基于響應(yīng)面法的藍(lán)莓果味飲料混料設(shè)計(jì)研究

基于響應(yīng)面法的藍(lán)莓果味飲料混料設(shè)計(jì)研究

藍(lán)莓富含養(yǎng)分，被稱(chēng)為“漿果之王”，富含蛋白質(zhì)、糖、脂肪、鈣、鐵和其他維生素和養(yǎng)分。藍(lán)莓花色苷含量極高,100g野生種藍(lán)莓花色苷色素鮮質(zhì)量含量高達(dá)0.33~3.38g,堪稱(chēng)果蔬之最,花色苷具有抗氧化、清除自由基、抗癌和改善視力等生物活性,部分功能已經(jīng)被開(kāi)發(fā)并進(jìn)行藥物生產(chǎn)。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織已經(jīng)將其列為人類(lèi)五大健康食品之一。芒果有“熱帶水果之王”稱(chēng)號(hào),是世界衛(wèi)生組織公布的十大最佳水果之一,其產(chǎn)量居世界水果第5位。芒果具有良好的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健功能,其中胡蘿卜素、VC和硒的含量分別是蘋(píng)果的45~104倍、3~10倍和2~12倍。芒果和藍(lán)莓都具有優(yōu)良的加工特性,目前開(kāi)發(fā)的相關(guān)產(chǎn)品主要有果汁、果酒、果醋以及乳飲料等[9,10,11,12,13,14,15,16,17]。混料回歸設(shè)計(jì)是一種受特殊約束的回歸設(shè)計(jì),在工農(nóng)業(yè)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)中有許多應(yīng)用。在混料實(shí)驗(yàn)中,每個(gè)組分都要表示成占有量,每個(gè)組分的占有量為正數(shù),占有量合計(jì)為1。目前的文獻(xiàn)報(bào)道中已經(jīng)見(jiàn)到其他相關(guān)果汁飲料配方設(shè)計(jì)運(yùn)用到此方法,但是在芒果和藍(lán)莓果味飲料的配方優(yōu)化中還未涉及。本文結(jié)合食品感官評(píng)定法對(duì)藍(lán)莓和芒果果味飲料配方進(jìn)行混料回歸設(shè)計(jì)優(yōu)化實(shí)驗(yàn),得出最佳的藍(lán)莓果味配方組合,并比較最佳組合配方數(shù)學(xué)預(yù)測(cè)值和實(shí)際感官評(píng)定值之間的差異,以確定該方法在藍(lán)莓果味配方中的適用性。1實(shí)驗(yàn)1.1糖、藥劑和檸檬酸藍(lán)莓汁(糖度:61.5°Bx,酸度:4.41%)、芒果汁(糖度:69.0°Bx,酸度:0.83%)由杭州博多工貿(mào)有限公司提供,蔗糖市售,食鹽市售,檸檬酸由山東省中創(chuàng)檸檬生化有限公司提供。1.2飲料配方的確定本研究利用DesignExpert(Version8.0.6,StatEaseInt.Co.,minneapolis,MN.USA)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),采用混料設(shè)計(jì)中的MixtureOptional方法,對(duì)藍(lán)莓和芒果果味飲料的配方進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。經(jīng)過(guò)初步預(yù)實(shí)驗(yàn)后,果汁體積分?jǐn)?shù)XC范圍選定為3%~5%,蔗糖的體積分?jǐn)?shù)XA范圍選定為20%~40%,檸檬酸的體積分?jǐn)?shù)XB范圍為0.2%~0.5%,食鹽的體積分?jǐn)?shù)XD范圍為0.04%~0.08%,其余為純凈水的體積分?jǐn)?shù)XE?；炝显O(shè)計(jì)見(jiàn)表1。1.3實(shí)驗(yàn)方法1.3.1果汁均質(zhì)、殺菌將蔗糖、檸檬酸和食鹽按照比例放入煮沸的純凈水充分溶解,待冷卻到50~60℃時(shí),加入純果汁混勻,用均質(zhì)機(jī)在18~22MPa下進(jìn)行均質(zhì)處理,而后裝罐巴氏殺菌得到成品。1.3.2感覺(jué)評(píng)估得到的果味飲料從色澤、香味、口感、外觀三方面進(jìn)行感官評(píng)定評(píng)價(jià),感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。2結(jié)果與討論2.1芒果評(píng)分方程根據(jù)表1的混料設(shè)計(jì)配方,最終得到2種口味飲料的感官評(píng)價(jià)值見(jiàn)表3。