響應面法優化辣木乳飲料工藝技術

屈海盼羅皓然梁怡張文靜劉蘇瑤李淑君袁唯*（云南農業大學食品科學技術學院 昆明6500 吉林農業大學食品科學與工程學院 長春308）

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響應面法優化辣木乳飲料工藝技術

屈海盼1羅皓然1梁怡1張文靜1劉蘇瑤1李淑君2袁唯1*
（1云南農業大學食品科學技術學院 昆明650201 2吉林農業大學食品科學與工程學院 長春130118）

對辣木乳飲料工藝進行研究，采用響應面分析法研究液料比、蒸餾單硬脂酸甘油酯添加量和蔗糖添加量對工藝的影響。以感官評定分數為響應值，最終確定最佳條件：液料：1：14.24，蒸餾單硬脂酸甘油酯添加量0.18%，蔗糖量添加量6.01%。與理論值匹配，說明所建模型具有很好的擬合值。同時在最優條件下對所做的辣木乳飲料進行微生物檢測以達到相應的要求。

響應面；辣木籽；飲料；工藝

1 、前言

辣木又名鼓槌樹，是辣木科辣木屬的一種木本植物［1］。常見英文名為Moringa、Drumstick或horseradish tree，原產于熱帶、南亞熱帶的干旱或半干旱地區，其生長周期短［2-3］。較常食用的有3種：印度傳統辣木（Moringa oleifera）、印度改良種辣木和非洲辣木（Moringa stenopetala）［4］。辣木全身均可開發利用且用途廣泛，可供觀賞、食用、藥用、植物油及啤酒凈化，也是理想的油料植物、蜜源植物、畜牧飼料和薪材［2］。辣木籽具有豐富的蛋白質、脂肪、維生素及微量元素。從辣木籽中研究發現純蛋白為30.29%、脂肪為6.50%、同時含有豐富的單寧為3.12（mg/g）和總多元酚為2.02%。通過氨基酸研究發現丙氨酸、酪氨酸、谷丙氨酸最高分別為3.03%、2.65%、2.53%。并且通過對脂肪酸研究發現，總飽和脂肪酸（SFA）43.31%、總單不飽和脂肪酸（MUFA）4.48%、總多不飽和脂肪酸（PUFA）52.21%，同時對辣木籽總n-6脂肪酸和n-3脂肪酸也進行研究分別為7.64%和44.57%［5］。通過大量研究發現每100g辣木籽中鐵含量是菠菜的25倍，鈣含量是牛奶的17倍，維生素A含量是胡蘿卜的10倍，維生素C含量是橘子0.75倍， 鉀含量是香蕉的15倍，蛋白質含量是雞蛋的4倍［6］。與此同時辣木籽中含有單寧和多元酚具有很好的抗氧化護肝、降血糖、降血脂及抗動脈粥樣硬化等作用［7］。在我國云南、廣東、廣西和海南等地均有種植［8］。但是辣木籽的利用卻不夠充分，所以本文對辣木乳飲料的加工工藝進行深入研究，并對最優工藝進行探討。

2 、材料與儀器

試驗材料：去殼辣木籽（產地為云南省芒市）、蒸餾單硬脂酸甘油酯、蔗糖、甘草、決明子等。

試驗儀器：膠體磨、高壓均質機、電動磨漿機、電子天平、烤箱、高壓滅菌鍋等。

3 、工藝流程與加工操作要點

3.1 工藝流程

3.2 辣木乳飲料加工操作要點

3.2.1 原料要求及預處理

原料要求，選擇完好飽滿無污染的辣木籽進行去殼，去殼后的籽要求表面光滑呈現出白色，不得擠壓，不得受潮。

3.2.2 甘草、決明子萃取液制備

將甘草和決明子置于烘箱中烘至有濃郁的香味產生。以1：15體積的溫水浸泡，打碎甘草和決明子，有利于其成分浸出。將粉碎后的甘草和決明子及浸提液倒入預煮鍋中煮制，浸提，過濾后將殘渣與飲用水再重復上述過程，合并三次濾液，去除濾渣，將初濾液靜止，虹吸上清液。

3.2.3 磨漿

將辣木籽添加純凈水和甘草、決明子萃取液進行磨漿，將混液使用紗布進行過濾，靜止后進行虹吸。

3.2.4 調配

向虹吸后的辣木乳漿中添加適量的蒸餾單硬脂酸甘油酯和蔗糖進行調配。

3.2.5 乳化

使用膠體磨進行乳化回流循環。待辣木乳原漿表層粗大的氣泡被細膩的氣泡基本代替后即可完畢。

3.2.6 高壓均質乳化

將調配的辣木乳以30-35Mpa壓力高壓回流均質。均質過程中注意事項進行調解時需要時刻關注壓力表的變化，避免壓力過大造成均質液體的溢出；放出均質后液體的操作必須在均質壓力穩定后進行。

