云耳蔓菁復(fù)合營(yíng)養(yǎng)粉配方的響應(yīng)面優(yōu)化及品質(zhì)分析

陳家樂(lè)，雍靖靖，董如意，崔淑文，李貝貝，劉璐萍

（新疆理工學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院，新疆阿克蘇 843000）

黑木耳，又名黑菜、木耳、云耳，屬木耳科木耳屬，我國(guó)珍貴的藥食兼用膠質(zhì)真菌。黑木耳營(yíng)養(yǎng)豐富、質(zhì)地柔軟、味道鮮美，具有很多食療功效，有“素中之葷”和“素食之王”的美譽(yù)。黑木耳干品中富含蛋白質(zhì)、維生素、纖維素和鐵等營(yíng)養(yǎng)成分，具有補(bǔ)血、減肥、改善便秘等功效，對(duì)冠心病、動(dòng)脈硬化、心腦血管病頗為有益，對(duì)人體消化系統(tǒng)有良好的潤(rùn)滑作用，起到清胃滌腸的作用[1]。目前，市場(chǎng)上黑木耳大都是新鮮或是干制的，黑木耳以營(yíng)養(yǎng)粉的新面貌出現(xiàn)在市場(chǎng)上不僅可提高黑木耳產(chǎn)品附加值，還可延長(zhǎng)保質(zhì)期，保留黑木耳獨(dú)特風(fēng)味，滿(mǎn)足市場(chǎng)需求、提高經(jīng)濟(jì)效益[2]。

恰瑪古，又名蕪菁、蔓菁、諸葛菜，屬十字花科蕓薹屬草本植物，根為球狀成白色，是新疆各族人民普遍食用的一種蔬菜，其花、根、種子可入藥。恰瑪古具有消食下氣、解毒消腫的作用，對(duì)于消化不良、咳嗽、脹氣等癥狀的治療功效較佳[3]。目前，我國(guó)對(duì)于恰瑪古產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)仍處于粗加工階段。以黑木耳、恰瑪古為主要原料，對(duì)復(fù)合營(yíng)養(yǎng)粉的工藝優(yōu)化進(jìn)行研究，以期為復(fù)合型營(yíng)養(yǎng)粉下一步研究提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮黑木耳、恰瑪古（新鮮無(wú)腐敗、無(wú)霉變），市售；全脂奶粉，阿拉爾新農(nóng)乳業(yè)有限責(zé)任公司提供；赤蘚糖醇，余姚綠谷工坊食品有限公司提供，麥芽糊精，山東西王糖業(yè)有限公司提供。

1.2 儀器與設(shè)備

JA3003N 型電子天平、JA3003N 型試驗(yàn)檢測(cè)機(jī)械天平，上海佑科儀器儀表有限公司產(chǎn)品；HH-S26型六孔恒溫水浴鍋，上海坤誠(chéng)科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；GZX-9030MBZ 型電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海博迅醫(yī)療生物儀器股份有限公司產(chǎn)品；MF J-W300 型多功能研磨機(jī)，北京利仁科技股份有限公司產(chǎn)品；50 目過(guò)濾網(wǎng)篩，奕鑫篩網(wǎng)制品廠產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

黑木耳→浸泡、分選→清洗→切分→烘干→研磨→過(guò)篩→樣品1 裝罐；

恰瑪古→清洗、精選→去皮→清洗→切片（2.0～2.5 cm）→烘干→研磨→過(guò)篩→樣品2 裝罐；

樣品1、2 配比→殺菌→裝罐。

1.3.2 操作要點(diǎn)

（1）原料選擇。選用生長(zhǎng)良好，無(wú)腐爛、無(wú)病蟲(chóng)危害的優(yōu)質(zhì)黑木耳、恰瑪古。

（2）清洗。對(duì)黑木耳、恰瑪古分別挑選，對(duì)恰瑪古進(jìn)行清洗、精選、去皮、切片、高壓蒸煮，對(duì)黑木耳進(jìn)行浸泡、清洗、切分、高壓蒸煮[4]。

（3）烘干。將蒸煮后的黑木耳與恰瑪古分別進(jìn)行烘干，黑木耳烘干條件為60 ℃，9 h，恰瑪古烘干條件為75 ℃，（9±1）h[5]。

（4）研磨。將烘干后的黑木耳脆片、恰瑪古脆片分別進(jìn)行研磨。

（5）過(guò)篩。將研磨后的黑木耳、恰瑪古粉分別進(jìn)行100 目過(guò)篩，備用。

（6）稱(chēng)量、按比例配料、混勻。按一定比例準(zhǔn)確稱(chēng)量營(yíng)養(yǎng)粉配料，通過(guò)試驗(yàn)確定配比，在干燥環(huán)境下將各種配料混合均勻[6]。

1.4 單因素試驗(yàn)

根據(jù)試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)配方中的基礎(chǔ)成分（以20 g黑木耳與恰瑪古總量為基本質(zhì)量，麥芽糖醇添加量為14.2%）相同，進(jìn)一步調(diào)節(jié)黑木耳與恰瑪古質(zhì)量比、全脂奶粉添加量、赤蘚糖醇添加量3 個(gè)因素，并評(píng)估各因素對(duì)復(fù)合營(yíng)養(yǎng)粉產(chǎn)品感官評(píng)分的影響[7-8]。

1.4.1 黑木耳與恰瑪古質(zhì)量比對(duì)營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分的影響

