響應(yīng)面法優(yōu)化黑豆干酪工藝條件

譚淑君 蔣愛民 胡利輝

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣東 廣州 510642）

響應(yīng)面法優(yōu)化黑豆干酪工藝條件

譚淑君 蔣愛民 胡利輝

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣東 廣州 510642）

采用Box－Behnken中心組合響應(yīng)面試驗(yàn)，研究黑豆干酪的最佳工藝條件，建立氯化鈣添加量、凝乳酶添加量以及凝乳溫度對(duì)凝乳效果影響的二次多項(xiàng)回歸模型，并驗(yàn)證模型的有效性。結(jié)果表明，黑豆干酪的最佳工藝條件：氯化鈣添加量0.06%、凝乳酶添加量0.025%、凝乳溫度32℃。此時(shí)模型預(yù)測(cè)凝乳效果評(píng)分為88.5，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果為88.0，與理論預(yù)測(cè)值基本吻合。

響應(yīng)面；黑豆干酪；凝乳效果

黑豆干酪是將黑豆乳與牛乳混合，加入適量的乳酸菌發(fā)酵劑、氯化鈣和凝乳酶，經(jīng)發(fā)酵、凝乳、切割、排乳清、拌鹽、壓榨、后熟等一系列工序后而制成的一種營(yíng)養(yǎng)豐富的乳制品［1］。中國(guó)黑豆資源豐富，各地均有栽培，尤以山西、河北、陜西較多，資源優(yōu)勢(shì)明顯［2］。黑豆含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、尼克酸、胡蘿卜素、微量元素和粗纖維，其中蛋白質(zhì)含量達(dá)48%以上，居豆類之首，素有“植物蛋白之王”的美譽(yù)［3，4］，且黑豆蛋白質(zhì)的氨基酸組成和動(dòng)物蛋白相似，其賴氨酸豐富并接近人體需要的比例，更容易消化吸收。黑豆脂肪含有較多的不飽和脂肪酸，熔點(diǎn)低，易于消化吸收［5，6］。以黑豆為原料，利用黑豆乳替代部分牛乳加工雙蛋白營(yíng)養(yǎng)干酪，可降低干酪的加工成本，緩解中國(guó)乳源不足的現(xiàn)狀，對(duì)干酪市場(chǎng)的開拓有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

自日本的YD.Hang和H Jackon于1967年提出以大豆替代牛乳生產(chǎn)混合干酪［7］以來，國(guó)內(nèi)外很多研究者便開始對(duì)豆牛乳混合干酪進(jìn)行相關(guān)的研究［8，9］。目前，國(guó)外的研究大多是通過在牛乳中添加大豆分離蛋白來改善干酪的品質(zhì)，而中國(guó)的研究則主要集中在黃豆乳、花生乳混合干酪的研制上［10－12］。目前尚未見到黑豆乳干酪加工的相關(guān)報(bào)道。

響應(yīng)面法是一種優(yōu)化工藝條件的有效方法，可用于確定各因素及其交互作用在工藝過程中對(duì)響應(yīng)值的影響，通過回歸方程數(shù)學(xué)模型尋求最佳工藝參數(shù)，精確的表述因素和響應(yīng)值之間的關(guān)系［13］。本試驗(yàn)主要以黑豆和牛奶為原料，采用響應(yīng)面法對(duì)黑豆干酪的工藝條件進(jìn)行優(yōu)化。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

