红心火龙果山楂复合果冻的研制

曾维丽，张锋杰，赵永敢

（1.漯河医学高等专科学校河南省休闲食品工程技术研究中心，河南 漯河 462002；2.漯河食品职业学院，河南 漯河 462000）

火龙果（Hylocereus undulatusBritt），又名红龙果、青龙果、仙蜜果、情人果等，仙人掌科量天尺属植物，主要分布于我国的广西、广东、贵州、福建、云南和四川等地。根据火龙果果皮和果实的颜色可以将其分为红皮白心、红皮红心和黄皮白心3 类[1-2]。红心火龙果富含多酚类、花青素、甜菜红素、膳食纤维、必需氨基酸、维生素等营养成分[3-4]，具有润肠通便、清热降火等功效，可以改善大鼠和II 型糖尿病患者的血糖状况，降低高胰岛素血症和高血糖症的发生[5-6]，预防高血压、高胆固醇、口角炎、贫血等的特殊功效[7-10]。目前火龙果主要以鲜品销售为主，市场上火龙果加工产品主要有火龙果果汁、果酱、果酒、果醋、果干等[11-13]，产品种类较单一，新的深加工产品亟待研究开发。

山楂（Crataegus pinnatifida Bge.），又名山里红，蔷薇科山楂属植物，是一种药食两用的水果。山楂富含维生素、有机酸、多酚类、黄酮类、甙类等功能性成分，具有调节血脂和血压[14-15]、健脾开胃、消食化滞、抗癌、抗氧化等作用[16-20]。

果冻是一种深受儿童青少年喜爱的休闲食品，然而市场上的果冻大多不含果汁、果肉，而是由果味香精、食品色素、卡拉胶、魔芋粉等辅以人工合成色素和防腐剂制备而成，营养价值和保健功效均较低。本课题以新鲜红心火龙果和山楂为原料榨取汁液，研制出一种天然果汁含量较高的低糖果冻制品。该产品既营养、健康，又美味可口，同时也为红心火龙果和山楂的加工探索出一条新的途径。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

红心火龙果、鲜山楂、白砂糖等均为市售；柠檬酸、卡拉胶、羧甲基纤维素钠（CMC-Na）、甜菜红素等均为食品级。

1.1.2 仪器与设备

WYA-2S 阿贝折射仪，上海精密科学仪器有限公司；pHS-2F 型pH 计，上海仪电科学仪器股份有限公司；Hurom 螺旋榨汁机，上海韩惠人爱家电科技有限公司；DF-101S 集热式恒温加热磁力搅拌器，上海力辰邦西仪器科技有限公司；JY3002 型电子天平，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；Pakchoice 果冻磨具，义乌香妃家居用品有限公司。

1.2 方法

1.2.1 红心火龙果汁的制备

1.2.1.1 工艺流程

红心火龙果→清洗→去皮→切分→榨汁→红心火龙果汁

1.2.1.2 操作要点

优质红心火龙果清洗表面污渍后，去皮，切成小块，将果肉与水按照质量比1：5 的比例混合后，榨汁机榨汁，汁液备用。

1.2.2 山楂果汁的制备

1.2.2.1 工艺流程

鲜山楂→挑选→清洗→去梗、去蒂、去核→软化→冷却→榨汁→山楂果汁

1.2.2.2 操作要点

选择优质、无伤痕的新鲜山楂，清洗去除表面污渍，去梗、去蒂、去核后，将果肉与水按照质量比1：4的比例置于不锈钢锅中，水沸后继续煮15 min，冷却至室温后榨汁，榨汁过程中将熬制的汤液加入，所得汁液备用。

