基于响应面优化的苏子叶红葡萄果冻工艺研究

摘 要：以苏子叶和红葡萄为主要原料，研制了一款低热量且富含营养的果冻。以感官评定作为主要的评价指标，综合选取最佳单因素添加量，进而采取Box-Behnken响应面设计优化配方。结果表明，苏子叶红葡萄果冻制备的最佳配方：以制作100 mL的复合果冻为总量标准，红葡萄汁添加量为25.5%、苏子叶水添加量为10.5%、卡拉胶添加量为2.7%、木糖醇添加量为5.0%。用此配方制作所得的复合果冻呈粉紫色，红葡萄和苏子叶的特征风味突出，酸甜适宜，口感细腻。

关键词：苏子叶；红葡萄；果冻；响应面优化

Research on the Technology of Perilla Leaf and Red Grape Jelly Based on Response Surface Optimization

MEI Xiuqin， LIU Huimin

（Guangzhou College of Technology and Business， Foshan 528137， China）

Abstract： A low-calorie and nutritious jelly was developed using perilla leaves and red grapes as the main raw materials. Sensory evaluation was used as the main evaluation index， and the optimal single-factor addition amount was selected comprehensively， and then the Box-Behnken response surface design was used to optimize the formula. The results showed that the best formula for the preparation of perilla leaf and red grape jelly was as follows： with the total amount of making 100 mL of compound jelly as the standard， the addition amount of red grape juice was 25.5%， the addition amount of perilla leaf water was 10.5%， the addition amount of carrageenan was 2.7%， and the addition amount of xylitol was 5.0%. The compound jelly made with this formula is pink-purple， with the characteristic flavors of red grapes and perilla leaves prominent， moderately sweet and sour， and a delicate taste.

Keywords： perilla leaf; red grape; jelly; response surface optimization

苏子，别名紫苏、桂荏、白苏等，广泛分布于中国及东南亚地区，以其独特的香气而闻名。其根部、茎部、叶片和种子在传统医学中常用作药材[1-2]。苏子在我国已有2 000多年的种植历史，并被列为我国药食同源的早期成员之一。它具有清热、抗炎、镇痛和抗氧化等药用价值，在中医治疗感冒、便秘、哮喘及食物中毒等方面发挥重要作用[3-6]。红葡萄是一种普遍的葡萄品种，含有丰富的营养成分，如花青素、酚类和白藜芦醇，不仅对健康有益，如预防癌症、改善心血管健康、降低血脂和血压，还能用于制作葡萄酒、果冻等产品[7]。研究显示，葡萄汁中的多酚和黄酮类物质能显著增强人体免疫力，具有抗氧化、抗衰老和抗癌等多种健康功效[8]。本研究以苏子叶和红葡萄为主要原料，配合木糖醇和卡拉胶，通过单因素和响应面实验优化果冻制作工艺，开发一种低热量、口感佳、营养全面的药食同源果冻，以促进苏子叶和红葡萄资源的利用，推动经济发展和药食同源食品的进步，提升产品品质。

1 材料与方法

1.1 材料

新鲜无籽红葡萄、干制苏子叶、卡拉胶和木糖醇。

1.2 仪器设备

电磁炉，美的股份有限公司；九阳榨汁机，山东九阳股份有限公司；Brookfield CT3质构仪，博勒飞中国有限公司；手持数显糖度计，浙江杭州陆恒生物科技有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 工艺流程

（1）红葡萄汁：挑选并清洗→去籽取肉→榨汁→过滤→红葡萄汁。

（2）苏子叶水：挑选并清洗→热水保温浸泡→按照茶水比1∶15（g∶mL）浸泡→过滤→苏子叶水。

（3）苏子叶红葡萄果冻：原材料预处理→食品级木糖醇和卡拉胶混匀调配加入苏子叶水中→溶胶→煮胶→加入预处理的红葡萄汁进行混合→充分搅拌→分装及密封→杀菌、冷却→成品。

