響應曲面法優化花生奶皮生產工藝

2013-05-07 10:48:58云月英王英王文龍

食品研究與開發 2013年4期

云月英，王英，王文龍

（內蒙古科技大學數理與生物工程學院，內蒙古包頭014010）

我國花生種植面積415萬hm2，僅次于印度居世界第二位，占世界花生面積的17.67%，年均總產1 360萬t，居世界首位，占世界總產的40.88%，就總產而言我國是世界最大的花生生產國[1]。花生是我國主要的經濟作物，富含蛋白質、脂肪，各種營養素全面，供給相對均衡，是目前理想的高蛋白、高脂肪營養型食物來源，對于改善國人膳食營養結構，提高國人體質或健康水平意義重大[2]。

奶皮是少數民族地區蒙古族人民自制的一種乳制品，是人體必需脂肪酸和磷脂的良好來源，是乳制品的精華，營養價值很高。作為蒙古族餐飲招待貴賓的佳品、饋贈親人朋友的上等禮品[3]，歷史悠久，作法考究，風味獨特，受到其他各民族人民的喜愛。奶皮的營養成分隨制作地區不同，略有差異，其營養組成大概為，水分含量3%～5%，脂肪64%～83%，蛋白質9%～16%，乳糖3%～5%[4]。元代忽思慧《飲膳正要》記載奶皮屬性清涼，有健心清肺、止渴防咳、毛發增色、治愈吐血之能[5]。奶皮多以原味常見，安小鵬[6]、馬偉偉[7]分別在羊奶中添加可可、草莓、桑葚、蛋花制備風味奶皮，牛奶風味奶皮未見報道。通過在新鮮牛奶中添加花生，可以提高奶皮的營養價值，改善奶皮的風味與色澤，進一步提高奶皮的可食性。

1 材料與方法

1.1 材料

新鮮全脂牛奶：購于和平村奶牛牧場；新鮮花生仁：購于包頭百貨超市。

1.2 儀器與設備

BC/BD－220GS型海爾電冰柜：青島海爾股份有限公司；BCD－208VH星星電冰箱：星星集團有限公司；MC－SH215美的電磁爐：廣州美的生活電器制造有限公司；MP－5002電子分析天平：上海超平科技儀器有限公司；936－A打蛋機：佛山市順德區容桂祁勝電器廠；HH－4數顯恒溫水浴鍋：上海浦東物理光學儀器廠。

1.3 實驗方法

1.3.1 工藝流程

花生仁→篩選→浸泡→漂洗去皮→加水搗碎打漿→過濾→花生乳

滅菌乳→加熱攪拌翻揚→加入花生乳→輕攪混勻→保溫→停止加熱使→冷卻→取出奶皮→晾曬→成型

1.3.2 操作要點1）花生預處理：將新鮮的花生用清水洗凈，備用；2）打漿：將去皮花生放入組織搗碎勻漿機中，與水混合，攪拌15 min后取出；

3）過濾：用三層紗布過濾，花生粕去掉，花生乳盛入燒杯中；

4）攪拌翻揚：待牛奶沸騰后用打蛋機不斷攪拌鍋中的牛奶，并用勺子翻揚；

5）加花生乳：將花生乳緩慢倒入牛奶鍋中，攪拌均勻；

6）保溫：用恒溫水浴鍋保溫，蒸發水分，使奶皮增厚；

7）冷卻：在4℃冰柜內進行冷卻。

1.3.3 感官評定

本試驗奶皮采用百分制的評定方法，見表1。評定項目為：色澤、組織狀態、口感、滋味與氣味。其中色澤20分、組織狀態30分、口感20分、滋味與氣味30分。分別對不同處理進行取樣，并對其進行鑒定評分，最終決定最佳的原料配比。

表1 花生奶皮的感官評定標準表Table 1 Standard of peanuts Vrum sense evaluation

1.4 工藝優化試驗設計

1.4.1 單因素試驗

分別考察保溫溫度、保溫時間、冷卻時間、花生乳添加量對花生奶皮感官評分的影響[8]。

1.4.2 響應曲面設計試驗

結合單因素試驗結果，以保溫溫度、保溫時間、冷卻時間、花生乳添加量為因素，以感官評定為試驗指標，進行四因素三水平的Box－Behnken設計試驗（見表 2）。

表2 Box-Behnken試驗設計與結果Table 2 Box-Behnken experimental design matrix and experimental results

