Box-Behnken响应面法优化青钱柳茶果冻制备工艺

摘 要：以青钱柳叶、魔芋粉、卡拉胶为原料，以感官评分为指标，采用单因素实验和Box-Behnken响应面法对青钱柳茶果冻的制备配方进行了研究。结果表明，青钱柳茶果冻的最佳配方为青钱柳茶汤添加量为44%、复配胶添加量1.0%、甘露醇添加量11%，氯化钾添加量0.15%，该青钱柳茶果冻颜色呈黄棕色，外观晶莹剔透，质地均匀且光滑，口感弹牙有韧性，酸甜适口，青钱柳茶香浓郁。

关键词：青钱柳；果冻；响应面法

Optimization of the Preparation Process of Cyclocarya paliurus Jelly using Box-Behnken Response Surface Methodology

WU Chaoqun， WEI Guolan， YING Cailian， YAN Hongguang

（Kaili University， Kaili 556011， China）

Abstract： Using Cyclocarya paliurus， konjac flour， and carrageenan as raw materials and sensory evaluation as indicators， a single factor experiment and Box-Behnken response surface methodology were used to study the preparation formula of Cyclocarya paliurus jelly. The results showed that the optimal formula for Cyclocarya paliurus jelly was 44% for Cyclocarya paliurus tea soup， 1.0% for compound gum， 11% for mannitol， and 0.15% for potassium chloride. The color of the Cyclocarya paliurus jelly was yellow brown， the appearance was crystal clear， the texture was uniform and smooth， the taste was elastic and resilient， the sour and sweet taste was moderate， and the Cyclocarya paliurus aroma was rich.

Keywords： Cyclocarya paliurus; jelly; response surface methodology

青钱柳（Cyclocarya paliurus）别名青钱李，摇钱树，是我国特有的单种属珍稀药食同源植物，民间常作茶饮，用于清热消肿、生津止渴[1]。2013年，青钱柳被列入新资源食品名录[2]。现代研究发现青钱柳叶中含有多糖类化合物、黄酮类化合物、萜类化合物等多种活性成分，开发潜力巨大[3-4]。

果冻外观晶莹剔透，口感爽滑，酸甜适口，是一种深受消费者喜爱的休闲食品[5]。本文在传统果冻的基础上，以青钱柳叶、魔芋粉、卡拉胶为原料，制备青钱柳茶果冻，以期为青钱柳系列新产品的研发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

黔东南地区青钱柳叶，干燥，粉碎过60目筛；魔芋粉：亳州市华之堂生物科技有限公司；卡拉胶：临沂艾德森生物科技有限公司；甘露醇：广东广泰食品科技；柠檬酸：山东英轩实业股份有限公司；氯化钾：河南万邦实业有限公司。

电子天平（AR224CN）：奥豪斯仪器有限公司；炆火电陶炉：中山市诺洁仕电器有限公司；量筒、烧杯、果冻杯和温度计：市售。

1.2 实验方法

1.2.1 样品制备

青钱柳茶果冻的制备工艺流程如图1所示。

①青钱柳茶汤的制备。将青钱柳叶粉碎过筛，取1 g青钱柳叶粉加入100 mL 95 ℃热水浸泡

15 min，过滤，即得。②溶胶。称取配方量的魔芋粉、卡拉胶、甘露醇混合均匀，搅拌加入45 ℃左右的蒸馏水中，使其均匀分散，溶胀得胶液。③煮胶。将胶液加热煮沸3 min，达到杀菌作用。④调配。将制备好的青钱柳茶汤加入胶液中搅拌均匀，称取配方量的柠檬酸和氯化钾加少量热水溶解，搅拌加入混合茶汤胶液中。⑤灌装。将调配好的胶液罐装到灭菌的果冻杯里，及时密封。⑥杀菌冷却。将灌装好的青钱柳茶果冻放入85 ℃热水中灭菌15 min，自然冷却后放置冰箱冷藏[6]。

