比例，麥芽糖漿與白砂糖質(zhì)量比，核桃仁含量分別為1.10∶1，3.17∶1，8.21%。此工藝條件下的核桃仁軟糖感官評價分數(shù)為84.1，按此工藝條件制作核桃軟糖，重復(fù)3次，進行驗證試驗，得到核桃軟糖感官評價為83.5，與模擬預(yù)測值的差值為0.71%，由此驗證了核桃軟糖模型的合理性和可靠性。

表7　試驗結(jié)果方差分析Table 7Statistical analysis of three factors with three levels

圖1　復(fù)合膠質(zhì)量比及糖質(zhì)量比交互的響應(yīng)面及等高線Fig.1Response surface and contours of interaction between mixed gelatinizer mass ratio and sugar mass ratio

圖2　復(fù)合膠質(zhì)量比及核桃仁含量交互的響應(yīng)面及等高線Fig.2Response surface and contours of interaction between mixed gelatinizer mass ratio and juglandis semen

圖3　麥芽糖漿和白砂糖質(zhì)量比及核桃仁含量交互的響應(yīng)面及等高線Fig.3Response surface and contours of interaction between sugar mass ratio and juglandis semen

5　結(jié)論

試驗以Box-Behnken響應(yīng)面優(yōu)化的方法，以感官評價為主要評價標準，得到核桃軟糖的最佳工藝條件為核桃仁含量8.21%，復(fù)配膠含量12%，糖含量35%，變性淀粉與明膠質(zhì)量比為1.10∶1，麥芽糖漿與白砂糖質(zhì)量比為3.17∶1，以此配方制備的核桃軟糖感官評價預(yù)測最大值為84.1，實測值83.5。由此工藝條件制作的核桃軟糖口感細膩，彈性較高，口感較佳。

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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

貴州省農(nóng)業(yè)攻關(guān)項目（黔科合NY［2014］3010）；貴州省發(fā)展改革委黔發(fā)改高技項目（［（2013）2069］）；貴州省教育廳特色重點實驗室建設(shè)項目（黔科合KY（2012）005號）；貴州省高層次創(chuàng)新人才培養(yǎng)項目（黔科合人才［2015］4033）

張鈺娟（1988—），女（苗），碩士研究生，研究方向：基礎(chǔ)化學(xué)研究與食品分析。

周欣，教授，研究方向：基礎(chǔ)化學(xué)研究與天然產(chǎn)物分析。