魯 瑩，郝夢(mèng)涵，許紫萱，吳振陽(yáng)，陳 昊，姜瞻梅

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030）

果凍通常主要由凝膠劑、甜味劑、香精和色素等調(diào)制而成，其種類繁多，但產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較低、保健功效有限[1-2]，目前已有國(guó)內(nèi)外研究報(bào)道中，秦慧彬等[3]研制的爽口鮮果啤酒果凍、Riedel等[4]研制的還原糖及無(wú)糖果凍、Selvamuthukumaran等[5]研制的沙棘混合水果果凍，口感均較好，但營(yíng)養(yǎng)性較低；董曉靜等[6]研制的海參銀耳保健果凍，其營(yíng)養(yǎng)豐富，但原料成本較高；楊君等[7]研制的姜汁保健果凍，具有一定保健功效，但其辛辣味不太容易被接受。故需要開(kāi)發(fā)一款感官品質(zhì)較好、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高且有一定功能性的果凍，以滿足消費(fèi)者的需求。

目前隨著科技的發(fā)展，人們的體力活動(dòng)明顯減少，腸道蠕動(dòng)減弱，消化不良、便秘等癥狀變得很普遍；對(duì)于便秘的治療，可采用益生菌聯(lián)合膳食纖維的方法[8]，故擬開(kāi)發(fā)一款食用方便的清腸通便型果凍產(chǎn)品。紅薯富含大量膳食纖維，進(jìn)入體內(nèi)可刺激腸道蠕動(dòng)，通便排毒[9]。蜂蜜富含葡萄糖和果糖等單糖，很容易被人體吸收，更是治療便秘的緩瀉劑[10-11]。酸奶是由原奶經(jīng)乳酸菌發(fā)酵而來(lái)，食用可以增加有益菌群，調(diào)節(jié)腸道菌群平衡[12]。因此，本研究以紅薯、蜂蜜、新鮮牛奶為主要原料，以乳酸菌為發(fā)酵劑，卡拉膠為膠凝劑，采用響應(yīng)曲面法優(yōu)化紅薯蜂蜜酸奶果凍的配方，旨在豐富果凍的類型，為開(kāi)發(fā)新型果凍產(chǎn)品提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料與試劑

新鮮紅薯、全脂牛奶、紫蘇蜜、綿白糖、乳酸菌，均為市售；κ-卡拉膠，福建省綠麒食品膠體有限公司；檸檬酸，食品級(jí)，濰坊英軒實(shí)業(yè)有限公司。

1.1.2 儀器與設(shè)備

HPG-9245型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，北京東聯(lián)哈爾儀器制造有限公司；HH-6型數(shù)顯恒溫水浴鍋，常州國(guó)華電器有限公司；AL-104型精密電子天平，天津市泰斯特儀器有限公司；PIB12型電磁爐，廣東奔騰電器實(shí)業(yè)有限公司；TF360型組織搗碎機(jī)，山東曲阜市泰豐機(jī)械設(shè)備有限公司；TMS-Pro型質(zhì)構(gòu)儀，美國(guó)FTC公司。

1.2 方法

1.2.1 制作工藝流程

1.2.2 操作要點(diǎn)

1.2.2.1 紅薯漿液的制備

挑選表皮無(wú)損傷的新鮮紅薯，進(jìn)行清洗和晾干；切塊放入鍋中，在100℃下蒸煮紅薯25 min，取出去皮備用；按照紅薯∶水=1∶2.5的比例稱取水[13]，將紅薯及水倒入組織搗碎機(jī)中，將其搗成較均勻的紅薯漿液；用80目絹布過(guò)濾，除去較為粗老的紅薯纖維，在65℃下殺菌30 min得到質(zhì)地細(xì)膩且均一的紅薯漿液[14]。

1.2.2.2 酸奶的制備

準(zhǔn)確稱取新鮮牛奶，加入10%白砂糖攪拌均勻后進(jìn)行過(guò)濾。過(guò)濾后的混合液在65℃下殺菌30min，然后冷卻至43℃，加入適量乳酸菌粉，在43℃下發(fā)酵4.5h。

