響應(yīng)面法優(yōu)化淮山粘液質(zhì)酸奶發(fā)酵工藝研究

摘 要：采用響應(yīng)面法優(yōu)化了淮山粘液質(zhì)酸奶發(fā)酵工藝。采用中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)，考察了不同粘液質(zhì)粉添加量、蔗糖添加量、發(fā)酵劑接種量和發(fā)酵時(shí)間對(duì)酸奶品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：淮山粘液質(zhì)酸奶發(fā)酵的優(yōu)化工藝條件為粘液質(zhì)粉添加量1.6%、蔗糖添加量7.1%、發(fā)酵劑接種量4.9%、發(fā)酵時(shí)間5.9 h，此時(shí)產(chǎn)品感官評(píng)分為91.53。

關(guān)鍵詞：淮山；粘液質(zhì)粉；酸奶；發(fā)酵工藝

中圖分類(lèi)號(hào)：TS252.54 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-060X（2018）08-0078-04

Optimization of Fermentation Process of Yam Mucilage Yogurt by Response Surface Methodology

ZHAN Jin-jing1，LIU Miao2，GUO Shi-yin2，SU Xiao-jun2，LI Qing-ming1，2

（1. International College， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， PRC； 2. College of Food Science and

Technology， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， PRC）

Abstract： The fermentation process of yam mucilage yogurt was optimized by response surface methodology. The effects of different yam mucilage flour addition， sucrose addition， inoculation quantity and fermentation time on yogurt quality was investigated by central composite design. The optimum fermentation parameters of the yogurt were as follows： yam mucilage flour 1.6%， sucrose7.1%， inoculation quantity 4.9% and fermentation time 5.9 h. The sensory score of the yogurt was 91.53.

Key words： yam； mucilage flour； yogurt； fermentation process

淮山中的粘液質(zhì)是一種具有清除自由基能力和抗氧化性的多糖與蛋白質(zhì)的復(fù)合體，具有良好的黏性與功能活性[1-3]。目前對(duì)淮山粘液質(zhì)的研究主要集中在其組成、提取工藝和流變特性等方面[4-6]。粘性是粘液質(zhì)的重要物理性質(zhì)，在食品工業(yè)中可作為天然的增稠劑和穩(wěn)定劑[7-8]?；瓷綘I(yíng)養(yǎng)豐富，許多研究者[9-12]對(duì)淮山酸奶的工藝進(jìn)行了研究，將淮山護(hù)色取汁，與牛奶混合發(fā)酵制成淮山酸奶，但對(duì)淮山中粘液質(zhì)在酸奶中的作用鮮見(jiàn)報(bào)道。為了提高淮山粘液質(zhì)的利用率，增加酸奶制品的多樣性，獲得一種兼具功能與營(yíng)養(yǎng)的新型酸奶，對(duì)淮山粘液質(zhì)在發(fā)酵酸奶中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。根據(jù)淮山粘液質(zhì)的特性，以粘度和感官品質(zhì)為指標(biāo)，考察粘液質(zhì)粉添加量、蔗糖添加量、發(fā)酵劑接種量和發(fā)酵時(shí)間對(duì)淮山粘液質(zhì)酸奶品質(zhì)的影響。通過(guò)單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面試驗(yàn)，得到最佳發(fā)酵工藝條件，為淮山粘液質(zhì)的利用提供了參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

雀巢全脂奶粉；蔗糖：購(gòu)于湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東之源超市；粘液質(zhì)粉：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院制備；菌種：安琪酸奶發(fā)酵劑（嗜熱鏈球菌與保加利亞乳桿菌配比為1∶1），安琪酵母股份有限公司；MRS瓊脂培養(yǎng)基：廣東環(huán)凱微生物科技有限公司。

1.2 主要儀器

電子天平：BSA2202S，賽多利斯科學(xué)儀器有限公司；可見(jiàn)分光光度計(jì)：R0704135，上海尤尼柯儀器有限公司；旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)：DNJ-8S，上海越平科學(xué)儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1 發(fā)酵乳制作工藝 參考文獻(xiàn)[13-14]進(jìn)行。

1.3.2 單因素試驗(yàn) 考察粘液質(zhì)粉添加量（0、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%）、蔗糖添加量（4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%）、發(fā)酵劑接種量（2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%）、發(fā)酵時(shí)間（3、4、5、6、7、8、9 h）對(duì)酸奶粘度和感官品質(zhì)的影響。