1.5 數據處理

采用Design－Expert（7.0）軟件做回歸分析。

2 結果與分析

2.1 花生乳配制

選用花生∶水（g/mL）=2∶1 進行試驗，此時花生乳味道濃厚，出汁率太低；選用花生∶水（g/mL）=1∶1 進行試驗，此時花生乳味道芳香，而且出汁率適中；選用花生∶水（g/mL）=1∶2 進行試驗，此時花生乳味淡，且出汁率太高，花生乳濃度下降。綜上考慮，故選擇以花生∶水（g/mL）=1∶1 為比例配制花生乳。

2.2 單因素對花生奶皮的影響

2.2.1 保溫時間

保溫時間對感官評分值的影響，見圖1。

隨著保溫時間的增加，越來越多的乳脂肪上浮到奶皮表面，奶皮厚度逐漸增加，組織狀態越來越好，當保溫時間長于5 h后，奶皮顏色開始變黃，感官評定總體接受度降低，因此選擇保溫時間為5 h。

2.2.2 保溫溫度

由于高溫能夠促使奶皮表面水分的蒸發、乳脂肪上浮以及蛋白質的多聚化，所以隨著保溫溫度的增加，有助于奶皮的快速形成。保溫溫度對感官評分值的影響，見圖2。

保溫溫度由65℃變化為75℃時，奶皮形成速度變化不明顯，但奶皮色澤變化明顯，且奶皮組織狀態有向中心收縮的趨勢，感官評定總體接受度降低，因此選擇保溫溫度為65℃。

2.2.3 冷卻時間

在冷卻過程中表面上的脂肪層逐漸固化、結晶，下層乳脂肪繼續上浮，奶皮逐漸變硬，容易取膜。冷卻時間對感官評分值的影響，見圖3。

低于6 h，奶皮硬度差。冷卻時間從6 h變化為8 h，感官得分差異小，且從降低能耗的角度考慮，選擇冷卻時間為6 h。

圖3 冷卻時間對感官評分值的影響Fig.3 Effect of cooling time on sensory scale value

2.2.4 花生乳添加量

花生乳添加量影響花生奶皮的風味，花生乳添加量低時，達不到改善奶皮風味的目的。花生乳添加量對感官評分值的影響，見圖4。

花生乳添加量高于105 mL時，花生的味道會掩蓋牛奶自有的奶香味，因此選擇花生乳添加量為105 mL。

2.3 四因素三水平Box-Behnken試驗設計

利用Design-Expert 7.0軟件，四因素三水平Box-Behnken試驗設計的試驗結果見表2。對試驗結果進行多元回歸擬合，獲得花生風味奶皮的感官分析對自變量保溫溫度（X1）、保溫時間（X2）、冷卻時間（X3）和花生乳添加量（X4）的二元多項回歸模型方程為：Y=86.47-1.58X1+5.46X2+3.22X3-0.075X4-0.5X1X2-0.18X1X3-0.025X1X4+1.68X2X3-0.3X2X4+0.3X3X4-5.18-3.773.98-4.42，對所建模型進行方差分析。

表3 回歸方程方差分析Table 3 Variance analysis of regression equation

由表3中回歸方程方差分析結果可知，試驗選用的模型顯著（p=0.000 1），失擬項不顯著﹙p=0.127 2＞0.05﹚，說明模型是合適的；模型的校正決定系數R2=0.923 0，=0.833 1，說明該模型擬合程度良好，試驗誤差小，該模型是合適的，可以用來分析和預測花生風味奶皮的感官分析。通過軟件Design－Expert 7.0預測出該試驗花生奶皮最佳生產工藝為：保溫溫度63.98℃，保溫時間5.87 h，冷卻時間6.59 h，花生乳添加量104.74 mL時，最大感官評分是89.96。

結合回歸方程系數顯著性檢驗中p值與試驗因素交互作用影響花生奶皮感官評定的響應曲面可知（見表 4 和圖 5），模型的一次項 X2、X3（p＜0.001）極顯著，X1（0.01＜p＜0.05）顯著，交互項都不顯著，二次項、p＜0.001）極顯著，0.001＜p＜0.01）高度顯著，表明各影響因素對花生奶皮感官的影響不是簡單的線性關系。