響應面法用于珍珠油杏蛋白飲料穩定劑的優化

劉 暢，馬鵬利，炎士珂，李 昀，2

（1.天津農學院食品科學與生物工程學院，天津 300384；2.天津市農副產品深加工技術工程中心，天津 300384）

珍珠油杏，也稱石匣珍珠杏，屬實生杏變異品種，具有果肉離核、核光滑、核殼薄、種仁飽滿、香甜清香等特點，營養豐富，極易加工，出仁率42%。杏仁含有豐富的單不飽和脂肪酸，有益于心臟健康；含有VE等抗氧化物質，能預防疾病和早衰；并含有豐富的蛋白質等營養物質[1-2]，具有潤肺、止咳、滑腸等功效。試驗以珍珠油杏杏仁為原料研制蛋白飲料，既保留珍珠油杏杏仁的風味，又具有豐富營養價值，旨在對珍珠油杏進行綜合利用與研究，以促進珍珠油杏綜合加工產業的發展。

超高壓滅菌技術是一種非熱加工技術，目前飲料的滅菌多應用高溫或超高溫瞬時滅菌技術，在滅菌過程中營養成分會遭到破壞，低小分子物質發生變化，產生異臭物質，影響飲料的風味[3]。超高壓殺菌具有滅菌均勻、瞬時、高效性等特點，可以克服熱殺菌與化學殺菌的不足之處，而且不會使物料溫度升高，所以超高壓處理能較好地保持蛋白飲料的色澤、風味、營養成分，符合現代食品“天然、營養、安全”的發展方向，能滿足消費者對“天然、健康”食品的需求，已經成為食品行業中的一項關鍵技術。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

珍珠油杏，扎魯特旗神山杏現代農業有限公司提供；白砂糖，市售；穩定劑（聚甘油脂肪酸酯、碳酸氫鈉、檸檬酸），市售，食品級。

1.2 儀器與設備

UV-1200型紫外可見分光光度計，上海美譜儀器有限公司產品；EX224型分析天平，青島中和恒信電子有限公司產品；JJ-2B型打漿機，江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司產品；YJGY-70-80型均質機，天津市特思達食品科技有限公司產品；離心機；超高壓滅菌設備；熱封口機。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

原料預處理→浸泡→脫皮→粗磨→細磨→過濾→調配→均質→脫氣→熱灌裝→殺菌冷卻→成品。

1.3.2 操作要點

（1） 原料要求。選擇顆粒飽滿、無腐爛變質、無蟲蛀的珍珠油杏杏仁。

（2）去皮。采用常溫浸泡去皮，制成的產品香味濃郁、色澤乳白，乳化能力較好[4]。

（3）浸泡。為了提高蛋白質的提取率，同時便于后續的磨漿，需將杏仁用3倍的純凈水浸泡10 h，使果仁充分吸水，組織軟化。

（4）磨漿。浸泡后用打漿機打漿，加水量為杏仁質量的8倍，再經膠體磨細磨3遍，使料液顆粒細微化。

（5）過濾。采用3層紗布進行過濾，分離漿渣，去除料液中大顆粒杏渣，使產品口感更加細膩。

（6）調配。為了得到最佳的風味，需要添加白砂糖，并攪拌均勻，白砂糖添加量為蛋白飲料的8%。

（7） 均質。杏仁蛋白飲料含有蛋白質、脂肪、鹽類等多種成分，在加工過程中極易發生脂肪上浮和蛋白質沉淀的現象。由于含脂肪量較高，以均質壓力40 MPa，均質2次。

（8）裝袋密封、殺菌。將均質的珍珠油杏蛋白飲料立即灌裝到真空袋中，排氣密封，在500 MPa，5 min條件下殺菌。

1.3.3 穩定劑的選擇

采用響應面設計試驗，運用Box-Behnken的中心組合試驗設計法，以聚甘油脂肪酸酯添加量、碳酸氫鈉添加量、檸檬酸添加量為自變量，以穩定系數為響應值進行三因素三水平的響應面分析試驗，優化穩定劑的選擇。

Box-Behnken設計水平編碼見表1。

表1 Box-Behnken設計水平編碼 /%

1.3.4 穩定性的測定[5]

飲料穩定性的判定指標是穩定系數測定（R），具體操作方法是在刻度離心管中準確加入飲料40 mL，用離心分離機以4 200 r/min轉速離心15 min，取上清液稀釋100倍后，用紫外分光光度計測吸光度A2，與離心前吸光度A1的比即為穩定系數R，計算公式為：

