響應(yīng)面法優(yōu)化羊肚菌紅棗復(fù)合營養(yǎng)粉的加工工藝

李翔，鄧杰，徐宏，王秋果，石代勇，黃彤，劉達(dá)玉

（成都大學(xué)食品加工四川省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610106）

羊肚菌（morchella）也稱羊肚菜或者羊肚蘑，通常生長在低溫高濕型環(huán)境中，是一種風(fēng)味獨(dú)特，味道鮮美的食用菌，有“菌中之王”的美譽(yù)[1-2]。羊肚菌中富含蛋白質(zhì)、活性多糖[3]、多種維生素和微量元素（鋅、硒、鐵等）以及多種氨基酸等營養(yǎng)成分，其中8種人體必需氨基酸占氨基酸總量的47.5%（一般食用菌為25%～40%）[4-6]。羊肚菌對消化不良、體質(zhì)較弱、易發(fā)胖人群具有一定功效[7-8]，且具有抗疲勞、抗氧化和增強(qiáng)人體免疫力等功能[9-11]。紅棗，又名大棗，其營養(yǎng)豐富，有“天然維生素丸”美稱，具有補(bǔ)氣益中、美容養(yǎng)顏的作用[12-13]。

目前，羊肚菌實(shí)現(xiàn)了人工栽培，產(chǎn)量巨大[14]。顧可飛等[15]對牛肝菌、羊肚菌營養(yǎng)功能特性及利用價值進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)羊肚菌在保健品及醫(yī)藥品提取、加工新技術(shù)的開發(fā)等運(yùn)用中具有巨大潛力[16]，但還未有以羊肚菌和紅棗作為主要原料的復(fù)合營養(yǎng)粉的相關(guān)報(bào)道。采用響應(yīng)面法，以紅棗粉、羊肚菌粉、脫脂奶粉、白砂糖的添加量為自變量，以感官評分分值為響應(yīng)值，對羊肚菌紅棗復(fù)合營養(yǎng)粉配方進(jìn)行優(yōu)化[17]，以期為羊肚菌的開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及設(shè)備

新鮮羊肚菌：四川省成都市天綠菌業(yè)有限公司；紅棗粉：青島隆海食品有限公司；脫脂奶粉：呼倫貝爾雀巢有限公司；白砂糖：云南顛鵬糖業(yè)有限公司；增稠穩(wěn)定劑：山東天喜食品配料有限公司。

C22-L2D型電磁爐：九陽股份有限公司；WT-K型電子天平：常州萬泰天平儀器有限公司；HAD-FX202-00型電熱鼓風(fēng)干燥箱：北京恒奧德儀器儀器有限公司；2N-04A型粉碎機(jī)：中科耐馳技術(shù)有限公司；YQ2G-03型實(shí)驗(yàn)用微波殺菌機(jī)：南京永青食品高新技術(shù)發(fā)展有限公司。

1.2 方法

1.2.1 羊肚菌紅棗復(fù)合營養(yǎng)粉制作工藝

羊肚菌原料挑選→清洗→煮制→冷卻，瀝水→烘干→粉碎→稱量，按比例與其他配料（紅棗粉、脫脂奶粉、白砂糖、增稠穩(wěn)定劑）混勻→殺菌→包裝→檢查→成品

1.2.2 操作工藝要點(diǎn)

1）原料挑選：選用生長良好，無腐爛、無病蟲危害的優(yōu)質(zhì)羊肚菌。

2）清洗：先檢查是否有木簽、鐵釘?shù)葓?jiān)硬固體物，然后去除表面雜質(zhì)，再用清水沖洗泥垢，溫水浸泡5min待用。

3）煮制：取純凈水1 000 mL，煮沸，加入羊肚菌煮制到有菌香味且羊肚菌形態(tài)完好為止。

4）冷卻，瀝水：將煮制過后的羊肚菌撈起，放在篩網(wǎng)上冷卻，且把能自然流出的水分瀝完。

5）烘干：將進(jìn)行完滴水處理的羊肚菌放在溫度設(shè)定為60℃～70℃的電熱鼓風(fēng)干燥箱里進(jìn)行干燥處理（3 h～4 h），烘干至含水量低于 5%即可[18-19]。

6）粉碎：將干燥好的羊肚菌用粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎處理成50目～100目均勻的粉末狀即可[19]。

