響應(yīng)面法用于珍珠油杏蛋白飲料穩(wěn)定劑的優(yōu)化

劉 暢，馬鵬利，炎士珂，李 昀，2

（1.天津農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)與生物工程學(xué)院，天津 300384；2.天津市農(nóng)副產(chǎn)品深加工技術(shù)工程中心，天津 300384）

珍珠油杏，也稱石匣珍珠杏，屬實(shí)生杏變異品種，具有果肉離核、核光滑、核殼薄、種仁飽滿、香甜清香等特點(diǎn)，營(yíng)養(yǎng)豐富，極易加工，出仁率42%。杏仁含有豐富的單不飽和脂肪酸，有益于心臟健康；含有VE等抗氧化物質(zhì)，能預(yù)防疾病和早衰；并含有豐富的蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[1-2]，具有潤(rùn)肺、止咳、滑腸等功效。試驗(yàn)以珍珠油杏杏仁為原料研制蛋白飲料，既保留珍珠油杏杏仁的風(fēng)味，又具有豐富營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，旨在對(duì)珍珠油杏進(jìn)行綜合利用與研究，以促進(jìn)珍珠油杏綜合加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

超高壓滅菌技術(shù)是一種非熱加工技術(shù)，目前飲料的滅菌多應(yīng)用高溫或超高溫瞬時(shí)滅菌技術(shù)，在滅菌過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)成分會(huì)遭到破壞，低小分子物質(zhì)發(fā)生變化，產(chǎn)生異臭物質(zhì)，影響飲料的風(fēng)味[3]。超高壓殺菌具有滅菌均勻、瞬時(shí)、高效性等特點(diǎn)，可以克服熱殺菌與化學(xué)殺菌的不足之處，而且不會(huì)使物料溫度升高，所以超高壓處理能較好地保持蛋白飲料的色澤、風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)成分，符合現(xiàn)代食品“天然、營(yíng)養(yǎng)、安全”的發(fā)展方向，能滿足消費(fèi)者對(duì)“天然、健康”食品的需求，已經(jīng)成為食品行業(yè)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

珍珠油杏，扎魯特旗神山杏現(xiàn)代農(nóng)業(yè)有限公司提供；白砂糖，市售；穩(wěn)定劑（聚甘油脂肪酸酯、碳酸氫鈉、檸檬酸），市售，食品級(jí)。

1.2 儀器與設(shè)備

UV-1200型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海美譜儀器有限公司產(chǎn)品；EX224型分析天平，青島中和恒信電子有限公司產(chǎn)品；JJ-2B型打漿機(jī)，江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司產(chǎn)品；YJGY-70-80型均質(zhì)機(jī)，天津市特思達(dá)食品科技有限公司產(chǎn)品；離心機(jī)；超高壓滅菌設(shè)備；熱封口機(jī)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

原料預(yù)處理→浸泡→脫皮→粗磨→細(xì)磨→過(guò)濾→調(diào)配→均質(zhì)→脫氣→熱灌裝→殺菌冷卻→成品。

1.3.2 操作要點(diǎn)

（1） 原料要求。選擇顆粒飽滿、無(wú)腐爛變質(zhì)、無(wú)蟲(chóng)蛀的珍珠油杏杏仁。

（2）去皮。采用常溫浸泡去皮，制成的產(chǎn)品香味濃郁、色澤乳白，乳化能力較好[4]。

（3）浸泡。為了提高蛋白質(zhì)的提取率，同時(shí)便于后續(xù)的磨漿，需將杏仁用3倍的純凈水浸泡10 h，使果仁充分吸水，組織軟化。

（4）磨漿。浸泡后用打漿機(jī)打漿，加水量為杏仁質(zhì)量的8倍，再經(jīng)膠體磨細(xì)磨3遍，使料液顆粒細(xì)微化。

（5）過(guò)濾。采用3層紗布進(jìn)行過(guò)濾，分離漿渣，去除料液中大顆粒杏渣，使產(chǎn)品口感更加細(xì)膩。

（6）調(diào)配。為了得到最佳的風(fēng)味，需要添加白砂糖，并攪拌均勻，白砂糖添加量為蛋白飲料的8%。

（7） 均質(zhì)。杏仁蛋白飲料含有蛋白質(zhì)、脂肪、鹽類等多種成分，在加工過(guò)程中極易發(fā)生脂肪上浮和蛋白質(zhì)沉淀的現(xiàn)象。由于含脂肪量較高，以均質(zhì)壓力40 MPa，均質(zhì)2次。

