響應面法優(yōu)化苦碟子飲料工藝的研究
常立民，王立江*
吉林農(nóng)業(yè)科技學院食品工程學院（吉林132101）
摘要試驗對苦碟子飲料的最佳工藝條件進行研究，通過單因素試驗分析了苦碟子汁添加量、白砂糖添加量、檸檬酸添加量、復合穩(wěn)定劑添加量四個因素對飲料感官評定的影響，采用四因素三水平的響應面分析法對苦碟子飲料進行響應面分析，根據(jù)各個因素的顯著性和優(yōu)化參數(shù)分析確定。結(jié)果表明，苦碟子汁添加量10.50%、白砂糖添加量5.55%、檸檬酸添加量0.06%、穩(wěn)定劑添加量0.20‰可得到具有獨特風味，口感滑潤，營養(yǎng)豐富的苦碟子飲料。
關鍵詞苦碟子；工藝研究；最佳配方：響應面分析法
苦碟子為菊科植物抱莖苦荬菜(Ixeris sonchifoliaHance)的當年生干燥全草，味苦、辛，性寒。其化學成分復雜，多年來，不斷有研究人員發(fā)現(xiàn)新的化合物，苦碟子中的化學成分主要包括黃酮類、萜類、有機酸、腺苷類、木脂素類、其它化合物。具有藥食兼用的價值顯著、資源豐富、價格低廉、無毒副作用等優(yōu)點�？嗟游犊�，原汁口感不易被大眾接受。原料的選用，苦碟子汁熬煮時間，調(diào)制時苦碟子汁添加量、白砂糖添加量、檸檬酸添加量和穩(wěn)定劑添加量對苦碟子飲料口感都起決定性作用。
我國對苦碟子的研究，多集中于黃酮和腺苷類化合物在心腦血方面疾病的治療，在食用上只有水煎服用，當野菜吃，無飲用副產(chǎn)品。試驗通過調(diào)制使口感獨特，既利于吸收其營養(yǎng)成分，又可以方便飲用，還可以品獨特風味，以便于苦碟子的綜合利用。
1 材料和方法
1.1材料
1.1.1原料
苦碟子：采于通化縣農(nóng)田間（6～7月間當苦碟子現(xiàn)蕾至開花期最宜采收）。
1.1.2輔料
白砂糖、檸檬酸：食用級，市售；復合穩(wěn)定劑：黃原膠、CMC-Na，市售。
1.1.3試驗儀器和設備
精密電子天平：FA2004型，天津天馬衡基儀器有限公司；恒溫水浴鍋：HH-6，常州澳華儀器有限公司；萬用電爐：DL-1，天津市新科奧明商貿(mào)有限公司；剪刀、鍋、紗布、量筒、燒杯、玻璃棒。
1.2工藝流程
1.3工藝要點
1.3.1原材料苦碟子采后處理
挑選：剛采收的苦碟子有泥沙、病黃葉及雜物等，應該去除洗凈。
干燥：苦碟子易干燥，采用天然晾曬的方法，晾曬過程應多翻動、攤開，可以縮短晾曬時間。
1.3.2苦碟子汁制取
選擇無霉變的苦碟子切成1—2 cm的碎段，苦碟子段與水以1: 20（g/m L）的比例放入2 000 m L大燒杯，加熱煮沸1 h，為了減少濾液雜質(zhì)，用5層紗布過濾，濾液呈深褐色。
1.3.3調(diào)配
按配方量取苦碟子汁、白砂糖、檸檬酸、復合穩(wěn)定劑和飲用水，充分攪拌溶解。
1.4工藝的優(yōu)化
1.4.1單因素試驗
1.4.1.1苦碟子汁添加量對產(chǎn)品質(zhì)量的影響
5%白砂糖、0.06%檸檬酸、0.20%復合穩(wěn)定劑，再分別添加8%，9%，10%，11%和12%的苦碟子汁，以感官評分為指標，確定苦碟子汁的最佳添加量。
1.4.1.2白砂糖添加量對產(chǎn)品質(zhì)量的影響
10%苦碟子汁、0.06%檸檬酸、0.20%復合穩(wěn)定劑，再分別添加3%，4%，5%，6%和7%的白砂糖，以感官評分為指標，確定白砂糖的最佳添加量。
1.4.1.3檸檬酸添加量對產(chǎn)品質(zhì)量的影響
10%苦碟子汁、5%白砂糖、0.20%復合穩(wěn)定劑，再分別添加0.04%，0.05%，0.06%，0.07%和0.08%的檸檬酸，以感官評分為指標，確定檸檬酸的最佳添加量。
1.4.1.4復合穩(wěn)定劑添加量對產(chǎn)品質(zhì)量的影響
10%苦碟子汁、5%白砂糖、0.06%檸檬酸，再分別添加0.18%，0.19%，0.20%，0.21%和0.20%復合穩(wěn)定劑，以感官評分為指標，確定穩(wěn)定劑的最佳添加量。
1.4.2響應面優(yōu)化飲料的工藝
根據(jù)Box-Bohnken試驗設計及單因素試驗結(jié)果確定響應面因素水平，以苦碟子汁添加量(A)、白砂糖添加量(B)、檸檬酸添加量(C)和復合穩(wěn)定劑添加量(D)進行四因素三水平的響應面試驗設計，優(yōu)化得到苦碟子飲料最佳配方，試驗設計及結(jié)果如表1所示。
1.5苦碟子飲料的感官評定
