基于響應(yīng)面法的藍莓果味飲料混料設(shè)計研究

基于響應(yīng)面法的藍莓果味飲料混料設(shè)計研究

藍莓富含養(yǎng)分，被稱為“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。藍莓花色苷含量極高,100g野生種藍莓花色苷色素鮮質(zhì)量含量高達0.33~3.38g,堪稱果蔬之最,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)被開發(fā)并進行藥物生產(chǎn)。聯(lián)合國糧農(nóng)組織已經(jīng)將其列為人類五大健康食品之一。芒果有“熱帶水果之王”稱號,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。芒果具有良好的營養(yǎng)價值和保健功能,其中胡蘿卜素、VC和硒的含量分別是蘋果的45~104倍、3~10倍和2~12倍。芒果和藍莓都具有優(yōu)良的加工特性,目前開發(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)計是一種受特殊約束的回歸設(shè)計,在工農(nóng)業(yè)的科學(xué)實驗中有許多應(yīng)用。在混料實驗中,每個組分都要表示成占有量,每個組分的占有量為正數(shù),占有量合計為1。目前的文獻報道中已經(jīng)見到其他相關(guān)果汁飲料配方設(shè)計運用到此方法,但是在芒果和藍莓果味飲料的配方優(yōu)化中還未涉及。本文結(jié)合食品感官評定法對藍莓和芒果果味飲料配方進行混料回歸設(shè)計優(yōu)化實驗,得出最佳的藍莓果味配方組合,并比較最佳組合配方數(shù)學(xué)預(yù)測值和實際感官評定值之間的差異,以確定該方法在藍莓果味配方中的適用性。1實驗1.1糖、藥劑和檸檬酸藍莓汁(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)計中的MixtureOptional方法,對藍莓和芒果果味飲料的配方進行設(shè)計優(yōu)化。經(jīng)過初步預(yù)實驗后,果汁體積分數(shù)XC范圍選定為3%~5%,蔗糖的體積分數(shù)XA范圍選定為20%~40%,檸檬酸的體積分數(shù)XB范圍為0.2%~0.5%,食鹽的體積分數(shù)XD范圍為0.04%~0.08%,其余為純凈水的體積分數(shù)XE?；炝显O(shè)計見表1。1.3實驗方法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,加入純果汁混勻,用均質(zhì)機在18~22MPa下進行均質(zhì)處理,而后裝罐巴氏殺菌得到成品。1.3.2感覺評估得到的果味飲料從色澤、香味、口感、外觀三方面進行感官評定評價,感官評價標(biāo)準(zhǔn)見表2。2結(jié)果與討論2.1芒果評分方程根據(jù)表1的混料設(shè)計配方,最終得到2種口味飲料的感官評價值見表3。利用數(shù)據(jù)處理軟件,對實驗結(jié)果進行混料設(shè)計統(tǒng)計,建立回歸模型,得如下評分方程:藍莓評分方程:芒果評分方程:藍莓的二次多項回歸方程的復(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%。對這2個方程進行方差分析,結(jié)果見表4。從表4中可以看出,這2個方程的線性模型和二次模型的P值小于0.0001,均達到顯著性水平?？梢钥闯鰯M合的方程能很好地反映果味配方指標(biāo)與感官評價值之間的關(guān)系。2.2果汁飲料的感官評價價值配方指標(biāo)對果味飲料感官評價指標(biāo)的影響見圖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,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:藍莓果味飲料的最大感官評價值大約在85左右;食鹽含量對藍莓果味飲料感官評價值的貢獻隨著濃度的增加先下降后上升;檸檬酸含量對藍莓果味飲料感官評價值的貢獻和食鹽相似,呈先下降后上升趨勢;蔗糖含量對藍莓果味飲料感官評價值的貢獻則隨濃度的增加而逐漸減少;果汁對藍莓果味飲料感官評定價值的貢獻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價值大約在83左右;食鹽含量對芒果果味飲料感官評價值的貢獻隨著濃度的增加而增加;檸檬酸含量對芒果果味飲料感官評價值的貢獻和食鹽相似,也呈增加趨勢;蔗糖含量對芒果果味飲料感官評價值的貢獻則隨濃度的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢;芒果汁對芒果果味飲料感官評定價值的貢獻隨著濃度的增加反而呈逐漸減少的趨勢。2.3最佳組合配方及實測值利用統(tǒng)計軟件對藍莓味飲料和芒果味飲料配方進行優(yōu)化,使得感官評價值最大化。表5為軟件運行得到的最佳組合配方和預(yù)測的感官評定值,以及進行人工感官評定得到的實測值。從表5中可以看到,實際測定得到的感官評定值在預(yù)測值的范圍內(nèi),建立的擬合方程可以很好地模擬配方的感官評價值。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)計主要應(yīng)用正交試驗法。正交試驗可以得到最佳的組合配方以及各個因子對目標(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。本實驗通過混料設(shè)計軟件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藍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