3.2.7 灌裝密封

分次灌裝到玻璃瓶，要求玻璃瓶無任何裂紋及異味。然后將灌裝好的辣木乳飲料進行立式封口，要求美觀、嚴密、整齊。

3.2.8 殺菌和冷卻

經過反復試驗最終確定殺菌條件為：升溫10min，在121℃條件下殺菌15min，殺菌后分段冷卻至常溫。

3.2.9 檢驗

取出經過殺菌冷卻后的飲料，擦凈包裝外水珠，剔除不合格產品，并抽樣進行產品感官評定及微生物檢驗。

3.2.10 保藏

放入室內避光、干燥、清潔、衛生的地方避免對產品有污染。

4 、試驗方法

4.1 單因素實驗

根據辣木籽磨漿料液比、蒸餾單硬脂酸甘油酯添加量以及蔗糖添加量單因素對口感的影響。

4.1.1 料液比對辣木乳飲料口感的影響

以料液比1：5，1：10，1：15，1：20，1：25，以表1感官評定為指標，研究不同液料比對辣木乳飲料口感的影響。

表1 不同液料比對辣木乳飲料感官評定表Table1 Different liquid ratio of Moringa milk beverages sensory evaluation table

4.1.2 蒸餾單硬脂酸甘油酯添加量對辣木乳飲料口感的影響

蒸餾單硬脂酸甘油酯分別以不同添加量0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%，以表2感官評定為指標，研究蒸餾單硬脂酸甘油酯添加量對辣木乳飲料口感的影響。

表2 不同蒸餾單硬脂酸甘油酯添加量對辣木乳飲料感官評定表Table2 Different distilled glycerol monostearate add to Moringa milk beverages sensory evaluation table

4.1.3 蔗糖添加量對辣木乳飲料口感的影響

以蔗糖為主，分別以不同添加量2.0%、4.0%、6.0%、8.0%、10.0%，表3感官評定為指標，研究蔗糖對辣木乳飲料口感的影響。

表3 不同添加量蔗糖對辣木乳飲料感官評定表Table3 Different amounts of sucrose add to Moringa milk beverages sensory evaluation table

4.1.4 辣木乳飲料制備條件優化

根據辣木籽液料比、添加蒸餾單硬脂酸甘油酯以及添加蔗糖量等單因素對口感的影響，以及Box-Behnken中心組合試驗設計原理，以（液料比）、（蒸餾單硬脂酸甘油酯添加量）和（蔗糖添加量）為自變量，每個自變量按低、中、高3個水平分別以-1、0、1進行編碼，以感官評定為響應面，設計三因素三水平的響應面分析實驗，優化口感條件。

4.1.5 辣木乳飲料感官評定方法

根據辣木乳飲料的色澤、香氣、口感、組織狀況等感官指標，制定感官評審表（表4）。

表4 辣木乳飲料感官評定表Table4 Moringa beverage sensory evaluation table

4.1.6 數據處理

單因素試驗使用Microsoft Execel軟件處理；響應面采用Design Expert8.0軟件。

4.2 微生物指標

對辣木乳飲料的菌落總數、大腸菌群、致病菌進行測定。

菌落總數通過GB/T4789.2，大腸菌群通過GB/T4789.3，致病菌通過GB/T4789.5（志賀氏菌檢驗）、GB/T4789.10（葡萄球菌檢驗）［9-12］。

5 、結果與分析

5.1 單因素試驗分析

5.1.1 不同料比對辣木乳飲料口感的影響

分別以料液比1：5，1：10，1：15，1：20，1：25添加軟化水磨漿，考察不同液料比對辣木乳飲料口感的影響。

圖1 不同料比對辣木乳飲料的影響Fig. 1 Effect of different material Moringa milk beverages

由表1感官評定分數和圖1可知當液料比小于1：15時出現苦澀味。辣木乳飲料隨液料比增加到1：15時辣木乳飲料口感醇厚，清新爽口，回甘較重。當液料比大于1：15時辣木乳飲料口感逐漸失調，回甘味逐漸消失。

5.1.2 蒸餾單硬脂酸甘油酯添加量對辣木乳飲料口感的影響

分別以蒸餾單硬脂酸甘油酯不同添加量，考察蒸餾單硬脂酸甘油酯添對辣木乳飲料口感的影響。

圖2 不同蒸餾單硬脂酸甘油酯添加量對辣木乳飲料影響Fig.2 Effect of different distilled monoglycerides stearate Moringa milk beverages

由表2感官評定和圖2可知當添加量小于0.15%時，辣木乳飲料稍有分層現象，隨添加量增加到0.15%時，辣木乳飲料放置一會無分層現象，而當添加量大于0.15%時，雖然辣木乳飲料無分層現象但是口感下降影響了感官評定分。

5.1.3 蔗糖添加量對辣木乳飲料口感的影響

分別以蔗糖不同添加量4.0%、5.0%、6.0%、7.0%、8.0%，考察蔗糖添加量對辣木乳飲料口感的影響。

圖3 不同添加量蔗糖對辣木乳飲料影響Fig. 3 Effect of different amounts of sucrose Moringa milk beverages

由表3感官評定分數和圖3可知當蔗糖添加量小于6.0%時辣木乳飲料甜味失調，苦味略重。隨蔗糖添加量等于6.0%時辣木乳飲料甜味適中，回甘較重。當蔗糖添加量大于6.0%時辣木乳飲料甜味過重。

