咸伙计无糖水蜜桃汽水工艺研究

◎ 邱凡雨，易雪丽

（武汉武钢好生活服务有限公司，湖北 武汉 430000）

碳酸饮料作为一种软饮料，因其独特的消暑、解渴、刹口和降温等特性倍受消费者的青睐，并占有较大的市场份额。随着消费者生活水平的提高，人们不再仅追求食品饮料的口感，更注重食品饮料的营养健康。咸伙计为顺应市场的发展，适应现代的健康饮食理念，改善和创新产品和服务，易雪丽创新工作室进行大量市场调研以健康、绿色为目标增加新口感无糖水蜜桃汽水。其中，甜味剂主要选取安全、天然的新型糖醇赤藓糖醇。

1990年，日本食品法规中已批准赤藓糖醇可直接作为食品配料使用[1]。我国卫生部门在2008年5月发布了关于批准赤藓糖醇等新资源食品的正式公告，公告中表明后续允许赤藓糖醇在各类食品饮料中按生产需要进行使用[2]。

赤藓糖醇的甜味特性与蔗糖十分接近，食用后无不良苦后味，其甜度约为蔗糖的60%～70%，在与安赛蜜或三氯蔗糖等高倍甜味剂混合使用时，可有效遮盖高倍甜味剂带有的不良风味或味觉，能提高饮料的甜度、厚重感和滑润感[3]。相关研究表明赤藓糖醇在人体没有代谢的酶系，消费者在饮用赤藓糖醇饮料后，大部分通过人体肾脏从尿液中排出体外，几乎不会引起血糖的变化[4]。这种独特的代谢特点使得赤藓糖醇在改善饮料整体风味的同时也能降低饮料中蔗糖的添加量及其热量，对糖尿病人等特殊消费群体而言安全无负担。

本试验将赤藓糖醇、水蜜桃香精、柠檬酸、柠檬酸钠、山梨酸钾、二氧化碳和三氯蔗糖调配为无糖水蜜桃汽水，通过单因素试验，控制酸味剂（柠檬酸、柠檬酸钠）添加量、CO2气体倍数、山梨酸钾添加量、蜜桃香精添加量和甜味剂（赤藓糖醇、三氯蔗糖）添加量，确定5种变量下的最佳感官评价水平。在排除非主要因素影响后，通过响应曲面法进行试验，得到最佳的咸伙计无糖水蜜桃汽水配方[5]。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

饮用水、柠檬酸、柠檬酸钠、二氧化碳、山梨酸钾、赤藓糖醇、三氯蔗糖和食用香精，均为市售；烧杯；容量瓶；吸耳球；量筒；玻璃棒；移液管；称量纸；试剂瓶；药匙；一次性纸杯；酸碱滴定管；糖度计；水浴锅；天平；碳酸饮料生产线。

1.2 试验方法

1.2.1 料浆的调配工艺流程

料浆的调配工艺流程见图1。为了保证品质，配制完成的半成品料液应尽快使用，在配制后24 h内灌装完毕。

图1 料浆调配工艺流程图

1.2.2 碳酸饮料制作工艺流程

碳酸饮料制作工艺流程见图2。产品执行标准应符合《食品安全国家标准 饮料》（GB 7101—2015）的规定。

图2 碳酸饮料制作工艺流程图

1.2.3 饮料感官评价标准

无糖水蜜桃汽水感官评价见表1，总分差距10分以上的因素可选作响应面试验的参考数据[6-9]。

表1 无糖水蜜桃汽水感官评价标准表

1.2.4 单因素试验[10]

以酸味剂（柠檬酸、柠檬酸钠）添加量[（0.4 g·L-1、0.2 g·L-1）、（0.6 g·L-1、0.3 g·L-1）、（0.8 g·L-1、0.4 g·L-1）、（1.0 g·L-1、0.5 g·L-1）和（1.2 g·L-1、0.6 g·L-1）]、二氧化碳气体倍数（2.0、2.5、3.0、3.5和4.0）、山梨酸钾添加量（0 g·L-1、0.05 g·L-1、0.10 g·L-1、0.15 g·L-1和 0.20 g·L-1）、蜜桃香精添加量（0.1 g·L-1、0.2 g·L-1、0.3 g·L-1、0.4 g·L-1和 0.5 g·L-1）和甜味剂（赤藓糖醇、三氯蔗糖）添加量 [（15 g·L-1、0.05 g·L-1）、（30 g·L-1、0.10 g·L-1）、（45 g·L-1、0.15 g·L-1）、（60 g·L-1、0.20 g·L-1）和（75 g·L-1、0.25 g·L-1）]为因素探究其对无糖水蜜桃汽水的感官影响。

