響應面法優化薏苡仁無蔗糖酸奶生產工藝

摘要：采用薏苡仁漿替代部分復原乳，赤蘚糖醇替代蔗糖，制備薏苡仁無蔗糖酸奶。在單因素實驗基礎上，采用響應面分析方法，優化薏苡仁漿添加量、赤蘚糖醇添加量、發酵劑添加量的工藝參數。經過響應面優化實驗，確定薏苡仁酸奶生產的最優工藝參數為：薏苡仁漿添加量24%、赤蘚糖醇添加量4.5%、發酵劑添加量1.8%。該條件下，薏苡仁酸奶的感官得分為92.1分，酸奶酸度為85oT，乳酸菌數量為5.75×109 CFU/mL。

關鍵詞：薏苡仁；無蔗糖酸奶；響應面優化；感官評價

中圖分類號：TS252.4 文獻標志碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20240525

基金項目：山西省高等學校大學生創新創業訓練計劃項目（20240778）。

Optimization of production process coix seed sugar-free yogurt by response surface methodology

Shi Shaoqi， Qi Xiangxiang， Xu Yulu， Jia Shifang

（School of Chemical Engineering and Technology， Taiyuan University of Science and Technology， Taiyuan， Shanxi 030000）

Abstract： Coix seed non-sucrose yogurt was prepared by using coix seed pulp instead of partially restored milk and erythritol instead of sucrose. On the basis of single factor test， response surface analysis method was used to optimize the technological parameters of addition amount of coix seed pulp， erythritol and starter. The optimal parameters of coix seed yogurt production were as follows： 24% coix seed pulp， 4.5% erythritol and 1.8% starter culture. Under these conditions， the sensory score of coix seed yogurt was the highest at 92.1， the acidity of yogurt prepared is 85 ° T and the quantity of lactic acid bacteria is 5.75×109 CFU/mL.

Key words： coix seed； sugar-free yogurt； response surface optimization； sensory evaluation

薏苡仁是禾本科多年生草本植物薏苡的種仁，富含蛋白質以及人體所需的八種必需氨基酸，其中不飽和脂肪酸亞油酸含量略高于小麥、大米等谷物類，含有薏苡仁酯、薏苡素、薏苡多糖等特殊生理活性成分。薏苡仁的營養價值在禾本科植物中占第一位，有“世界禾本科植物之王”的美稱，在新產品的開發方面有很大的潛在應用價值，前景廣闊[1-5]。

本實驗將薏苡仁打成漿，替代部分牛奶，并以赤蘚糖醇代替蔗糖，制備一款集營養與保健功能于一體的新型薏苡仁無蔗糖酸奶，并通過單因素以及響應面優化實驗，探究薏苡仁無蔗糖酸奶的最佳工藝條件。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

薏苡仁：市售；牛奶：山西古城牛奶乳業集團有限公司；赤蘚糖醇：安徽中弘生物工程有限公司；發酵劑（科漢森903）：丹麥科漢森股份有限公司；MRS培養基：廣東環凱微生物科技有限公司；0.1 mol/L氫氧化鈉標準溶液、酚酞指示劑：北京奧博星生物技術有限責任公司。

1.2 設備與儀器

SPJ-150L型生化培養箱：常州市頂新實驗儀器有限公司；BCD-572WDENU1型冰箱：海爾集團；DJ12B-DEG1型打漿機、WT2118型電磁爐：美的集團；GJJ-006/40型高壓均質機：北京金洋萬達科技有限公司；FW-80型高速粉碎機：杭州匯爾儀器設備有限公司；STKA-HF24J型電烤箱：廣東圣托智能設備有限公司；JM-A20002型電子秤：慈溪紅鉆衡器設備有限公司；DHG-9426型恒溫干燥箱：上海精宏實驗設備有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 薏苡仁無蔗糖酸奶工藝流程及操作要點[6-10]

原料乳預處理→調配→均質→殺菌→冷卻→接種→發酵→灌裝→冷藏后熟。

原料乳預處理：將薏苡仁在180 ℃下烘烤15 min熟化，將熟化后的薏苡仁以m薏苡仁∶V水= 1∶8的比例進行煮制20 min，并打漿處理，過濾后獲得薏苡仁漿，備用。

調配：將薏苡仁漿與牛奶、赤蘚糖醇混合均勻。

均質：將混合溶液進行均質，溫度為60 ℃～65 ℃、壓力15～20 MPa。

殺菌：對均質化后的混合乳液進行巴氏滅菌（65 ℃、30 min）。冷卻：經過滅菌后，將牛奶迅速降溫到40 ℃ ～42 ℃。接種：在42 ℃下，無菌接種并均勻攪拌20 min。發酵：在42 ℃下，發酵6 h，酸度達到75～85°T時即可停止發酵。

冷藏后熟：將發酵后的薏苡仁無蔗糖酸奶迅速冷卻，放入0 ℃～4 ℃的冰箱中，放置24 h冷藏后熟即可。

1.3.2 單因素實驗

薏苡仁漿添加量的單因素實驗：赤蘚糖醇添加量為4%，發酵劑添加量為1.5%，薏苡仁漿添加量分別為10%、20%、30%、40%、50%，以感官評分為主要評價指標，確定薏苡仁漿的最佳添加量。