5.2 響應面法優化辣木乳飲料制備條件

5.2.1 根據Box-Behnken中心組合試驗設計原理，同時綜合單因素試驗結果，對口感影響較大的3個因素（液料比）、（蒸餾單硬脂酸甘油酯添加量）和（蔗糖添加量）進行響應面分析，以感官評定為響應值。試驗因素和水平設計見表5，實驗方案及結果見表6。

表5 響應面分析因素與水平表Table5 Response surface analysis factors and the level of the table

表6 響應面分析方案及實驗結果Table6 Response surface analysis program and results

試驗號 A B C 感官評定8 1-1 0 77-1 1 0 82 10 0 0 0 92 11 0 1 1 84 12 0-1 1 76 13 0 0 0 94 14 0 1-1 84 15 1 0 1 67 16 0 0 0 97 17 1 1 0 76 9

5.2.2 回歸方程的建立

利用Design Expert8.0.0軟件中的（Analysis of variance）ANOVA程序對表6所得的數據進行二次回歸分析可得Y=93.80-1.50 A+1.63 B-0.62 C-1.25 A B-4.75 A C+1.50 B C-12.15 A2-3.40 B2-8.90 C2根據表7可以看出3個因素對影響次序在B＞A＞C。Y模型失擬性檢測P=0.5786，失擬性不顯著說明該方程對實驗擬合較好。Y模型決定系數R2為0.9722說明能夠很好描述實驗結果。

表7 感官評定的ANOVA分析結果Table7 ANOVA analysis of sensory evaluation

5.2.3 各因素間交互影響

從響應面可以形象地看出最佳參數和各參數之間相互作用。圖4、圖5、圖6可以反映液料比、蒸餾單硬脂酸甘油酯添加量和蔗糖添加量對響應值感官評定的影響。比較后發現液料比和蔗糖添加量對辣木乳飲料感官評定分的影響較顯著。擬合后獲得最佳條件：液料比1：14.23，蒸餾單硬脂酸甘油酯添加量0.18%，蔗糖量添加量6.01%。

圖4 液料比和蒸餾單硬脂酸甘油酯添加量對辣木乳飲料感官評定分的影響Fig. 4 Liquid ratio and the amount of distilled glycerol monostearate assess the impact points of Moringa milk beverages senses

圖5 液料比和蔗糖添加量對辣木乳飲料感官評定分的影響Figure 5 Liquid ratio and the amount of sucrose assess the impact points of Moringa milk beverages senses

圖6 蔗糖添加量和蒸餾單硬脂酸甘油酯添加量對辣木乳飲料感官評定分的影響Fig. 6 The amount of sucrose added and the amount of distilled glycerol monostearate assess the impact points of Moringa milk beverages senses

5.3 辣木乳飲料微生物指標

表8 微生物指標Table8 Microbial indicators

6 、結論

（1）近年來，對辣木生物活性進行了大量的研究，如抗菌、抗真菌、降血糖、降壓活性及改善睡眠等［13］。本試驗是用云南芒市辣木籽進行辣木乳飲料工藝研究，通過大量文獻的查閱發現辣木在食品深加工方面只進行了氨基丁酸產品的研究開發，而對辣木酸乳、辣木茶等方面飲料的研發很少［14-15］。又因為辣木籽的味道獨特在加工過程中難以控制其口感，通過響應面法研究發現影響辣木乳飲料因素順序為蒸餾單硬脂酸甘油酯添加量＞液料比＞蔗糖添加量。

（2）本試驗除了對加工工藝的研究外同時對關鍵點也進行了重點介紹保證原料的品質，產品包裝環境、包裝材料和儲藏環境等多因素對產品的影響。

（3）基于單因素實驗結果和根據Box-Benhnken中心組合設計原理設計試驗方案，以液料比、蒸餾單硬脂酸甘油酯添加量和蔗糖添加量3個因素做試驗，最后得出最優條件：液料比1：14.23，蒸餾單硬脂酸甘油酯添加量0.18%，蔗糖量添加量6.01%。

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Optimization of the Moringa milk beverages processes using Response Surface Analysis

QU Hai-pan1， LUO Hao-ran1， LIANG Yi1， ZHANGWen-jing1，LIUSu-yao1，LI Shu-jun2， Yuan Wei1*
（ 1College of Food Science and Technology， Yunnan Agricultural University， Kunming， 650201， China）（ 2College of Food Science and Technology， Jilin Agricultural University， Changchun， 130118， China）

The Moringa milk beverages processes research， the use of impact response surface methodology study liquid ratio，the amount of distilled glyceryl monostearate and sucrose addition on the process. In sensory evaluation score of response，Ultimately determine the best conditions： Liquid ratio 1：14.23， the amount of distilled glycerol monostearate 0.11%， the amount of the amount of 6.01% sucrose. Match with the theoretical value， indicating that the model has a good fit value. At the same time under optimal conditions made moringa milk beverage microbiological testing to achieve the appropriate requirements.