响应面法优化香蕉皮营养果冻工艺

响应面法优化香蕉皮营养果冻工艺

香香蕉皮约占水果重量的35%。1材料和方法1.1材料和设备1.1.1卡拉胶、黄原胶、羧甲基纤维素钠cmc、抗坏血酸添加剂香蕉、白砂糖，购于当地万德隆购物广场；卡拉胶、黄原胶、羧甲基纤维素钠（CMC）、抗坏血酸，均为江苏祥晟生物科技有限公司生产的食品级添加剂。1.1.2m型电子分析天平JJ-2B型组织捣碎机，PHS-3C型酸度计，FA1204B(M)型电子分析天平，SW-CJ-2D型超净工作台，XFH-50MA型灭菌锅，HZ-100型夹层锅，A02型灌装机，BG-40A型压模封口机，过滤袋（120目）。1.2方法1.2.1工艺1.2.2搅拌和搅拌制备试验将香蕉皮洗干净、切块、漂烫处理，按照预试验的添加比例称取一定量的香蕉皮，加入蒸馏水后，用组织捣碎机高速打碎，使香蕉皮和水混合均匀、混合浆组织细腻为止。按照试验方案将称量好的卡拉胶、黄原胶和CMC倒入事先加入200mL蒸馏水的烧杯（500mL）中，充分混匀后在电热炉上进行加热，于70℃条件下持续搅拌15min，使混合胶充分溶胀。将白砂糖和香蕉皮浆加入至溶解好的混合胶中，浓缩至300mL，经过滤袋后进行灌装和封口，在80～90℃下杀菌处理10～15min，最后进行冷却定型。1.2.3单因素试验设计1.2.3.复合凝胶比例的确定在香蕉皮添加量10%、复合凝胶剂添加量1.6%、白砂糖添加量16%条件下，卡拉胶、黄原胶和CMC复合比例（1∶1∶3、1∶2∶2、1∶3∶1、2∶1∶2、2∶2∶1、3∶1∶1）对果冻感官品质的影响，确定复合凝胶比例。1.2.3.香蕉皮添加量的确定在复合凝胶剂添加量1.6%、卡拉胶∶黄原胶∶CMC=2∶2∶1、白砂糖添加量16%条件下，研究香蕉皮添加量（6%、8%、10%、12%、14%）对果冻感官品质的影响，确定香蕉皮添加量。1.2.3.复合凝胶添加量的确定在香蕉皮添加量10%、卡拉胶∶黄原胶∶CMC=2∶2∶1、白砂糖添加量16%条件下，研究复合凝胶剂添加量（1.0%、1.2%、1.4%、1.6%、1.8%）对果冻感官品质的影响，确定复合凝胶添加量。1.2.3.白砂糖用量的确定在香蕉皮添加量为10%、复合凝胶剂添加量1.6%、卡拉胶∶黄原胶∶CMC=2∶2∶1条件下，研究白砂糖添加量（10%、12%、14%、16%、18%、20%）对果冻感官品质的影响，确定白砂糖用量。1.2.4响应面优化试验设计在单因素试验基础上，选择香蕉皮添加量、复合凝胶剂添加量、白砂糖添加量为影响香蕉皮果冻感官品质的主要因素，然后采用Box-Behnken模型进行响应面优化设计，试验因素水平与自变量因素编码见表1。1.2.5感官评分方法由食品工程系挑选15名学生与5名教师组成感官品质评定小组，对香蕉皮营养果冻的色泽（20分）、口感（30分）、风味（20分）、组织形态（30分）4个方面进行感官评定，按照百分制进行打分，并对结果取平均值（保留整数）。香蕉皮营养果冻感官品质评分标准见表2。1.2.6实验设计与模型建立采用MicrosoftExcel97-2003进行数据处理和分析，通过方差分析，采用Design-Epert8.0.6.1软件进行试验设计、数据分析和二次模型建立，回归方程分析和响应面分析得到了最佳因子水平，用F值考察模型和因子的显著性（P<0.05）。所有试验重复3次，结果取平均值。2结果与分析2.1单因素试验的结果2.1.1同配比对香蕉皮营养果冻感官品质的影响由图1可以看出，复合凝胶剂（卡拉胶、黄原胶和CMC）的不同配比对香蕉皮营养果冻感官品质有影响。当卡拉胶、黄原胶和CMC的比例为2∶2∶1时，产品的感官评分最高。因此，确定后续的试验选用卡拉胶、黄原胶和CMC的比例为2∶2∶1。2.1.2香蕉皮添加量适当的原料添加量会使果冻具有诱人的外观和特有的风味。