box-behnken响应面法优化复合功能果酱的工艺

box-behnken响应面法优化复合功能果酱的工艺

果汁是在混合水果浆、糖和酸ph溶液后，通过加热和精制而成的凝胶食品。主要作为调味品用于涂抹面包或吐司上食用,已深得消费者的青睐刺梨别名刺石榴、缫丝花,为蔷薇科植物缫丝花(RosaroxburghiiTratt)的果实。具有消食健脾、收敛止泻的功效。含有五环三萜、黄酮类物质以及多糖、维生素C等营养保健功能的物质,常用于增强免疫力、抗动脉粥样硬化、延缓衰老、抗癌防癌抗突变、健胃消食等作用因此,文章以五味子、刺梨为主要原料,研制具有保健功能的复合果酱。通过单因素及Box-Behnken响应曲面试验分别对果酱的发酵及制备工艺条件进行优化,为功能性果酱的研究与开发提供理论依据。1材料和方法1.1材料表面五味子、刺梨市售;乳酸菌南京益生源生物科技有限公司;卡拉胶河南中偌生物科技有限公司;白砂糖(食品级)市售。1.2精密仪器和仪器LHS-250SC恒温培养箱上海析域仪器设备有限公司;FA1004B电子天平上海越平科学仪器有限公司;手提式高压灭菌锅上海上天精密仪器有限公司;ATC-20手持式折光仪北京惠博瑞科折射仪有限公司;PE20酸度计梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;Scientz-150高压均质机宁波新芝生物科技股份有限公司;手持测糖仪邦亿精密量仪(上海)有限公司;JJ-2型高速组织粉碎机金坛市天竟实验仪器厂。1.3实验方法1.3.1味子果浆和刺梨果浆的制备五味子、刺梨分别浸泡去核,用0.5%柠檬酸喷淋护色。按料液比1∶1(g/mL)打浆,混合料液在45MPa下均质30min,得五味子果浆和刺梨果浆。将五味子果浆、刺梨果浆于40℃下对浆体恒温浓缩30min,冷却至37℃左右,按实验要求加入乳酸菌及白砂糖糖浆,搅拌均匀,进行恒温培养,得到发酵果浆液,备用。发酵浆液、白砂糖、卡拉胶按实验要求的比例进行混合,搅拌均匀,恒温浓缩至含糖量达到40%~45%,装罐。在100℃沸水中杀菌15min,冷却,成品。1.3.2对复合果实浆发酵条件的研究1.3.2.单因素试验和方差分析,确定响应面的水平本实验针对发酵时间(6,12,18,24,30h)、乳酸菌添加量(0.2%,0.3%,0.4%,0.5%,0.6%)、白砂糖添加量(3%,6%,9%,12%,15%)3个因素,保持其中2个变量固定不变,对另1个变量进行单因素试验,请10位具有感官评价经验的评价员按表3对复合发酵果浆进行评分,以确定响应面设计的水平范围。1.3.2.box-behnken试验设计在单因素试验的基础上,选取发酵时间(12,18,24h)、乳酸菌添加量(0.3%,0.4%,0.5%)及白砂糖添加量(6%,9%,12%)3个对复合发酵果浆感官评分影响较大的因素,采用DesignExpert8.0.6提供的Box-Behnken试验,以复合发酵果浆感官评分为指标优化发酵工艺条件,试验设计见表1。1.3.3复合功能果实制备技术的研究1.3.3.响应面试验设计本实验针对五味子、刺梨质量比(0.4,0.7,1.0,1.3,1.6g/g)、白砂糖添加量(15%,20%,25,30%,35%)、卡拉胶添加量(0.3%,0.6%,0.9%,1.2%,1.5%)3个因素,保持其中2个变量固定不变,对另1个变量进行单因素试验,以复合功能果酱的感官评分为指标,以确定Box-Behnken响应曲面设计所需的水平范围。1.3.3.box-behnken试验设计在单因素试验的基础上,选取五味子、刺梨质量比(0.7,1,1.3g/g)、白砂糖添加量(20%,25%,30%)、卡拉胶添加量(0.6%,0.9%,1.2%)3个对复合功能果酱感官评分影响较大的因素,采用DesignExpert8.0.6提供的Box-Behnken试验,以复合功能果酱感官评分为指标优化制备工艺,试验设计见表2。1.3.4复合发酵果浆及复合功能果酱的感官评定请10名符合感官评定的人员(无特殊口味偏好)进行感官评定,采用百分制对复合发酵果浆及复合功能果酱产品进行感官评分,具体评分标准见表3和表4。1.3.5糖度及有效酸度测定理化指标可溶性固形物含量:手持折光计测定;总糖:数显糖度计测定;有效酸度:酸度计测定;微生物检测:细菌总数、大肠杆菌,按GB/T4789.24-2003《食品卫生微生物检验》的方法进行检测。2结果与分析2.1不同因素对复合发酵果实浆的感官评价的影响不同配比对复合发酵果浆感官评分的影响见图1。2.1.1水平下降的趋势由图1a可知,随着发酵时间的延长,复合发酵果浆的感官评分呈现先升高再稳定在一定水平再出现下降的趋势。当发酵时间为18~24h时,感官评分最高为(89.21±0.24)分,这主要是由于随着发酵时间的增加,微生物所需的营养物质减少以及次生代谢产物阻碍菌体生长所致。因此,选择12~24h为响应面设计发酵时间的水平范围。