1.3.3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì) 根據(jù)單因素試驗(yàn)的結(jié)果，以粘液質(zhì)粉添加量（%）、蔗糖添加量（%）、發(fā)酵劑接種量（%）、發(fā)酵時(shí)間（h）為自變量，以感官評(píng)分作為響應(yīng)值，四因素三水平的中心組合試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

1.4 測(cè)定方法

粘度，采用旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)進(jìn)行測(cè)定，每組重復(fù)3次；感官評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)小組參照GB19302—2010《發(fā)酵乳》中所列的項(xiàng)目對(duì)淮山粘液質(zhì)酸奶的色澤、氣味、口感、凝乳狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)分采用百分制。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果分析

研究了粘液質(zhì)粉、蔗糖和發(fā)酵劑添加量與發(fā)酵時(shí)間對(duì)酸奶品質(zhì)的影響，結(jié)果見(jiàn)圖1～4。由圖1可知，隨著淮山粘液質(zhì)粉添加量增加，酸奶的粘度和感官品質(zhì)均呈先增加后減小變化趨勢(shì)。適量的粘液質(zhì)粉添加量對(duì)產(chǎn)品口感改善、粘度增加起到一定作用。淮山粘液質(zhì)粉添加量為1.5%時(shí)，感官品質(zhì)達(dá)到最佳。由圖2可知，隨蔗糖添加量的增加，酸奶的粘度和感官品質(zhì)均呈先增加后減小變化趨勢(shì)。當(dāng)蔗糖添加量為7%時(shí)，淮山粘液質(zhì)酸奶感官品質(zhì)最高，分值為90.04。由圖3可知，隨發(fā)酵劑添加量的增加，酸奶的粘度和感官品質(zhì)均先增大后減小。當(dāng)發(fā)酵劑接種量為5%時(shí)，酸奶感官評(píng)分最高。由圖4可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，產(chǎn)品的粘度和感官品質(zhì)先升高后下降，當(dāng)發(fā)酵6 h時(shí)，酸奶品質(zhì)最佳。

2.2 響應(yīng)面模型建立及回歸方程分析

響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果和方差分析結(jié)果見(jiàn)表2和表3。由表3可知整體模型極顯著（P<0.01）；失擬項(xiàng)（P>0.05）不顯著，說(shuō)明方程整體擬合度好，與實(shí)際情況較為吻合。其中，一次項(xiàng)A、二次項(xiàng)（A2、B2、C2、D2）和交

互項(xiàng)CD對(duì)結(jié)果影響極其顯著（P<0.01）；一次項(xiàng)B、C、D和交互項(xiàng)BC對(duì)結(jié)果影響顯著（P<0.05）；交互項(xiàng)AB、AC、AD、BD對(duì)結(jié)果影響不顯著。根據(jù)F值可知，各因素對(duì)淮山粘液質(zhì)酸奶品質(zhì)影響由大到小排序?yàn)椋篈>D>B>C，即為粘液質(zhì)粉添加量>發(fā)酵時(shí)間>蔗糖添加量>接種量。

對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，獲得回歸方程：Y=-546.083 33+74.800 00A+61.975 00B+76.975 00C+57.333 33D+0.250 00AB-0.250 00AC-0.850 00AD-1.450 00BC-0.325 00BD-2.850 00CD-22.383 33A2-3.733 33B2-5.020 83C2-3.383 33D2，該模型相關(guān)系數(shù)R2=0.946 7，R2Adj=0.893 4，表明89.34%的淮山粘液質(zhì)酸奶品質(zhì)變化可用此模型解釋?zhuān)M(jìn)一步說(shuō)明回歸方程擬合度可靠，可以用此模型對(duì)淮山粘液質(zhì)酸奶品質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

2.3 多因素交互作用分析

通過(guò)Design-Expert分析得到淮山粘液質(zhì)酸奶響應(yīng)曲面及等高線圖，見(jiàn)圖5。由圖5可知，粘液質(zhì)粉添加量從1%增加至2%，淮山粘液質(zhì)酸奶感官評(píng)分先增加后減小；蔗糖添加量為6%增加至7%時(shí)，淮山粘液質(zhì)酸奶感官評(píng)分先增加后減?。唤臃N量為4%增加至6%時(shí)，淮山粘液質(zhì)酸奶感官評(píng)分先增加后減小；發(fā)酵時(shí)間從5 h增加至7 h時(shí)，淮山粘液質(zhì)酸奶感官評(píng)分先增加后減小。