牛乳：購于華南農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)；

黑豆：廣東陽帆食品有限公司；

凝乳酶，干酪發(fā)酵劑：丹尼斯克（Danisco）中國(guó)有限公司；

氯化鈣：分析純，廣州化學(xué)試劑廠。

1.2 儀器設(shè)備

干酪槽：FT20A，英國(guó)Armfield公司；

電子天平：PL203，梅特勒－托利多儀器（上海）有限公司；

高壓滅菌鍋：YX－280D，合肥華泰醫(yī)療設(shè)備有限公司；

紫外－可見分光光度計(jì)：UV－1800，島津儀器有限公司；

數(shù)顯恒溫水浴鍋：HH－4，常州澳華儀器有限公司；

超凈工作臺(tái)：SW－CJ－2FD，上海新苗醫(yī)療器械有限公司；

培養(yǎng)箱：SPX－80BS－II，上海新苗醫(yī)療器械有限公司；

比如目前主流的SNS網(wǎng)站，在用戶主動(dòng)泄露隱私的情況下難以對(duì)抗攻擊者的解匿名攻擊，即當(dāng)攻擊者獲得了一些關(guān)于目標(biāo)的背景消息，而社交節(jié)點(diǎn)間的相似性不足以將用戶隱藏到特定集合的時(shí)候，用戶的信息安全將得不到保障。所以，社交網(wǎng)站提供的服務(wù)并不能夠按照預(yù)想的那樣保證使用者的絕對(duì)隱私，本文將從社會(huì)工程學(xué)的安全視角去審視個(gè)人在SNS中的信息安全，并對(duì)基于共享性需求導(dǎo)致的隱私泄露問題給出解決方案。

豆?jié){機(jī)：DJ14B－D09，九陽股份有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 黑豆乳制備

黑豆→浸泡（豆水比為1∶3（m∶V），0.1%NaHCO3溶液室溫下浸泡12h）→清洗→磨漿（豆水比為1∶6（m∶V））→過濾（200目）→殺菌（煮沸20min）→冷卻備用

1.3.2 黑豆干酪加工工藝流程 參見文獻(xiàn)［14］。

1.3.3 凝乳效果評(píng)價(jià) 采用加權(quán)系數(shù)法，以凝乳感官、乳清OD值、凝乳時(shí)間、產(chǎn)品得率為指標(biāo)，進(jìn)行綜合評(píng)定，綜合評(píng)定總分為100分，其中凝乳感官、乳清OD值、凝乳時(shí)間、產(chǎn)品得率各為30、30、20和20分，具體評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見表1。各項(xiàng)目的測(cè)定方法如下：

（1）凝乳時(shí)間的測(cè)定：加入凝乳酶到凝乳開始切割所需要的時(shí)間。

（2）乳清OD值的測(cè)定：將排出的乳清于480nm處測(cè)定吸光值。

1.3.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 根據(jù)前期單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取單因素試驗(yàn)的最優(yōu)點(diǎn)為中心點(diǎn)，采用響應(yīng)面法中的Box－Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化黑豆干酪加工工藝。根據(jù)Box－Behnken中心組合設(shè)計(jì)原理，選用影響凝乳特性的3個(gè)主要因素：氯化鈣添加量、凝乳酶添加量、凝乳溫度為自變量，以凝乳效果評(píng)分為響應(yīng)值（Y），采用多元二次回歸方程擬合因素與響應(yīng)值之間的函數(shù)關(guān)系，從而尋求最佳的工藝參數(shù)，試驗(yàn)因素及水平設(shè)計(jì)見表2。

表1 凝乳效果總體評(píng)價(jià)表Table 1 Evaluation of curd effect

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理分析采用Design expert 7.0軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕⑴c分析

經(jīng)過Box－Behnken 3因素3水平試驗(yàn)，氯化鈣添加量、凝乳酶添加量以及凝乳溫度對(duì)黑豆干酪凝乳效果的影響見表3。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素編碼及水平Table 2 Code and levels of RSM experimental design

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 3 RSM experimental design and results

利用Design Expert 7.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸分析，得到凝乳效果評(píng)分（Y）對(duì)自變量氯化鈣添加量（X1）、凝乳酶添加量（X2）和凝乳溫度（X3）的二次多項(xiàng)回歸模型方程（見式（2））：

