董悅陽(yáng)，韓瑋鈺，席佳鋒，溫翔，邵娟娟

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)理工學(xué)院，河北滄州061100）

0 引 言

隨著三高人群的日益增加，人們也越發(fā)的注重個(gè)人保健，對(duì)于食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和食品風(fēng)味與口感的要求也越來(lái)越嚴(yán)格[1]。麻山藥含有19種氨基酸和大量的礦物質(zhì)，還富含多種維生素以及山藥素等藥用成分，具有滋補(bǔ)、健身、延緩衰老、補(bǔ)氣、生津養(yǎng)肺等功能[2]。酸奶是牛乳經(jīng)過(guò)乳酸菌發(fā)酵而成的具有特殊風(fēng)味的乳制品[3]。乳酸菌的生長(zhǎng)可以抑制有害菌、促進(jìn)有益菌的生長(zhǎng)，能夠滿足患有乳糖不耐癥的需求，同時(shí)它也具有良好的組織狀態(tài)，有淡淡的香味。酸奶具有加速腸道蠕動(dòng)，防止便秘、健胃消食的功能，也具有一定的抗癌作用[4-5]。

在當(dāng)今提倡綠色營(yíng)養(yǎng)、健康生活的條件下，我們擬開(kāi)發(fā)出一款高附加值的酸奶——麻山藥酸奶。麻山藥酸奶，是在酸奶的基礎(chǔ)上添加了麻山藥成分，使酸奶的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值得到進(jìn)一步提高。酸奶已經(jīng)成為了大多數(shù)消費(fèi)者選擇消費(fèi)的產(chǎn)品，老少皆宜。本研究將兩者結(jié)合在一起，制作出一款集兩者優(yōu)點(diǎn)的酸奶，使酸奶的口味更加獨(dú)特，營(yíng)養(yǎng)更加豐富[6]。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 試驗(yàn)材料

純牛奶，蒙牛乳業(yè)有限公司；綿白糖，南京甘汁園糖業(yè)有限公司；保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌，常州益加菌生物科技有限公司；麻山藥，市售。

1.1.2 試驗(yàn)儀器

ZZ103 榨汁機(jī)，中山市優(yōu)盟電器有限公司；LST10-JJ 均質(zhì)機(jī)，北京中西化玻儀器有限公司；MD100-2 電子分析天平，沈陽(yáng)華騰電子有限公司；燒杯、量筒、酸奶杯、冰柜、恒溫恒濕培養(yǎng)箱等均購(gòu)自北京中興偉業(yè)儀器有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 凝固型麻山藥酸奶制作的工藝流程

1.2.2 操作要點(diǎn)

牛奶和麻山藥的選擇：選擇色澤較為潔白無(wú)其他雜色的具有乳香味的鮮牛乳，組織狀態(tài)較為均勻，沒(méi)有結(jié)塊現(xiàn)象，且蛋白質(zhì)和脂肪的含量不能低于3%，添加劑的含量應(yīng)該在指定標(biāo)準(zhǔn)之下，不能含有有毒有害物質(zhì)。選擇顏色較為新鮮，根莖較為粗壯且沒(méi)有腐爛和破損的麻山藥[9]。

均質(zhì)：將煮熟的麻山藥和牛奶、白砂糖混合在一起放入打漿機(jī)中進(jìn)行處理，之后進(jìn)行均質(zhì)，溫度設(shè)置在60 ℃，壓力為16 MPa[10]。

殺菌：將純牛奶和之后的混合溶液（麻山藥、牛奶、綿白糖）放在85 ℃的水浴鍋中殺菌30 min。

接種、發(fā)酵：將冰箱中的發(fā)酵劑取出15 min 后，在嚴(yán)格無(wú)菌的操作條件下將其加入到酸奶和麻山藥的混合物中，充分?jǐn)嚢杈鶆?，放入恒溫恒濕培養(yǎng)箱中進(jìn)行發(fā)酵[11]。

冷卻和后熟：從恒溫恒濕培養(yǎng)箱中取出酸奶，冷卻至15 ℃左右。將冷卻后的酸奶放在4 ℃下的冰箱內(nèi)進(jìn)行后熟作用，之后取出的即為凝固型麻山藥酸奶。

