石明珠，江利華，張慧淳

（1.河北工程大學(xué)生命科學(xué)與食品工程學(xué)院，河北邯鄲 056000； 2.南京江寧高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇南京 211100）

近年來，隨著生活水平的提高，人們對(duì)燕麥的營(yíng)養(yǎng)和健康知識(shí)都有所了解，燕麥?zhǔn)称芬彩艿綇V大消費(fèi)者的喜愛。而燕麥本身具有很多優(yōu)質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)素，包括蛋白質(zhì)[1]、膳食纖維[2]、脂肪[3]，還富含酚類物質(zhì)、甾醇、植酸、維生素E[4]和維生素B1等多種生物活性成分，對(duì)人體健康十分有益。燕麥?zhǔn)且环N良好的食品加工原料，主要在面粉和面制品中應(yīng)用較廣泛?；谘帑湹臓I(yíng)養(yǎng)特性，可以將其加工為日常主食、休閑食品、功能食品。同時(shí)，也可以用于生產(chǎn)皮膚護(hù)理日化用品，抗過敏藥物等[5]。近兩年，由于復(fù)合麥片對(duì)于傳統(tǒng)燕麥片而言具有口感多樣，營(yíng)養(yǎng)多樣等特點(diǎn)，得到廣大消費(fèi)者的喜愛，銷量迅速上升。然而，生產(chǎn)復(fù)合水果麥片的企業(yè)大多數(shù)為中小型企業(yè)，其中部分企業(yè)是“小作坊式”加工企業(yè)，食品加工過程中，加工設(shè)備簡(jiǎn)單，加工工藝參數(shù)比較模糊，沒有固定的工藝參數(shù)進(jìn)行加工，生產(chǎn)出來的復(fù)合水果麥片口感差。因此，本研究針對(duì)以上問題，通過響應(yīng)面法優(yōu)化復(fù)合水果麥片的加工工藝參數(shù)，為復(fù)合水果麥片的研究和生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

燕麥片、酸奶粒、葡萄干、蔓越莓干、南瓜子仁、凍干草莓片、草莓丁、巴旦木、凍干黃桃丁、香蕉片、椰片和內(nèi)包材，均購(gòu)買自正規(guī)廠商。

分析天平BSM-220.4，上海卓精電子科技有限公司；BL-500 型滾筒拌料機(jī)，諸城市旭源機(jī)械有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程

復(fù)合水果麥片工藝流程為原料、內(nèi)包材驗(yàn)收→消毒→配料→混合→灌裝→封口→金屬探測(cè)→裝箱。

1.2.2 復(fù)合水果麥片不同加工工藝參數(shù)單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

（1）不同拌料時(shí)間對(duì)復(fù)合水果麥片感官評(píng)分的影響。在混合速度為8 r/min、干燥劑重量為3 g 加工工藝參數(shù)下，研究拌料時(shí)間（5 min、10 min、15 min、20 min 和25 min）對(duì)復(fù)合水果麥片感官評(píng)定的影響。

（2）不同混合速度對(duì)復(fù)合水果麥片感官評(píng)分的影響。在拌料時(shí)間為15 min、干燥劑重量為3 g 加工工藝參數(shù)下，研究拌料混合速度（6 r/min、7 r/min、8 r/min、9 r/min 和10 r/min）對(duì)復(fù)合水果麥片感官評(píng)定的影響。

（3）不同干燥劑重量對(duì)復(fù)合水果麥片感官評(píng)分的影響。在拌料時(shí)間為15 min、混合速度為8 r/min 的加工工藝參數(shù)下，復(fù)合水果麥片在常溫環(huán)境下存放6 個(gè)月后，與空白組進(jìn)行對(duì)比，研究添加干燥劑重量（0 g、1 g、2 g、3 g、4 g 和5 g）對(duì)復(fù)合水果麥片感官評(píng)定的影響。

1.2.3 復(fù)合水果麥片感官評(píng)定

選取20 名專業(yè)的品嘗人員，在干吃時(shí)和沖泡后對(duì)復(fù)合水果麥片進(jìn)行感官評(píng)分，見表1、表2。采用百分制進(jìn)行評(píng)分，干吃時(shí)感官評(píng)分為40 分，沖泡后感官評(píng)分為60 分。每組品嘗3 次，結(jié)果取3 組平均值。

表1 復(fù)合水果麥片干吃時(shí)綜合感官評(píng)分細(xì)則

表2 復(fù)合水果麥片沖泡后綜合感官評(píng)分細(xì)則

1.2.4 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)