對(duì)該模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表4。

表4 回歸模型系數(shù)方差分析Table 4 ANOVA for the regression coefficients of model

由表4可知，模型P＜0.01，表明模型極顯著，不同處理間的差異極顯著。失擬項(xiàng)反映試驗(yàn)數(shù)據(jù)與模型不相符的情況，該模型的失擬項(xiàng)（P＞0.05）不顯著，說明模型選擇正確。模型的決定系數(shù)R2＝0.990 7，矯正決定系數(shù) AdjR2＝0.978 7，表明響應(yīng)值變化的97.87%能用該模型來解釋，故該模型擬合程度好，試驗(yàn)誤差小，可有效分析和預(yù)測(cè)黑豆牛乳混合干酪的凝乳效果。此外，從方差分析中還可以看出各因素對(duì)凝乳效果影響的大小順序：凝乳酶添加量＞凝乳溫度＞氯化鈣添加量。

2.2 凝乳效果的響應(yīng)面分析

圖1～6為各試驗(yàn)因素間交互作用的響應(yīng)面及等高線圖，從等高線圖中可知，氯化鈣的添加量與凝乳溫度的交互作用顯著，而氯化鈣的添加量與凝乳酶的添加量，凝乳酶的添加量與凝乳溫度之間的交互作用不顯著。

從圖1～6中的響應(yīng)曲面圖可以看出，當(dāng)凝乳酶添加量和凝乳溫度一定時(shí)，隨著氯化鈣添加量的增加，凝乳效果先增加后減小。在乳中添加氯化鈣可增加凝乳質(zhì)地，促進(jìn)凝乳，改善干酪品質(zhì)，但過高或過低的Ca2＋濃度，都會(huì)導(dǎo)致凝乳粗糙，切割時(shí)形成碎末，引起出品率下降。當(dāng)氯化鈣添加量和凝乳酶添加量一定時(shí)，凝乳效果隨著凝乳溫度的增加呈先增加后減小的趨勢(shì)，過高或過低的凝乳溫度都不利于良好凝乳的形成。當(dāng)氯化鈣添加量與凝乳溫度一定時(shí)，凝乳效果隨著凝乳酶添加量的增加而增加，增加凝乳酶的用量，可使酶和蛋白底物的接觸幾率增加，從而加速了蛋白的分解，縮短凝乳時(shí)間，增加凝乳質(zhì)地，但其添加量也不可過多，過量的凝乳酶會(huì)導(dǎo)致凝塊產(chǎn)生苦味。

圖1 氯化鈣添加量和凝乳酶添加量對(duì)凝乳效果的等高線圖Figure 1 Contour of amount of calcium chloride andamount of rennet on curd effect

圖2 氯化鈣添加量和凝乳酶添加量對(duì)凝乳效果的響應(yīng)面圖Figure 2 Response surface of amount of calcium chloride and amount of rennet on curd effect

圖3 氯化鈣添加量和凝乳溫度對(duì)凝乳效果的等高線圖Figure 3 Contour of amount of calcium chloride and curd temperature on curd effect

圖4 氯化鈣添加量和凝乳溫度對(duì)凝乳效果的響應(yīng)面Figure 4 Response surface of amount of calcium chloride and curd temperature on curd effect

圖5 凝乳酶添加量和凝乳溫度對(duì)凝乳效果的等高線圖Figure 5 Contour of amount of rennet and curd temperature on curd effect

圖6 凝乳酶添加量和凝乳溫度對(duì)凝乳效果的響應(yīng)面Figure 6 Response surface of amount of rennet and curd temperature on curd effect