7）稱量，按比例與其他配料混勻：按一定比例準(zhǔn)確稱量各種原輔料，然后在干燥壞境下避免干燥物吸水回潮，將各種原輔料混合均勻，以保證成品的外觀口感一致。

8）殺菌：采用微波殺菌法進(jìn)行殺菌，殺菌時間100s～120 s，微波功率 400 W～450 W[20-21]。

9）包裝、檢查、成品：將殺菌好的物質(zhì)冷卻后裝袋封口，貼上標(biāo)簽，即為成品。

1.2.3 羊肚菌紅棗復(fù)合營養(yǎng)粉感官評價的測定

羊肚菌紅棗復(fù)合營養(yǎng)粉用開水沖泡3 min～5 min后進(jìn)行感官評價，指標(biāo)包括外觀、氣味、滋味、均勻性，由10名（5男5女）同學(xué)組成的品嘗小組對復(fù)合營養(yǎng)粉進(jìn)行感官評價[22]，羊肚菌紅棗復(fù)合營養(yǎng)粉感官評價標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 羊肚菌紅棗復(fù)合營養(yǎng)粉感官評價標(biāo)準(zhǔn)表Table 1 Sensory evaluation standard of tripe red jujube compound powder

1.2.4 單因素試驗(yàn)

在多次預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以羊肚菌紅棗復(fù)合營養(yǎng)粉感官評價標(biāo)準(zhǔn)表為指標(biāo)進(jìn)行單因素試驗(yàn)，分別測驗(yàn)紅棗粉添加量（0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 g）、羊肚菌粉添加量（0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 g）、脫脂奶粉添加量（2.5、3.0、3.5、4.0、4.5 g）、白砂糖添加量（1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 g）對復(fù)合營養(yǎng)粉的感官評分的影響。

1.2.5 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，以感官評分為響應(yīng)值，使用Design Expert 8.0.6軟件，選取紅棗粉添加量（A）、羊肚菌粉添加量（B）、脫脂奶粉添加量（C）、白砂糖添加量（D）4個因素，根據(jù)Box-Behnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表2。

表2 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平表Table 2 Factors and levels of response surface experiment

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

基于羊肚菌粉（1.5 g），脫脂奶粉（3.5 g），白砂糖（2 g），當(dāng)紅棗粉添加量不同時，對復(fù)合營養(yǎng)粉感官評分的影響見圖 1（a）?；诩t棗粉（2 g），脫脂奶粉（3.5 g），白砂糖（2 g），當(dāng)羊肚菌粉添加量不同時，對復(fù)合營養(yǎng)粉感官評分的影響見圖1（b）?；诩t棗粉（2 g），羊肚菌粉（1.5 g），白砂糖（2 g），當(dāng)脫脂奶粉添加量不同時，對復(fù)合營養(yǎng)粉感官評分的影響見圖1（c）。基于紅棗粉（2 g），羊肚菌粉（1.5 g），脫脂奶粉（3.5 g），當(dāng)白砂糖添加量不同時，對復(fù)合營養(yǎng)粉感官評分的影響見圖 1（d）。

由圖1中a、b、c、d可知，在4個單因素試驗(yàn)結(jié)果中分別為紅棗粉的添加量（2.0 g），羊肚菌粉的添加量（1.5 g），脫脂奶粉的添加量（3.5 g），白砂糖的添加量（2.0 g）時，復(fù)合營養(yǎng)粉感官評分達(dá)到最高值，其氣味、滋味、外觀和均勻性最好。

圖1 單因素對復(fù)合營養(yǎng)粉感官評分影響Fig.1 Effect of factors on sensory score of compound nutritional powder

2.2 響應(yīng)面法試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.2.1 響應(yīng)面法試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

以羊肚菌紅棗復(fù)合營養(yǎng)粉的感官評分為響應(yīng)值（Y），以A、B、C、D 4個因素為自變量進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步優(yōu)化羊肚菌紅棗復(fù)合營養(yǎng)粉配方，試驗(yàn)方案與結(jié)果見表3。

表3 響應(yīng)面設(shè)計(jì)表與結(jié)果Table 3 Response surface design table and results

續(xù)表3 響應(yīng)面設(shè)計(jì)表與結(jié)果Continue table 3 Response surface design table and results

2.2.2 響應(yīng)面回歸模型的方差分析

將表4的試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Design-Expert 8.0.6統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行回歸擬合與方差分析，得到回歸方程如下：

Y=-1701.89+297.75A+191.78B+621.08C+203.58D-8.40AB-4.80AC-15.50AD+13.70BC-20.70BD+18.50CD-56.35A2-55.00B2-93.80C2-48.05D2

回歸方程方差分析見表4。

表4 回歸方程方差分析表Table 4 Analysis results of regression and variance

續(xù)表4 回歸方程方差分析表Continue table 4 Analysis results of regression and variance

由表4方差分析結(jié)果可知，該模型差異性極顯著（P＜0.001），失擬項(xiàng)不顯著（P＞0.05），說明方程與實(shí)際情況擬合比較好，能準(zhǔn)確反映感官評分與各因素之間的關(guān)系。性噪比22.723＞4，即性噪比大于臨界值，由此可知該模型可行。由表4中F值的大小可以判斷影響感官評分的主次因素順序：B＞D＞C＞A，該模型R2為0.982 0，調(diào)整 R2為0.964 0，由此可知該模型中的98.20%復(fù)合營養(yǎng)粉的感官評分變化都是因?yàn)樽宰兞?，綜上結(jié)果表明可以用該模型對復(fù)合營養(yǎng)粉的感官評分進(jìn)行預(yù)測。由表 4 可知，A、B、C、D、A2、B2、C2、D2項(xiàng)差異高度顯著（P＜0.001），BD 項(xiàng)差異極顯著（P＜0.01），AD、BC、CD 項(xiàng)差異顯著（P＜0.05）。

