許文廣,鄧英毅，楊濱銀

(1.江蘇旅游職業(yè)學院 烹飪科技學院，江蘇 揚州 225000;2.廣西大學 農學院，南寧 530004；3.阿克蘇地區(qū)疾病預防控制中心，新疆 阿克蘇 843000)

紅棗又名大棗，是鼠李科棗屬植物的果實。我國棗樹的種植歷史非常悠久，早在兩千多年前的春秋戰(zhàn)國時期，就有了關于紅棗種植和食用的相關文字報道。棗樹適應力強，耐低溫，抗熱能力強，易存活。目前，棗樹在我國種植面積十分廣泛，且以山東、河南、河北等北方地區(qū)種植居多。日常食用紅棗有降血脂、降血糖、抗氧化、滋補身體、補中益氣、潤膚養(yǎng)顏等功效[1]。

盡管隨著科技水平的不斷發(fā)展，紅棗的栽培面積越來越廣泛，紅棗產量也與日俱增，但紅棗的加工處理方式仍然處于初級階段。新鮮紅棗水分含量較高，放置過程中極易脫水、褐變和軟化，同時果肉也易受微生物侵襲發(fā)霉變質，因此紅棗對保存條件的要求較高。目前，在工業(yè)上通常將紅棗制作成干棗或其他同類型產品，對紅棗制品的深加工仍處于初級階段。據統(tǒng)計，每年僅有10%的紅棗被深加工制作成各類紅棗衍生品，而市場上紅棗的深加工產品也屈指可數，僅限于紅棗片、棗粉、紅棗汁、紅棗醋等初級產品[2]。

在一些發(fā)達國家，將果品深加工制作成各種果醬是一種延長果品保存期、提高其產品附加值的重要途徑。目前，市面上生產和流通的各類果醬制品含糖量相對較高，一般為60%～70%左右，而如今低糖低脂的消費觀念日漸深入人心，此類高糖含量的果醬制品不符合消費者的健康低糖飲食需求[3]。因此，研制出一種含糖量較低且具有紅棗特殊清香味的果醬制品將具有十分廣闊的市場前景。目前，以新鮮紅棗為原料，制作成一款低糖、營養(yǎng)、美味的果醬產品研究較少。本實驗選用富含果膠的新鮮紅棗作為起始材料，研究并優(yōu)化低糖紅棗果醬的工藝參數，旨在為低糖紅棗果醬的加工提供理論和數據參考。

1 材料與方法

1.1 材料

紅棗：購于阿克蘇地區(qū)大橋鄉(xiāng)農貿市場；白砂糖、檸檬酸：均為食品級，購于阿克蘇地區(qū)團結路華潤超市。

1.2 儀器與設備

電子天平 上海精密科學儀器有限公司；DK-S24水浴鍋 上海穩(wěn)健醫(yī)療器械有限公司；SK-0267組織破碎機 上海耀萊儀表設備有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 紅棗果醬加工工藝流程[4]

