基于响应面法的蓝莓果味饮料混料设计研究

基于响应面法的蓝莓果味饮料混料设计研究

蓝莓富含养分，被称为“浆果之王”，富含蛋白质、糖、脂肪、钙、铁和其他维生素和养分。蓝莓花色苷含量极高,100g野生种蓝莓花色苷色素鲜质量含量高达0.33~3.38g,堪称果蔬之最,花色苷具有抗氧化、清除自由基、抗癌和改善视力等生物活性,部分功能已经被开发并进行药物生产。联合国粮农组织已经将其列为人类五大健康食品之一。芒果有“热带水果之王”称号,是世界卫生组织公布的十大最佳水果之一,其产量居世界水果第5位。芒果具有良好的营养价值和保健功能,其中胡萝卜素、VC和硒的含量分别是苹果的45~104倍、3~10倍和2~12倍。芒果和蓝莓都具有优良的加工特性,目前开发的相关产品主要有果汁、果酒、果醋以及乳饮料等[9,10,11,12,13,14,15,16,17]。混料回归设计是一种受特殊约束的回归设计,在工农业的科学实验中有许多应用。在混料实验中,每个组分都要表示成占有量,每个组分的占有量为正数,占有量合计为1。目前的文献报道中已经见到其他相关果汁饮料配方设计运用到此方法,但是在芒果和蓝莓果味饮料的配方优化中还未涉及。本文结合食品感官评定法对蓝莓和芒果果味饮料配方进行混料回归设计优化实验,得出最佳的蓝莓果味配方组合,并比较最佳组合配方数学预测值和实际感官评定值之间的差异,以确定该方法在蓝莓果味配方中的适用性。1实验1.1糖、药剂和柠檬酸蓝莓汁(糖度:61.5°Bx,酸度:4.41%)、芒果汁(糖度:69.0°Bx,酸度:0.83%)由杭州博多工贸有限公司提供,蔗糖市售,食盐市售,柠檬酸由山东省中创柠檬生化有限公司提供。1.2饮料配方的确定本研究利用DesignExpert(Version8.0.6,StatEaseInt.Co.,minneapolis,MN.USA)数据处理系统,采用混料设计中的MixtureOptional方法,对蓝莓和芒果果味饮料的配方进行设计优化。经过初步预实验后,果汁体积分数XC范围选定为3%~5%,蔗糖的体积分数XA范围选定为20%~40%,柠檬酸的体积分数XB范围为0.2%~0.5%,食盐的体积分数XD范围为0.04%~0.08%,其余为纯净水的体积分数XE。混料设计见表1。1.3实验方法1.3.1果汁均质、杀菌将蔗糖、柠檬酸和食盐按照比例放入煮沸的纯净水充分溶解,待冷却到50~60℃时,加入纯果汁混匀,用均质机在18~22MPa下进行均质处理,而后装罐巴氏杀菌得到成品。1.3.2感觉评估得到的果味饮料从色泽、香味、口感、外观三方面进行感官评定评价,感官评价标准见表2。2结果与讨论2.1芒果评分方程根据表1的混料设计配方,最终得到2种口味饮料的感官评价值见表3。利用数据处理软件,对实验结果进行混料设计统计,建立回归模型,得如下评分方程:蓝莓评分方程:芒果评分方程:蓝莓的二次多项回归方程的复相关系数(R-Squared)为0.97,校正后的复相关系数(AdjR-Squared)为0.93,变异系数(C.V)为4.53%。芒果二次多项回归方程的复相关系数为0.93,校正后的复相关系数为0.87,变异系数为5.84%。对这2个方程进行方差分析,结果见表4。从表4中可以看出,这2个方程的线性模型和二次模型的P值小于0.0001,均达到显著性水平。可以看出拟合的方程能很好地反映果味配方指标与感官评价值之间的关系。2.2果汁饮料的感官评价价值配方指标对果味饮料感官评价指标的影响见图1和图2。图1和图2是在纯净水含量确定的情况下,食盐(Nacl)含量变化时,得到的蔗糖、柠檬酸、果汁的交互作用的三元等值图。从图1可以看出:蓝莓果味饮料的最大感官评价值大约在85左右;食盐含量对蓝莓果味饮料感官评价值的贡献随着浓度的增加先下降后上升;柠檬酸含量对蓝莓果味饮料感官评价值的贡献和食盐相似,呈先下降后上升趋势;蔗糖含量对蓝莓果味饮料感官评价值的贡献则随浓度的增加而逐渐减少;果汁对蓝莓果味饮料感官评定价值的贡献随着浓度的增加有所增加。从图2可以看出,芒果果味饮料的最大感官评价值大约在83左右;食盐含量对芒果果味饮料感官评价值的贡献随着浓度的增加而增加;柠檬酸含量对芒果果味饮料感官评价值的贡献和食盐相似,也呈增加趋势;蔗糖含量对芒果果味饮料感官评价值的贡献则随浓度的增加呈现先上升后下降的趋势;芒果汁对芒果果味饮料感官评定价值的贡献随着浓度的增加反而呈逐渐减少的趋势。2.3最佳组合配方及实测值利用统计软件对蓝莓味饮料和芒果味饮料配方进行优化,使得感官评价值最大化。表5为软件运行得到的最佳组合配方和预测的感官评定值,以及进行人工感官评定得到的实测值。从表5中可以看到,实际测定得到的感官评定值在预测值的范围内,建立的拟合方程可以很好地模拟配方的感官评价值。3建立单因素回归分析的曲线方程目前,一般饮料配方优化设计主要应用正交试验法。正交试验可以得到最佳的组合配方以及各个因子对目标值影响的主次关系,而且最佳的组合配方只能在给定的水平和因素之间选择。混料设计可以研究配方中各因子之间的配比和相关性,利用回归分析建立各因变量的曲线方程,可以根据因变量和回归方程预算最后的结果,也可以根据目标值选定最佳的配比组合。本实验通过混料设计软件DesignExpert中的MixtureOptional方法,研究了蔗糖、柠檬酸、果汁、食盐浓度以及纯净水比例对蓝莓和芒果果味饮料的感官指标的影响,建立了具有显著性水平的线性回归方程,该方程可