響應面方法優(yōu)化番茄粉的生產工藝

潘艷，劉爽，孫非凡，王云杰

(吉林工商學院 食品工程學院，長春 130012)

響應面方法優(yōu)化番茄粉的生產工藝

潘艷，劉爽，孫非凡，王云杰

(吉林工商學院 食品工程學院，長春 130012)

實驗利用噴霧干燥法生產番茄粉，采用響應面方法對進口溫度、進料速度、噴霧壓力進行三因素三水平優(yōu)化。結果表明：番茄粉的最佳工藝為進風溫度156 ℃，噴霧壓力0.37 MPa，進料速度21 mL/min，此工藝可研制出高品質的番茄粉。

響應面；番茄粉；噴霧干燥

番茄不僅含有多種營養(yǎng)成分且具有一定的醫(yī)用價值，被稱為“植物黃金”[1-3]，它的主要成分是番茄紅素，番茄紅素除具有清除體內自由基外[4,5]，還具有預防多種癌癥的功效，比如乳腺癌、前列腺癌、子宮癌等。正是由于番茄紅素諸多的保健功能，人們對番茄制品的需求越來越多[6]。

由于番茄制成的液體食品運輸成本高、保質期短，且受季節(jié)的限制，因此番茄粉的研究備受人們的關注。生產番茄粉的方法很多，諸如熱風干燥法、真空干燥法、噴霧干燥法等，其中噴霧干燥法應用最為廣泛，因為它既可以保持番茄應有的營養(yǎng)價值且在短時間內可以快速干燥產品，故此方法的應用前景很廣泛[7-10]，本文擬采用噴霧干燥方法生產番茄粉。

目前，據(jù)文獻報道，優(yōu)化噴霧干燥方法生產番茄粉都采用均勻設計法，本文采用響應面方法對此工藝進行優(yōu)化，以期得到更高品質的番茄粉，為番茄粉在保健食品行業(yè)的應用奠定良好的實驗基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

番茄：市售。

1.2 儀器與設備

SB-290噴霧干燥器 瑞士步琦有限公司；CD-50 L干燥箱 濟南益延科技發(fā)展有限公司；XS105DU電子分析天平 瑞士梅特勒-托利多儀器(中國)有限公司；THZ-82恒溫振蕩器 上海智城分析儀器制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 番茄粉的噴霧干燥工藝流程

番茄→挑選→清洗→去皮→打漿→過濾→濃縮→均質→噴霧干燥→成品。

1.3.2 單因素試驗設計

1.3.2.1 進風溫度對感官評分的影響

本實驗選用感官評分作為考察指標，考察進風溫度(130，140，150，160，170 ℃)對感官評分的影響，進料速度為20 mL/min，噴霧壓力為0.3 MPa，此試驗做3個平行，根據(jù)感官評分確定最佳進風溫度。

1.3.2.2 噴霧壓力對感官評分的影響

本實驗選用感官評分作為考察指標，考察噴霧壓力(0.2，0.3，0.4，0.5，0.6 MPa)對感官評分的影響，進料速度為20 mL/min，進風溫度為150 ℃，此試驗做3個平行，根據(jù)感官評分確定最佳噴霧壓力。

1.3.2.3 進料速度對感官評分的影響

本實驗選用感官評分作為考察指標，考察進料速度(10，15，20，25，30 mL/min)對感官評分的影響，進風溫度為150 ℃，噴霧壓力為0.3 MPa，此試驗做3個平行，根據(jù)感官評分確定最佳進料速度。

1.3.3 響應面方法優(yōu)化番茄粉的生產工藝

數(shù)據(jù)分析：實驗數(shù)據(jù)采用SAS軟件進行分析。

1.3.4 產品感官指標評定

邀請食品行業(yè)權威人士10名，對同一產品進行打分，最后取分數(shù)的平均值做出綜合評定，具體評定標準見表1。

表1 感官評定標準

2 結果與分析

2.1 單因素方法結果

2.1.1 進風溫度的確定

進風溫度直接影響干燥的特性見表2。

表2 進風溫度對感官評分產生的影響

如果進風溫度過高會使感官評分下降，如果溫度過低則導致流動性差。感官評分隨著進風溫度的升高而上升，當進風溫度為150 ℃時，感官評分達到最大數(shù)值；當進風溫度超過150 ℃時，感官評分逐漸下降。因此，確定最佳進風溫度為150 ℃。