紅棗果→挑選清洗→浸泡→蒸煮軟化→打漿→加輔料調配→熬煮→分裝→滅菌→成品。

1.3.2 操作要點

1.3.2.1 原料準備

選取成熟度良好，顆粒飽滿，色澤度適中，且無霉變腐爛的紅棗果，用清水洗凈。

1.3.2.2 蒸煮軟化

將上述洗凈的紅棗果置于沸水中，高溫蒸煮15 min左右，使紅棗果充分軟化。

1.3.2.3 打漿

加入相同質量的水，用組織破碎機將紅棗打漿5～10 min，使所有紅棗都呈碎片狀，整體狀態(tài)呈泥漿狀。

1.3.2.4 熬煮

稱取一定量的檸檬酸和白砂糖，與一定質量的上述紅棗漿混合后進行大火熬煮。

1.3.2.5 分裝

果醬熬制完成后，將果醬灌入潔凈的容器中，再用高溫滅菌鍋加熱滅菌，冷卻后，即可進行感官評定。

1.4 理化指標和微生物指標測定

可溶性固形物、總糖、pH、水分、大腸菌群和菌落總數參照相應的國標方法[5-11]進行檢測。

1.5 感官評價方法

制定低糖紅棗果醬的感官評分標準[12]，具體細則見表1。

表1 感官評價評分標準 Table 1 Scoring criteria for sensory evaluation

1.6 單因素實驗

本實驗分別以紅棗漿添加量(10%、20%、30%、40%、50%)、檸檬酸添加量(0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%)、白砂糖添加量(16%、18%、20%、22%、24%)和果膠添加量(0.8%、0.9%、1.0%、1.1%、1.2%)這4個因素進行單因素實驗，以感官評分為量化指標，來研究單因素的工藝參數范圍[13]。

1.7 響應面實驗

通過單因素實驗，可以確定4個重要因素的大致參數范圍。在單因素實驗的基礎上，采用四因素三水平的響應面設計來對低糖紅棗果醬的加工工藝參數進行系統(tǒng)優(yōu)化，響應面實驗方案設計見表2。

表2 中心組合Box-Behnken方案設計因素水平表Table 2 Factors and levels of the central combination Box-Behnken scheme design

2 結果與討論

2.1 單因素實驗結果

2.1.1 紅棗漿添加量對低糖紅棗果醬的影響

圖1 紅棗漿添加量對果醬感官評分的影響Fig.1 Effect of the addition amount of jujube pulp on the sensory evaluation score of jam

由圖1可知，隨著紅棗漿添加量的增加，感官評分先增后減。當紅棗漿添加量為10%時，感官評分為75.1；增大紅棗漿添加量至20%，果醬的感官評分有所提高，為83.2；繼續(xù)增加紅棗漿添加量至30%，果醬的感官評分出現最大值，為89.3；再將紅棗漿添加量提高至40%，果醬的感官評分出現下降，為85.5；繼續(xù)增大紅棗漿添加量至50%，感官評分進一步下降至83.6。即當紅棗漿添加量小于30%時，增大紅棗漿添加量，感官評分會提高；但當紅棗漿添加量超過30%后，進一步添加紅棗漿，感官評分則會出現下降趨勢[14-15]。

當紅棗漿添加量較低時，由于紅棗含量較少，此時果醬色澤黯淡，棗香味也不明顯，果醬的紅棗特色沒有得到很好地凸顯。當紅棗漿添加量為30%時，感官評分達到峰值，此時果醬口感細膩，醬體均勻，整體呈棗紅色，紅棗味融合協(xié)調且具有特殊的清香風味。當紅棗漿添加量超過30%后，果醬會出現苦澀味，果味融合不協(xié)調，果醬風味與口感下降[16]。因此，選定30%的紅棗漿添加量較適宜。

2.1.2 檸檬酸添加量對低糖紅棗果醬的影響

檸檬酸作為一種增酸劑和鈣離子強化劑被廣泛應用于各種果醬、飲料、面包等食品中。將檸檬酸添加至果醬中，可增加體系中的H+數目，從而顯著減弱膠體之間的排斥力，同時其也能與糖分子相結合，促使膠體重新構建穩(wěn)固的空間結構。在果醬中添加檸檬酸可以顯著提高果醬產品的酸度以及改善其涂抹性[17-19]。

由圖2可知，隨著檸檬酸添加量的增加，感官評分先增后減。當檸檬酸添加量小于0.15%時，隨著檸檬酸添加量的增加，體系中H+濃度會增大，膠體的空間網狀結構會得到明顯增強，因而果醬會有良好的涂抹性。此時的紅棗果醬涂抹性良好，涂層均勻光滑，且糖酸協(xié)調，口感柔和。而當果醬中檸檬酸添加量較低時，紅棗果醬的酸味微弱，糖酸比失衡，感官評分也較低。而當檸檬酸添加量超過0.15%后，果醬酸度太大，口感偏酸，破壞了醬體的酸甜平衡感，因而檸檬酸過多，產品的感官評分也會顯著下降。因此，選定檸檬酸添加量為0.15%來進行響應面實驗[20-22]。