（8）裝袋密封、殺菌。將均質(zhì)的珍珠油杏蛋白飲料立即灌裝到真空袋中，排氣密封，在500 MPa，5 min條件下殺菌。

1.3.3 穩(wěn)定劑的選擇

采用響應(yīng)面設(shè)計(jì)試驗(yàn)，運(yùn)用Box-Behnken的中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)法，以聚甘油脂肪酸酯添加量、碳酸氫鈉添加量、檸檬酸添加量為自變量，以穩(wěn)定系數(shù)為響應(yīng)值進(jìn)行三因素三水平的響應(yīng)面分析試驗(yàn)，優(yōu)化穩(wěn)定劑的選擇。

Box-Behnken設(shè)計(jì)水平編碼見(jiàn)表1。

表1 Box-Behnken設(shè)計(jì)水平編碼 /%

1.3.4 穩(wěn)定性的測(cè)定[5]

飲料穩(wěn)定性的判定指標(biāo)是穩(wěn)定系數(shù)測(cè)定（R），具體操作方法是在刻度離心管中準(zhǔn)確加入飲料40 mL，用離心分離機(jī)以4 200 r/min轉(zhuǎn)速離心15 min，取上清液稀釋100倍后，用紫外分光光度計(jì)測(cè)吸光度A2，與離心前吸光度A1的比即為穩(wěn)定系數(shù)R，計(jì)算公式為：

根據(jù)此公式，R值越大（極限為1），飲料越穩(wěn)定，保存性越好。

1.3.5 數(shù)據(jù)處理

采用Design Expert 8.0.6.1和SAS 8.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

杏仁飲料屬植物蛋白飲料，關(guān)鍵要選擇好穩(wěn)定劑及其配比，以聚甘油脂肪酸酯添加量、碳酸氫鈉添加量、檸檬酸添加量為自變量，選擇穩(wěn)定系數(shù)作為響應(yīng)值，進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。

響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

2.2 珍珠油杏蛋白飲料穩(wěn)定系數(shù)模型的建立與分析

采用Design Expert 8.0.6.1軟件對(duì)表2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸分析，得到珍珠油杏蛋白飲料復(fù)合穩(wěn)定劑的各因素變量的二次回歸方程為：

通過(guò)SAS 8.0軟件對(duì)表2進(jìn)行二次響應(yīng)面回歸分析，得到多元二次響應(yīng)面回歸方程的決定系數(shù)R2=0.993 5，表明99.35%的數(shù)據(jù)可以用此方程解釋。

方差分析見(jiàn)表3。

從表3方差分析可以得出，模型p＜0.001，說(shuō)明所建立模型達(dá)到極顯著水平，失擬項(xiàng)p=0.062 3＞0.05，不顯著，說(shuō)明試驗(yàn)的誤差很小[6]；回歸方程的一次項(xiàng)和二次項(xiàng)顯著，說(shuō)明各具體因素對(duì)響應(yīng)值的影響不是簡(jiǎn)單的一次線性關(guān)系；交互項(xiàng)極其顯著，因此說(shuō)明各因素之間的交互作用很好，整個(gè)響應(yīng)面基于各因素間的交互作用構(gòu)成。綜上所述，所建回歸模型是合理的，可以用此模型來(lái)分析復(fù)合穩(wěn)定劑對(duì)珍珠油杏蛋白飲料穩(wěn)定性的影響。