1.2.3 红心火龙果山楂复合果冻的制备

1.2.3.1 工艺流程

1.2.3.2 操作要点

①煮胶和调配：按比例向配制好的复合胶粉中添加适量白砂糖，混合后加入去离子水，搅拌均匀，边加热边搅拌，直至沸腾，保持若干分钟后，得到透明均匀的胶体。待胶体略微冷却后，按比例加入红心火龙果汁、山楂果汁、柠檬酸、甜菜红等进行调配。②均质和脱气：将复配好的果汁混合液预热后通过高压均质机、胶体磨研磨1～2 遍，达到果肉微细，口感细腻的状态。然后加热至90～95 ℃，保持10～15 min，使料液中的气体完全脱除。③灌装、杀菌、冷却：将上述液体趁热装入果冻磨具中，封盖。将封盖后的果冻迅速投入到热水中灭菌，灭菌后的果冻迅速冷却至室温后置于冰箱冷藏室（4 ℃）保存，备用。

1.2.4 单因素试验设计

为优化红心火龙果山楂复合果冻配方，以100 g制备果冻的果汁混合液为基准，按比例添加复合纯果汁（红心火龙果汁和山楂汁）、复合胶（CMC-Na和卡拉胶）、白砂糖、柠檬酸、甜菜红素，不足部分以水补齐。

1.2.4.1 红心火龙果汁与山楂汁复配质量比的筛选

固定复合纯果汁添加量30%，复合胶（CMC-Na和卡拉胶质量比为1：1）添加量0.8%，白砂糖添加量8%，柠檬酸添加量0.12%，甜菜红素添加量0.5‰，研究红心火龙果汁与山楂汁不同复配质量比（2：1、1：1、1：1.5、1：2、1：3）对果冻感官品质、可溶性固形物含量及pH 值的影响，筛选红心火龙果汁与山楂汁的适宜复配质量比。

1.2.4.2 复合胶添加量的筛选

固定复合纯果汁（红心火龙果汁与山楂汁复配质量比为1：1.5）添加量30%，白砂糖添加量8%，柠檬酸添加量0.12%，甜菜红素添加量0.5‰，研究不同复合胶（CMC-Na 与卡拉胶质量比为1:1）添加量（0.8%、0.9%、1.0%、1.1%、1.2%）对果冻感官品质、可溶性固形物含量及pH 值的影响，筛选复合胶适宜添加量。

1.2.4.3 CMC-Na 与卡拉胶复配质量比的筛选

固定复合纯果汁（红心火龙果汁与山楂汁复配质量比为1：1.5）添加量30%，复合胶添加量1.1%，白砂糖添加量8%，柠檬酸添加量0.12%，甜菜红素添加量0.5‰，研究CMC-Na 与卡拉胶不同复配质量比（5：1、3：1、1：1、1：3、1：5）对果冻感官品质、可溶性固形物含量及pH 值的影响，筛选CMC-Na 和卡拉胶适宜复配质量比。

1.2.4.4 白砂糖添加量的筛选

固定复合纯果汁（红心火龙果汁与山楂汁复配质量比为1：1.5）添加量30%，复合胶（CMC-Na 与卡拉胶复配质量比为1：5）添加量1.1%，柠檬酸添加量0.12%，甜菜红素添加量0.5‰，研究白砂糖不同添加量（4%、6%、8%、10%、12%）对果冻感官品质、可溶性固形物含量及pH 值的影响，筛选白砂糖适宜添加量。

1.2.5 响应面优化试验设计

在单因素试验结果基础上，依据Box-Behnken 中心组合设计原理，以红心火龙果汁与山楂果汁复配质量比、复合胶添加量、白砂糖添加量为自变量，以红心火龙果山楂复合果冻感官评分为响应值，设计3 因素3 水平的响应面试验，对红心火龙果山楂复合果冻配方进行优化，试验因素和水平见表1。

表1 红心火龙果山楂果冻响应面因素水平表Table 1 Response surface factors and levels table of red-fleshed pitaya-hawthorn jelly

1.2.6 红心火龙果山楂复合果冻感官评定

由10 名专业人士组成感官评定小组，参照GB 19299—2015《食品安全国家标准 果冻》[21]的感官评价要求，分别从果冻的色泽、风味、组织结构和口感4个方面制定产品的的评价指标，具体评分标准见表2。

表2 红心火龙果山楂复合果冻感官评价标准Table 2 Sensory evaluation standards of red-fleshed pitaya-hawthorn compound jelly