1.3.2 操作要点

（1）红葡萄汁的制备。挑选新鲜无籽新疆葡萄，放入榨汁机进行榨汁，随后用100目食品级过滤布进行过滤，除去新疆红葡萄的纤维，制得质地细腻的红葡萄汁。

（2）苏子叶水的制备。选择叶子完整的干苏子叶，称取10 g并清洗，按照干制苏子叶∶纯净水＝1∶15（g∶mL）的比例，量取80～85 ℃的热水，保温浸泡15 min，将浸泡过后的苏子叶水用100目食品级过滤布进行过滤，得到苏子叶水。

（3）调配胶与加糖。分别称取卡拉胶、木糖醇并以1∶2配制。加水前，使凝胶剂加糖混合均匀。

1.3.3 单因素实验

设定基本配比为红葡萄汁添加量25%，苏子叶水添加量10%，卡拉胶添加量2.5%，以及木糖醇添加量5%。研究不同添加量对苏子叶红葡萄果冻品质的影响，包括红葡萄汁的添加量（10%、15%、20%、25%、30%）、苏子叶水的添加量（2%、6%、10%、14%、18%）、木糖醇的添加量（3.0%、4.0%、5.0%、6.0%、7.0%）、卡拉胶的添加量（2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%）。

1.3.4 响应面法优化实验设计

根据单因素实验的结果，选定了对复合果冻品质有显著影响的3个关键因素，即红葡萄汁的添加量（A）、苏子叶水的添加量（B）和卡拉胶的添加量（C），这3个因素作为响应面实验的设计变量。感官评分被用作响应值，通过Box-Behnken设计进行响应面实验，旨在确定苏子叶红葡萄果冻的最佳配方。具体的实验因素和水平设计详见表1。

1.4 感官评价

感官评定标准见表2。

1.5 质构指标测定

采用CT3质构分析仪评估苏子叶红葡萄果冻的弹性、硬度以及咀嚼性。测试参数设置：采用TPA（Texture Profile Analysis）模式，选用TA11/1000型号的圆柱探头，设定测试速度为1.0 mm·s-1，测试后速度为1 mm·s-1，触发起始负载为20 g，压缩量为20%，每个样品进行两次压缩测试，两次测试之间间隔3 s，最终取这两次测试结果的平均值，以此获得苏子叶红葡萄果冻成品的质量数据。

1.6 理化指标的测定

采用手持数显糖度计测定可溶性固形物含量；采用笔式pH计测定苏子叶红葡萄果冻的pH值；采用DPPH测定法测定苏子叶红葡萄果冻的抗氧化性。

2 结果与分析

2.1 单因素实验结果

2.1.1 红葡萄汁的添加量

如图1所示，在复合果冻中，当红葡萄汁的添加量达到25%时，其口感最为理想。如果添加量低于这个数值，随着添加量的升高，果冻的感官评分会提高。但一旦超过25%，评分则会下降。这是由于红葡萄汁的高糖特性所致：添加过少时，甜味不够明显，味道淡薄，影响口感；而添加过多时，甜度过高，同样对口感不利。因此，红葡萄汁的最佳添加量为25%。

2.1.2 苏子叶水的添加量

如图2所示，当苏子叶水添加量小于10%时，感官评分与添加量呈正相关；然而，当添加量超过10%时，结果却截然相反。过低的添加量导致苏子叶风味不够突出，口感较差；而过高的添加量则使得苏子叶味道过重，掩盖了原有风味，口感变差。综合考虑各方面因素，最佳的苏子叶水添加量为10%。

2.1.3 木糖醇的添加量

如图3所示，当木糖醇添加量达到5.0%时，复合果冻的口感达到最佳状态。若木糖醇添加量低于此值，感官评分会随添加量增多逐渐上升；当添加量超过5.0%时，感官评分将随之下降。因此，最适宜的木糖醇添加量为5.0%。

2.1.4 卡拉胶的添加量

如图4所示，在卡拉胶用量低于3.0%时，果冻的质地和咀嚼感不佳，流动性较强，不易形成紧密的结构；而卡拉胶用量超过3.0%后，果冻的透明度显著降低，口感变差。综合这些因素，最佳的卡拉胶添加量确定为3.0%。