1.2.2.3 紅薯蜂蜜酸奶果凍的制備

準(zhǔn)確稱取卡拉膠和水，向水中邊攪拌邊緩慢加入卡拉膠，使卡拉膠充分溶解；待卡拉膠溶解后，將膠液置于70℃恒溫水浴鍋中保溫10 min；取出向其中快速加入紅薯漿液、蜂蜜、酸奶、白砂糖、檸檬酸的混合溶液，攪拌至均勻，再放入恒溫水浴鍋中70℃保溫20 min[15]；將混合液取出，攪拌均勻倒入果凍模具中，在4℃下冷卻待其成型。

1.2.3 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.3.1 紅薯漿液添加量的確定

在蜂蜜添加量1%，酸奶添加量25%，卡拉膠添加量0.60%，白砂糖添加量2%，檸檬酸添加量0.10%條件下，分別添加5%、9%、12%、15%、20%的紅薯漿液，制作紅薯蜂蜜酸奶果凍，對(duì)其進(jìn)行感官評(píng)價(jià)和質(zhì)構(gòu)分析，確定紅薯漿液最適添加量。

1.2.3.2 酸奶添加量的確定

在紅薯漿液添加量12%，蜂蜜添加量1%，卡拉膠添加量0.60%，白砂糖添加量2%，檸檬酸添加量0.10%的條件下，分別添加19%、22%、25%、28%、31%的酸奶，制作紅薯蜂蜜酸奶果凍，對(duì)其進(jìn)行感官評(píng)價(jià)和質(zhì)構(gòu)分析，確定酸奶最適添加量。

1.2.3.3 卡拉膠添加量的確定

在酸奶添加量28%，紅薯漿液添加量12%，蜂蜜添加量1%，白砂糖添加量2%，檸檬酸添加量0.10%的條件下，分別添加0.40%、0.50%、0.55%、0.60%、0.65%、0.70%的卡拉膠，制作紅薯蜂蜜酸奶果凍，對(duì)其進(jìn)行感官評(píng)價(jià)和質(zhì)構(gòu)分析，確定卡拉膠最適添加量。

1.2.3.4 白砂糖添加量的確定

在卡拉膠添加量0.60%，酸奶添加量28%，紅薯漿液添加量12%，蜂蜜添加量1%，檸檬酸添加量0.10%的條件下，分別添加1%、2%、3%、4%的白砂糖，制作紅薯蜂蜜酸奶果凍，對(duì)其進(jìn)行感官評(píng)價(jià)和質(zhì)構(gòu)分析，確定白砂糖最適添加量。

1.2.3.5 檸檬酸添加量的確定

在卡拉膠添加量0.60%，酸奶添加量28%，紅薯漿液添加量12%，蜂蜜添加量1%，白砂糖添加量3%的條件下，分別添加0.05%、0.10%、0.15%、0.20%的檸檬酸，制作紅薯蜂蜜酸奶果凍，對(duì)其進(jìn)行感官評(píng)價(jià)和質(zhì)構(gòu)分析，確定檸檬酸最適添加量。

1.2.4 響應(yīng)面法優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取影響較大的3個(gè)因素即紅薯漿液、酸奶、卡拉膠，以感官評(píng)分為響應(yīng)值，運(yùn)用Box-Behnken設(shè)計(jì)對(duì)果凍的配方進(jìn)行3因素3水平的響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)（見(jiàn)表1）。

表1 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 1 Experimental design of responsesurface optimization 單位：%

1.2.5 分析方法

1.2.5.1 質(zhì)構(gòu)分析

質(zhì)構(gòu)分析可以用于研究果凍品質(zhì)特性，以果凍的硬度代表凝膠強(qiáng)度，采用TPA二次下壓法進(jìn)行測(cè)定，測(cè)試參數(shù)設(shè)置：P/0.5 s探頭，測(cè)試速率2 mm/s，觸變力5 g，壓縮距離10 mm，做3次測(cè)試。

1.2.5.2 感官評(píng)價(jià)