2.1.2 噴霧壓力的確定

噴霧壓力是制備番茄粉十分重要的條件之一。噴霧壓力的高低對感官評分會產生很大影響，見表3。

表3 噴霧壓力對感官評分產生的影響

感官評分隨著噴霧壓力的升高而上升，當噴霧壓力為0.4 MPa時，感官評分達到最大數(shù)值；當噴霧壓力超過0.4 MPa時，感官評分逐漸下降。因此，確定最佳噴霧壓力為0.4 MPa。

2.1.3 進料速度的確定

使用噴霧干燥法制備番茄粉，進料速度快慢會影響到成本核算的問題見表4。

表4 進料速度對感官評分產生的影響

因此，進料速度應適度加以控制。感官評分隨著進料速度的加快而提高，當進料速度為20 mL/min時，感官評分達到最大數(shù)值；當進料速度超過20 mL/min時，感官評分逐漸下降。因此，確定最佳進料速度為20 mL/min。

2.2 響應面方法結果

2.2.1 確定試驗點

以進風溫度、噴霧壓力、進料速度為自變量，感官評分為響應值，在單因素結果的基礎之上，對番茄粉的工藝進行三因素三水平的響應面分析試驗，試驗因子和水平表見表5。

表5 試驗因子和水平表

2.2.2 中心組合工藝條件優(yōu)化結果

中心組合工藝配方優(yōu)化結果見表6和表7，運用SAS軟件對表2中數(shù)據(jù)進行分析，得到綜合評分(Y值)對X1，X2，X3自變量的多項二次回歸方程：

Y=89+2.75X1+3.125X2+4.375X3-3.5X12+1.25X1X2+1.75X1X3-5.25X22-1.5X2X3-3.75X32。

表6 響應面分析方案及試驗結果

表7 回歸分析結果

續(xù) 表

由表7可知，模型P值為0.0022，說明模型回歸顯著可靠(P<0.05)。此外，方程的相關系數(shù)為R=92.14%，失擬項數(shù)值為0.20>0.05，此數(shù)值不顯著，這充分地說明了上面的15個試驗點可以很好地說明中以組合工藝有很好的擬合效果，響應面方法對番茄粉工藝條件的優(yōu)化合理可行。

圖1 響應曲面圖及其等高線圖

圖1能夠比較直觀地反映出X1，X2，X3之間的交互作用。由圖1可知，等高線最小橢圓中心存在所選的-1～1范圍內，而且3個響應曲面的開口都是向下的，這說明包埋率在本試驗設計的范圍內存在最大值且優(yōu)化是十分合理可行的。

采用SAS軟件分析所得到響應值(Y)處于最大值時的X1，X2，X3的編碼值分別為X1=0.6095，X2=0.2743，X3=0.6706，即最佳工藝為進風溫度156 ℃、進料速度21 mL/min、噴霧壓力0.37 MPa，此時預測值為91.7。

3 結論

采用響應面方法優(yōu)化番茄粉工藝，得到最優(yōu)的工藝為：進風溫度156 ℃、進料速度21 mL/min、噴霧壓力0.37 MPa，生產出的番茄粉品質最佳。

與神經網(wǎng)絡方法相比，本試驗的方法具有一定的局限性。以后的工作將擬采用神經網(wǎng)絡法對番茄粉的工藝進行優(yōu)化，以便于得到更高的感官評分，為番茄粉在保健食品行業(yè)中的應用奠定了理論依據(jù)。

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The Production Process of Tomato Powder by Response Surface Method

PAN Yan, LIU Shuang, SUN Fei-fan, WANG Yun-jie

(Branch of Food Engineering, Jilin Business and Technology College, Changchun 130012, China)

In the study, tomato powder is produced by using the method of spray drying. During the whole process, three factors are optimized such as inlet temperatures, feed rate and spray air pressure. The results show that the optimal conditions are the inlet temperature of 156 ℃, the spray air pressure of 0.37 MPa, and the feed rate of 21 mL/min. Therefore, under these conditions, it is feasible to produce high-quality tomato powder.

response surface; tomato powder; spray drying

2016-06-10

潘艷(1979-)，女(滿族)，講師，博士，研究方向：保健品研發(fā)。

TS201.1

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2016.12.021

1000-9973(2016)12-0094-04