2.1.3 白砂糖添加量對低糖紅棗果醬的影響

白砂糖主要影響果醬的甜度和黏稠度。一方面，添加白砂糖可改善產品的口感與風味；另一方面，白砂糖在食品中有助于形成高滲透壓，可抑制食品中有害微生物生長[23-24]。

由圖3可知，當白砂糖添加量為16%時，產品的糖酸比不均衡，果醬甜度不足，整體口感偏酸，欠柔和；同時，較低的白砂糖添加量也不利于果膠膠體的形成，最終產品出現輕微析水現象，此時果醬的整體感官評分較低；而增大白砂糖添加量至20%時，感官評分達到最高值，為91.5，此時果醬酸甜協(xié)調，口感清爽，黏稠適度；如進一步提高白砂糖添加量，果醬會略顯甜膩，紅棗果香味會被甜味所掩蓋，感官評分也會隨之下降。因此，選擇白砂糖添加量為20%[25-26]。

2.1.4 果膠添加量對低糖紅棗果醬的影響

果膠是一種常用的食品增稠劑，果膠中有較高濃度的COOH-，其能與Ca2+和Mg2+形成特殊共價鍵，從而使體系由溶液變?yōu)槟z體狀。同時，果膠也能鎖住體系中的水分，減少水分流失。因此，在果醬的加工制作中添加一定量的果膠不僅能改善果醬的凝膠狀態(tài)，而且能影響其涂抹性、質地和口感，從而在很大程度上影響果醬的感官特性[27-28]。

由圖4可知，隨著果膠添加量的增加，感官評分呈先增后減的趨勢，當果膠添加量較低時，感官評分隨果醬添加量的增加而提高，此時醬體較稀，黏稠度較差；當果膠添加量為1.0%時，感官評分達到峰值，此時醬體黏稠適度，口感、質地良好；當果膠添加量超過1.0%后，醬體逐漸黏結發(fā)硬，影響口感及整體外觀。因此，選擇果膠添加量為1.0%。

圖4 果膠添加量對果醬感官評分的影響Fig.4 Effect of the addition amount of pectin on the sensory evaluation score of jam

2.2 響應面實驗

運用Design Expert 10.0.7軟件進行響應面分析，實驗結果見表3。

表3 Box-Behnken實驗結果與分析Table 3 Results and analysis of Box-Behnken experiment

2.2.1 響應面實驗結果分析

將表3中響應面實驗的數據進行擬合分析，得到的回歸方程如下：

Y=91.86+0.89A+1.09B+0.95C+0.93D+0.95AB-0.25AC+0.63AD+0.34BC-1.20BD+0.09CD-3.48A2-2.91B2-2.02C2-2.71D2。進行方差分析，結果見表4。

表4 響應面實驗結果方差分析Table 4 Variance analysis of response surface experimental results

表5 響應面評估參數表Table 5 Response surface assessment parameters

由表4和表5可知，響應面模型的P<0.0001，擬合檢驗極顯著；失擬項的P=0.0586，>0.05，不顯著，表明該模型對響應值有較好的預測。調整決定系數RAdj2=0.9667，表明紅棗漿、檸檬酸、白砂糖和果膠這4個重要影響因素的添加量對低糖紅棗果醬的綜合感官評分有96.67%的貢獻程度；變異系數C.V.為0.54%，<5%，表示該實驗所擬合的回歸方程重現性良好；信噪比為24.484，>4，也表明該模型是可靠的[29-32]。

由表4可知4個變化因素的F值：A為43.11，B為64.25，C為48.79，D為46.59。因此因素B(檸檬酸添加量)對低糖紅棗果醬的影響最大，因素C(白砂糖添加量)對果醬的影響排第二位，因素D(果膠添加量)對果醬的影響排第三位，而因素A(紅棗漿添加量)對果醬產品的影響相對最小。其中，一次項A、B、C、D的P值均小于0.01，因此這4個因素對紅棗果醬感官評分的影響極顯著(P<0.01)；交互項AB和BD的P值也小于0.01，這兩項對結果的影響極顯著(P<0.01)；二次項A2、B2、C2、D2的P值也小于0.01，這4個因素對結果的影響極顯著(P<0.01)；交互項AD的P值小于0.05，AD對果醬感官評價的結果影響顯著(P<0.05)。

