響應(yīng)面法優(yōu)化姜汁撞奶工藝研究

謝靜，楊天意，吳丹楓，吳鵬，周曉燕

(揚(yáng)州大學(xué) 旅游烹飪學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225000)

生姜(ZingiberofficinaleRoscoe)，是姜科多年生草本植物姜的新鮮根莖[1]。在衛(wèi)計(jì)委最新公布的藥食同源名單中,生姜位列其中，中醫(yī)記載生姜具有發(fā)汗解表、溫中止嘔、止咳的效用，而現(xiàn)在因?yàn)槠溆歇?dú)特的辛辣和香味，多用于食品中的調(diào)味和去腥。姜汁撞奶是廣東傳統(tǒng)特色小吃，起源于順德，盛傳入于廣州番禹沙灣鎮(zhèn)。作為地方小吃，姜汁撞奶的流傳范圍有限，但是其美味、營養(yǎng)、健康，本試驗(yàn)研究其具體的配方，便于家常制作或是大規(guī)模的生產(chǎn)，甚至是制成飲料。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

新鮮生姜：購于揚(yáng)州永輝超市；鮮牛奶：內(nèi)蒙古蒙牛乳業(yè)(集團(tuán))股份有限公司；白糖：太古糖業(yè)有限公司。

HU9026WN型原汁機(jī) 青島惠人電子有限公司；FSH-2A型勻漿機(jī) ASCARI公司；BSA124S型分析天平 賽多利斯公司；單道可調(diào)型移液槍 Thermo公司；AS852B型紅外測(cè)溫儀 上海向捷電子科技有限公司；TMS-PRO型質(zhì)構(gòu)儀 美國FTC公司。

1.2 方法

1.2.1 姜汁撞奶的具體制作工藝

1.2.2 凝膠效果的測(cè)定

采用TMS-PRO型質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定姜汁撞奶凝膠的強(qiáng)度大小。每個(gè)樣品測(cè)3組，每組測(cè)3次來減少誤差，提高試驗(yàn)的準(zhǔn)確度。設(shè)定的測(cè)定條件：TPA模式下,選用P0.5(5 mm)的圓柱探頭，進(jìn)行穿刺試驗(yàn)，測(cè)試前速率1.0 mm/s，測(cè)試速率1.0 mm/s，測(cè)試后速率1.0 mm/s，壓縮率為25%，2次壓縮之間的時(shí)間間隔為5.0 s，觸發(fā)類型設(shè)置為Auto，穿刺距離為5 mm。觸發(fā)力為2.0 g，直接從測(cè)試結(jié)果中讀取硬度值[2]。

1.2.3 姜汁撞奶配方優(yōu)化的單因素試驗(yàn)

在鮮奶的量為100 mL時(shí)，選取姜汁與鮮奶的比例(1∶10，1∶15，1∶20，1∶25，1∶30)，白糖與鮮奶的比例(1∶4，1∶5，1∶6，1∶7，1∶8)，撞奶的溫度(60，65，70，75，80 ℃)進(jìn)行單因素試驗(yàn)，以感官評(píng)分和凝膠強(qiáng)度為衡量標(biāo)準(zhǔn)，確定這3個(gè)因素對(duì)姜汁撞奶成品的影響[3]。

1.2.4 姜汁撞奶響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計(jì)

綜合1.2.3的試驗(yàn)結(jié)果，采用3因素3水平響應(yīng)面法進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)，以感官評(píng)分X和凝膠強(qiáng)度Y為響應(yīng)值。使用Design-Expert V8.0.6對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸分析，模擬得出姜汁撞奶的最優(yōu)配方。各因素與水平的確定見表1。

表1 姜汁撞奶的試驗(yàn)因素與水平Table 1 The factors and levels of ginger juice and milk

1.2.5 感官評(píng)價(jià)

邀請(qǐng)10名烹飪方向的大師對(duì)姜汁撞奶的成品進(jìn)行評(píng)分，從產(chǎn)品的色澤、香氣、口感和凝固狀態(tài)進(jìn)行百分制打分和評(píng)價(jià)[4]，具體的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standards

續(xù) 表

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 姜汁與鮮奶比對(duì)姜汁撞奶的影響

圖1 姜奶比對(duì)樣品的影響Fig.1 Effect of ginger-to-milk ratio on samples

由圖1可知，在牛奶為100 mL的條件下，隨著姜汁添加量的減少，感官評(píng)分有先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)姜奶比為1∶20時(shí)，感官評(píng)分最高，最適合食用。在1∶10時(shí)，因?yàn)榻暮刻叨拐麄€(gè)樣品的腥辣味比較重，掩蓋了牛奶的奶香味，不適于大眾的口感要求，而當(dāng)姜汁添加量太少時(shí)，凝固的效果不佳，有液體溢出，姜香味也幾乎沒有，因此，選擇的姜奶比為1∶20(V/V)。

2.1.2 白糖與鮮奶比對(duì)姜汁撞奶的影響

圖2 糖奶比對(duì)樣品的影響Fig.2 Effect of sugar-to-milk ratio on samples

由圖2可知，白糖的添加量對(duì)樣品的感官評(píng)分和凝膠強(qiáng)度有一定的影響，糖的添加量過多時(shí)，可能不利于牛奶中α-酪蛋白、β-酪蛋白與鈣離子的結(jié)合而形成凝膠狀，所以凝膠強(qiáng)度不是很高，比較軟塌。當(dāng)然，糖的添加量還會(huì)直接影響口感的甜淡，所以，選取的糖奶比為1∶6。