2.1.2乳酸菌添加量由图1b可知,随着乳酸菌添加量的增加,复合发酵果浆的感官评分呈现先升高再下降的趋势。当乳酸菌添加量为0.4%时,感官评分最高为(89.17±0.27)分。这是由于当乳酸菌不足时发酵剂不足以使果浆完全发酵,当乳酸菌过大时前期的反应消耗过多不足以使反应持续。因此,选择0.3%~0.5%为复合发酵果浆所需的水平范围。2.1.3白砂糖添加量对白砂糖感官评分的影响由图1c可知,随着白砂糖添加量的增加,复合发酵果浆的感官评分呈现先升高后下降的趋势。当白砂糖添加量为9%时,感官评分最高为(89.38±0.19)分,继续增加白砂糖感官评分开始下降。主要是由于白砂糖量的增加会使复合发酵的渗透压增大,从而抑制微生物发酵,使得果浆酸度呈下降,pH值升高,以及过甜而影响口感。因此,白砂糖选择6%~12%为所需的水平范围。2.2最佳发酵条件的确定与验证采用DesignExpert8.0.6提供的Box-Behnken试验,对各因素进行拟合,得到多元回归方程为:对复合发酵果浆感官评分的回归模型进行方差及显著性分析,结果见表5。该模型方程有显著性影响(p<0.0001),失拟项不显著(p=0.6507>0.05),说明在本实验条件下,该回归模型所考察的因素足以反映实验中发酵条件对复合果浆感官评分的影响。判定系数R由DesignExpert8.0.6软件得出复合发酵果浆的最佳发酵工艺参数是发酵时间19.14h、乳酸菌添加量0.40%、白砂糖添加量10.27%,复合发酵果浆的感官评分的预测值为91.66。为便于生产实验需求,定为发酵时间19h、乳酸菌添加量0.40%、白砂糖添加量10%,进一步验证实验,得出复合发酵果浆的感官评分为92.03±0.17。该值与预测值比较近,因此选取此为复合发酵果浆的发酵工艺参数。2.3单因素评价复合功能果实的制备工艺2.3.1味子、发味汁、刺梨复合果酱的感官评分由图3a可知,随着五味子、刺梨质量比的增加,复合功能果酱的感官评分呈现先上升后下降的趋势。当质量比为1.0(g/g)时,感官评分最高为(90.12±0.17)分。主要是因为五味子的酸味和红色可增加果酱的口感和颜色以及刺梨的酸甜而提高感官评分,但五味子过多时,由于五味子的涩味使口感下降以及刺梨黄色的减少使果酱色泽不均而降低感官评分。因此,选定8~16h为响应面设计的最佳水平。2.3.2白砂糖添加量由图3b可知,随着白砂糖添加量的增加,复合功能果酱的感官评分呈现先上升再下降的趋势。当白砂糖的添加量为25%时,感官评分最高为89.78±0.31。主要是因为白砂糖的增加,甜度增加,很好地综合五味子和刺梨的酸涩味,但白砂糖添加量过大时,甜味主导果酱,使酸甜不均,口感下降。因此,选20%~30%为响应面设计的水平范围。2.3.3卡拉胶添加量对感官评分的影响由图3c可知,随着卡拉胶添加量的增加,感官评分呈现先上升再稳定在一定水平再出现下降的趋势。当卡拉胶的添加量为0.9%~1.2%时,感官评分稳定在(89.17±0.32)分。主要是因为卡拉胶的增加可明显增加果酱的稠度及稳定性,但继续增加用量,果酱分散不均,有较大颗粒,流动性下降。因此,选定0.6%~1.2%为响应面设计的水平。2.4最佳制备工艺的确定采用DesignExpert8.0.6提供的Box-Behnken试验,对各因素进行拟合,得到多元回归方程为:对复合功能果酱感官评分的回归模型进行方差及显著性分析,结果见表6。该模型方程有显著性影响(p<0.0001),失拟项不显著(p=0.7022>0.05),说明在本实验条件下,该回归模型所考察的因素足以反映实验中各制备工艺参数对复合功能果酱感官评分的影响。判定系数R由DesignExpert8.0.6软件得出复合功能果酱的最佳制备工艺参数是五味子、刺梨质量比1.29(g/g)、白砂糖添加量23.89%、卡拉胶添加量0.69%,复合功能果酱的感官评分的预测值为91。为便于生产实验需求,定为五味子、刺梨质量比1.3(g/g)、白砂糖添加量24%、卡拉胶添加量0.7%,进一步验证实验,得出复合功能果酱的感官评分为91.47±0.22。该值与预测值比较近,因此选取此为复合功能果酱的制备工艺参数。2.5优化后的产品质量评价2.5.1味子和刺梨的口感和口感复合功能果酱呈橙色,色泽均匀一致;具有五味子和刺梨特有的香气,无异味;酸甜适宜,口感细腻;酱体具有较好的胶凝性,不分泌汁液,无颗粒,无糖结晶,无杂物。2.5.2物理和化学指标可溶性固形物(40.31±0.27)%;有效酸度3.62±0.05;总糖含量(37.2±0.16)%。2.5.3微生物试验细菌总数100cfu/g;大肠菌群3MPN/100g。3复合功能果酱配方优化制作果酱是长时间保存水果的一种方法,同时也是食物调味品的重要形式。结合具有保健作用的药食同源产品进行功能性果酱的开发是水果加工的新趋势。响应面法主要用于工艺及配方研究,目前已广泛应用于化工、食品、农林、冶金等领域,具有试验次数少、设计简便等优点。本研究以五味子、刺梨为主要原料,研制具有保健功能的复合果酱。以感官评分为指标,通过单因素试验以及Bo