1.2.5 响应曲面试验设计

通过单因素试验结果，确定3个因素为主要因素并确定其适宜范围。通过Design-Expert8.0中Response Surface进行Box-Behnken 3因素3水平试验设计（表2）。选定酸味剂（柠檬酸、柠檬酸钠）添加量、蜜桃香精添加量、甜味剂（赤藓糖醇、三氯蔗糖）添加量3个因素为自变量，分别以A、B、C表示，以-1、0、1代表各自变量的低、中、高水平，感官评分为响应值。通过该方法确定咸伙计无糖水蜜桃最佳制作配方，并对响应面法得到的最佳配方进行验证。

表2 响应曲面编码表

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 酸味剂（柠檬酸、柠檬酸钠）添加量对饮料感官评分的影响

酸味剂（柠檬酸、柠檬酸钠）添加量对饮料感官评分的影响见表3。随着酸味剂的增加，饮料感官评分逐渐升高，但添加量达到（1.0 g·L-1、0.5 g·L-1）后开始下降。因此，酸味剂（柠檬酸、柠檬酸钠）添加量为（1.0 g·L-1、0.5 g·L-1）时最佳。

表3 酸味剂（柠檬酸、柠檬酸钠）添加量对饮料感官评分的影响表

2.1.2 二氧化碳气体倍数对饮料感官评分的影响

二氧化碳气体倍数对饮料感官评分的影响见图3。二氧化碳气体倍数对饮料感官评分影响不明显。虽然随着二氧化碳气体倍数的增加感官评分有一定的增高，但二氧化碳气体倍数达到3.0后总体感官评分趋于稳定，后续无需进行进一步分析，确定二氧化碳气体倍数为3.5时最佳。

图3 二氧化碳气体倍数对饮料感官评分的影响图

2.1.3 山梨酸钾添加量对饮料感官评分的影响

山梨酸钾添加量对饮料感官评分的影响见图4。山梨酸钾添加量对饮料感官评分影响不明显。山梨酸钾为防腐剂，在适当添加量内对饮料感官影响微弱，随着山梨酸钾添加量的增加，整体感官评分趋于稳定，后续无需进行进一步分析，根据图5确定山梨酸钾最佳添加量为 0.10 g·L-1。

图4 山梨酸钾添加量对饮料感官评分的影响图

2.1.4 蜜桃香精添加量对饮料感官评分的影响

蜜桃香精添加量对饮料感官评分的影响见图5。随着蜜桃香精添加量的增加，饮料感官评分先升高后降低，感官评分整体变化较大，蜜桃香精添加量为0.3 g·L-1时最佳。

图5 蜜桃香精添加量对饮料感官评分的影响图

2.1.5 甜味剂（赤藓糖醇、三氯蔗糖）添加量对饮料感官评分的影响

甜味剂（赤藓糖醇、三氯蔗糖）添加量对饮料感官评分的影响见表4。甜味剂的添加影响着饮料的整体味道，随着甜味剂（赤藓糖醇、三氯蔗糖）添加量的增加，感官评分先上升后下降，在（30 g·L-1、0.10 g·L-1）时达到最高。因此，甜味剂（赤藓糖醇、三氯蔗糖）添加量为（30 g·L-1、0.10 g·L-1）时最佳。

表4 甜味剂（赤藓糖醇、三氯蔗糖）添加量对饮料感官评分的影响表

2.2 响应曲面设计结果

2.2.1 中心组合试验设计与结果

通过Design Expert进行Box-Behnken试验设计，得到3因素3水平响应曲面设计表，结果如表5所示。将所得数据进行交互项拟合响应值分析，以感官评分（R）为响应值，以酸味剂（柠檬酸、柠檬酸钠）添加量、蜜桃香精添加量、甜味剂（赤藓糖醇、三氯蔗糖）添加量为变量，对试验结果进行线性拟合分析，得到各变量方差分析如表6所示。目标函数的二次多项回归方程为R=87.6-2.12A-0.875 0B-0.250 0C-2.00AB-5.75AC-5.25BC-2.80A2-4.80B2-7.05C2。由表6回归模型方差分析结果可知，F=6.77，P=0.009 8＜0.01，失拟项P=0.202 1＞0.05，说明该模型极显著，且失拟项不显著[11]。因此，可使用该模型分析和预测酸味剂添加量、蜜桃香精添加量、甜味剂添加量3因素对饮料感官评分的影响。