1.2.2 感官评价

由15名经过专业训练的人组成评价小组，参考GB/T 19883—2018及本产品应有风味制定综合评分标准，分别从色泽、口感、形态和风味等4个方面做出评定，取平均值作为评定结果，感官评价采取百分制标准，见表1。

1.2.3 青钱柳茶果冻加工工艺单因素实验

以感官评分为指标，固定料液比为1∶100（g∶mL），复配胶（魔芋粉∶卡拉胶）比例为1∶1，分别考察青钱柳茶汤添加量、复配胶添加量、甘露醇添加量、柠檬酸添加量、氯化钾添加量对青钱柳茶果冻感官品质的影响。

1.2.4 Box-Behnken设计-响应面优化

在单因素的基础上，以青钱柳茶汤添加量（A）、复配胶添加量（B）、甘露醇添加量（C）、氯化钾添加量（D）为响应因子，感官评分（Y）为响应值，采用Box-Behnken设计-响应面法优化青钱柳茶果冻的配方，因素水平如表2所示。

1.2.5 数据分析

采用Design-Expert 8.0.6软件进行响应面分析及数据方差分析，采用Excel进行绘图。

2 结果与分析

2.1 单因素实验结果分析

2.1.1 茶汤添加量

如图2所示，随着青钱柳茶汤添加量增加，青钱柳茶果冻感官评分呈现先升高后持续降低的变化趋势。茶汤添加量为40%时，感官评分最高，果冻具有青钱柳茶风味，弹性、色泽及口感俱佳。可能是因为随着茶汤添加量的增加，胶液随之被稀释，胶液分子交联程度增大，青钱柳茶风味更加明显，产品的感官评分随之提高；胶液稀释过大，导致产品弹性低，口感较差。综上，茶汤最佳添加量为40%。

2.1.2 复配胶添加量

如图3所示，随着复配胶添加量增加，青钱柳茶果冻感官评分呈现先升高后持续降低的变化趋势。复配胶添加量为1.0%时，果冻成型性好，富有弹性，口感软硬适中，感官评分最高。可能是因为复配胶添加量过低时，胶液分子交联不完全，凝胶性质较差，使得果冻结构缺乏弹性与韧性，感官评分较低；当添加量超过1.0%时，在氢键作用下，随着果冻中胶体分子增多，分子间交联作用增强，结构逐渐紧密，使得果冻弹性降低，出现过硬的现象，感官评分降低。综上，最佳复配胶添加量为1.0%。

2.1.3 甘露醇添加量

甘露醇添加量对果冻的口感和风味有重要影响，如图4所示，随着甘露醇添加量的增加感官评分呈现先升高后降低的趋势。甘露醇添加量低于10%时，果冻苦涩味比较明显，感官评分较低；甘露醇添加量为10%时，果冻甜味适中，风味明显，感官评分最高；甘露醇添加量超过10%时，甜味过重，影响了酸甜比，感官评分下降。综上，甘露醇最佳添加量为10%。

2.1.4 柠檬酸添加量

如图5所示，随着柠檬酸添加量的增加，果冻感官评分呈现先升高后降低趋势。柠檬酸添加量为0.15%时，果冻酸甜适中，口感弹牙；柠檬酸添加量超过0.15%时，酸味过重且弹性较差，果冻感官评分随之降低，可能是因为随着酸度的增加，胶液胶体结构变疏松，弹性降低，影响感官品质。综上，柠檬酸最佳添加量为0.15%。

2.1.5 氯化钾添加量

适当添加氯化钾可以提高果冻的弹性和咀嚼性，如图6所示，随着氯化钾添加量的增加，果冻的感官评分呈现先升高后降低趋势。氯化钾添加量为0.15%时，感官评分最高；添加量超过0.15%后，感官评分随着氯化钾添加量的增加而降低。可能是由于氯化钾中的钾离子参与了复合胶的凝胶过程，随着氯化钾添加量增加，加速了凝胶的老化，使果冻的弹性和咀嚼性下降，感官评分降低。综上，氯化钾最佳添加量为0.15%。