根據此公式，R值越大（極限為1），飲料越穩定，保存性越好。

1.3.5 數據處理

采用Design Expert 8.0.6.1和SAS 8.0軟件對試驗數據進行處理。

2 結果與分析

2.1 Box-Behnken試驗設計及結果

杏仁飲料屬植物蛋白飲料，關鍵要選擇好穩定劑及其配比，以聚甘油脂肪酸酯添加量、碳酸氫鈉添加量、檸檬酸添加量為自變量，選擇穩定系數作為響應值，進行響應面優化試驗。

響應面試驗設計及結果見表2。

表2 響應面試驗設計及結果

2.2 珍珠油杏蛋白飲料穩定系數模型的建立與分析

采用Design Expert 8.0.6.1軟件對表2中的數據進行多元回歸分析，得到珍珠油杏蛋白飲料復合穩定劑的各因素變量的二次回歸方程為：

通過SAS 8.0軟件對表2進行二次響應面回歸分析，得到多元二次響應面回歸方程的決定系數R2=0.993 5，表明99.35%的數據可以用此方程解釋。

方差分析見表3。

從表3方差分析可以得出，模型p＜0.001，說明所建立模型達到極顯著水平，失擬項p=0.062 3＞0.05，不顯著，說明試驗的誤差很小[6]；回歸方程的一次項和二次項顯著，說明各具體因素對響應值的影響不是簡單的一次線性關系；交互項極其顯著，因此說明各因素之間的交互作用很好，整個響應面基于各因素間的交互作用構成。綜上所述，所建回歸模型是合理的，可以用此模型來分析復合穩定劑對珍珠油杏蛋白飲料穩定性的影響。

表3 方差分析

試驗表明，檸檬酸對珍珠油杏蛋白飲料穩定性影響較大，聚甘油脂肪酸酯次之，碳酸氫鈉較小。

2.3 響應面交互作用分析

聚甘油脂肪酸酯與碳酸氫鈉對蛋白飲料穩定性影響的響應面見圖1，聚甘油脂肪酸酯與檸檬酸對蛋白飲料穩定性影響的響應面見圖2，碳酸氫鈉與檸檬酸對蛋白飲料穩定性影響的響應面見圖3。

圖1 聚甘油脂肪酸酯與碳酸氫鈉對珍珠油杏蛋白飲料穩定性影響的響應面

圖1 ～圖3是根據回歸方程作出的響應曲面，根據擬合響應面的形狀分析各自變量對珍珠油杏蛋白飲料穩定性的影響。由圖1可知，隨著聚甘油脂肪酸酯與碳酸氫鈉添加量的增加，飲料穩定性逐漸增大，但達到一定程度后增加幅度明顯變緩，方差分析結果表明，聚甘油脂肪酸酯與碳酸氫鈉的交互作用對珍珠油杏蛋白飲料的穩定性的影響極顯著（p＜0.01）。由圖2可知，隨著聚甘油脂肪酸酯與檸檬酸添加量的增加，飲料穩定性增大，方差分析結果表明，這2個因素的交互作用對珍珠油杏蛋白飲料穩定性的影響極顯著（p＜0.01）。由圖3可知，隨著碳酸氫鈉和檸檬酸添加量的增加，飲料穩定性逐漸增大，但二者交互作用對珍珠油杏蛋白飲料的穩定性影響不顯著[7-8]。

圖2 聚甘油脂肪酸酯與檸檬酸對珍珠油杏蛋白飲料穩定性影響的響應面

圖3 碳酸氫鈉與檸檬酸對珍珠油杏蛋白飲料穩定性影響的響應面

由響應面、等高線圖及回歸方程分析可知，珍珠油杏蛋白飲料穩定劑最佳配比為聚甘油脂肪酸酯添加量0.38%，碳酸氫鈉添加量0.36%，檸檬酸添加量0.05%；按上述優化條件做驗證試驗，制備珍珠油杏蛋白飲料的穩定系數為0.935。

3 結論

利用響應面設計對珍珠油杏蛋白飲料的研制工藝進行優化。試驗結果表明，杏仁與水之比為1∶8；白砂糖添加量8%；復合穩定劑的配比是聚甘油脂肪酸酯添加量0.38%，碳酸氫鈉添加量0.36%，檸檬酸添加量0.05%；最佳均質條件為40 MPa；超高壓殺菌條件為500 MPa，5 min。在該試驗條件下，制得的珍珠油杏蛋白飲料穩定性最佳。回歸分析表明，利用響應面分析法對蛋白飲料研制工藝優化獲得的工藝參數合理。試驗得到的珍珠油杏蛋白飲料色澤乳白、口感細膩、狀態均勻、穩定性佳，為其工廠化生產提供了理論基礎。

參考文獻：

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