表5 Box-Behnken试验设计与结果表

表6 回归模型方差分析表

2.2.2 各因素之间交互作用曲线图及分析

通过模型分析，将3因素的一个因素固定在零水平，探讨另外两种因素的交互影响作用，可以得到交互影响的等高线和响应面图。如图6～图8所示，可以直观地看出各因素及其交互对咸伙计无糖蜜桃饮料感官评分的影响，各因素在所取范围内存在极值，即响应曲面的最高点[12]。

由图6可知，甜味剂添加量在中间水平（30 g·L-1、0.1 g·L-1）时等高线形状接近椭圆说明酸味剂添加量与蜜桃香精添加量对感官评分影响明显。酸味剂添加量在（0.8 g·L-1、0.4 g·L-1） ～（1.0 g·L-1、0.5 g·L-1），蜜桃香精添加量在0.2～0.3 g·L-1，感官评分随着两因素的增加而上升；酸味剂添加量在（1.0 g·L-1、0.5 g·L-1） ～（1.2 g·L-1、0.6 g·L-1）， 蜜 桃 香 精 在0.3～0.4 g·L-1，感官评分随着两个因素的增加而下降。酸味剂添加量轴向等高线的变化稀疏，蜜桃香精添加量轴向等高线的变化相对密集，说明蜜桃香精添加量比酸味剂添加量对感官评分的影响更大[13]。

由图7可知，蜜桃香精添加量在中间水平0.3 g·L-1时酸味剂添加量与甜味剂添加量对感官评分影响明显。与图6的分析情况相同，感官评分随着两因素的增加先升高后降低。酸味剂添加量轴向等高线的变化稀疏，甜味剂添加量轴向等高线的变化密集，说明甜味剂添加量比酸味剂对感官评分的影响更大。

图7 酸味剂添加量和甜味剂添加量之间的等高线和响应面图

由图8可知，酸味剂添加量在中间水平（1.0 g·L-1、0.5 g·L-1）时蜜桃香精添加量与甜味剂添加量对感官评分影响明显。与图6的分析情况相同，感官评分随着两因素的增加先升高后降低。蜜桃香精添加量轴向等高线的变化与甜味剂添加量轴向等高线的变化相似，说明蜜桃香精添加量与甜味剂添加量对感官评价的影响区别不明显。

图6 酸味剂添加量和蜜桃香精添加量之间的等高线和响应面图

图8 蜜桃香精添加量和甜味剂添加量之间的等高线和响应面图

对模型进行分析，对拟合方程进行求解，得到3个因素的极值点，分别为A=-0.626，B=-0.113，C=0.279，对应3因素值分别为酸味剂（柠檬酸、柠檬酸钠）添加量为（1.074 8 g·L-1、0.537 4 g·L-1）、蜜桃香精添加量为0.288 7 g·L-1、甜味剂（赤藓糖醇、三氯蔗糖）添加量为（34.185 g·L-1、0.113 9 g·L-1）。此时，得到的感官评分为88.28。

2.3 验证试验

为验证响应曲面的可行性，采用上述最优点进行咸伙计无糖水蜜桃汽水的配制，同时考虑到实际生产的可行性，对最优点数据进行修正[14-15]。最终制作配方为酸味剂（柠檬酸、柠檬酸钠）添加量为（1.08 g·L-1、0.54 g·L-1）、蜜桃香精添加量为 0.29 g·L-1、甜味剂（赤藓糖醇、三氯蔗糖）添加量为（34.2 g·L-1、0.114 g·L-1）、二氧化碳气体倍数为3.5以及山梨酸钾添加量为0.1 g·L-1。进行10人5组的平行试验。得到感官评分为89，相对偏差为0.81%。因此，响应曲面分析法可优化咸伙计无糖水蜜桃汽水的制作配方，提高感官评价。

3 结论

试验结果表明无糖水蜜桃汽水最佳配方为酸味剂（柠檬酸、柠檬酸钠）添加量为（1.08 g·L-1、0.54 g·L-1）、蜜桃香精添加量为0.29 g·L-1、甜味剂（赤藓糖醇、三氯蔗糖）添加量为（34.2 g·L-1、0.114 g·L-1）、二氧化碳气体倍数为3.5以及山梨酸钾添加量为0.1 g·L-1。该配方得到的无糖水蜜桃汽水口感优秀。因此，利用响应面法分析无糖水蜜桃汽水最佳配方科学可行。