由图2可以看出，香蕉皮添加量对产品的整体感官品质评分有显著影响（P<0.05），随着香蕉皮添加量的增加，果冻的感官得分呈先升高后降低的趋势。当香蕉皮添加量为10%时，果冻的感官得分最高，为87分。当香蕉皮添加量小于10%时，产品的色泽和风味不佳；当香蕉皮添加量大于10%时，影响产品的质地和颜色。因此，确定香蕉皮添加量8%、10%、12%进行后续响应面优化试验。2.1.3复合胶添加量对产品感官评分的影响由图3可见，复合胶添加量对产品的感官评分有显著影响（P<0.05）。随着复合凝胶剂添加量的增大，产品的感官得分不断升高；当复合胶添加量加入量为1.6%时，产品的感官评分最高，为89分；继续增加复合凝胶剂添加量，产品的感官得分反而降低。因此，确定选择复合凝胶剂添加量1.4%、1.6%、1.8%进行后续响应面优化试验。2.1.4白砂糖添加量对产品感官品质的影响加入一定量的白砂糖可显著改善复合胶的口感。由图4可以看出，随着白砂糖添加量的增加，产品的感官评分呈先升高后降低的趋势。当白砂糖添加量为16%时，产品的感官品质最优。因此，确定选择白砂糖添加量12%、16%、20%进行后续响应面优化试验。2.2反应法对香香蕉皮的营养和冷冻工艺的结果进行了优化2.2.1响应面优化结果根据Box-Behnken设计原则，在上述单因素试验结果的基础上，选择以香蕉皮添加量、复合凝胶添加量和白砂糖添加量作为自变量，感官评分作为响应值设计试验。试验设计与结果如表3所示。采用Design-Expert8.0.6.1软件对响应面试验结果进行回归拟合,得到香蕉皮果冻感官得分与香蕉皮添加量(A)、复合凝胶剂添加量(B)和白砂糖添加量(C)的回归方程:Y=92.40+2.13A-1.63B-2.25C-6.00AB+4.75AC-9.75BC-8.20A由表4可以看出，回归模型的P值小于0.0001，说明该模型的回归效果极显著；模型的决定系数R表4显示：一次项A、B、C均达到极显著水平（P<0.01）；由F值可以看到，三因素中对香蕉皮果冻感官品质影响顺序是C>A>B；二次项中A2.2.2复配凝胶剂添加量的确定根据回归方程得出各因素交互作用对香蕉皮营养果冻感官得分影响的响应面图，见图5～7。由图5可见，当白砂糖添加量一定时，香蕉皮营养果冻的感官得分先随着香蕉皮质量分数的增加影响突出，达到最大值后降低，香蕉皮添加量与复配凝胶剂添加量交互作用极显著。当香蕉皮添加量为10%左右、复配凝胶剂添加量为1.6%左右时，产品的感官得分达到最大值。香蕉皮添加量和复配凝胶剂添加量的交互作用对果冻感官品质得分的影响主要反映在组织形态上，香蕉皮中一些离子可能会影响果冻的凝胶结构，当二者添加量适宜时才能得到最佳效果。由图6可见，随着香蕉皮添加量与白砂糖添加量的增加，香蕉皮营养果冻的感官得分先缓慢增加，达到最高值后迅速降低，香蕉皮添加量与白砂糖添加量交互作用极显著。当复配凝胶剂添加量一定时，香蕉皮添加量为10%左右，白砂糖添加量为16%左右时，产品的感官得分达到最大值。由图7可见，随着复配凝胶剂添加量与白砂糖添加量的增加，香蕉皮营养果冻的感官得分先增高，起初感官得分受复合凝胶剂质量分数影响较大，后期产品感官品质受白砂糖质量分数影响更突出，复配凝胶剂添加量与白砂糖添加量交互作用极显著。当香蕉皮添加量一定时，复配凝胶剂添加量为1.6%左右，白砂糖添加量为16%左右时，产品的感官得分达到最大值。2.3合凝胶剂添加量对感官得分的影响根据回归分析结果及响应面分析，得到香蕉皮营养果冻的最佳工艺条件为：香蕉皮添加量10.25%，复合凝胶剂添加量1.59%，白砂糖添加量15.64%，在此条件下的果冻感官得分理论值为92.67分。根据实际情况，将工艺条件调整为：香蕉皮添加量10%，复合凝胶剂添加量1.6%，白砂糖添加量16%，在此条件下，平行试验三次，果冻的感官得分均值是93分，说明采用响应