響應(yīng)面法優(yōu)化淮山粘液質(zhì)酸奶發(fā)酵工藝研究

摘 要：采用響應(yīng)面法優(yōu)化了淮山粘液質(zhì)酸奶發(fā)酵工藝。采用中心組合試驗設(shè)計，考察了不同粘液質(zhì)粉添加量、蔗糖添加量、發(fā)酵劑接種量和發(fā)酵時間對酸奶品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：淮山粘液質(zhì)酸奶發(fā)酵的優(yōu)化工藝條件為粘液質(zhì)粉添加量1.6%、蔗糖添加量7.1%、發(fā)酵劑接種量4.9%、發(fā)酵時間5.9 h，此時產(chǎn)品感官評分為91.53。

關(guān)鍵詞：淮山；粘液質(zhì)粉；酸奶；發(fā)酵工藝

中圖分類號：TS252.54 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-060X（2018）08-0078-04

Optimization of Fermentation Process of Yam Mucilage Yogurt by Response Surface Methodology

ZHAN Jin-jing1，LIU Miao2，GUO Shi-yin2，SU Xiao-jun2，LI Qing-ming1，2

（1. International College， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， PRC； 2. College of Food Science and

Technology， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， PRC）

Abstract： The fermentation process of yam mucilage yogurt was optimized by response surface methodology. The effects of different yam mucilage flour addition， sucrose addition， inoculation quantity and fermentation time on yogurt quality was investigated by central composite design. The optimum fermentation parameters of the yogurt were as follows： yam mucilage flour 1.6%， sucrose7.1%， inoculation quantity 4.9% and fermentation time 5.9 h. The sensory score of the yogurt was 91.53.

Key words： yam； mucilage flour； yogurt； fermentation process

淮山中的粘液質(zhì)是一種具有清除自由基能力和抗氧化性的多糖與蛋白質(zhì)的復(fù)合體，具有良好的黏性與功能活性[1-3]。目前對淮山粘液質(zhì)的研究主要集中在其組成、提取工藝和流變特性等方面[4-6]。粘性是粘液質(zhì)的重要物理性質(zhì)，在食品工業(yè)中可作為天然的增稠劑和穩(wěn)定劑[7-8]。淮山營養(yǎng)豐富，許多研究者[9-12]對淮山酸奶的工藝進(jìn)行了研究，將淮山護(hù)色取汁，與牛奶混合發(fā)酵制成淮山酸奶，但對淮山中粘液質(zhì)在酸奶中的作用鮮見報道。為了提高淮山粘液質(zhì)的利用率，增加酸奶制品的多樣性，獲得一種兼具功能與營養(yǎng)的新型酸奶，對淮山粘液質(zhì)在發(fā)酵酸奶中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。根據(jù)淮山粘液質(zhì)的特性，以粘度和感官品質(zhì)為指標(biāo)，考察粘液質(zhì)粉添加量、蔗糖添加量、發(fā)酵劑接種量和發(fā)酵時間對淮山粘液質(zhì)酸奶品質(zhì)的影響。通過單因素試驗和響應(yīng)面試驗，得到最佳發(fā)酵工藝條件，為淮山粘液質(zhì)的利用提供了參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

雀巢全脂奶粉；蔗糖：購于湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東之源超市；粘液質(zhì)粉：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院制備；菌種：安琪酸奶發(fā)酵劑（嗜熱鏈球菌與保加利亞乳桿菌配比為1∶1），安琪酵母股份有限公司；MRS瓊脂培養(yǎng)基：廣東環(huán)凱微生物科技有限公司。

1.2 主要儀器

電子天平：BSA2202S，賽多利斯科學(xué)儀器有限公司；可見分光光度計：R0704135，上海尤尼柯儀器有限公司；旋轉(zhuǎn)式粘度計：DNJ-8S，上海越平科學(xué)儀器有限公司。

1.3 試驗設(shè)計

1.3.1 發(fā)酵乳制作工藝 參考文獻(xiàn)[13-14]進(jìn)行。

1.3.2 單因素試驗 考察粘液質(zhì)粉添加量（0、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%）、蔗糖添加量（4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%）、發(fā)酵劑接種量（2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%）、發(fā)酵時間（3、4、5、6、7、8、9 h）對酸奶粘度和感官品質(zhì)的影響。

1.3.3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗設(shè)計 根據(jù)單因素試驗的結(jié)果，以粘液質(zhì)粉添加量（%）、蔗糖添加量（%）、發(fā)酵劑接種量（%）、發(fā)酵時間（h）為自變量，以感官評分作為響應(yīng)值，四因素三水平的中心組合試驗。試驗設(shè)計見表1。

1.4 測定方法

粘度，采用旋轉(zhuǎn)式粘度計進(jìn)行測定，每組重復(fù)3次；感官評價，評價小組參照GB19302—2010《發(fā)酵乳》中所列的項目對淮山粘液質(zhì)酸奶的色澤、氣味、口感、凝乳狀態(tài)進(jìn)行評價，評分采用百分制。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果分析

