響應(yīng)面法優(yōu)化紅棗紫薯凝固型酸奶的工藝研究

王潤博 李喜英 劉思琪

摘 要：本文以純牛奶、紅棗和紫薯為主要原料，經(jīng)發(fā)酵制成凝固型酸奶。以感官評分為指標(biāo)，以紅棗汁、紫薯漿和白砂糖的添加量為變量，通過單因素試驗研究3個變量與感官評分的關(guān)系；利用響應(yīng)面法對紅棗紫薯凝固型酸奶的原料配比進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果顯示，紅棗紫薯凝固型酸奶的最佳配方為紅棗汁8.925%，紫薯漿9.885%，白砂糖6.949%。在此條件下制得的酸奶產(chǎn)品的理化指標(biāo)和微生物限量都符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：紅棗；紫薯；凝固型酸奶；響應(yīng)面

Abstract： Pure milk， jujube， and purple potatoes were used as raw materials and fermented into solidified yogurt. Sensory scores was regarded as indicators and the amount of jujube juice， purple potato pulp， sugar were as variables. The relationship between three variables and sensory scores was studied through single factor experiment. Response surface was used to optimize the raw material ratio of jujube and purple potatoes solidified yogurt. The results showed that the optimal formula for jujube and purple potato solidified yogurt was jujube juice 8.925%， purple potato slurry 9.885%， sugar 6.949%. The yogurt products under these conditions meet national standards in terms of physical and chemical indicators and microbial limits.

Keywords： jujube; purple sweet potato; coagulated yogurt; response surface

紅棗富含多種營養(yǎng)物質(zhì)，是一種傳統(tǒng)的滋補食材[1]。紫薯因其天然的紫色色素，被譽為“美容食品”[2]。紅棗和紫薯同時具有抗氧化、降血糖和抑制腫瘤等多種功能[3]。二者共同作用在酸奶中，可以進(jìn)一步增強酸奶的功能特性。

本試驗采用純牛奶、紅棗和紫薯為主要原料，發(fā)酵制成具有保健作用的凝固型酸奶。通過響應(yīng)面試驗設(shè)計優(yōu)化配方，獲得最佳生產(chǎn)工藝。此研究對今后酸奶新品種的開發(fā)具有一定的借鑒意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

純牛奶（500 g/袋），蒙牛乳業(yè)有限公司；紅棗（500 g/袋），新疆和田；紫薯（500 g/袋），市售；白砂糖（400 g/袋），廣州福正東海食品有限公司；發(fā)酵劑（10 g/袋），江蘇維康生物科技有限公司。

1.2 儀器

C21-RT2102電磁爐，美的集團有限公司；FA2004分析天平，上海上平儀器有限公司；BCD-205CMN冰箱，合肥美的榮事達(dá)電冰箱有限公司；DNP-9272AE電熱恒溫培養(yǎng)箱，上海三發(fā)科學(xué)儀器有限公司；WBL2501B榨汁機，美的集團有限公司；YP10001電子天平，上海佑科儀器儀表有限公司；CGJB高壓均質(zhì)機，張家港市飲料機有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

紅棗紫薯凝固型酸奶的制備流程為原料處理→調(diào)配→均質(zhì)→滅菌→冷卻→接種→發(fā)酵→冷藏后熟→檢驗→成品[4]。

1.3.2 關(guān)鍵步驟

①挑選好紅棗，清洗，去核，清水浸泡15 min。加比浸泡后紅棗質(zhì)量高一倍的水，打漿，用紗布過濾2遍，得到紅棗汁。②挑選好的紫薯，洗凈去皮，切塊，用電磁爐蒸30 min。加比蒸熟后紫薯多2倍質(zhì)量的水，打漿，用2層紗布過濾2遍，得到紫薯漿。③將制備好的紅棗汁、紫薯漿、純牛奶和白砂糖按一定比例混合調(diào)配。④將配制好的混合液放入60 ℃ 15 MPa均質(zhì)機中，均質(zhì)混合。⑤在90 ℃下滅菌10 min。⑥將滅菌后的酸奶迅速降溫至40 ℃，加入0.1%發(fā)酵劑，迅速攪勻。⑦42 ℃恒溫培養(yǎng)6 h。⑧放入4 ℃冰箱冷藏12～24 h后熟。⑨根據(jù)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 發(fā)酵乳》（GB 19302—2010）[5]，測定感官、理化和微生物結(jié)果。

1.3.3 單因素試驗設(shè)計

本文在純牛奶80%、紅棗汁9%、紫薯漿10%、白砂糖7%、乳酸菌3%的條件下，采用控制變量法對影響紅棗紫薯凝固型酸奶感官評分的3個主要因素進(jìn)行單因素試驗，即探討紅棗汁（7%、8%、9%、10%和11%）、紫薯漿（8%、9%、10%、11%和12%）和白砂糖（5%、6%、7%、8%和9%）添加量對酸奶感官品質(zhì)的影響。

1.3.4 響應(yīng)面試驗設(shè)計

根據(jù)單因素試驗結(jié)果選出最佳范圍，以感官評分（Y）為響應(yīng)值，以紅棗汁添加量（A）、紫薯漿添加量（B）、白砂糖添加量（C）為考察因素，設(shè)計3因素3水平響應(yīng)面試驗，優(yōu)化工藝參數(shù)，試驗設(shè)計水平見表1。

1.3.5 感官評價

選擇15名食品感官評判專業(yè)人員，根據(jù)國標(biāo)，從組織狀態(tài)，色澤，氣味和滋味3個方面對紅棗紫薯凝固型酸奶進(jìn)行評分，最后計算綜合得分。每項內(nèi)容的感官評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果與分析