利用數(shù)據(jù)處理軟件,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行混料設(shè)計(jì)統(tǒng)計(jì),建立回歸模型,得如下評(píng)分方程:藍(lán)莓評(píng)分方程:芒果評(píng)分方程:藍(lán)莓的二次多項(xiàng)回歸方程的復(fù)相關(guān)系數(shù)(R-Squared)為0.97,校正后的復(fù)相關(guān)系數(shù)(AdjR-Squared)為0.93,變異系數(shù)(C.V)為4.53%。芒果二次多項(xiàng)回歸方程的復(fù)相關(guān)系數(shù)為0.93,校正后的復(fù)相關(guān)系數(shù)為0.87,變異系數(shù)為5.84%。對(duì)這2個(gè)方程進(jìn)行方差分析,結(jié)果見(jiàn)表4。從表4中可以看出,這2個(gè)方程的線性模型和二次模型的P值小于0.0001,均達(dá)到顯著性水平?？梢钥闯鰯M合的方程能很好地反映果味配方指標(biāo)與感官評(píng)價(jià)值之間的關(guān)系。2.2果汁飲料的感官評(píng)價(jià)價(jià)值配方指標(biāo)對(duì)果味飲料感官評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響見(jiàn)圖1和圖2。圖1和圖2是在純凈水含量確定的情況下,食鹽(Nacl)含量變化時(shí),得到的蔗糖、檸檬酸、果汁的交互作用的三元等值圖。從圖1可以看出:藍(lán)莓果味飲料的最大感官評(píng)價(jià)值大約在85左右;食鹽含量對(duì)藍(lán)莓果味飲料感官評(píng)價(jià)值的貢獻(xiàn)隨著濃度的增加先下降后上升;檸檬酸含量對(duì)藍(lán)莓果味飲料感官評(píng)價(jià)值的貢獻(xiàn)和食鹽相似,呈先下降后上升趨勢(shì);蔗糖含量對(duì)藍(lán)莓果味飲料感官評(píng)價(jià)值的貢獻(xiàn)則隨濃度的增加而逐漸減少;果汁對(duì)藍(lán)莓果味飲料感官評(píng)定價(jià)值的貢獻(xiàn)隨著濃度的增加有所增加。從圖2可以看出,芒果果味飲料的最大感官評(píng)價(jià)值大約在83左右;食鹽含量對(duì)芒果果味飲料感官評(píng)價(jià)值的貢獻(xiàn)隨著濃度的增加而增加;檸檬酸含量對(duì)芒果果味飲料感官評(píng)價(jià)值的貢獻(xiàn)和食鹽相似,也呈增加趨勢(shì);蔗糖含量對(duì)芒果果味飲料感官評(píng)價(jià)值的貢獻(xiàn)則隨濃度的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì);芒果汁對(duì)芒果果味飲料感官評(píng)定價(jià)值的貢獻(xiàn)隨著濃度的增加反而呈逐漸減少的趨勢(shì)。2.3最佳組合配方及實(shí)測(cè)值利用統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)藍(lán)莓味飲料和芒果味飲料配方進(jìn)行優(yōu)化,使得感官評(píng)價(jià)值最大化。表5為軟件運(yùn)行得到的最佳組合配方和預(yù)測(cè)的感官評(píng)定值,以及進(jìn)行人工感官評(píng)定得到的實(shí)測(cè)值。從表5中可以看到,實(shí)際測(cè)定得到的感官評(píng)定值在預(yù)測(cè)值的范圍內(nèi),建立的擬合方程可以很好地模擬配方的感官評(píng)價(jià)值。3建立單因素回歸分析的曲線方程目前,一般飲料配方優(yōu)化設(shè)計(jì)主要應(yīng)用正交試驗(yàn)法。正交試驗(yàn)可以得到最佳的組合配方以及各個(gè)因子對(duì)目標(biāo)值影響的主次關(guān)系,而且最佳的組合配方只能在給定的水平和因素之間選擇?；炝显O(shè)計(jì)可以研究配方中各因子之間的配比和相關(guān)性,利用回歸分析建立各因變量的曲線方程,可以根據(jù)因變量和回歸方程預(yù)算最后的結(jié)果,也可以根據(jù)目標(biāo)值選定最佳的配比組合。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)混料設(shè)計(jì)軟件DesignExpert中的MixtureOptional方法,研究了蔗糖、檸檬酸、果汁、食鹽濃度以及純凈水比例對(duì)藍(lán)莓和芒果果味飲料的感官指標(biāo)的影響,建立了具有顯著性水平的線性回歸方程,該方程可