2.1.3 撞奶溫度對(duì)姜汁撞奶的影響

圖3 溫度對(duì)樣品的影響Fig.3 Effect of temperatures on samples

由圖3可知，撞奶溫度會(huì)影響樣品的凝膠強(qiáng)度，也可能會(huì)帶來沉淀和液體的析出，直接會(huì)導(dǎo)致感官評(píng)分的下降。當(dāng)撞奶溫度為70 ℃時(shí)，感官評(píng)分和凝膠效果都比較好，因此，選用的撞奶溫度為70 ℃。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)姜奶比(A)、糖奶比(B)、撞奶溫度(C)進(jìn)行交互研究，采用3因素3水平的響應(yīng)面法進(jìn)行優(yōu)化，測(cè)定感官評(píng)分X和凝膠強(qiáng)度Y，響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果與分析見表3。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Response surface test results

通過Design-Expert V8.0.6軟件對(duì)表3的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合分析，由于軟件的數(shù)值限制，將姜奶比轉(zhuǎn)化為奶姜比，糖奶比轉(zhuǎn)化為奶糖比，結(jié)果見表4。同時(shí)，得到感官評(píng)分X和凝膠強(qiáng)度Y的回歸方程[5]，回歸方程為：

X=-1266.25+15.00A+163.70B+20.47C+0.68AB-0.6AC-0.26BC-0.38A2-13.34B2-0.12C2；

Y=-120.62+1.90A+11.83B+2.28C-3.83E-016AB-6.60E-003AC-0.08BC-0.04A2-0.52B2-0.01C2。

表4 模型和回歸系數(shù)顯著性檢驗(yàn)Table 4 Significant test of model and regression coefficients

注：“*”表示顯著，即P<0.05；“**”表示極顯著，即P<0.0001。

由表4可知，2個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)的回歸方程和響應(yīng)面模型的P<0.0001(極顯著)，表明姜汁撞奶與姜奶比、糖奶比、溫度之間的線性關(guān)系顯著，并且R2都達(dá)到了95%以上，說明該模型與本試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)的擬合度很高，該方程可以作為姜汁撞奶配方參數(shù)的數(shù)學(xué)模型，因此，可以利用這2個(gè)回歸方程確定姜汁撞奶的最佳配方。

圖4 三因素交互作用對(duì)姜汁撞奶感官評(píng)分和凝膠強(qiáng)度的響應(yīng)面和等高線Fig.4 Three-factor interaction response surface and contour lines for sensory scoring and gel strength of ginger juice and milk

由圖4可知，感官評(píng)分和凝膠強(qiáng)度隨著姜汁添加量的增加呈先上升后下降的趨勢(shì)，等高線形似于橢圓形，存在一個(gè)最高點(diǎn)，三維空間的曲面圖坡度也比較大，說明姜汁、白糖和牛奶的添加量交互作用都比較顯著。而隨著溫度和姜汁、白糖量的變化，曲面圖的波動(dòng)也比較明顯，雖然有一段比較平緩，仍然存在一個(gè)高點(diǎn)，交互作用也比較顯著。

通過軟件的分析，可以得到理論上姜汁撞奶的最佳工藝配方：奶姜比值為19.52，奶糖比值為6.65，溫度為68.43 ℃，轉(zhuǎn)化后即為姜奶比為5.12∶100，糖奶比為15.04∶100，感官評(píng)分達(dá)到最高，為86.31分，凝膠強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)也是最佳，為13.89 g。但是，考慮到飾演的可操作性和真實(shí)性，產(chǎn)品的便于推廣和批量生產(chǎn)，選擇姜奶比為1∶20，糖奶比為1∶6，溫度為70 ℃，在這個(gè)條件下繼續(xù)重復(fù)進(jìn)行3次試驗(yàn)以驗(yàn)證結(jié)果，得到感官評(píng)分為89.5分，凝膠強(qiáng)度為14.1 g，結(jié)果與響應(yīng)面所得的值極其相近。因此，使用響應(yīng)面法優(yōu)化姜汁撞奶的工藝配方，合理且可靠，具有利用價(jià)值[6,7]。

3 結(jié)論

姜汁撞奶利用姜汁含有揮發(fā)油，其中有姜烯、姜醇、姜酮等有機(jī)物，還有生姜蛋白酶，可以將牛奶中K-酪蛋白切開，使其親水性C端與疏水性N端分離，破壞了酪蛋白膠束的穩(wěn)定，在疏水作用下，疏水性蛋白逐漸聚合凝固[8]。產(chǎn)品同時(shí)具有生姜和牛奶的營養(yǎng)價(jià)值，養(yǎng)顏美容，止咳安眠，對(duì)降血脂、降血壓、防止血栓形成及心肌梗塞等有特殊的療效，并且口感嫩滑，既緩解了激昂的強(qiáng)烈腥辣，又增添了奶香。

通過單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，可以確定姜汁撞奶的最佳配方：姜奶比為1∶20，糖奶比為1∶6，撞奶溫度為70 ℃，在此條件下，產(chǎn)品光滑乳白，有協(xié)調(diào)的姜香和奶香，營養(yǎng)、健康、可口，可以進(jìn)行大規(guī)模的推廣，制成半成品直接調(diào)和后食用，利用互聯(lián)網(wǎng)的便利，讓各地人們品嘗到最佳口感的姜汁撞奶。