由于配方優(yōu)化過(guò)程中產(chǎn)品的口感對(duì)感官評(píng)分影響最大，其次是組織狀態(tài)和風(fēng)味，而色澤相差不大，影響最小，故設(shè)置4個(gè)項(xiàng)目分?jǐn)?shù)分別為色澤15分、組織形態(tài)25分、風(fēng)味25分和口感35分，選擇10位食品專業(yè)人員依據(jù)果凍感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（表2）進(jìn)行評(píng)分，滿分為100分。

表2 果凍感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Criteriafor sensory evaluation of jelly

1.2.6 指標(biāo)檢測(cè)

參照GB 5009.11—2014[16]中的方法檢測(cè)總砷含量；參照GB 5009.12—2017[17]中的方法測(cè)定鉛含量。參照GB 4789.2—2016[18]、GB 4789.3—2016[19]、GB 4789.15—2016[20]的方法分別檢測(cè)菌落總數(shù)、大腸菌群、霉菌和酵母菌。

1.2.7 數(shù)據(jù)處理

每組試驗(yàn)均重復(fù)3次，結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差的形式。數(shù)據(jù)采用Design-Expert8.0.6.1和SPSS22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 紅薯漿液添加量的確定

由表3可知，隨著紅薯漿液添加量的增加，產(chǎn)品的硬度和感官評(píng)分先增加后降低，顏色逐漸變深。紅薯添加量過(guò)低時(shí)味道很淡，添加量過(guò)高時(shí)產(chǎn)品表面較粗糙，色澤較深。紅薯漿液添加量為12%時(shí)，產(chǎn)品硬度最大且感官評(píng)分最高，組織狀態(tài)好且色澤均勻，酸甜可口，兼具蜂蜜、紅薯和酸奶的風(fēng)味和口感。因此，確定紅薯漿液最適添加量為12%。

表3 紅薯漿液添加量試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Test results of sweet potato slurry addition

2.1.2 酸奶添加量的確定

由表4可知，隨酸奶添加量的增加，產(chǎn)品的硬度和感官評(píng)分先增加后降低，顏色差異不大，為乳白色微黃。酸奶添加量過(guò)低時(shí)質(zhì)地較粗糙，不均一，香氣較淡；酸奶添加量過(guò)高時(shí)，會(huì)有少量乳清析出且稍分層。酸奶添加量為28%時(shí)，產(chǎn)品硬度最大且感官評(píng)分最高，質(zhì)地細(xì)膩，口感爽脆嫩滑，氣味適宜。因此，確定酸奶最適添加量為28%。

表4 酸奶添加量試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Test resultsof yogurt addition

2.1.3 卡拉膠添加量的確定

卡拉膠是一種各方面性能都較好的凝固劑，相較于其他的凝固劑如瓊脂、果膠及明膠等，卡拉膠沒(méi)有彈性低、凝固和融化點(diǎn)低、價(jià)格高等缺點(diǎn)，以卡拉膠制成的果凍富有彈性且沒(méi)有離水性[21-22]。由表5可知，隨著卡拉膠添加量的增加，產(chǎn)品的硬度逐漸增加、感官評(píng)分先增加后降低，色澤差異很小?？ɡz添加量過(guò)低時(shí)，成膠慢且硬度很低；卡拉膠添加量過(guò)高時(shí)，雖然成膠很快但成品果凍的組織形態(tài)較差，質(zhì)地不均勻，表面粗糙且口感不好，有怪異氣味?？ɡz添加量為0.60%時(shí)，產(chǎn)品硬度較大且感官評(píng)分最高，成膠很快，組織狀態(tài)好且色澤均勻，味道香甜，無(wú)怪異氣味。因此，確定卡拉膠最適添加量為0.60%。

表5 卡拉膠添加量試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Test results of carrageenan addition

2.1.4 白砂糖添加量的確定

由表6可知，隨著白砂糖添加量的增加，產(chǎn)品的硬度和感官評(píng)分先增加后降低，甜度逐漸增加。當(dāng)白砂糖添加量為2%時(shí)，果凍硬度最大，但當(dāng)白砂糖添加量為3%時(shí)感官評(píng)分較高，且硬度差距很小，甜度適中。因此，確定白砂糖最適添加量為3%。

