響應面法優化靈芝孢子粉糙米酵素復合乳飲料的制備工藝

于靖輝，董愷論，王俊玲，楊 闖

(吉林農業科技學院，吉林 吉林 132101)

靈芝孢子粉是靈芝在成熟期的時候從靈芝菌褶中彈射出來的非常微小的卵形生殖細胞[1]，具有靈芝的全部遺傳物質和保健作用，其營養價值比靈芝更高，保健功效是靈芝實體的幾十倍。因其富含多糖、核酸、核苷酸、蛋白質及酶類等多種有益活性成分[2]，已成為近年來功能性食品開發研究的熱點之一。

糙米酵素是微生物利用糙米中營養成分經過自身代謝生成的混合酶體系[3]，經過發酵后不僅改善了糙米質地緊密、口感差等缺點，而且其中所含有的γ-氨基丁酸(GABA)、谷胱甘肽、谷維素等生理活性成分含量都顯著提高[4]，進而增加糙米的營養價值，提高其保健功能[5]。

以靈芝孢子粉、糙米酵素和純牛奶為主要原料，利用單因素試驗，響應面分析對其制備工藝進行了優化，生產出一種富含營養并具有多種保健功效的新型復合乳飲料。

1 材料與方法

1.1 材料及試劑

糙米，購于吉林市農貿市場；安琪活性酵母、純牛奶、白砂糖、羧甲基纖維素(CMC)等均為市售；葡萄糖、氯化鈉、谷氨酸鈉、檸檬酸等均為食品級。

1.2 儀器及設備

AL204-IC電子天平(梅特勒-托利多儀器上海有限公司生產)，HC-100T多功能粉碎機(河城工貿有限公司生產)，SW-CJ-2FD凈化工作臺(上海新苗醫療器械制造有限公司生產)，MLS-3750高壓蒸汽滅菌鍋(三洋電機株式會社生產)，HZQ-F160A高低溫恒溫振蕩培養箱、DHG-9240A電熱鼓風干燥箱(上海一恒科學儀器有限公司生產)。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

靈芝孢子粉、糙米酵素

↓

純牛奶→混合調配→均質→滅菌→冷卻→成品

↑

白砂糖、CMC

1.3.2 操作要點

糙米酵素的制備[6]：精心篩選優質糙米，去除霉變材料及雜質，洗凈后進行發芽處理，放置于鼓風干燥箱中干燥，然后采用粉碎機粉碎，過篩，置于4℃冰箱中備用。制備糙米培養基，然后于121℃條件下滅菌20 min備用。在糙米培養基中接種3%已活化好的酵母菌菌種，然后于120 r/min、30℃的條件下振蕩培養8 h，即為制備好的糙米酵素。

調配：將準備好的糙米酵素、靈芝孢子粉和純牛奶按一定比例混合，然后加入一定量的白砂糖和CMC穩定劑，充分攪拌混勻，避免出現溶解不完全情況。

均質及滅菌：采用高壓均質機，均質壓力為20 MPa，使懸浮粒子進一步受壓破碎。然后采用巴氏滅菌的方法在60℃條件下滅菌30 min，最后冷卻至室溫即可。

1.3.3 實驗設計

以感官評定評分作為指標[7-8]，在單因素實驗數據基礎上，采用軟件 Design Expert 8.0.6 進行設計。最終根據響應面法來確定各相關因素之間的交互作用，篩選出優化的工藝條件。

2 結果與分析

2.1 響應面法實驗設計

在單因素試驗基礎上，確定響應面試驗因素分別為糙米酵素添加量(%)、靈芝孢子粉添加量(%)、純牛奶添加量(%)和白砂糖添加量(%)。每個因素下分別選擇3個水平進行響應面試驗，以感官評定評分作為響應值，優化靈芝孢子粉糙米酵素復合乳飲料的最佳配比，其因素水平見表1。

2.2 響應面數學模型的建立

利用Design-Expert 8.0.6軟件得到以感官評分為目標函數的多項回歸方程如下：

Y=+94.80+2.08A+1.50B+1.58C+0.67D+0.75AB-2.25AC+0.25AD-2.75BC-1.50BD-0.25CD-7.98A2-8.11B2-5.73C2-7.36D2

表1 響應面試驗因素水平表Tab.1 Level of response surface method

2.3 回歸模型方差分析

2.4 感官評定的響應面結果

根據響應面分析，可以形象地顯示出最佳參數與各參數之間的相互作用。根據上述模擬二次多項回歸模型和對其方差分析，得到最佳的制備工藝為糙米酵素添加量3.56%、靈芝孢子粉添加量0.31%、純牛奶添加量40.94%、白砂糖添加量7.04%，感官評分為95.07。

2.5 驗證試驗

為了檢驗試驗操作的合理性與可行性，在實際操作中，將響應面分析法的優化條件調整為糙米酵素添加量為4%、靈芝孢子粉添加量為0.3%、純牛奶添加量為41%、白砂糖添加量為7%，在此條件下對靈芝孢子粉糙米酵素復合乳飲料進行3次重復實驗，得到的平均分為94分，說明采用響應面優化靈芝孢子粉糙米酵素復合乳飲料的回歸方程擬合良好，準確度較高，可以用來預測最佳工藝。

表2 回歸方程系數及顯著性檢驗表Tab.2 Coefficient of regression equation and significance testing

3 結論

以靈芝孢子粉、糙米酵素和純牛奶為主要原料，通過單因素試驗和響應面優化試驗確定了靈芝孢子粉糙米酵素復合乳飲料的最佳工藝條件為糙米酵素添加量為4%、靈芝孢子粉添加量為0.3%、純牛奶添加量為41%、白砂糖添加量為7%，感官評分為94分。采用此工藝條件加工出來的靈芝孢子粉糙米酵素復合乳飲料色澤均勻，奶香、米香、醇香明顯，無腥味，口感絲滑，甜度適中，無分層，無沉淀，具有獨特風味。