根據(jù)苦碟子飲料的色澤、口感、風味和組織狀態(tài)進行感官評分，感官評分標準如表2所示。
2結(jié)果分析
2.1單因素試驗
2.1.1苦碟子汁添加量的確定
如圖1所示，感官評分隨著苦碟子汁的添加量先增大后減小，當苦碟子汁添加到1 0%時，感官評分最高，苦碟子汁添加過多，苦味過重，口感不易接受，添加量過少風味不明顯，由此單因素試驗得出，苦碟子汁最適添加量為10%。
2.1.2 白砂糖添加量的確定
如圖2所示，感官評分隨著白砂糖的添加量先增大后減小，當白砂糖添加到5%時，感官評分最高，白砂糖添加量過多導致飲料口感過膩，繼續(xù)添加會掩蓋風味，由此單因素試驗得出，白砂糖最適添加量為5%。
2.1.3檸檬酸添加量的確定
如圖3所示，感官評分隨著檸檬酸的添加量先增大后減小，當檸檬酸添加到0.06%時，感官評分最高，當添加量超過0.06%時，感官評分呈下降趨勢，因為酸度過高掩蓋飲料其它風味，口感差，由此單因素試驗得出，檸檬酸最適添加量為0.06%。
2.1.4復合穩(wěn)定劑添加量的確定
如圖4所示，感官評分隨著復合穩(wěn)定劑的添加量先增大后減小，當復合穩(wěn)定劑添加到0.20%時，質(zhì)地穩(wěn)定均一，感官評分最高，添加高于0.20%時，飲料組織狀態(tài)黏稠，添加少于0.20%時，飲料放置一段時間有分層現(xiàn)象，由此單因素試驗得出，復合穩(wěn)定劑最適添加量為0.20%。
2.2 響應面優(yōu)化苦碟子飲料工藝的設計與結(jié)果
2.2.1 回歸方程的建立與顯著性檢驗
利用Design Expert 8.0.6軟件，對苦碟子汁添加量(A)、白砂糖添加量(B)、檸檬酸添加量
(C)和復合穩(wěn)定劑添加量(D)進行統(tǒng)計分析，根據(jù)表3中的試驗數(shù)據(jù)，對各因素進行多元回歸擬合，
程度較高，說明這種試驗方法可行。
方程回歸分析及方差分析結(jié)果見表4，回歸方程的各項系數(shù)顯著性如下：苦碟子汁添加量(A)、白砂糖添加量(B)、檸檬酸添加量(C)和復合穩(wěn)定劑添加量(D)對感官評分具有極顯著影響，二次項A2、B2、C2和D2均達到極顯著水平。各因素相互影響時：苦碟子汁添加量(A)與復合穩(wěn)定劑添加量(D)的交互作用不顯著，檸檬酸添加量(C)、復合穩(wěn)定劑添加量(D)交互作用不顯著，其它均達到極顯著水平。從各變量顯著性檢驗p值和F值，可以判斷出影響苦碟子飲料感官評分按大小排序依次：苦碟子汁添加量(,A)、白砂糖添加量(B)、復合穩(wěn)定劑添加量(D)、檸檬酸添加量(C)。
2.2.2等高線及響應面析結(jié)果
在2個因素不變的情況下觀察其對感官評分的影響。利用Design Expert 8.0.6軟件對表3的數(shù)據(jù)進行二次多元回歸擬合得到的等高線圖和響應面圖，見圖5~圖10,可知兩因素交互作用影響由大到小為：白砂糖添加量和復合穩(wěn)定劑添加量、白砂糖添加量和檸檬酸添加量、苦碟子汁添加量和白砂糖添加量以及苦碟子汁添加量和檸檬酸添加量。
2.2.3 響應面法優(yōu)化苦碟子汁飲料配方的確定與驗證結(jié)果
用Design-Expert 8.0.6軟件進行數(shù)值優(yōu)化分析，結(jié)合模型回歸分析和響應面的分析結(jié)果，得出最佳配方苦碟子汁添加量10.47%、白砂糖添加量5.55%、檸檬酸添加量0.06%、穩(wěn)定劑添加量0.20%，此工藝條件下模型的感官評分為89.269 1，考慮到工藝實際操作的可行性，將工藝配方修正為：苦碟子汁添加量10.50%、白砂糖添加量5.55%、檸檬酸添加量0.06%、穩(wěn)定劑添加量0.20%。在此工藝配方下，進行3次平行驗證試驗，得到苦碟子飲料感官評分為89，與模型的預測值接近，由此得出響應面對苦碟子汁飲料工藝優(yōu)化的可行性。
3結(jié)論
在單因素試驗的基礎上，用Design-Expert 8.0.6軟件進行數(shù)值優(yōu)化分析，優(yōu)化了苦碟子飲料的加工工藝，建立了多元回歸模型，模型擬合度較好，誤差小。確定的最佳工藝配方：苦碟子汁添加量10.50%、白砂糖添加量5.55%、檸檬酸添加量0.06%、穩(wěn)定劑添加量0.20%。該條件下感官評分為89，與模型預測值89.269 1接近，由此可知將響應面設計引用到苦碟子飲料工藝中可行性。
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