余 飛

（南昌泰康食品科技有限公司項(xiàng)目部，泰康食品專家工作站，南昌 330100）

黃豆在我們的日常飲食中占據(jù)了非常重要的地位，我們喜歡飲用的豆?jié){就由黃豆制作而成，黃豆還可以用來(lái)制作發(fā)酵食品，比如：豆豉、豆汁、黃豆醬及各種豆腐乳等。黃豆的營(yíng)養(yǎng)豐富，其內(nèi)含有大量的蛋白質(zhì)、脂肪與氨基酸等營(yíng)養(yǎng)成分，并且還富含維生素A、B、D、E 及鈣、磷、鐵等礦物質(zhì)，具有美白護(hù)膚、提高記憶力、減肥瘦身和通便等功效與作用，以至于被民間稱為豆中之王以及植物牛奶等。 黃豆中含有的大豆異黃酮，食用后可使肌膚保持紅潤(rùn)有光澤，并富有彈性，起到延緩更年期的作用。黃豆中大量的植物蛋白以及豐富的磷脂和甾醇等營(yíng)養(yǎng)成分， 能夠起到滋養(yǎng)神經(jīng)、促進(jìn)大腦發(fā)育并幫助記憶力的作用。這些物質(zhì)可以增強(qiáng)人體免疫功能，提高免疫水平。

豆奶是常見的一類飲料，容易被人體吸收。在現(xiàn)實(shí)生活中，豆奶發(fā)酵的產(chǎn)品較少，發(fā)酵豆奶主要特點(diǎn)是促進(jìn)消化，在發(fā)酵的過(guò)程當(dāng)中，微生物發(fā)酵產(chǎn)生很多酶，能夠幫助人體消化和吸收大量有益菌。食物在發(fā)酵的過(guò)程當(dāng)中會(huì)產(chǎn)生很多有益菌， 這些有益菌能夠保持人體菌群的穩(wěn)定，增強(qiáng)人體的免疫能力，促進(jìn)消化，能夠調(diào)節(jié)人的食欲，有利于減肥，有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收。發(fā)酵食物里含有一些礦物質(zhì)成分，可以提高人體的抵抗力，還可以延緩衰老、抗腫瘤和預(yù)防動(dòng)脈硬化、降解有害物質(zhì)。發(fā)酵類食物可以把食物中部分有害物質(zhì)分解掉，從而保護(hù)機(jī)體免受危害[2-6]。

研究采用丹尼斯克復(fù)合菌種發(fā)酵大豆原料，并應(yīng)用響應(yīng)面分析法（RSM）[7]來(lái)優(yōu)化發(fā)酵工藝，最后通過(guò)調(diào)制、均質(zhì)、發(fā)酵、滅菌制備得到發(fā)酵豆奶。

1 材料、儀器和方法

1.1 材料

黃豆（市購(gòu)）；菌種，丹尼斯克(中國(guó))有限公司；酸奶香精，南昌朵美生物有限公司；復(fù)合穩(wěn)定劑，南昌泰康食品科技有限公司。

1.2 儀器

恒溫水浴鍋， 江蘇金壇市中大儀器廠； 均質(zhì)機(jī)60-6S 型，上海東華高壓均質(zhì)機(jī)廠；膠體磨JM30 型，溫州市鹿城精益膠體磨廠； 超高溫瞬時(shí)滅菌機(jī)YTG-1 型，鹽城億天機(jī)械設(shè)備有限公司。

1.3 工藝流程

大豆→清洗→蒸煮→磨漿→過(guò)濾→煮漿→配料→均質(zhì)→滅菌→冷卻→接種→發(fā)酵→調(diào)和→均質(zhì)→UHT 滅菌→灌裝→包裝→質(zhì)檢→成品

1.4 技術(shù)要點(diǎn)