1.2.7 测定项目与方法

1.2.7.1 可溶性固形物含量

使用阿贝折射仪进行测定。

1.2.7.2 pH 值

使用pH 计进行测定。

1.2.8 数据处理

采用OriginPro 2018 软件对单因素试验结果进行作图；采用Design Expert 10.0.7 软件进行数据处理和响应面作图。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 红心火龙果汁与山楂汁复配质量比的确定

由图1 可以看出，随着山楂汁添加比例的增加，果冻的pH 值逐步下降，可溶性固形物含量逐步升高，这说明山楂中的有机酸和果胶对果冻的酸度和可溶性固形物含量影响较大。同时，试验过程中发现，红心火龙果汁添加比例较大时，果冻的紫红色较重，当红心火龙果汁与山楂汁添加质量比为1：1.5 时，果冻的紫红色最为宜人。随着山楂汁添加比例的增大，果冻的酸度逐步增加，产品风味由甜味明显、酸味不足向酸甜可口再向酸味突出、甜味不足转变；同时，随着山楂汁添加比例的增加，果冻也由一半液体结冻向结冻明显、结冻良好的方向转变。当红心火龙果汁与山楂汁复配质量比为1：1.5 时，制成的果冻酸甜可口、凝胶性状良好，感官评分最高。综上，选择红心火龙果汁与山楂汁最适复配质量比为1：1.5。

图1 红心火龙果汁与山楂汁复配质量比对果冻品质的影响Fig.1 Effects of the mass ratios of red-fleshed pitaya juice and hawthorn juice on jelly qualities

2.1.2 复合胶添加量的确定

由图2 可以看出，随着复合胶添加量的增加，果冻可溶性固形物含量逐步升高，pH 值开始稍有降低，随后逐步升高；感官评分呈现先升高后降低的趋势。pH 值的变化可能是由于CMC-Na 呈中性或弱碱性，故复合胶中CMC-Na 添加量的增加造成了果冻产品pH 值的升高[22]。当复合胶添加量从0.8%增加至1.1%的过程中，果冻由凝胶性能差、析水严重转变为凝胶胶软、弹性差，至添加量为1.1%时，胶体软硬适中、弹性好，产品的感官评分最高；当复合胶添加比例增大至1.2%时，果冻凝胶硬度变大，产品品质变差。故选择复合胶添加量1.1%为最适添加量。

图2 复合胶添加量对红心火龙果山楂果冻品质的影响Fig.2 Effects of compound colloid additions on red-fleshed pitaya-hawthorn jelly qualities

2.1.3 CMC-Na 与卡拉胶复配质量比的确定

由图3 可以看出，在CMC-Na 与卡拉胶组成的复合胶中，随着卡拉胶添加比例的增大，果冻的pH值逐步变小；CMC-Na 与卡拉胶复配质量比变化对果冻可溶性固形物含量的影响不大；当CMC-Na 与卡拉胶复配质量比从5：1、3：1 到1：1 变化时，果冻凝胶质地均较柔软，凝固性和弹性均不佳，果冻出膜后的性状也较差。当CMC-Na 与卡拉胶复配质量比从1：1变化至1：5 时，果冻凝胶质地从柔软逐步变硬，弹性逐步增大，果冻出膜后的性状从稀散、无形到凝固和性状完整。综上，当CMC-Na 与卡拉胶的复配质量比为1：5 时果冻凝胶性状好，胶体弹性较佳，产品感官评分较高。

图3 CMC-Na 和卡拉胶复配质量比对红心火龙果山楂果冻品质的影响Fig.3 Effects of mass ratios of CMC-Na to carrageenan on red-fleshed pitaya-hawthorn jelly qualities