2.2.2 等高線圖和響應面圖分析

利用 Design Expert 10.0.7軟件進行等高線圖和響應面圖的繪制。紅棗漿添加量、檸檬酸添加量和果膠添加量對紅棗果醬感官評分的響應面曲線及等高線圖見圖5。

a

b

c

由圖5中a可知，響應面呈凸形，表明因素A(紅棗漿添加量)和因素B(檸檬酸添加量)之間的交互作用較強，作用顯著，同時能出現最大值[33]。

由圖5中b可知，響應面呈凸形，表明因素A(紅棗漿添加量)和因素D(果膠添加量)的交互作用較強，作用顯著，且有最大值[34]。

由圖5中c可知，當確定紅棗漿和白砂糖添加量后，隨著因素D(果膠添加量)和因素B(檸檬酸添加量)逐漸增加，最終低糖紅棗果醬的感官評分會先升后降。觀察圖形形狀可知，響應曲面呈凸形，說明檸檬酸添加量和果膠添加量有較強的交互作用，并且感官評價結果顯著，有最大值。上述分析和表4中的顯著性一致[35]。

利用Design Expert 10.0.7軟件對方程進行回歸，得出低糖紅棗果醬的最優(yōu)工藝參數為：紅棗漿、檸檬酸、白砂糖和果膠的添加量分別為30.56%、0.155%、20.284%、1.028%。為了方便實際稱量與操作，可將數據取整，將最佳工藝修訂為：紅棗漿、檸檬酸、白砂糖和果膠的添加量分別為30%、0.15%、20%、1.0%。在此最優(yōu)工藝配方條件下，低糖紅棗果醬的感官評分為92.12，與模型預測值較為一致，驗證了模型的可靠性。

2.3 產品質量

目前，對于低糖果醬的含糖量沒有明文規(guī)定，一般來講，傳統(tǒng)的市售果醬的含糖量在65%左右，而美國FDA對于低糖的規(guī)定為：含糖量比該同類參照食品的含糖量低25%。因此，結合我國實際情況和FDA規(guī)定可知，含糖量小于45%的果醬方可稱為低糖果醬[36]。

表6 紅棗果醬的理化指標Table 6 Physical and chemical indexes of jujube jam

由表6可知，紅棗果醬的總糖含量為32.02%，可溶性固形物含量為34.51%，符合GB/T 22474—2008《果醬》中含糖量≤65%的標準要求，且該產品總糖含量僅為32%，遠低于國標中65%的指標要求，因此該產品滿足消費者對低糖的健康需求[37-38]。

表7 紅棗果醬的衛(wèi)生指標Table 7 Hygienic indexes of jujube jam

由表7可知，紅棗果醬的大腸桿菌數量和菌落總數低于國家標準，沙門氏菌和金黃色葡萄球菌未檢出。因此，低糖紅棗果醬的含糖量、菌落總數、大腸桿菌和致病菌均符合相關標準[39-42]。

3 結論

利用響應面法對低糖紅棗果醬的生產工藝進行優(yōu)化，并構建了紅棗漿、檸檬酸、白砂糖和果膠添加量這4個因素對感官評分的二次回歸方程模型，經過實驗驗證，模型正確且合理，并能夠利用該模型分析預測這些因素對感官評分的影響。根據前期單因素實驗數據以及響應面優(yōu)化模型，確定低糖果醬產品的最優(yōu)工藝配方為：紅棗漿、檸檬酸、白砂糖和果膠的添加量分別為30%、0.15%、20%、1.0%。驗證實驗中紅棗果醬感官評分為92.12，與預測值基本吻合。以最佳工藝制作的紅棗果醬，含糖量為32.02%，可溶性固形物為34.51%，水分為72.01%，pH為3.58，大腸桿菌<20 CFU/g，菌落總數<90 CFU/g，未檢出沙門氏菌和金黃色葡萄球菌。本研究也可為低糖紅棗果醬的產品開發(fā)和工業(yè)化生產提供一定的理論參考。