（1）清洗：選取顆粒完整均勻、無(wú)霉變腐爛、蛋白質(zhì)含量高的大豆，用清水清洗去除表面雜質(zhì)。

（2）蒸煮：將潔凈的飲用水燒開，倒入清洗好的大豆，大豆與水的比例為1:2，不加蓋沸水煮制，將大豆煮至完全膨脹開（時(shí)間1 h 左右）。

（3）磨漿：將蒸煮好的大豆先用豆?jié){機(jī)磨碎，再用膠體磨反復(fù)研磨3 遍，大豆與水的比例為1:5。

（4）過(guò)濾：將磨好的豆?jié){用200 目振動(dòng)篩過(guò)濾，濾渣放入85 ℃以上的水（濾渣與水的比例為1:1）中攪拌均勻，水浴加熱30 min，然后200 目振動(dòng)篩過(guò)濾，濾液一并收集。

（5）煮漿：將過(guò)濾好的豆?jié){通過(guò)水浴85 ℃以上加熱加蓋蒸煮40 min。

（6）配料：將稱量好的大豆分離蛋白倒入熱水中，攪拌均勻，乳化剪切0.5 h 以上，在煮好的豆?jié){中加入葡萄糖以及溶解好的大豆分離蛋白。

（7）均質(zhì)：將配好的料液在60 ℃、35 MPa 條件下均質(zhì)1 遍。

（8）滅菌：將均質(zhì)好料液水浴加熱至80~85 ℃，加熱30 min 滅菌， 將滅菌好的料液冷水浴冷卻至43 ℃以下。

（9）接菌種：按料液量百分比加菌種，攪拌均勻。

（10）發(fā)酵：放入37~43 ℃恒溫培養(yǎng)箱中。

（11）調(diào)配：稱取豆奶穩(wěn)定劑，倒入50 倍的熱料液中， 攪拌均勻， 發(fā)酵豆奶攪拌破碎， 水浴加熱至60℃左右， 加入溶解好的穩(wěn)定劑濃液再乳化剪切0.5h 以上，攪拌均勻。

（12）均質(zhì)：35 MPa 條件下均質(zhì)1 遍。

（13）UHT：溫度為117 ℃，時(shí)間為15 s。

（14）檢驗(yàn)：對(duì)成品的理化指標(biāo)（蛋白質(zhì)）和衛(wèi)生指標(biāo)（細(xì)菌總數(shù)、大腸菌群數(shù)）進(jìn)行檢測(cè)，兩者均合格則產(chǎn)品視為合格。

1.5 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)Box -Benhnken 模型的中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理選取菌種添加量、發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度，為自變量, 分別以X1、X2、X3來(lái)表示, 并以+1、0、- 1 分別代表自變量的高、中、低水平。 按方程xi=(Xi- X0) /△X對(duì)自變量進(jìn)行編碼，料液DE 值為響應(yīng)值，試驗(yàn)因素及水平設(shè)計(jì)見表1。

1.6 感官評(píng)定

表1 響應(yīng)面法因素設(shè)計(jì)水平

對(duì)制備的飲料口感測(cè)試。

感官評(píng)定參考中國(guó)乳品工業(yè)行業(yè)規(guī)范牛乳感官質(zhì)量評(píng)鑒細(xì)則。 感官評(píng)分時(shí)，選取12 人，其中6 男6女，按評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)分，每一試樣評(píng)分2 次，然后通過(guò)數(shù)據(jù)的處理與分析，確定出感官評(píng)分結(jié)果，滿分100 分。 感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

2 結(jié)果與分析

2.1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表1 因素水平進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)， 試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表2 豆奶飲料感觀評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 分

表3 響應(yīng)面法試驗(yàn)結(jié)果

2.2 模型方程的建立與顯著性檢驗(yàn)

應(yīng)用Design Expert 軟件，對(duì)表3 中的數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合， 選擇對(duì)響應(yīng)值顯著的各項(xiàng), 可得菌種添加量(X1) 、發(fā)酵時(shí)間(X2) 和發(fā)酵溫度(X3) 與綜合評(píng)分（R1）之間的二次多項(xiàng)回歸方程:

回歸模型方差分析結(jié)果如表4 所示, 由此可以看出本實(shí)驗(yàn)所選用模型高度顯著,擬合優(yōu)度好,預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)值之間具有高度相關(guān)性， 相關(guān)系數(shù)R=0.999 1 ,僅有約1%的變異不能由該模型解釋。

表4 回歸模型的方差分析

由表5 可以看出， 本試驗(yàn)所建立的模型中， X1對(duì)口感評(píng)分的影響顯著； X22、X32為極顯著。

表5 回歸方程系數(shù)及其顯著性檢驗(yàn)