2.1.4 白砂糖添加量的确定

由图4 可知，随着白砂糖添加量的逐步增加，果冻可溶性固形物含量逐步增大，pH 值变化不明显，感官评分在白砂糖添加量为10%时达到最高。试验过程中发现，当白砂糖添加量为4%时，产品酸味突出，果冻凝胶性差；当白砂糖添加量为6%和8%时，产品甜味和酸味均不明显，果冻凝胶性增强；当白砂糖添加量为10%时，产品酸甜可口，果冻凝胶性和弹性均较好，整体感官评分较高；当白砂糖添加量继续增加时，产品甜味过于突出，酸味不足，果冻凝胶硬度增加，感官评分下降。同时，试验过程中还发现，随着白砂糖添加量的增大，果冻的凝胶速度和凝胶强度均逐步增大。故选择白砂糖添加量10%为最适添加量。

图4 白砂糖添加量对红心火龙果山楂果冻品质的影响Fig.4 Effects of sugar additions on red-fleshed pitaya-hawthorn jelly qualities

2.2 响应面试验结果与分析

2.2.1 响应面试验设计与方差分析

综合单因素试验结果，选取红心火龙果汁与山楂汁复配质量比（A）、复合胶添加量（B）、白砂糖添加量（C）3个因素为自变量，以红心火龙果山楂果冻感官评分为响应值，对果冻配方进行响应面优化，试验设计及结果见表3，方差分析见表4。

表3 响应面试验设计及结果Table 3 Design and results of response surface experiments

表4 回归模型方差分析Table 4 Variance analysis of regression model

运用Design Expert 10.0.7 软件对表3 的试验结果进行二元多项回归拟合，得到红心火龙果山楂复合果冻感官评分（Y）对红心火龙果汁与山楂果汁复配质量比（A）、复合胶添加量（B）和白砂糖添加量（C）的二元多项回归方程：Y=91-1.5A-1.625B-1.375C-0.75AB-2.25AC-2.5BC-6.75A2-6.5B2-5C2。

由表4 可知，回归方程的模型极显著（P＜0.01），失拟项不显著，R2=0.9772=0.9478，表明该模型对试验结果拟合程度较好，试验误差小，可以对产品的感官评分进行分析和预测；一次项A、B、C 和交互项AC、BC 对产品的感官评分影响显著（P＜0.05），二次项A2、B2、C2影响均为极显著（P＜0.01），交互项AB对产品的感官评分影响不显著。由F 值可知，各因素对产品感官评分影响的大小排序为：B（复合胶添加量）＞A（红心火龙果汁与山楂果汁复配质量比）＞C（白砂糖添加量）。

2.2.2 响应面分析与最佳配方的确定

利用Design Expert 10.0.7 软件对回归模型进行分析，得到各因素交互作用对感官评分影响的响应面三维立体图（图5）。由图5 可知，红心火龙果山楂复合果冻感官评分在设定的范围内均有一个最大值。经过响应面优化得出红心火龙果山楂复合果冻的最佳配方为：红心火龙果汁与山楂果汁复配质量比1：1.46、复合胶添加量1.09%、白砂糖添加量9.82%，预测复合果冻感官评分为91.21 分。为检验该试验优化条件的可靠性，采用最优条件进行验证试验。经3 组平行试验，测得产品感官评分的平均值为91.16 分，与理论值较接近，说明模型的拟合程度较好，响应面法优化红心火龙果山楂复合果冻配方可行。

图5 各因素交互作用对红心火龙果山楂复合果冻感官评分影响的响应面图Fig.5 Response surface maps showing interaction effects of different factors on sensory scores of red-fleshed pitaya-hawthorn compound jelly

3 结论

根据单因素试验结果，利用响应面分析法对红心火龙果山楂复合果冻的配方进行优化。结果表明，红心火龙果山楂复合果冻的最佳配方为：复合纯果汁（红心火龙果汁与山楂果汁复配质量比为1：1.46）添加量30%，复合胶（CMC-Na 与卡拉胶复配质量比为1：5）添加量1.09%，柠檬酸添加量0.12%，甜菜红素添加量0.5‰，白砂糖添加量9.82%。该条件下制备的果冻为紫红色，晶莹剔透，酸甜可口，具有红心火龙果和山楂混合的典型风味，富有弹性，营养丰富，感官评分为91.16 分。此配方为红心火龙果的开发利用提供了重要的参考价值。