表3 方差分析

試驗(yàn)表明，檸檬酸對(duì)珍珠油杏蛋白飲料穩(wěn)定性影響較大，聚甘油脂肪酸酯次之，碳酸氫鈉較小。

2.3 響應(yīng)面交互作用分析

聚甘油脂肪酸酯與碳酸氫鈉對(duì)蛋白飲料穩(wěn)定性影響的響應(yīng)面見(jiàn)圖1，聚甘油脂肪酸酯與檸檬酸對(duì)蛋白飲料穩(wěn)定性影響的響應(yīng)面見(jiàn)圖2，碳酸氫鈉與檸檬酸對(duì)蛋白飲料穩(wěn)定性影響的響應(yīng)面見(jiàn)圖3。

圖1 聚甘油脂肪酸酯與碳酸氫鈉對(duì)珍珠油杏蛋白飲料穩(wěn)定性影響的響應(yīng)面

圖1 ～圖3是根據(jù)回歸方程作出的響應(yīng)曲面，根據(jù)擬合響應(yīng)面的形狀分析各自變量對(duì)珍珠油杏蛋白飲料穩(wěn)定性的影響。由圖1可知，隨著聚甘油脂肪酸酯與碳酸氫鈉添加量的增加，飲料穩(wěn)定性逐漸增大，但達(dá)到一定程度后增加幅度明顯變緩，方差分析結(jié)果表明，聚甘油脂肪酸酯與碳酸氫鈉的交互作用對(duì)珍珠油杏蛋白飲料的穩(wěn)定性的影響極顯著（p＜0.01）。由圖2可知，隨著聚甘油脂肪酸酯與檸檬酸添加量的增加，飲料穩(wěn)定性增大，方差分析結(jié)果表明，這2個(gè)因素的交互作用對(duì)珍珠油杏蛋白飲料穩(wěn)定性的影響極顯著（p＜0.01）。由圖3可知，隨著碳酸氫鈉和檸檬酸添加量的增加，飲料穩(wěn)定性逐漸增大，但二者交互作用對(duì)珍珠油杏蛋白飲料的穩(wěn)定性影響不顯著[7-8]。

圖2 聚甘油脂肪酸酯與檸檬酸對(duì)珍珠油杏蛋白飲料穩(wěn)定性影響的響應(yīng)面

圖3 碳酸氫鈉與檸檬酸對(duì)珍珠油杏蛋白飲料穩(wěn)定性影響的響應(yīng)面

由響應(yīng)面、等高線圖及回歸方程分析可知，珍珠油杏蛋白飲料穩(wěn)定劑最佳配比為聚甘油脂肪酸酯添加量0.38%，碳酸氫鈉添加量0.36%，檸檬酸添加量0.05%；按上述優(yōu)化條件做驗(yàn)證試驗(yàn)，制備珍珠油杏蛋白飲料的穩(wěn)定系數(shù)為0.935。

3 結(jié)論

利用響應(yīng)面設(shè)計(jì)對(duì)珍珠油杏蛋白飲料的研制工藝進(jìn)行優(yōu)化。試驗(yàn)結(jié)果表明，杏仁與水之比為1∶8；白砂糖添加量8%；復(fù)合穩(wěn)定劑的配比是聚甘油脂肪酸酯添加量0.38%，碳酸氫鈉添加量0.36%，檸檬酸添加量0.05%；最佳均質(zhì)條件為40 MPa；超高壓殺菌條件為500 MPa，5 min。在該試驗(yàn)條件下，制得的珍珠油杏蛋白飲料穩(wěn)定性最佳?；貧w分析表明，利用響應(yīng)面分析法對(duì)蛋白飲料研制工藝優(yōu)化獲得的工藝參數(shù)合理。試驗(yàn)得到的珍珠油杏蛋白飲料色澤乳白、口感細(xì)膩、狀態(tài)均勻、穩(wěn)定性佳，為其工廠化生產(chǎn)提供了理論基礎(chǔ)。

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