研究了粘液質(zhì)粉、蔗糖和發(fā)酵劑添加量與發(fā)酵時間對酸奶品質(zhì)的影響，結(jié)果見圖1～4。由圖1可知，隨著淮山粘液質(zhì)粉添加量增加，酸奶的粘度和感官品質(zhì)均呈先增加后減小變化趨勢。適量的粘液質(zhì)粉添加量對產(chǎn)品口感改善、粘度增加起到一定作用。淮山粘液質(zhì)粉添加量為1.5%時，感官品質(zhì)達(dá)到最佳。由圖2可知，隨蔗糖添加量的增加，酸奶的粘度和感官品質(zhì)均呈先增加后減小變化趨勢。當(dāng)蔗糖添加量為7%時，淮山粘液質(zhì)酸奶感官品質(zhì)最高，分值為90.04。由圖3可知，隨發(fā)酵劑添加量的增加，酸奶的粘度和感官品質(zhì)均先增大后減小。當(dāng)發(fā)酵劑接種量為5%時，酸奶感官評分最高。由圖4可知，隨著發(fā)酵時間的延長，產(chǎn)品的粘度和感官品質(zhì)先升高后下降，當(dāng)發(fā)酵6 h時，酸奶品質(zhì)最佳。

2.2 響應(yīng)面模型建立及回歸方程分析

響應(yīng)面試驗結(jié)果和方差分析結(jié)果見表2和表3。由表3可知整體模型極顯著（P<0.01）；失擬項（P>0.05）不顯著，說明方程整體擬合度好，與實際情況較為吻合。其中，一次項A、二次項（A2、B2、C2、D2）和交

互項CD對結(jié)果影響極其顯著（P<0.01）；一次項B、C、D和交互項BC對結(jié)果影響顯著（P<0.05）；交互項AB、AC、AD、BD對結(jié)果影響不顯著。根據(jù)F值可知，各因素對淮山粘液質(zhì)酸奶品質(zhì)影響由大到小排序為：A>D>B>C，即為粘液質(zhì)粉添加量>發(fā)酵時間>蔗糖添加量>接種量。

對數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，獲得回歸方程：Y=-546.083 33+74.800 00A+61.975 00B+76.975 00C+57.333 33D+0.250 00AB-0.250 00AC-0.850 00AD-1.450 00BC-0.325 00BD-2.850 00CD-22.383 33A2-3.733 33B2-5.020 83C2-3.383 33D2，該模型相關(guān)系數(shù)R2=0.946 7，R2Adj=0.893 4，表明89.34%的淮山粘液質(zhì)酸奶品質(zhì)變化可用此模型解釋，進(jìn)一步說明回歸方程擬合度可靠，可以用此模型對淮山粘液質(zhì)酸奶品質(zhì)進(jìn)行預(yù)測。

2.3 多因素交互作用分析

通過Design-Expert分析得到淮山粘液質(zhì)酸奶響應(yīng)曲面及等高線圖，見圖5。由圖5可知，粘液質(zhì)粉添加量從1%增加至2%，淮山粘液質(zhì)酸奶感官評分先增加后減小；蔗糖添加量為6%增加至7%時，淮山粘液質(zhì)酸奶感官評分先增加后減小；接種量為4%增加至6%時，淮山粘液質(zhì)酸奶感官評分先增加后減小；發(fā)酵時間從5 h增加至7 h時，淮山粘液質(zhì)酸奶感官評分先增加后減小。

2.4 工藝優(yōu)化

采用Design-Export得到的最佳發(fā)酵條件為：粘液質(zhì)粉添加量1.57%、蔗糖添加量7.14%、接種量4.93%、發(fā)酵時間5.85 h，此時淮山粘液質(zhì)酸奶的感官品質(zhì)評分為91.68。根據(jù)實際生產(chǎn)條件，將最佳發(fā)酵條件適當(dāng)調(diào)整。奶粉∶水的比例為1∶7，發(fā)酵溫度42℃，粘液質(zhì)粉添加量1.6%、蔗糖添加量7.1%、接種量4.9%、發(fā)酵時間5.9 h。在此條件下對淮山粘液質(zhì)酸奶進(jìn)行3次發(fā)酵試驗，其感官評分為（91.53±0.50）分，響應(yīng)的試驗值與回歸方程的預(yù)測值良好吻合。

3 結(jié) 論

通過單因素試驗的試驗結(jié)果確定了響應(yīng)面優(yōu)化試驗方案，根據(jù)響應(yīng)面結(jié)果分析與比較，各因素對淮山粘液質(zhì)酸奶品質(zhì)影響由大到小排序為：粘液質(zhì)粉添加量>發(fā)酵時間>蔗糖添加量>接種量。得到的最佳發(fā)酵條件為：粘液質(zhì)粉添加量1.6%、蔗糖添加量7.1%、接種量4.9%、發(fā)酵時間5.9 h，此時產(chǎn)品感官評分為91.53。研究結(jié)果對開發(fā)淮山粘液質(zhì)酸奶具有重要的指導(dǎo)意義。

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（責(zé)任編輯：夏亞男）