响应面法优化红枣糕加工工艺

王立霞，丁 毅，王 娇，郑倩雨，李王莉，刘维敏，张鑫烨

（陕西学前师范学院 生命科学与食品工程学院，陕西西安 710100）

红枣（Ziziphus jujuba Mill.），又名大枣、干枣等，是鼠李科枣属植物的成熟果实，在中国已经有8 000 多年历史[1-2]。红枣与李、杏、桃、栗并称为中国的“五果”[3]。红枣性温味甘，富含蛋白质、脂肪、糖类、维生素、矿物质及环磷酸腺苷等生理活性物质，具有很高的营养及药用功效，是天然的药食同源食品[4-6]。

我国红枣资源十分丰富，目前红枣以干制品为主[7]。随着红枣的营养价值越来越受到人们的关注，对红枣加工产品的研究也在逐年深入，红枣产品种类逐渐丰富[8-9]，红枣糕即为众多红枣加工产品中的一种。红枣糕是用红枣为主料，山楂、蜂蜜等为辅料加工制成的一种糕点类食品[10]。

山楂属蔷薇科山楂属落叶乔木，除富含碳水化合物、氨基酸、有机酸外，还富含维生素、矿物质及微量元素，其中维C 含量尤为突出[11-13]。山楂有促进消化、抗氧化、降压、降血脂、抗癌等作用。但是，由于山楂酸度高、糖酸比较低，限制了食用人群[14]。目前，市售的纯山楂制品制作过程添加的糖达50%以上，而红枣中糖含量较高，在红枣糕中添加一定量的山楂浆，可以充分利用两者本身含有的糖和酸，使红枣糕的口感更好[15-16]。

红枣糕作为糕点类食品，其产品口感、外形、糕体弹性都会影响消费者对其的喜爱程度。因此，通过优化红枣加工工艺，得到红枣糕加工的最有工艺参数，为红枣深加工提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器设备

材料：陕西狗头枣、面粉，西安爱菊粮油工业集团提供；山楂、槐花蜂蜜，购自西安华润万家超市。

仪器设备：AL204 METTER TOLEDO 型电子天平（梅特勒-托利多），Metter-Toledo Group 产品；DGX-90738-1 型电热鼓风恒温干燥箱，上海福玛实验设备有限公司产品；高速万能粉碎机，北京科伟永兴仪器有限公司产品；组织匀浆机，金坛市富华仪器有限公司产品。

1.2 红枣糕加工工艺流程设计

①山楂→挑选→去核→煮制→打浆→山楂浆；

②红枣→挑选→去核→切碎→烘制→粉碎过筛→枣粉；

③水、琼脂、木糖醇；

①+②+③→混合→蒸煮→倒盘→成型。

1.3 试验方法

1.3.1 红枣预处理方法

挑选色泽红艳、肉质肥厚的红枣，去核后切成0.3～0.5 cm 的薄片，均匀放置于烘盘中，于55～60 ℃恒温干燥箱中烘制24 h，取出冷却后放入高速万能粉碎机中粉碎，过60 目筛网，所得枣粉密封袋包装，于干燥器中保存备用[17-19]。

1.3.2 山楂预处理方法

挑选色泽鲜艳的优质山楂，清水清洗，去核，称质量，加入少量水，煮制20 min，冷却后置于组织匀浆机中打浆，加水至山楂质量的3 倍，搅拌均匀，装入容器备用[20-21]。

1.3.3 红枣糕糕体的制作

向枣粉中加入山楂浆搅拌，加入蜂蜜，用尽量少的水将琼脂和木糖醇溶化，制成糖浆，将果泥与糖浆混合，搅拌均匀后倒入容器中，压平成型，厚度3～4 cm，晾凉凝固，切成条包装[22-23]。

1.3.4 红枣糕加工单因素试验

（1）山楂浆添加量对红枣糕感官品质的影响试验。称取红枣粉100 g，水50 g，木糖醇10 g，琼脂1.5 g，山楂浆的添加量为红枣粉质量的20%，40%，60%，80%，100%进行单因素试验，结合感官鉴评，初步确定红枣糕中红枣粉山楂浆的最适添加量[24]。