2.4 工藝優(yōu)化

采用Design-Export得到的最佳發(fā)酵條件為：粘液質(zhì)粉添加量1.57%、蔗糖添加量7.14%、接種量4.93%、發(fā)酵時(shí)間5.85 h，此時(shí)淮山粘液質(zhì)酸奶的感官品質(zhì)評(píng)分為91.68。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件，將最佳發(fā)酵條件適當(dāng)調(diào)整。奶粉∶水的比例為1∶7，發(fā)酵溫度42℃，粘液質(zhì)粉添加量1.6%、蔗糖添加量7.1%、接種量4.9%、發(fā)酵時(shí)間5.9 h。在此條件下對(duì)淮山粘液質(zhì)酸奶進(jìn)行3次發(fā)酵試驗(yàn)，其感官評(píng)分為（91.53±0.50）分，響應(yīng)的試驗(yàn)值與回歸方程的預(yù)測(cè)值良好吻合。

3 結(jié) 論

通過(guò)單因素試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果確定了響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)方案，根據(jù)響應(yīng)面結(jié)果分析與比較，各因素對(duì)淮山粘液質(zhì)酸奶品質(zhì)影響由大到小排序?yàn)椋赫骋嘿|(zhì)粉添加量>發(fā)酵時(shí)間>蔗糖添加量>接種量。得到的最佳發(fā)酵條件為：粘液質(zhì)粉添加量1.6%、蔗糖添加量7.1%、接種量4.9%、發(fā)酵時(shí)間5.9 h，此時(shí)產(chǎn)品感官評(píng)分為91.53。研究結(jié)果對(duì)開(kāi)發(fā)淮山粘液質(zhì)酸奶具有重要的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] Ma F，Wang D，Zhang Y，et al. Characterisation of the mucilage polysaccharides from Dioscorea opposita Thunb. with enzymatic hydrolysis[J]. Food Chemistry，2018，（245）：13-21.

[2] Li X，Xia Y，Gao W，et al. Evaluation of three traditional Chinese medicine （TCM） starches and potential application in health product industry[J]. Food Hydrocolloids，2014，40（40）：196-202.

[3] 任國(guó)艷，吳婷婷，張 凡，等. 山藥黏液質(zhì)及其酶解物的微觀結(jié)構(gòu)及免疫活性[J]. 食品科學(xué)，2016，37（11）：58-64.

[4] 王常青，段光明，穆箭兵. 長(zhǎng)山藥黏液質(zhì)的粘度與熱穩(wěn)定性的研究[J]. 食品科學(xué)，1995，16（8）：8-11.

[5] 顧 林，姜 軍，陳 莉，等. 山藥加工中黏度特性研究[J]. 中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2007，22（3）：140-142.

[6] 胡傳銀，顧 林. 山藥加工黏度特性變化研究[J]. 長(zhǎng)江蔬菜，2007，（5）：39-41.

[7] Ma F，Zhang Y，Yao Y，et al. Chemical components and emulsification

properties of mucilage from Dioscorea opposita Thunb[J]. Food Chemistry，2017，（228）：315-322.

[8] 曾少葵，蔣志紅，吳紅棉. 淮山提取液替代羧甲基纖維素鈉作為酸奶穩(wěn)定劑的效果研究[J]. 廣東海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，21（1）：51-55.

[9] 郭安民，吳 宏. 山藥酸奶的研制[J]. 中國(guó)乳業(yè)，2006，（10）：54-56.

[10] 檀子貞，王紅育，吳雅靜. 發(fā)酵山藥酸奶的研究[J]. 中國(guó)乳品工業(yè)，1999，（4）：11-13.

[11] 李麗微，谷新晰，盧海強(qiáng)，等. 發(fā)酵山藥酸奶益生乳酸菌菌株的篩選[J]. 中國(guó)食品學(xué)報(bào)，2015，15（11）：78-82.

[12] 楊 穎，徐桂花. 山藥酸奶制作工藝研究[J]. 中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng)，2009，（2）：47-49.

[13] 朱 豐，劉施琳，李天驕，等. 響應(yīng)面法優(yōu)化石花菜酸奶發(fā)酵工藝研究[J]. 中國(guó)釀造，2017，36（4）：103-108.

[14] 王彥平，劉曉麗，孫瑞琳，等. 響應(yīng)曲面法優(yōu)化紫山藥抗氧化酸奶的發(fā)酵工藝[J]. 中國(guó)乳品工業(yè)，2017，45（8）：57-60.

（責(zé)任編輯：夏亞男）