2.3 響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果與驗(yàn)證

對(duì)凝乳效果的二次多項(xiàng)回歸模型進(jìn)行最優(yōu)求解，得出黑豆干酪加工過程中氯化鈣添加量、凝乳酶添加量以及凝乳溫度的最優(yōu)值分別為0.06%、0.025%、32℃。此時(shí)的凝乳效果評(píng)分為88.5。為檢驗(yàn)結(jié)果的可靠性，采用響應(yīng)面優(yōu)化的最佳條件進(jìn)行5次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)得出的平均凝乳效果評(píng)分為88.0，與預(yù)測(cè)值相近，故該模型合理，試驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果可行。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)采用響應(yīng)面法研究了氯化鈣添加量、凝乳酶添加量以及凝乳溫度對(duì)黑豆干酪加工過程中干酪凝乳效果的影響，得到黑豆干酪的最佳加工工藝條件為氯化鈣添加量0.06%、凝乳酶添加量0.025%和凝乳溫度32℃。

研究結(jié)果說明不同的氯化鈣添加量、凝乳酶添加量以及凝乳溫度對(duì)黑豆干酪的凝乳效果有著比較明顯的影響，只有選取適當(dāng)?shù)奶砑恿坎拍苤谱鞒鲑|(zhì)地較好的干酪。利用黑豆乳部分替代牛乳制作干酪，可節(jié)省生產(chǎn)成本，提高干酪的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，其應(yīng)用前景廣闊。但黑豆干酪的色澤不太理想，有待進(jìn)一步研究。

1 陳偉，蔣愛民，劉思聰，等.豆奶軟質(zhì)干酪的研制［J］.食品研究與開發(fā)，2006，27（1）：83～86.

2 常汝鎮(zhèn).中國(guó)黑豆資源及其營(yíng)養(yǎng)和藥用價(jià)值［J］.中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng)，1998（5）：38～39.

3 洪迪清，王世清.黑豆的研究進(jìn)展［J］.中國(guó)藥業(yè)，2008，17（10）：80.

4 王敏，李丹，李榮和，等.黑豆?fàn)I養(yǎng)價(jià)值及功能特性應(yīng)用的研究與進(jìn)展［J］.長(zhǎng)春大學(xué)學(xué)報(bào)，2008（1）：104～107.

5 李文斌.黑豆?fàn)I養(yǎng)保健功能的研究與產(chǎn)品開發(fā)［J］.食品工程，2010（4）：19～21.

6 王寅，張坤，趙晉.黑豆?fàn)I養(yǎng)價(jià)值及在食品中的開發(fā)應(yīng)用［J］.中國(guó)食品添加劑，2007（8）：132～135.

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11 白英，母智森.豆奶干酪品質(zhì)影響因素的研究［J］.食品科學(xué)，2002，23（5）：57～59.

12 菅景穎，張志勝，李建磊.花生乳牛乳混合干酪的工藝研究［J］.中國(guó)奶牛，2007（1）：44～46.

13 鄧學(xué)良，周文化，李嵐，等.響應(yīng)面法優(yōu)化檳榔油提取工藝條件［J］.食品與機(jī)械，2010，25（6）：107～109.

14 Ricki Carrol，Robert Carroll.Cheesemaking made easy［M］.2nd ed.Vermont.Garden Way Publishing，1995：104～106.

Optimization of processing technology of black soybean－milk cheese by response surface methodology

TAN Shu－jun JIANG Ai－mingHU Li－h(huán)ui

（College of Food Science，South China Agricultural University，Guangzhou，Guangdong510642，China）

Box－Behnken response surface methodology was employed to optimize processing technology of black soybean－milk cheese.And the second order quadratic equation for amount of calcium chloride，amount of rennet，curd temperature was built and the applicability of the model equation was verified.The result of response surface showed that the optimum process parameters for black soybean－milk cheese as：amount of calcium 0.06%，amount of rennet 0.025%，curd temperature 32 ℃ and the model gave the prediction of 88.5.The confirmatory test showed that the curd effect was 88，and fitted the predicted value.

response surface；black soybean－milk cheese；coagulation

10.3969 /j.issn.1003－5788.2011.06.068

譚淑君（1986－），女，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)在讀碩士研究生。E－mail：tanshujun2007＠163.com

蔣愛民

2011－08－01