（2）水添加量对红枣糕感官品质的影响试验。称取红枣粉100 g，木糖醇10 g，琼脂1.5 g，山楂浆80 g，水添加量为红枣粉和山楂浆质量的10%，20%，30%，40%，50%进行单因素试验，结合感官鉴评，初步确定红枣糕加工中水的最适添加量。

（3）木糖醇添加量对红枣糕感官品质的影响试验。称取红枣粉100 g，山楂浆80 g，水添加量40%，琼脂1.5 g，木糖醇的添加量为红枣粉和山楂浆质量的5%，10%，15%，20%，25%进行单因素试验，结合感官鉴评，初步确定红枣糕加工中木糖醇的最适添加量。

（4）琼脂添加量红枣糕感官品质的影响试验。称取红枣粉100 g，山楂浆80 g，木糖醇添加量10%，水添加量40%，琼脂的添加量为红枣粉和山楂浆质量的0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%进行单因素试验，结合感官鉴评，初步确定红枣糕加工中琼脂的最适添加量。

1.3.5 红枣糕加工工艺优化试验

称取红枣粉100 g，分别以表1 编码水平组合开展优化试验，进行感官评价，确定最优工艺[25-26]。

红枣糕加工工艺优化试验因素与水平设计见表1。

表1 红枣糕加工工艺优化试验因素与水平设计 /%

1.3.6 红枣糕感官评价方法

最终能够使学生的理解能力和判断能力得以增强，学生能够利用现有的资源收集相关资料，判断结论是否正确，整个学习过程中，能够使学生的思维得到开发，使学生的实践能力得以增强。

通过对红枣糕的色泽、口感、组织形态和质地等因素对红枣糕进行综合评价[12-15]。

红枣糕的感官评定标准见表2。

表2 红枣糕的感官评定标准

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果分析

2.1.1 山楂浆添加量对红枣糕感官品质的影响

山楂浆添加量对红枣糕感官品质的影响见图1。

由图1 可知，当山楂浆添加量少于80%时，红枣糕的感官评分随山楂浆添加量的增加而增加；当山楂浆添加量超过80%时，红枣糕的感官评分逐渐下降。当山楂浆添加量为80%时评分最高，为93 分。

图1 山楂浆添加量对红枣糕感官品质的影响

2.1.2 水添加量对红枣糕感官品质的影响

水添加量对红枣糕感官品质的影响见图2。

由图2 可知，当水添加量为10%～50%时，随着其添加量的不断增加，红枣糕的感官评分先增加后减少，当水添加量为40%时，红枣糕的感官评分达到最高值，为90 分。

图2 水添加量对红枣糕感官品质的影响

木糖醇添加量对红枣糕感官品质的影响见图3。

图3 木糖醇添加量对红枣糕感官品质的影响

由图3 可知，当木糖醇添加量为5%～25%时，随着木糖醇添加量的增加，红枣糕的感官评价分先增大后减小；当木糖醇添加量为10%时，红枣糕的感官评定分值达到最高，为93 分。

2.1.4 琼脂添加量对红枣糕感官品质的影响

琼脂添加量对红枣糕感官品质的影响见图4。

由图4 可知，当琼脂添加量为0.5%～2.5%时，随琼脂添加量的增加，红枣糕的感官评分先增大后减小，当琼脂添加量为1%时，红枣糕的感官评定分值达到最高，为92 分。

图4 琼脂添加量对红枣糕感官品质的影响

2.2 红枣糕加工工艺优化

2.2.1 红枣糕响应面试验结果

响应面试验设计及结果见表3。

表3 响应面试验设计及结果

2.2.2 红枣糕工艺回归模型的建立及显著性检验分析

利用Design Expert 8.0.6 软件对表3 中的试验数据进行多元回归拟合分析[18]，得到红枣糕中山楂浆添加量（A）、水添加量（B）、琼脂添加量（C）、木糖醇添加量（D）的二次多项式回归模拟方程为：