表6 白砂糖添加量試驗(yàn)結(jié)果Table 6 Test results of white sugar addition

2.1.5 檸檬酸添加量的確定

由表7可知，隨著檸檬酸添加量的增加，產(chǎn)品的硬度和感官評(píng)分先增加后降低，酸度逐漸增加。當(dāng)檸檬酸添加量為0.10%時(shí)，果凍硬度最大且感官評(píng)分最高，酸甜適中。因此，確定檸檬酸最適添加量為0.10%。

表7 檸檬酸添加量試驗(yàn)結(jié)果Table 7 Test resultsof citric acid addition

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)?zāi)Ｐ徒⑴c分析

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取影響較大的3個(gè)因素即紅薯漿液、酸奶、卡拉膠，以感官評(píng)分為響應(yīng)值，運(yùn)用Box-Behnken設(shè)計(jì)對(duì)果凍的配方進(jìn)行3因素3水平的響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表8所示。

表8 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果Table 8 Response surface optimization test results

運(yùn)用Design-Expert 8.0.6.1軟件對(duì)表8的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行二元多項(xiàng)回歸擬合，得到產(chǎn)品的感官評(píng)分（Y）對(duì)紅薯漿液添加量（A）、酸奶添加量（B）、卡拉膠添加量（C）的二元多項(xiàng)回歸方程：

由表9可知，回歸模型P＜0.000 1，表現(xiàn)為差異極顯著，失擬項(xiàng)P=0.464 1＞0.05，表現(xiàn)為差異不顯著，決定系數(shù)R2=0.999 1，校正決定系數(shù)R2adj=0.997 9，綜合說(shuō)明該模型對(duì)試驗(yàn)擬合度好，可以對(duì)紅薯蜂蜜酸奶果凍的感官得分進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。一次項(xiàng)A、B、C對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響均達(dá)到極顯著水平（P＜0.01），由F值可知，影響產(chǎn)品感官得分的因素順序分別為：A（紅薯漿液添加量）＞B（酸奶添加量）＞C（卡拉膠添加量），AB、AC、A2、B2、C2對(duì)產(chǎn)品的感官得分有極顯著影響（P＜0.01）；因素BC對(duì)產(chǎn)品感官得分的影響不顯著。

表9 二元回歸方程的方差分析Table 9 Analysisof variance for binary regression equation

2.2.2 響應(yīng)面交互作用分析

根據(jù)回歸方程得出各因素交互作用對(duì)紅薯蜂蜜果凍感官得分影響的響應(yīng)面圖（見(jiàn)圖1、2、3）。從響應(yīng)面的等高線可以看出，橢圓形即表示因素兩兩交互作用顯著，而圓形則相反。響應(yīng)面的坡度變化反映出各因素變化時(shí)，對(duì)應(yīng)響應(yīng)值的變化情況[23]。由圖1可知，當(dāng)卡拉膠添加量一定時(shí)，產(chǎn)品的感官得分隨著紅薯漿液添加量的增加顯著增加之后降低，紅薯漿液添加量與酸奶添加量的交互作用極顯著（P＜0.01），二者添加量適宜時(shí)才能得到最佳效果。由圖2可知，當(dāng)酸奶添加量一定時(shí)，產(chǎn)品的感官得分隨著紅薯漿液添加量的增加顯著增加之后降低，紅薯漿液添加量與卡拉膠添加量的交互作用極顯著（P＜0.01），二者添加量適宜時(shí)才能得到最佳效果。圖3的響應(yīng)面坡度變化平緩且等高線為圓形，即紅薯漿液添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分影響最大，酸奶添加量與卡拉膠添加量的交互作用不顯著。

圖1 紅薯漿液添加量與酸奶添加量交互作用對(duì)果凍感官評(píng)分影響的響應(yīng)面圖Fig.1 Response surface diagramshowing theinteraction effects between sweet potato slurry addition and yogurt addition on sensory scores of jelly

圖2 紅薯漿液添加量與卡拉膠添加量交互作用對(duì)果凍感官評(píng)分影響的響應(yīng)面圖Fig.2 Responsesurfacediagramshowingtheinteraction effects between sweet potato slurry addition and carrageenan addition on sensory scores of jelly

