——云南农业大学食品科学技术学院；云南省生物大数据重点实验室；食药同源资源开发与利用教育部工程研究中心
李 想 硕士研究生
田 洋 教 授
陶 亮 讲 师
研究背景
百香果(Passion fruit)，又称西番莲、爱情果，西番莲属于多年生草本藤本植物,属西番莲科，百香果果实酸甜可口,具有芒果、石榴、荔枝、草莓等多种水果的复合清香风味，素有“果汁之王”的美誉，百香果营养丰富,含有大量的维生素、矿物质，具有抗氧化、抗菌、消炎、镇咳化痰、护肝保肾和调节心脏自主神经功能等作用。目前百香果主要分布于中国西南地区，种植面积逐年增加，采后果实易褶皱、腐烂，影响外观、风味和营养价值。百香果主要加工成饮料、果及、果醋或鲜食，而果皮作为废料处理，实际上，果皮约占鲜果重50%~55%，碳水化合物、多糖、酚类物质、果胶和粗纤维含量较高。
果冻是一种以水和食糖等为主要原料，加以辅料凝胶剂和果蔬等加工而成的胶冻食品。外观晶莹剔透，酸甜可口，口感爽滑弹牙、即开即食，目前市售的果冻大多都添加色素、香精等，营养价值低，大量食用还可能会对健康产生不利影响。有研究表明，通过利用葡萄、银杏、桑葚、红枣等食品研制出一系列富含天然成分的果冻，不仅滋味好，而且具有保健功能。田洋团队将百香果作为主要原料，通过添加凝胶剂、甜味剂、百香果果皮等辅助材料，对百香果果冻的加工技术进行研究，对百香果资源的深加工利用具有重要意义。
1 单因素实验
1.1 凝胶剂的筛选
果冻的可食用凝胶剂种类较多，品质特性差异较大，凝胶种类、配比及浓度对果冻性能起着决定性的作用，单一凝胶往往达不到预期的效果且凝胶效果差，通过凝胶剂复配协同增效可以提高凝胶的性能。卡拉胶作为原材料制作的果冻在常温下非常稳定，又有良好的持水性，可保证产品的质量，但卡拉胶组织状态不细腻，pH4.0以下时易被酸解；明胶熔点低，非常接近人的口腔温度,因此制作的果冻更富有弹性，几乎不会脱水收缩，可显著地改善咀嚼性能；魔芋胶用于食品中技能改善食品的物理性质又能增加食品的粘稠性，赋予食品以柔滑适口感；琼脂起稳定食品结构方面的作用，但质地较脆，组织粗糙，且易脱水导致收缩，因此，本实验将卡拉胶与明胶、魔芋胶、琼脂复配，各设定5个配比(1:3、1:2、1:1、2:1、3:1)，按照果冻的加工工艺制作果冻，根据成品的凝胶效果来选择凝胶剂的种类及其配比，结果如表3所示。
1.2 复合凝胶剂添加量筛选
根据表3复合凝胶剂配比筛选结果，对复合凝胶剂的添加量进行筛选，结果如图2所示。百香果果冻的感官评分随复合凝胶剂添加量增加呈先增高后降低的变化趋势，在复合凝胶剂添加量为0.6%时感官评分最高。复配凝胶添加量的增加，果冻的弹性和硬度逐渐增强，这可能是由于凝胶剂浓度增加，促进了双螺旋结构的形成，凝胶体系强度增强，内部结构的分子之间排列更加紧密，形成三维网状结构更加稳定。复配凝胶添加量的过少，果冻变软，脱模时形状不稳定，无弹牙感。因此根据感官评定结果，拟定复合凝胶添加量0.5%~0.7%间进行进一步实验分析。
1.3 甜味剂的筛选
甜味剂可以调节和改善食物的风味，可掩盖百香果过酸的口感，同时使百香果果味更加浓郁。因此，本实验将白砂糖与果葡糖浆、蜂蜜复配，各设定5个配比（1:5、1:3、1:1、3:1、5:1），按照果冻的加工工艺制作果冻，根据成品感官结果来确定甜味剂的种类及其配比，结果如表4所示。
综合感官评价，白砂糖与果葡糖浆复配果冻口感偏酸；白砂糖与蜂蜜复配果冻酸甜适宜，口感细腻。当蜂蜜所占比例增加时，会掩盖百香果香气，因此选用白砂糖、蜂蜜配比为3:1，百香果香气能充分发挥，同时甜味能掩盖百香果偏酸的口感，白砂糖和蜂蜜能与百香果果味互补使其果香味浓郁。因此，最终选择最适复配甜味剂比例为3:1。
1.4 甜味剂的添加量
根据表4复合甜味剂配比筛选结果，对复合甜味剂的添加量进行筛选，结果如图3所示，百香果果冻的感官评分随复合甜味剂添加量增加呈先增高后降低的变化趋势，在复合甜味剂添加量为15%时感官评分最高。当复合甜味剂的添加量过多时，成品会发生结晶现象，影响其外观，口感过于甜腻，且白砂糖本身的水化作用明显增强，凝胶中的自由水减少，凝胶网络结合得紧密，弹性和咬劲增大，当甜味剂的添加量达到一定的浓度时，会阻碍复配胶分子间的交联，凝胶弹性及咬劲受无凝胶作用的糖分子影响再度下降。百香果中含有丰富的有机酸和果酸，当复合甜味剂的添加量过少时，无法缓解百香果的酸涩感。因此根据感官评定结果，拟定复合甜味剂添加量12%~18%间进行进一步实验分析。
1.5 百香果皮的添加量
由图4可知，百香果果冻的感官评分随百香果果皮的添加量呈先增高后降低的变化趋势，在百香果果皮添加量为20%时感官评分最高。当百香果果皮添加量过多时，凝胶部分与果皮比例不协调，缺失了传统果冻口感，质地变差，凝胶后不稳定，部分果冻产品出现裂纹；食用果冻时，果冻中的果皮可赋予产品特殊风味，同时给予消费者爽脆的口感，当百香果果皮添加量过少时，果皮清香味不明显，产品赋予口腔的咬合感降低，口感相对较差。因此根据感官评定结果，拟定百香果果皮添加量15%~25%间进行进一步实验分析。
