柠檬精油是以新鲜柠檬果皮为原料，采用冷榨法提取,主要为柠檬烯和柠檬醛等成分，是少数可食用精油之一。其气味清香，有提神澄思、消除倦怠感、促进血液循环、降血压、抗氧化、改善消化系统等功效,富含维生素B、C和天然果酸，对皮肤斑点、细纹有改善作用。
冰淇淋是深受人们喜爱的一种冷冻休闲食品。目前，冰淇淋中风味成分大多依靠添加食用香精，价格低，营养价值低。随着消费者对食品安全重视，用天然食品添加剂替代合成添加剂，赋予冰淇淋天然风味和营养价值，正逐渐成为大健康背景下的发展趋势。
本文将柠檬精油作为天然食品添加剂用于冰淇淋冷饮产品，研究不同奶粉添加量、蔗糖添加量、柠檬精油添加量、老化时间对柠檬风味冰淇淋感官品质影响，确定最优配方及工艺参数。探索柠檬精油用于冰淇淋等冷饮的潜能，为柠檬精油用于冰淇淋产品提供理论基础，也为柠檬资源精深加工产品开发提供新思路。
01 材料与方法
1.1 材料
奶粉、稀奶油、蔗糖、柠檬精油。
1.2 冰淇淋制作工艺要点
（1）原料处理及混合样配制。将奶粉放入容器中，加入热水，称取适量蔗糖溶化。稀奶油融化后加入混料，取柠檬精油和稳定剂加入混料，充分混合，均质。
（2）搅拌。使用破壁机搅拌2min，重复2次。
（3）杀菌。将料液移至烧杯中，热水浴杀菌30min。将杀菌后的料液用保鲜膜封口，快速放入冰箱迅速冷却到5℃以下。
（4）老化。将冷却好的料液放入冰箱冷藏室老化，可赋予冰淇淋细腻组织和口感。老化时间至少12h，效果最佳。
（5）凝冻。通过冰淇淋机强烈搅拌，使冰淇淋中混入空气，造成料液体积增加。将老化好的料液从冰箱中取出，倒入冰淇淋机进行凝冻。
1.3 单因素试验
本试验基准量1000g混合料液，稀奶油2.5%、羧甲基纤维素钠0.1%、黄原胶0.1%条件下，研究蔗糖添加量、柠檬精油添加量、奶粉添加量和老化时间4个因素对柠檬风味冰淇淋感官评分影响。各因素选取水平见表1。
1.4 响应面试验优化
基于单因素试验结果，选取奶粉添加量（A）、蔗糖添加量（B）、柠檬精油添加量（C）、老化时间（D）4个因素进行响应面试验。以感官评分作为响应值，响应值越大，配比效果越好。用响应面法进行配方试验优化。
1.5 感官评价方法
由10人组成感官评定小组，对柠檬风味冰淇淋形态、口味、组织及滋味进行感官评价，满分100分，取10个感官评分平均分。具体感官评分标准见表2。
02 结果与分析
2.1 奶粉添加量对柠檬风味冰淇淋感官评分的影响
如图1，奶粉添加量9%、10%、11%、12%和13%时，感官评分呈先上升后下降趋势。 奶粉添加量11%时，柠檬风味冰淇淋感官评分最高，口感细腻，奶味适中。奶粉添加量过低，产品乳脂香气不明显。添加量过高，奶香味过浓，产生腻感，感官评分降低。
2.2 蔗糖添加量对柠檬风味冰淇淋感官评分的影响
如图2，蔗糖添加量为8%、9%、10%、11%和12%时，感官评分呈先下降后提升再下降趋势。蔗糖添加量大于11%时感官评分开始下降。蔗糖添加量过低，冰淇淋无明显甜味，影响口味。蔗糖添加量过高，冰淇淋过甜，接受度低且热量高。
2.3 柠檬精油添加量对柠檬风味冰淇淋感官评分的影响
如图3，柠檬精油添加量为45μL、50μL、55μL、60μL和65μL时，冰淇淋感官评分呈先上升后下降趋势。柠檬精油添加量60μL时，感官评分最高。柠檬精油添加量过低，冰淇淋柠檬风味寡淡。柠檬精油添加量过高，冰淇淋略带苦感。
2.4 老化时间对柠檬风味冰淇淋感官评分的影响
由图4，随着老化时间延长，冰淇淋感官评分呈先升高后降低趋势。
21h时达最大值，冰淇淋组织细腻，感官品质较好。因此，根据单因素优化结果，最佳老化时间21h。
2.5 中心组合试验设计及结果
选取奶粉添加量（A）、蔗糖添加量（B）、柠檬精油添加量（C）、老化时间（D）4个因素进行响应面试验，以感官评分作为响应值，采用Box-Behnken中心组合设计进行响应面优化试验，因素及编码见表3，在中心值重复5次。
采用Design-Expert8.0.6软件对冰淇淋配方进行响应面试验优化。其中心组合设计及结果如表4所示。
2.6 回归方程建立与分析
采用Design-Expert8.0.6软件对表4的数据进行拟合，得到感官评分的回归方程：
2.7 方差分析
对冰淇淋感官评分数学模型进行显著性检验，结果见表5。
回归模型P﹤0.001，具有高度显著性，失拟项P=0.3773>0.05，不具有显著性，说明该模型与实际模型相差较小，数据可靠，可进行响应面分析。模型相关系数R2=0.9571，RAdj=0.9142，说明该模型可解释91.42%感官评分变化。柠檬精油添加量对感官评分影响最大，且显著（P﹤0.05）。因此，对感官评分影响由大到小依次为：柠檬精油添加量（C）＞蔗糖添加量（B）＞奶粉添加量（A）＞老化时间（D）。
2.8 响应面分析及优化
基于回归方程，得出奶粉添加量、柠檬精油添加量、蔗糖添加量和老化时间4个因素及其交互作用对冰淇淋感官评分影响。
由结果可知，A与C形成响应面曲面坡度最陡峭（图5），对柠檬风味冰淇淋感官评分影响显著（P<0.05）。由响应面图可看出，A、B、C、D 4个因素的图形都呈弧形，随着添加量或时间增大呈先上升后下降趋势。柠檬精油弧度最大，老化时间弧度相对较小，两两交互的响应面图均存在最高点，且它们的等高线图存在中心点。故A、B、C、D这4个因素存在极值，即存在最适柠檬精油添加量、蔗糖添加量、奶粉添加量、老化时间。
2.9 响应面优化结果
通过软件Design-Expert8.0.6软件处理数据，预测感官评分最大值。A=10.96%、B=11.09%、C=60.30、D=21.01试验所得理论感官评分最高（87.9分）。结合实际，设置老化时间21h。即奶粉添加量11%、蔗糖添加量为11%、柠檬精油添加量60.3μL、老化时间21h。
2.10 验证试验
按照响应面预测数据，制作柠檬风味冰淇淋。分别对产品进行3次感官评价，均分88.3分，与模型预测的感官评分值接近。冰淇淋具有良好柠檬风味和较好组织形态，说明该模型能很好预测实际情况。
2.11 感官评价
按响应面试验结果，奶粉添加量11%、蔗糖添加量11%、柠檬精油添加量60.3μL、老化时间21h、稀奶油2%、羧甲基纤维素钠和黄原胶各0.1%时，柠檬风味冰淇淋具有冰淇淋应有形状，呈均匀乳白色，组织紧密细腻、润滑，无明显异物。表面无肉眼可见粗糙冰晶，未见气孔，组织无塌陷，具有较浓郁柠檬风味。