由圖1可知，隨著紅棗汁添加量的增加，該酸奶的感官評分先上升后下降，當(dāng)紅棗汁添加量為9%時，感官評分最高。此時，產(chǎn)品的口感好，紅棗風(fēng)味適宜。當(dāng)添加量較低或較高時，該產(chǎn)品幾乎沒有紅棗味或紅棗味過重。因此，紅棗汁添加量選擇8%、9%和10%進(jìn)行后續(xù)試驗。

隨著紫薯漿添加量的增加，該酸奶的感官評分先上升后下降，分?jǐn)?shù)最高時對應(yīng)紫薯漿的添加量為10%。此時，產(chǎn)品的口感好，紫薯風(fēng)味適宜。當(dāng)紫薯漿添加量較低時，產(chǎn)品的紫薯風(fēng)味較淡，整體顏色偏暗；當(dāng)紫薯漿添加量較高時，產(chǎn)品顏色過深，紫薯風(fēng)味較重。因此，紫薯漿添加量選擇9%、10%和11%進(jìn)行后續(xù)試驗。

隨著白砂糖添加量的增加，該酸奶的感官評分先上升后下降，分?jǐn)?shù)最高時對應(yīng)白砂糖的添加量為7%。此時，產(chǎn)品的口感較好，酸甜可口，紅棗紫薯風(fēng)味適宜。當(dāng)白砂糖添加量較低或較高時，該產(chǎn)品的風(fēng)味較酸或較甜。因此，白砂糖添加量選擇6%、7%和8%進(jìn)行后續(xù)試驗。

2.2 響應(yīng)面試驗結(jié)果與分析

為得到紅棗紫薯凝固型酸奶的最佳工藝參數(shù)，根據(jù)Box-Behnken中心組合設(shè)計原理，設(shè)計3因素3水平試驗，以紅棗汁添加量（A）、紫薯漿添加量（B）、白砂糖添加量（C）為考察因素，以感官評分（Y）為響應(yīng)值進(jìn)行分析，試驗設(shè)計及結(jié)果見表3。

利用Design Expert 12進(jìn)行擬合，得二次多項式回歸方程為Y=85.48-0.587 5A-0.662 5B-0.400 0C-0.050 0AB+0.425 0AC+1.68BC-4.04A2-3.24B2-6.11C2對以上回歸模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表4。本試驗?zāi)Ｐ偷腇值是84.99，P值小于0.000 1，說明該模型極顯著。模型失擬項為0.210 9＞0.05，說明該模型有較高的擬合度，與真實情況接近。以上回歸方程的相關(guān)系數(shù)為R2=0.990 9，校正系數(shù)R2adj=0.979 3，表明此模型能夠解釋97.93%紅棗紫薯凝固型酸奶的感官品質(zhì)變化，方程的擬合程度良好。故可以用此模型對紅棗紫薯凝固型酸奶的感官品質(zhì)進(jìn)行預(yù)測。由方差分析表可知，一次項A、B、BC對該酸奶的感官品質(zhì)影響顯著。3個因素對酸奶的感官品質(zhì)影響程度大小為紫薯漿＞紅棗汁＞白砂糖。

利用Design Expert 12分析優(yōu)化得到紅棗紫薯凝固型酸奶最佳配方為紅棗汁8.925%、紫薯漿9.885%、白砂糖6.949%。在此工藝條件下，該酸奶的感官評分預(yù)測值為85.55分。

2.3 驗證試驗

在最佳配方下進(jìn)行驗證試驗，15名測試員的感官評分均值為86.3分，表明了該響應(yīng)面優(yōu)化的配方結(jié)果具有可靠性和穩(wěn)健性。

2.4 理化和微生物指標(biāo)檢測結(jié)果

最佳配方酸奶的酸度為102°T，脂肪含量為3.10 g/100 g，蛋白質(zhì)含量為2.94 g/100 g；微生物檢測結(jié)果為大腸菌群＜10 CFU·mL-1，未檢出金黃色葡萄球菌和沙門氏菌，酵母菌為30 CFU·mL-1、霉菌為10 CFU·mL-1、乳酸菌為1×107 CFU·mL-1。故該酸奶符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 結(jié)論

紅棗紫薯凝固型酸奶的最佳配方為紅棗汁8.925%，紫薯漿9.885%，白砂糖6.949%。其酸甜適中，紅棗、紫薯風(fēng)味協(xié)調(diào)，狀態(tài)穩(wěn)定，色澤均一，口感細(xì)膩。此外，該產(chǎn)品兼具紅棗和紫薯的雙重保健功效，符合現(xiàn)代人們對食品的特殊要求，具有一定的研究意義。

參考文獻(xiàn)

[1]許文廣，鄧英毅，楊濱銀.響應(yīng)面法優(yōu)化低糖紅棗果醬的加工工藝[J].中國調(diào)味品，2022，47（12）：130-135.

[2]周紫潔，杜傳來，翟立公，等.模糊數(shù)學(xué)感官評價法優(yōu)化紫薯酸奶加工工藝[J].保鮮與加工，2021，21（10）：87-94.

[3]張靜，沈瑤，茍美玲.紫薯紅棗乳飲料研制及抗氧化活性分析[J].現(xiàn)代食品，2021（10）：84-87.

[4]王玉茜，范宜雯，張學(xué)新，等.響應(yīng)面法優(yōu)化黃精紅棗酸奶的工藝配方[J].食品研究與開發(fā)，2021，42（9）：67-74.

[5]中華人民共和國衛(wèi)生部.食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 發(fā)酵乳：GB 19302—2010[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.