殺菌：試驗(yàn)要對(duì)酸奶杯、量筒、等玻璃儀器進(jìn)行消毒；需要對(duì)剪刀和小刀等用酒精消毒。

1.2.3 感官評(píng)定方法

感官評(píng)定參照發(fā)酵乳衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB 19302-2010進(jìn)行評(píng)定。選取10 名有經(jīng)驗(yàn)的同學(xué)組成評(píng)價(jià)小組，以麻山藥酸奶的氣味、滋味、色澤和組織狀態(tài)為評(píng)定指標(biāo)，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 酸奶感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

2 麻山藥酸奶的單因素試驗(yàn)

2.1 麻山藥添加量

麻山藥添加量的改變對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響較大。將菌粉加入量0.2000 g,糖添加量8.0 g，發(fā)酵溫度為42 ℃設(shè)為定量，分別將麻山藥添加量設(shè)為10 g，15 g，20 g，25 g，30 g和35 g，對(duì)其進(jìn)行單因素試驗(yàn)。

2.2 菌粉添加量

接種量對(duì)酸奶的品質(zhì)也有很大的影響。將上述試驗(yàn)麻山藥的最佳加入量25 g，糖添加量8.0 g，發(fā)酵溫度為42 ℃設(shè)為定值，分別將接種量設(shè)為0.1000 g，0.2000 g，0.3000 g，0.4000 g，對(duì)其進(jìn)行單因素試驗(yàn)。

2.3 糖添加量

將上述的最佳麻山藥添加量25 g 和接種量0.2 g設(shè)為定值，將糖添加量設(shè)為6 g，7 g，8 g，9 g，10 g,對(duì)其進(jìn)行單因素試驗(yàn),最佳添加量為8 g。

2.4 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取麻山藥添加量、菌種接種量、綿白糖添加量為自變量，以感官評(píng)定分?jǐn)?shù)為因變量，利用Design-Expert 軟件Box-Behnken 設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)三因素三水平組合響應(yīng)面分析試驗(yàn)，通過(guò)分析和建立數(shù)學(xué)模型來(lái)確定麻山藥酸奶的最佳配方[12-13]，試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表2。

表2 響應(yīng)面設(shè)計(jì)因素及水平

2.5 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS17.0 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用方差分析試驗(yàn)組和對(duì)照組，差異極顯著時(shí)P＜0.01，差異顯著時(shí)P＜0.05，響應(yīng)面分析結(jié)果用Design-Ex?pertV8.0.6進(jìn)行分析。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 麻山藥添加量的影響

圖1 麻山藥添加量對(duì)酸奶感官評(píng)分的影響

由圖1 可知，隨著麻山藥添加量的加大，感官評(píng)分先上升后下降，分?jǐn)?shù)最高時(shí)對(duì)應(yīng)的麻山藥添加量是25 g。此時(shí)麻山藥酸奶的色澤較為均勻，呈現(xiàn)出乳白色，有較少的乳清析出，口感較為細(xì)膩，麻山藥添加量較高或者較低時(shí)酸奶中乳清析出較多。

3.2 接種量的影響

接種量是影響酸奶品質(zhì)的一個(gè)重要因素。由圖2可知，當(dāng)接種量為0.2 g 時(shí)，酸奶的感官評(píng)分最高，口感粘稠濃郁，酸甜比例適中，隨著接種量的增加，乳酸菌過(guò)度發(fā)酵，酸度增加，接種量較少時(shí)酸奶凝固性較差，因此最佳接種量為0.2 g。

3.3 糖添加量的影響

圖2 接種量對(duì)酸奶感官評(píng)分的影響

圖3 糖添加量對(duì)酸奶感官評(píng)分的影響

隨著糖添加量的增加，感官分?jǐn)?shù)先上升后下降，分?jǐn)?shù)最高時(shí)對(duì)應(yīng)的糖添加量是8 g，此時(shí)酸奶的凝乳狀態(tài)較佳，糖添加量較少或者較多時(shí)，酸奶的酸甜比例較差。

3.4 響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表3 Box-Behnken試驗(yàn)及結(jié)果

3.5 方差分析

利用軟件對(duì)表3 的數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析后可以得到模型的二次多項(xiàng)回歸方程：Y=94.40+2.00A+1.38B+1.63C + 1.00AB + 2.00AC + 0.75BC-7.33A2-4.58B2-6.07C2。