2.2 响应面优化实验结果

2.2.1 响应面的设计与结果

根据单因素实验的结论，选取了红葡萄汁添加量（A）、苏子叶水添加量（B）和卡拉胶添加量（C）这3个变量，并运用Box-Behnken设计了3因素3水平的实验，结果详见表3。二次回归方程的方差分析见表4。通过Design-Expert 8.0.6软件进行二次多元回归分析，得出了以下二次多项回归方程：Y=86.12+0.69A+0.21B+1.15C-0.53AB-0.30AC+0.60BC-2.65A2-2.00B2-1.22C2。

由表4的数据可见，该模型具有极显著的统计学意义（p＜0.000 1），而失拟项的P值为0.798 8，大于0.05，表明模型拟合良好。R2值为0.982 6，调整后的R2值为0.960 2，这表明模型能够有效地分析和预测苏子叶红葡萄果冻的制备工艺参数。在所考察的变量水平范围内，对果冻感官评分影响的主次顺序为卡拉胶添加量（C）＞红葡萄汁添加量（A）＞苏子叶水添加量（B）。

2.2.2 最佳优化结果及验证实验

经过响应面优化，确定了苏子叶红葡萄果冻的最佳配方，即红葡萄汁的添加量为25.45%，苏子叶水的添加量为10.46%，木糖醇的添加量为5.00%，以及卡拉胶的添加量为2.74%。在这个配方下，预测的感官评分达到了86.4分。考虑到实际操作的便捷性，对配方进行了微调，调整后的配比为红葡萄汁25.5%，苏子叶水10.5%，木糖醇5.0%，卡拉胶2.7%。进行的3组平行实验结果显示，感官评分达到了90.4分，与预测值86.4分相近，误差在可接受的5%范围内。这表明所建立的模型与实际生产情况高度拟合，预测效果良好，响应面法可有效用于优化苏子叶红葡萄果冻的生产工艺。

2.3 复合果冻理化指标结果

经过测试，在常温下，苏子叶红葡萄果冻的pH值大约为4.0，其可溶性固形物含量约为15.5%。此外，该果冻对DPPH自由基的清除率达到了72.1%。通过CT3质构仪对采用最佳配方的复合果冻进行了质构分析，结果显示，苏子叶红葡萄果冻的弹性值为2.75 mm，咀嚼性为3.30 mJ。

3 结论

采用红葡萄、苏子叶和卡拉胶为主要原料，开发了苏子叶红葡萄果冻。通过感官评价作为评价标准，结合单因素实验和响应面优化技术，确定了最佳配方。该配方为红葡萄汁添加量25.5%、苏子叶水添加量10.5%、卡拉胶添加量2.7%以及木糖醇添加量5.0%。按照此配方制作的果冻感官评分90.4分，呈现出粉紫色，外观透明且均匀，质地平滑，硬度和咀嚼感适中，口感酸甜适中，本研究为新型天然红葡萄苏子叶产品的研发提供了科学支持。

参考文献

[1]郎伍营，张佳怡，赵永平.紫苏叶多糖的双酶法提取工艺及其抗氧化活性研究[J].商洛学院学报，2023，37（6）：63-68.

[2]郭玲玲，张文静，陈峰琦.紫苏叶饮料的研制[J].农业科技与装备，2019（4）：45-46.

[3]沈奇，徐静，商志伟，等.紫苏梗中主要营养及药用成分评价[J].中国现代中药，2019，21（7）：920-924.

[4]郑喻丰，王梦媛，柳越，等.紫苏叶中生物活性成分药理作用研究进展[J].农产品加工，2023（22）：76-79.

[5]吴文龙，曾少葵，黄楚欣，等.紫苏复合调味酱加工工艺的研究[J].中国调味品，2022，47（3）：102-106.

[6]丁素芸，闫芝茜，刘会平，等.紫苏叶多糖的提取工艺优化及理化特性分析[J].食品研究与开发，2023，44（1）：95-101.

[7]徐瑞航，朱立斌，朱丹，等.葡萄果冻加工工艺研究[J].黑龙江八一农垦大学学报，2023，35（4）：60-66.

[8]LI F， LI F， YANG Y， et al.Comparison of phenolic profiles and antioxidant activities in skins and pulps of eleven grape cultivars （Vitis vinifera L.）[J]. Journal of Integrative

Agriculture，2019，18（5）：1148-1158.