2 响应面试验结果分析
2.1 回归模型的建立与方差分析
在单因素实验基础上，以百香果果皮添加量（A，%）、复合甜味剂添加量（B，%）、复合凝胶剂添加量（C，%）为响应因子，以感官评分（Y）为响应值，建立Box-Behnken中心组合设计试验模型，通过拟合二次方程计算最优工艺组合以及最高的理论感官评分。试验结果见表5。
利用Design-Expert 8.0.6软件对表6进行多元回归拟合，得到二次方程模型为Y=90.66+1.61A+1.64B－0.05C－1.75AB－1.97AC－1.47BC－1.61A2－4.61B2－3.83C2。
由表6方差分析可知，二次回归模型的F值=25.47，P=0.0002<0.01，表明回归模型极显著；失拟性检验F值=1.34，P=0.3808＞0.05，失拟项不显著，说明模型可接受，即表明此模型用于评估变量参数对百香果果冻感官评分的影响，即可用于评估百香果果冻的感官评分。模型的确定系数R2=0.9704，信噪比Adeq precisior=14.298，说明该模型能解释97.04%响应值的变化，因而拟合度较好。综上所述，回归模型拟合度好，实验误差小，能够准确的分析和预测百香果果冻感官评分，说明实验操作可信度高，具有一定的实践指导意义，由回归系数显著表明，在所取因素水平范围内，各因素对感官评分的影响顺序为：复合甜味剂添加量＞百香果果皮添加量＞复合凝胶剂添加量。
2.2 响应面分析
响应面等高线图可以很直观很形象地反映出两因素相互作用的强弱，当等高线呈圆形时表示两因素交互作用不显著，而呈椭圆形或马鞍形时则表示两因素交互作用显著，3D图中曲面的倾斜度是确定两者对感官评分的影响程度，倾斜度越高，坡度越陡，就说明感官评分的影响程度更大。
由图5a和5b可知，响应面的倾斜度高，坡度陡峭，当百香果果皮的添加量不变时，随着复合甜味剂的升高，感官评分呈先增后减的趋势；当复合甜味剂添加量不变时，随着百香果果皮添加量的增加，感官评分呈先增后减的趋势；当百香果果皮的添加量达到20%，复合甜味剂添加量达到15%时，曲面达到最高点，等高线呈椭圆形，说明百香果果皮添加量和复合甜味剂添加量的交互作用对感官评分的影响极显著。
由图5c和5d可知，当百香果果皮的添加量不变时，随着复合凝胶剂的添加量升高，感官评分呈先增后减的趋势；当复合凝胶剂的添加量不变时，随着百香果果皮添加量的增加，感官评分呈先增后减的趋势；当百香果果皮的添加量达到20%，复合凝胶剂添加量达到0.6%时，曲面达到最高点，等高线呈椭圆形，说百香果果皮的添加量和复合凝胶剂添加量的交互作用对感官评分的影响极显著。
由图5e和5f可知，当复合甜味剂的添加量不变时，随着复合凝胶剂的添加量升高，感官评分呈先增后减的趋势；当复合凝胶剂的添加量不变时，随着复合甜味剂添加量的增加，感官评分呈先增后减的趋势；当复合甜味剂的添加量达到15%，复合凝胶剂添加量达到0.6%时，曲面达到最高点，等高线呈椭圆形，说复合甜味剂的添加量和复合凝胶剂添加量的交互作用对感官评分的影响极显著。
3 最佳条件的确定和回归模型的验证
回归模型通过响应面法得到最优百香果果冻的工艺条件为百香果果皮添加量22.05%，复合甜味剂添加量15.45%，复合凝胶剂添加量为0.58%。上述最优配方是立足于百香果汁添加量为100%，同时考虑实际操作情况与设备参数状况及方便生产原料调配，将所有原料按百分率换算为：百香果果皮添加量22%，复合甜味剂添加量15%，复合凝胶剂添加量0.60%，百香果果冻感官评分预测值91.4分。在上述最佳条件下进行验证实验，得到百香果果冻感官得分为91.17±1.40，与理论值接近。
4 成品质量评价
4.1 成品感官评价检测结果
在最佳工艺配方条件下制作的百香果果冻其外形整齐呈半透明形状，酸甜适中，口感细腻，具有弹性和咬劲，颜色金黄，无杂质，具有百香果的特殊风味。
4.2 百香果果冻的质量指标测定结果
经检测百香果果冻中可溶性固形物含量为18.457%，符合国家标准要求。经检测微生物检测结果分别为菌落总数、霉菌、酵母的检出量为25、8、10 CFU/g，均符合国家标准要求。
5 结论
百香果果冻的最佳工艺配方为百香果果汁添加量为100%，百香果皮添加量为22%；复合甜味剂白砂糖与蜂蜜质量比为3:1，添加量为15%；复合凝胶剂卡拉胶与魔芋胶质量比为2∶1，添加量为0.6%。最优条件下制备的百香果果冻颜色金黄，外形整齐呈半透明状，无杂质，酸甜适中，口感细腻，具有较好的弹性和咬劲，有协调浓郁宜人的百香果香气。可溶性固形物含量18.457%，微生物指标均符合国家标准，是一款风味独特、营养健康的新产品，可为百香果产品开发提供一定的参考。
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