結(jié)合單因素試驗(yàn)結(jié)果，以A拌料時(shí)間、B混合速度和C干燥劑重量為考察因素，以復(fù)合水果麥片感官評(píng)分（Y）為響應(yīng)值，利用Box-Behnken 進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，并運(yùn)用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，進(jìn)而得到復(fù)合水果麥片的最佳加工工藝條件。響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表3。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)表

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 不同拌料時(shí)間對(duì)復(fù)合水果麥片感官評(píng)分的影響

由圖1 可知，隨著拌料時(shí)間的增加，復(fù)合水果麥片感官評(píng)分呈先增加后降低的趨勢(shì)，不同拌料時(shí)間下，復(fù)合水果麥片感官評(píng)分具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05）。當(dāng)拌料時(shí)間為15 min 時(shí)，復(fù)合水果麥片感官評(píng)分達(dá)到最大值。因此，拌料時(shí)間的最優(yōu)區(qū)間為10 ～20 min。

圖1 拌料時(shí)間對(duì)復(fù)合水果麥片感官評(píng)分的影響

2.1.2 不同拌料的混合速度對(duì)復(fù)合水果麥片感官評(píng)分的影響

由圖2 可知，隨著混合速度的增加，復(fù)合水果麥片感官評(píng)分呈先迅速增加后降低的趨勢(shì)，不同混合速度下，復(fù)合水果麥片感官評(píng)分具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05）。當(dāng)混合速度為8 r/min 時(shí)，復(fù)合水果麥片感官評(píng)分達(dá)到最大值。因此，混合速度的最優(yōu)區(qū)間為7 ～9 r/min。

圖2 混合速度對(duì)復(fù)合水果麥片感官評(píng)分的影響

2.1.3 不同干燥劑重量對(duì)復(fù)合水果麥片感官評(píng)分的影響

由圖3 可知，在常溫存放6 個(gè)月后，隨著干燥劑重量的增加，復(fù)合水果麥片感官評(píng)分呈先迅速增加后降低的趨勢(shì)。不同干燥劑重量下，復(fù)合水果麥片感官評(píng)分具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05）。當(dāng)干燥劑重量為3 g 時(shí)，復(fù)合水果麥片感官評(píng)分達(dá)到最大值，干燥劑重量的最優(yōu)區(qū)間為2 ～4 g。

圖3 干燥劑重量對(duì)復(fù)合水果麥片感官評(píng)分的影響

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果與分析

響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 復(fù)合水果麥片感官評(píng)分模型建立與分析

運(yùn)用Design expert 10.0數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，感官評(píng)分模型及回歸系數(shù)的回歸分析結(jié)果見表5。由表5 可知，二次多項(xiàng)回歸模型為Y=92.8+1.06A+2.8B+2.03C-2.65AB+0.56AC+1.72BC-3.62A2-5.82B2-4.22C2。

進(jìn)一步對(duì)該模型及回歸系數(shù)進(jìn)行回歸分析，該回歸模型P＜0.000 1（極顯著），其失擬項(xiàng)P=0.076 6 ＞0.05（不顯著），說明模型擬合程度良好，可以對(duì)回歸方程相應(yīng)回歸值進(jìn)行預(yù)測(cè)，同時(shí)模型回歸系數(shù)R2=0.987 1，調(diào)節(jié)后的R2=0.970 5，表明97.05%的數(shù)據(jù)可用該模型解釋，說明方程可靠性較高。

由表5 可知，一次項(xiàng)B、C對(duì)復(fù)合水果麥片感官評(píng)分具有極顯著影響（P＜0.01），A對(duì)復(fù)合水果麥片感官評(píng)分具有顯著影響（P＜0.05）。各因素對(duì)復(fù)合水果麥片感官評(píng)分影響的大小順序?yàn)锽混合速度＞C干燥劑重量＞A拌料時(shí)間。二次項(xiàng)AB、BC對(duì)復(fù)合水果麥片感官評(píng)分的影響極顯著（P＜0.01）。

表5 感官評(píng)分模型及回歸系數(shù)的回歸分析結(jié)果

2.2.2 兩因素間交互作用對(duì)復(fù)合水果麥片感官評(píng)分的影響

響應(yīng)面圖和等高線可以很好地反映自變量之間的相互作用。通過觀察響應(yīng)面圖的坡度陡峭程度，確定兩者對(duì)響應(yīng)值的影響程度，響應(yīng)面的曲面越陡峭，說明兩者的交互作用對(duì)響應(yīng)值的影響越明顯。各因素對(duì)復(fù)合水果麥片感官評(píng)分影響的響應(yīng)面圖與等高線圖見圖4、圖5 和圖6。