各因素交互作用對感官評分影響的響應(yīng)面見圖2。

圖2 各因素交互作用對感官評分影響的響應(yīng)面Fig.2 Response surface of the interaction of factors on the sensory score

紅棗粉、羊肚菌粉、脫脂奶粉和白砂糖4種配料的添加量之間存在交互作用關(guān)系，由表4可知其中BD、AD、BC、CD項(xiàng)對復(fù)合營養(yǎng)粉感官評分影響顯著，通過對4個曲面圖的觀察可以預(yù)測和檢驗(yàn)變量的響應(yīng)值以及確定變量之間的相互關(guān)系，響應(yīng)面越陡，反映出各因素之間的兩兩交互作用越顯著。

2.2.3 模型優(yōu)化

由響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果，經(jīng)過Design Expert 8.0.6軟件的最優(yōu)組合分析得到的羊肚菌紅棗復(fù)合營養(yǎng)粉的最佳配方：紅棗粉2.03 g、羊肚菌粉1.57 g、脫脂奶粉3.54 g、白砂糖2.17 g，在此配方下的羊肚菌紅棗復(fù)合營養(yǎng)粉的感官評分預(yù)測值為92.711 9。將實(shí)際操作的局限性考慮在內(nèi)，最優(yōu)工藝條件修正為：紅棗粉2.0 g、羊肚菌粉1.6 g、脫脂奶粉3.5 g、白砂糖2.2 g，在此條件下重復(fù)試驗(yàn)3次，由同一評定小組進(jìn)行評分，得到感官評分分別為92.60，93.00和92.15，平均為92.583 3，與預(yù)測值相比，僅有0.14%的誤差，因此可以采用響應(yīng)面法優(yōu)化得到可靠的最佳條件。

2.3 羊肚菌紅棗復(fù)合營養(yǎng)粉增稠穩(wěn)定劑添加量的確定

羊肚菌紅棗復(fù)合營養(yǎng)粉的穩(wěn)定劑選擇增稠穩(wěn)定劑添[23]，添加量的不同，對復(fù)合營養(yǎng)粉的感官品質(zhì)的影響見表5。

表5 增稠穩(wěn)定劑添加量對羊肚菌紅棗復(fù)合營養(yǎng)粉品質(zhì)的影響Table 5 Effect of thickening stabilizer on the quality of morchella and jujube compound powder

由表5可知，羊肚菌紅棗復(fù)合營養(yǎng)粉的感官品質(zhì)隨著增稠穩(wěn)定劑添加量的增加其感官品質(zhì)變好，當(dāng)增稠穩(wěn)定劑添加量到0.3 g以后，其感官品質(zhì)在下降。因此，羊肚菌紅棗復(fù)合營養(yǎng)粉的增稠穩(wěn)定劑添加量選取0.3 g為宜。

2.4 驗(yàn)證試驗(yàn)

由Design-Expert 8.0軟件得出的羊肚菌紅棗復(fù)合營養(yǎng)粉的最佳制作條件為：紅棗粉2.0 g、羊肚菌粉1.6 g、脫脂奶粉3.5 g、白砂糖2.2 g時制作的羊肚菌紅棗復(fù)合營養(yǎng)粉感官評分為92.583 3分。在此條件下，再添加增稠穩(wěn)定劑0.3 g，進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，制成的復(fù)合營養(yǎng)粉具有很好的色澤和外觀形態(tài)，復(fù)水性合適，無明顯結(jié)塊，風(fēng)味獨(dú)特，口感醇厚，穩(wěn)定性合適，被認(rèn)為是羊肚菌紅棗復(fù)合營養(yǎng)粉的最佳風(fēng)味。

3 結(jié)論

以羊肚菌、紅棗粉等為原料，制作羊肚菌紅棗復(fù)合營養(yǎng)粉，通過單因素試驗(yàn)、Box-Behnken響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，以感官評分為依據(jù)篩選復(fù)合營養(yǎng)粉的最佳制作配方，結(jié)果為：紅棗粉2.0 g、羊肚菌粉1.6 g、脫脂奶粉3.5 g、白砂糖2.2 g，利用單因素試驗(yàn)，確定增稠穩(wěn)定劑0.3 g。在此配方下的羊肚菌紅棗復(fù)合營養(yǎng)粉的成品具有很好的色澤和外觀形態(tài)，復(fù)水性合適，無明顯結(jié)塊，風(fēng)味獨(dú)特，口感醇厚，穩(wěn)定性合適。