赤蘚糖醇添加量的單因素實驗：薏苡仁漿添加量為20%，發酵劑添加量為1.5%，赤蘚糖醇的添加量分別為1%、2%、3%、4%、5%，以感官評分為主要評價指標，確定赤蘚糖醇的最佳添加量。

發酵劑添加量的單因素實驗：薏苡仁漿添加量為20%，赤蘚糖醇量添加量為4%，菌種的添加量分別為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%，以感官評分為主要評價指標，確定發酵劑的最佳添加量。

1.3.3 響應曲面優化實驗

在單因素的基礎上，以薏苡仁漿添加量、赤蘚糖醇添加量、發酵劑添加量為自變量，以感官評分為響應值，根據Box-Benhnken的中心組合實驗設計原理，進行三因素三水平實驗，見表1。

1.3.4 薏苡仁酸奶的感官品質評價

組建感官評價小組，對薏苡仁無蔗糖酸奶從組織狀態、滋味、色澤以及氣味等幾方面進行打分，感官評分標準見表2[11-13]。

1.3.5 薏苡仁酸奶酸度測定

根據GB 5009.239—2016《食品安全國家標準食品酸度的測定》進行測定。

1.3.6 薏苡仁酸奶乳酸菌總數測定

根據GB 4789.35—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗 乳酸菌檢驗》進行測定。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗

2.1.1 薏苡仁漿添加量對薏苡仁酸奶感官評分的影響

由圖1可知，當部分薏苡仁漿替代牛奶發酵后，薏苡仁的風味與酸奶相互融合，酸奶的感官品質與烘烤后的薏苡仁口感相結合；當薏苡仁漿添加量為20%時，酸奶凝乳狀態良好，組織細膩不分層，既有酸奶特有的發酵風味，又具備焙烤后的薏苡仁特殊的芳香，感官品質最好；當薏仁添加量超過20%時，酸奶口感變差，評分降低，這可能是由于薏仁添加量過大導致酸奶組織狀態較差，薏苡仁味道蓋過酸奶風味有關[14-15]。因此，薏苡仁漿添加量為20%時，酸奶感官評分最高，為88.2分。

2.1.2 赤蘚糖醇添加量對薏苡仁酸奶感官評分的影響

由圖2可知，赤蘚糖醇替代部分牛奶發酵成酸奶后，隨著赤蘚糖醇替代量的增加，酸奶的口感逐漸由偏酸—酸甜可口—偏甜轉變。當赤蘚糖醇的添加量為4%時，酸奶口感最好，感官評分最高，為89.5分。

2.1.3 發酵劑添加量對薏苡仁酸奶感官評分的影響

發酵劑添加量對薏苡仁酸奶成品的組織狀態影響較大，當發酵劑添加量低于0.5%時，發酵劑的數量不足以將薏苡仁漿和牛奶的混合物形成凝乳狀態，發酵不成功。當發酵劑添加量大于0.5%時，酸奶的凝乳狀態開始變好，感官評分增加；當發酵劑添加量達到1.5%時，此時酸奶的組織狀態最好，均勻細膩，組織狀態良好，酸甜適宜，感官評分最高，為90.1分（見圖3）；發酵劑添加量繼續增大后，酸奶組織狀態變化不大，但是滋味逐漸變酸，感官評分開始下降[16-17]。

2.2 響應面優化試驗

根據薏苡仁漿添加量、赤蘚糖醇添加量、發酵劑添加量3個單因素的實驗結果，利用Design Expert 8.0軟件對其進行中心組合設計實驗，響應值為感官評分，實驗設計及結果如表3所示。

運用軟件對響應值進行回歸分析，結果見表4。

由表4可知，整體模型P<0.01，失擬項不顯著，說明該方程對實驗擬合較好，所選的因素之間存在著顯著的回歸關系，用此模型可以預測薏苡仁漿添加量、赤蘚糖醇添加量、發酵劑添加量3個因素的響應值，3個因素對感官評分的影響程度為：薏苡仁漿添加量（A）>發酵劑添加量（C）>赤蘚糖醇添加量（B）。

利用Design Expert 8.0軟件得到各響應面三維圖，如圖4～圖6所示。

從圖4～圖6可以觀察到，薏苡仁漿添加量對感官評分影響極顯著，發酵劑添加量對感官評分影響顯著。

通過Design expert 8.0分析預測，制備薏苡仁無蔗糖酸奶的最優條件為薏苡仁漿添加量23.95%、赤蘚糖醇添加量4.3%、發酵劑添加量1.78%，感官評分為91.8分。

根據響應面預測結果，將條件調整為薏苡仁漿添加量24%、赤蘚糖醇添加量4.5%、發酵劑添加量1.8%，進行3組平行驗證實驗，其感官評分平均值為92.1分，與理論預測值（91.8分）擬合程度較好。

2.3 薏苡仁酸奶的質量檢測結果

薏苡仁酸奶成品酸度為85°T，乳酸菌數量為5.75×109 CFU/mL。

3 結 論

在單因素實驗的基礎上，通過響應面優化實驗，對薏苡仁漿添加量、赤蘚糖醇添加量、發酵劑添加量3個因素進行響應曲面分析，綜合分析確定的最佳工藝條件為薏苡仁漿添加量24%、赤蘚糖醇添加量4.5%、發酵劑添加量1.8%。在此條件下，薏苡仁酸奶的感官得分最高92.1分。此工藝優化研究為植物基酸奶的開發提供了一定的研究基礎和思路。

參 考 文 獻

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