回歸模型方差分析見(jiàn)表4。

表4 回歸模型方差分析

分析表4 可知，試驗(yàn)選擇的模型差異極顯著(P＜0.01），失擬項(xiàng)不顯著（P=0.2114＞0.01），說(shuō)明模型適合本試驗(yàn)。三個(gè)因素對(duì)麻山藥酸奶感官評(píng)分的影響順序?yàn)锳＞C＞B，即麻山藥添加量對(duì)感官評(píng)分影響最顯著。該模型的校正決定系數(shù)為R2=0.9770，R2Adj=0.9473，表明感官評(píng)分的實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值之間具有較高的擬合度，同時(shí)該模型能夠很好地對(duì)凝固型麻山藥酸奶的感官評(píng)分進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。

3.6 多因素交互作用的響應(yīng)面分析

根據(jù)回歸方程得到響應(yīng)面的3D 圖形，通過(guò)分析圖像來(lái)得出麻山藥酸奶的最佳發(fā)酵工藝。由圖4-圖6 可知，響應(yīng)值隨著麻山藥添加量、糖添加量和接種量的增加會(huì)呈現(xiàn)出先增大后減小的變化趨勢(shì)，三個(gè)因素之間存在交互作用，總體上感官評(píng)分值變化幅度不大。

圖4 麻山藥添加量、接種量的交互作用對(duì)感官評(píng)分的響應(yīng)面

由圖4 可知，隨著麻山藥和菌種添加量的增加，酸奶的感官評(píng)分也隨之升高，當(dāng)兩者的添加量達(dá)到一定水平時(shí)，感官評(píng)分取得最大值，隨后會(huì)呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。麻山藥添加量的變化趨勢(shì)相比接種量較為明顯，說(shuō)明麻山藥添加量對(duì)酸奶感官評(píng)分的影響更顯著。

由圖5 可知，隨著麻山藥和糖添加量的增加，酸奶的感官評(píng)分也隨之升高，當(dāng)兩者的添加量達(dá)到一定水平時(shí)，感官評(píng)分取得最大值，隨后會(huì)呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。麻山藥添加量的變化趨勢(shì)相比糖的添加量較為明顯，說(shuō)明麻山藥添加量對(duì)酸奶感官評(píng)分的影響更顯著。

圖5 麻山藥添加量、糖添加量的交互作用對(duì)感官評(píng)分的響應(yīng)面

圖6 糖添加量、接種量交互作用對(duì)感官評(píng)分的響應(yīng)面

由圖6 可知，隨著糖和菌種添加量的增加，酸奶的感官評(píng)分也隨之升高，當(dāng)兩者的添加量達(dá)到一定水平時(shí)，感官評(píng)分取得最大值，隨后會(huì)呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。接種量的變化趨勢(shì)相比糖的添加量較為明顯，說(shuō)明接種量對(duì)酸奶感官評(píng)分的影響更顯著。

從響應(yīng)面分析圖可以看出，麻山藥添加量和接種量對(duì)麻山藥酸奶工藝的影響較為顯著，顯示的曲線較陡，麻山藥的最佳添加量為26.73%，接種量為0.28%，糖添加量對(duì)麻山藥酸奶的工藝影響較小，響應(yīng)值變化較小，最適添加量為8.36%，感官評(píng)分達(dá)到94.8。

3.7 最佳工藝條件的預(yù)測(cè)、驗(yàn)證

為了檢驗(yàn)回歸模型預(yù)測(cè)可靠性的同時(shí)考慮到實(shí)際生產(chǎn)操作，將最佳生產(chǎn)工藝參數(shù)改為麻山藥添加量25%，接種量3%，糖添加量8%，按照上述工藝條件進(jìn)行三組平行試驗(yàn)，最終得到的凝固型麻山藥酸奶的感官評(píng)分均值為94.3859，這個(gè)值與預(yù)測(cè)值極為相近，能夠說(shuō)明模擬契合度較高，具有一定的實(shí)踐指導(dǎo)意義。

4 結(jié) 論

以單因素試驗(yàn)為基礎(chǔ)，利用Box-Behnken 軟件進(jìn)行中心組合設(shè)計(jì)，對(duì)麻山藥添加量、接種量和糖添加量三因素進(jìn)行響應(yīng)面分析，得出最佳的發(fā)酵工藝條件為麻山藥添加量為25%，糖添加量為8%，接種量為0.3%，理論和試驗(yàn)的感官評(píng)分?jǐn)M合程度好，方法可行。在此工藝下制作的酸奶色澤為乳白色，質(zhì)地均勻，具有乳酸菌發(fā)酵的氣味以及乳香味，口感細(xì)膩爽滑。