圖3 酸奶添加量與卡拉膠添加量交互作用對(duì)果凍感官評(píng)分影響的響應(yīng)面圖Fig.3 Response surface diagramshowing the interaction effects between yogurt addition and carrageenan addition on sensory scores of jelly

2.2.3 工藝參數(shù)優(yōu)化及驗(yàn)證試驗(yàn)

根據(jù)響應(yīng)面優(yōu)化分析得到產(chǎn)品的最佳配方為：紅薯漿液添加量10.95%，酸奶添加量27.76%，卡拉膠添加量0.60%，此時(shí)預(yù)測(cè)產(chǎn)品的感官評(píng)分為92.97分?；谠囼?yàn)的可行性，對(duì)上述最佳配方條件微調(diào)為：紅薯漿液添加量11%，酸奶添加量28%，卡拉膠添加量0.60%，并做3次平行試驗(yàn)以驗(yàn)證結(jié)果的可靠性，得到產(chǎn)品的硬度為（232.34±1.21）g，感官評(píng)分為92.80±1.05分，與理論值接近，說(shuō)明采用響應(yīng)面優(yōu)化方法是可行的。

2.3 產(chǎn)品指標(biāo)

本產(chǎn)品為乳白色且微黃，口感細(xì)膩嫩滑，具有酸奶、紅薯及蜂蜜的滋氣味，無(wú)異物異味，符合GB 19299—2015[24]的要求?？偵楹繛?.03 mg/kg，鉛含量為0.04 mg/kg，菌落總數(shù)為76 CFU/g，大腸菌群未檢出，霉菌和酵母菌數(shù)為12 CFU/g，符合GB 19299—2015[24]、GB 2762—2017[25]的要求。

3 結(jié)論與討論

通過(guò)單因素試驗(yàn)與響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)分析得到各因素影響產(chǎn)品感官得分的順序?yàn)椋杭t薯漿液添加量＞酸奶添加量＞卡拉膠添加量，產(chǎn)品的最佳配方為：紅薯漿液添加量11%，酸奶添加量28%，卡拉膠添加量0.60%，白砂糖添加量3%，蜂蜜添加量1%，檸檬酸添加量0.10%。產(chǎn)品的感官評(píng)分為92.80±1.05分，硬度為（232.34±1.21)g。

在硬度方面，通過(guò)前期試驗(yàn)得到市面暢銷的蒟蒻果凍的硬度約為253.56 g，本產(chǎn)品硬度接近市售果凍且更加的柔軟細(xì)膩，爽滑可口。在感官品質(zhì)方面，區(qū)別于以往橙子、草莓果肉果凍，本產(chǎn)品兼具薯香、奶香、蜜香，清新香甜。在功能性研究方面，楊昌天等[26]研制了具有滋陰保健功能的鐵皮石斛功能性果凍；Figueroa等[27]以蘋果、竹子、木虱和小麥的纖維為原料研制了富含膳食纖維的果凍；丁燕等[28]研制了具有營(yíng)養(yǎng)保健功能的紫薯紅棗果凍。然而目前還未見(jiàn)關(guān)于清腸通便果凍的文獻(xiàn)報(bào)道，本研究大膽創(chuàng)新，選擇功能性原料，以期使產(chǎn)品具有一定功能性。在營(yíng)養(yǎng)價(jià)值方面，黃積萍等[29]研發(fā)的魔芋酸奶果凍中酸奶添加量為6%，張麗芳等[30]研發(fā)的南瓜酸奶保健果凍中酸奶的添加量為20%，而本產(chǎn)品在保證感官品質(zhì)的同時(shí)，酸奶添加量為28%，蛋白含量更高，營(yíng)養(yǎng)性更好；且該產(chǎn)品不加任何色素、防腐劑及添加劑，充分保證產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)與健康，通過(guò)充分殺菌，保證了保質(zhì)期。本產(chǎn)品是一款兼具美味與營(yíng)養(yǎng)的食品，具有較廣闊的市場(chǎng)前景。