2.2 Box-Behnken设计-响应面优化实验结果

2.2.1 Box-Behnken设计-响应面的设计与结果

根据单因素试验结果，选择青钱柳茶汤添加量（A）、复配胶添加量（B）、甘露醇添加量（C）和氯化钾添加量（D）4个变量，采用Box-Behnken设计-响应面设计了4因素3水平实验，结果见表3。利用Design-Expert 8.0.6软件进行二次多元回归拟合，得到模型的二次多项回归方程为

Y=90.72+2.74A+1.56B+1.27C+0.93D+1.75AB+0.075AC+1.30AD+2.70BC-2.07BD-2.02CD-4.63A2-4.48B2-2.77C2-6.12D2

由表4可知，该模型p＜0.000 1，表明回归方程模型达到极显著水平，失拟项p=0.078 3＞0.05，R2为0.947 6，Radj为0.895 1，可以用回归方程对青钱柳茶果冻制备工艺参数进行分析和预测。在所选取因素水平内，对青钱柳茶果冻感官评分影响程度排序为青钱柳茶汤添加量＞复配胶添加量＞甘露醇添加量＞氯化钾添加量。

2.2.2 最佳优化结果及验证实验

经过响应面优化，获得最优工艺参数为青钱柳茶汤添加量43.68%，复配胶添加量1.19%，甘露醇添加量10.85%，氯化钾添加量0.15%。在此工艺配方条件下，青钱柳茶果冻感官评分理论值为91.8分。结合实际操作可行性，将上述工艺条件组合适度调整为青钱柳茶汤添加量为44%、复配胶添加量1.0%、甘露醇添加量11%，氯化钾添加量0.15%，平行进行3组验证试验，得青钱柳茶果冻感官评分为90.4分，RSD值为1.28%，接近预测值91.8分，说明该模型与实际情况拟合度高，模型预测效果好，可运用响应面法优化青钱柳茶果冻制备工艺。

3 结论

以青钱柳叶、魔芋粉、卡拉胶为原材料，研制青钱柳茶果冻。以感官评分为指标，采用单因素试验和Box-Behnken设计-响应面优化实验配方。结果显示，青钱柳茶果冻最佳配方为青钱柳茶汤添加量44%，复配胶添加量1.0%，甘露醇添加量11%，氯化钾添加量0.15%，按此配方制作的青钱柳茶果冻的感官评分最高91.8分，颜色呈黄棕色，外观晶莹剔透，质地均匀且光滑，口感弹牙有韧性，酸甜适口，青钱柳茶香浓郁，为青钱柳茶新产品的研发提供了理论依据。

参考文献

[1]中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志：第21卷[M].北京：科学技术出版社，1979.

[2]王凯平，李文蕊，宋梦姿，等.青钱柳的化学成分、药理作用及产品开发研究进展[J].中国医院药学杂志，2023，43（18）：2100-2104.

[3]张小芳，段小群，卢曦，等.青钱柳多糖对糖尿病小鼠血糖水平和胰腺组织形态的影响[J].华夏医学，2010，23（1）：15-17.

[4]FANG C Q，TENG Y A，WANG Y T，et al.Arjunolic acid from Cyclocarya paliurus selectively inhibits glucagon secretion from α cells and ameliorates diabetes via ephrin-A1 and EphA4 interaction[J].J Funct Foods，2022，99：105323.

[5]王慧敏，吴志豪，陈婷钰，等.银杏香橙果冻的研制[J].轻工科技，2019，35（10）：9-11.

[6]董志铭，汤兴福，吴云辉，等.红茶果冻的加工工艺研究[J].现代食品科技，2011，27（11）：1367-1371.

基金项目：黔东南州科技计划项目（黔东南科合J字〔2022〕48号）；凯里学院2022年教学内容和课程体系改革项目（JG202223）；贵州省教育厅青年人才成长项目（黔教合KY字〔2019〕195）。

作者简介：吴超群（1992—），女，云南昭通人，硕士，讲师。研究方向：食物营养与健康，中药新剂型、新技术。