拟合二次多项式模型的方差分析见表4。

由表4 可知，对红枣糕工艺所建立的模型p<0.000 1，说明该模型极显著；模型决定系数为R2=0.943 5，模型失拟项p 值为0.523 6>0.05，表示差异不显著[22]，表明该模型能较准确地预测山楂浆添加量、水添加量、琼脂添加量和木糖醇添加量对红枣糕感官品质的影响。同时，模型的相关系数R2Adj=0.887 0，说明该模型能够反映88.70%的响应值变化。因此，该回归方程可以很好地描述响应值与各变量之间的关系，可以通过该回归方程来确定红枣糕的最佳工艺条件。F 检验能用来判断自变量对响应值的显著性；p 值反映显著性，p 值越小，该变量显著性越高。变异系数为2.65%，值越大表明该模型的置信度越高[23]。由表4 可知，一次项山楂浆添加量（A）、水添加量（B）对红枣糕的感官品质有极显著影响，二次项A2及交互项BD、CD 对红枣糕感官品质有极显著影响。综上分析，该模型中各变量对响应值的影响不是单纯的线性关系。

表4 拟合二次多项式模型的方差分析

2.2.3 模型响应曲面与等高线图分析

山楂浆添加量和水添加量对红枣糕感官品质影响的响应面及等高线见图5，山楂浆添加量和琼脂添加量对红枣糕感官品质影响的响应面及等高线见图6，山楂浆添加量和木糖醇添加量对红枣糕感官品质影响的响应面及等高线图见图7，水添加量和琼脂添加量对红枣糕感官品质影响的响应面及等高线见图8，水添加量和木糖醇添加量对红枣糕感官品质影响的响应面及等高线见图9，琼脂添加量和木糖醇添加量对红枣糕感官品质影响的响应面及等高线见图10。

图5 山楂浆添加量和水添加量对红枣糕感官品质影响的响应面及等高线

图6 山楂浆添加量和琼脂添加量对红枣糕感官品质影响的响应面及等高线

图7 山楂浆添加量和木糖醇添加量对红枣糕感官品质影响的响应面及等高线图

图8 水添加量和琼脂添加量对红枣糕感官品质影响的响应面及等高线

图9 水添加量和木糖醇添加量对红枣糕感官品质影响的响应面及等高线

对图5～图10 进行等高线分析可知，水添加量（B）与木糖醇添加量（D）、琼脂添加量（C）与木糖醇添加量（D）的交互作用显著，对响应值的影响会随着其中任一变量的变化而呈现明显变化，与表4分析得出的结果相吻合。

图10 琼脂添加量和木糖醇添加量对红枣糕感官品质影响的响应面及等高线

2.3 红枣糕配方最佳工艺参数预测

由响应面试验结果，通过Design Expert 8.0.6 软件进行工艺参数优化组合，得到预测的红枣糕最佳工艺参数为山楂浆添加量57.28%，水添加量49.53%，琼脂添加量1.12%，木糖醇添加量14.39%。此时，红枣糕的口感最好，综合评分最高为94.20 分。

3 结论

以红枣为主要原料，以山楂浆、水、琼脂和木糖醇为辅料。在单因素试验基础上，通过Design Expert 8.0.6 中的Box-behnken 中心组合试验设计，建立了山楂浆、水、琼脂和木糖醇对红枣糕感官品质影响的数学模型，实现了对红枣糕加工工艺的优化。

红枣糕中山楂浆添加量（A）、水添加量（B）、琼脂添加量（C）、木糖醇添加量（D）的二次多项式回归模拟方程为：

通过Design Expert 8.0.6 软件进行工艺参数优化组合，得到预测的红枣糕最佳工艺参数为山楂浆添加量57.28%，水添加量49.53%，琼脂添加量1.12%，木糖醇添加量14.39%。此时，红枣糕的口感最好，组织状态及色泽也是最佳，综合评分达到最高为94.20 分。