由圖4 可知，復(fù)合水果麥片的感官評(píng)分隨混合速度的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，當(dāng)混合速度較小時(shí)，復(fù)合水果麥片感官評(píng)分隨拌料時(shí)間的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，當(dāng)混合速度較大時(shí)，復(fù)合水果麥片感官評(píng)分隨拌料時(shí)間的增加呈逐漸降低的趨勢(shì)，在拌料時(shí)間為15 min，混合速度為8 r/min 時(shí)，其復(fù)合水果麥片感官評(píng)分達(dá)到最大，說明拌料時(shí)間和混合速度之間存在顯著的交互作用，且復(fù)合水果麥片感官評(píng)分隨混合速度的變化陡峭程度大于拌料時(shí)間，說明混合速度對(duì)復(fù)合水果麥片感官評(píng)分的影響大于拌料時(shí)間的影響。其等高線呈橢圓形，也說明其相互間具有較明顯的交互作用。

圖4 拌料時(shí)間和混合速度對(duì)復(fù)合水果麥片感官評(píng)分影響的響應(yīng)面和等高線圖

由圖5 可知，復(fù)合水果麥片的感官評(píng)分隨拌料時(shí)間和干燥劑重量的增加呈先增加后減小的趨勢(shì)，在拌料時(shí)間為15 min，干燥劑重量為3 g 時(shí)，其復(fù)合水果麥片感官評(píng)分達(dá)到最大值，且復(fù)合水果麥片感官評(píng)分隨混合速度的變化陡峭程度大于拌料時(shí)間，說明干燥劑重量對(duì)復(fù)合水果麥片感官評(píng)分的影響大于拌料時(shí)間的影響。其等高線呈圓形，也說明其相互間不具有較明顯的交互作用。

圖5 拌料時(shí)間和干燥劑重量對(duì)復(fù)合水果麥片感官評(píng)分影響的響應(yīng)面和等高線

由圖6 可知，復(fù)合水果麥片的感官評(píng)分隨干燥劑重量的增加呈先上升后降低的趨勢(shì)，當(dāng)干燥劑重量較小時(shí)，隨著混合速度的增加，復(fù)合水果麥片感官評(píng)先增加后降低，當(dāng)干燥劑重量較大時(shí)，隨著混合速度的增加，復(fù)合水果麥片的感官評(píng)分先增加后減小。當(dāng)混合速度為8 r/min，干燥劑重量為3 g時(shí)，說明干燥劑重量和混合速度具有較強(qiáng)的交互作用，且復(fù)合水果麥片感官評(píng)分隨混合速度的變化陡峭程度大于干燥劑重量，說明混合速度對(duì)復(fù)合水果麥片感官評(píng)分的影響大于干燥劑重量的影響。其等高線呈橢圓形，也說明其相互間具有較明顯的交互作用。

圖6 干燥劑重量和混合速度對(duì)復(fù)合水果麥片感官評(píng)分影響的響應(yīng)面和等高線圖

2.2.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

通過Design Expert 10.0 軟件對(duì)方程求極大值，得到復(fù)合水果麥片的最優(yōu)工藝參數(shù)為拌料時(shí)間15.359 min，混合速度8.269 r/min，干燥劑重量3.3 g，此時(shí)復(fù)合水果麥片感官評(píng)分為93.517 分，其與單因素試驗(yàn)結(jié)果較為相近，考慮到試驗(yàn)過程實(shí)際操作的可行性，將最佳工藝參數(shù)調(diào)整為拌料時(shí)間15.5 min，混合速度8.3 r/min，干燥劑重量3.3 g，進(jìn)行3 次重復(fù)驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果取平均值，得到復(fù)合水果麥片的感官評(píng)分為93.5 分，驗(yàn)證值與預(yù)測(cè)值的誤差在允許范圍5%內(nèi)，說明該模型合理可靠。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)討論了在原有加工工藝基礎(chǔ)上，不同加工工藝參數(shù)條件對(duì)復(fù)合水果麥片感官評(píng)分的影響。通過單因素及響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到了復(fù)合水果麥片加工最優(yōu)工藝參數(shù)為拌料時(shí)間15.5 min，混合速度8.3 r/min，干燥劑重量3.3 g，復(fù)合水果麥片的感官評(píng)分達(dá)到了93.5 分。在最優(yōu)工藝參數(shù)下，不僅提升了復(fù)合水果麥片的口感以及生產(chǎn)效率，也為復(fù)合水果麥片的研究和生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。