2.3 豆奶發(fā)酵的響應(yīng)面分析

由回歸方程所作的響應(yīng)曲面圖及其等高線圖如圖1~3 所示。 菌種添加量(X1) 影響DE 值的最顯著因素，表現(xiàn)為等高曲線陡峭；發(fā)酵溫度(X3) 對(duì)其影響較小, 表現(xiàn)為等高曲線較為平滑。

由圖1～圖3 可以看出，綜合評(píng)分隨菌種添加量的上升而增加, 到達(dá)一定比例時(shí)， 綜合評(píng)分幾乎不變。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果也可知，得分在85 以上的發(fā)酵豆奶，菌種添加量和發(fā)酵時(shí)間具有很好的協(xié)調(diào)性。 菌種添加量過(guò)高，產(chǎn)品的原料成本就會(huì)上升，而發(fā)酵時(shí)間太長(zhǎng)的話，嚴(yán)重影響車間的出品率，造成每日產(chǎn)品的得率不足，導(dǎo)致工廠生產(chǎn)利潤(rùn)率會(huì)降低。通過(guò)該組圖即可對(duì)任何兩因素交互影響抗性得率的效應(yīng)進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)。 對(duì)回歸方程求導(dǎo)數(shù),并令其等于零，可以得到曲面的最大點(diǎn)，即三個(gè)主要因素的最佳水平值，分別為:X1= 0.12、X2= 0.132、X3=-0.365, 轉(zhuǎn)換后得到綜合評(píng)分的最佳條件為: 菌種添加量為0.0212%，發(fā)酵時(shí)間12.53 h，發(fā)酵溫度41 ℃。

圖1 菌種添加量與發(fā)酵時(shí)間的響應(yīng)面和等高線圖

圖2 菌種添加量與發(fā)酵溫度的響應(yīng)面和等高線圖

圖3 發(fā)酵時(shí)間與發(fā)酵溫度的響應(yīng)面和等高線圖

2.4 最佳條件的論證

為了進(jìn)一步驗(yàn)證最優(yōu)復(fù)合飲料制作條件， 取響應(yīng)面中得分較高的實(shí)驗(yàn)組與計(jì)算結(jié)果最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，以選擇該款飲料的人數(shù)為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)定結(jié)果如表6 所示。 評(píng)定方法：選取12 人，其中6男6 女，每一人選擇二款自己認(rèn)為的最佳飲料，確定出每種飲料感官較優(yōu)人數(shù)結(jié)果。

表6 最優(yōu)條件驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

從表6 可知， 實(shí)驗(yàn)1 和實(shí)驗(yàn)3 所選擇的人數(shù)最多，一共達(dá)到63%。 其中1 號(hào)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品評(píng)分最高（98分）。 4、5 號(hào)實(shí)驗(yàn)飲料選擇的人較少，因?yàn)?、5 號(hào)要么發(fā)酵時(shí)間不夠，要么就是菌種添加量不足，達(dá)不到發(fā)酵的最終口感要求。因此發(fā)酵豆奶的最佳條件為：菌種添加量為0.0212%，發(fā)酵時(shí)間12.53 h，發(fā)酵溫度41 ℃。 因此，采用響應(yīng)面法優(yōu)化得到的發(fā)酵豆奶最優(yōu)條件準(zhǔn)確可靠，具有實(shí)用價(jià)值。

3 結(jié)論

（1）實(shí)驗(yàn)中以綜合評(píng)分為豆奶發(fā)酵指標(biāo),對(duì)豆奶發(fā)酵的條件進(jìn)行了初步研究, 結(jié)果表明, 菌種添加量影響豆奶發(fā)酵程度顯著, 而發(fā)酵溫度對(duì)豆奶發(fā)酵程度影響較小。

（2） 將響應(yīng)面分析法應(yīng)用于豆奶發(fā)酵工藝中,通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析比較, 確定了最佳固定化條件為: 菌種添加量為0.0212%，發(fā)酵時(shí)間12.53 h，發(fā)酵溫度41 ℃，并在該條件下綜合評(píng)分達(dá)到98 分。