當(dāng)全脂奶粉添加量55%，麥芽糊精添加量14.2%，赤蘚糖醇添加量2.1%時(shí)，黑木耳∶恰瑪古質(zhì)量比分別為1∶1，2∶1，3∶1，4∶1，5∶1（g∶g），確定黑木耳∶恰瑪古的最適質(zhì)量比。

1.4.2 全脂奶粉添加量對(duì)營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分的影響

當(dāng)黑木耳∶恰瑪古質(zhì)量比3∶1（g∶g），麥芽糊精添加量14.2%，赤蘚糖醇添加量2.1%時(shí)，全脂奶粉添加量分別為55%，60%，65%，70%，75%，確定全脂奶粉的最適添加量。

1.4.3 赤蘚糖醇添加量對(duì)營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分的影響

當(dāng)黑木耳∶恰瑪古質(zhì)量比3∶1（g∶g），全脂奶粉添加量60%，麥芽糊精添加量14.2%時(shí)，赤蘚糖醇添加量分別為2.1%，2.3%，2.5%，2.7%，2.9%，確定赤蘚糖醇的最適添加量。

1.5 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

結(jié)合單因素試驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)Box-behnken 中心組合設(shè)計(jì)原理，選取黑木耳與恰瑪古質(zhì)量比、全脂奶粉添加量、赤蘚糖醇添加量3 個(gè)因素為自變量，以A，B，C 表示，以營(yíng)養(yǎng)粉的感官評(píng)分為響應(yīng)值，通過(guò)響應(yīng)面分析法得出統(tǒng)計(jì)模型。

研究發(fā)現(xiàn)，影響乙肝肝硬化患者生活質(zhì)量的因素包括性別，心理狀態(tài)，社會(huì)支持，癥狀體驗(yàn)，延伸性護(hù)理及并發(fā)癥這幾方面，下面對(duì)這些影響因素作一探討。

響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1[9]。

1.6 云耳蔓菁復(fù)合營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)定

云耳蔓菁復(fù)合營(yíng)養(yǎng)粉的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 云耳蔓菁復(fù)合營(yíng)養(yǎng)粉的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

選取10 名食品科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生組成感官評(píng)價(jià)小組，對(duì)云耳蔓菁復(fù)合營(yíng)養(yǎng)粉進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，不同的樣品用數(shù)字編碼，云耳蔓菁復(fù)合營(yíng)養(yǎng)粉被隨機(jī)分發(fā)到各個(gè)評(píng)分者，每次評(píng)估前，小組成員使用飲用水漱口[10-11]。

1.7 數(shù)據(jù)處理

采用Origin 2022 作圖，Design Expert 8.0.6 軟件進(jìn)行響應(yīng)面分析，Design Expert 13 進(jìn)行顯著性分析，p＜0.05 認(rèn)為有統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性差異，p＜0.01 認(rèn)為有統(tǒng)計(jì)學(xué)極顯著性差異。

1.8 營(yíng)養(yǎng)粉基本組分測(cè)定方法

淀粉采用GB 5009.9—2016《食品中淀粉的測(cè)定》 酶水解法測(cè)定；還原糖采用GB 5009.7—2016《食品中還原糖的測(cè)定》測(cè)定；蛋白質(zhì)采用GB5009.5—2016《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》凱氏定氮法測(cè)定；脂肪采用GB 5009.6—2016《食品中脂肪的測(cè)定》索氏抽提法測(cè)定；水分采用GB 5009.3—2016《食品中水分的測(cè)定》直接干燥法測(cè)定；鈣采用GB 5009.92—2016《食品中鈣的測(cè)定》測(cè)定[12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 黑木耳與恰瑪古質(zhì)量比對(duì)營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分的影響

黑木耳與恰瑪古質(zhì)量比對(duì)營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖1。

圖1 黑木耳與恰瑪古質(zhì)量比對(duì)營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分的影響

由圖1 可知，營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分呈先上升后下降的趨勢(shì)，并且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（p＜0.05）。在黑木耳與恰瑪古質(zhì)量比為1∶1～2∶1 時(shí)，黑木耳與恰瑪古質(zhì)量比的增加對(duì)營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分不顯著，隨著黑木耳與恰瑪古質(zhì)量比的增加，營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分呈上升趨勢(shì)；當(dāng)黑木耳與恰瑪古質(zhì)量比為3∶1 時(shí)，感官評(píng)分接近最大值；當(dāng)繼續(xù)增加黑木耳與恰瑪古質(zhì)量比，會(huì)因黑木耳含量過(guò)高使?fàn)I養(yǎng)粉出現(xiàn)苦味，導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分下降。綜合考慮，選用黑木耳與恰瑪古質(zhì)量比為3∶1。

2.1.2 全脂奶粉添加量對(duì)營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分的影響

全脂奶粉添加量對(duì)營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖2。

圖2 全脂奶粉添加量對(duì)營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分的影響

由圖2 可知，營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分呈先上升后下降的趨勢(shì)，并且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（p＜0.05）。在全脂奶粉添加量為55%～60%時(shí)，隨著全脂奶粉添加量的增長(zhǎng)，營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分呈上升趨勢(shì)；當(dāng)全脂奶粉添加量為60%時(shí)，營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分達(dá)到最大值；當(dāng)繼續(xù)增加全脂奶粉的添加量時(shí)，會(huì)使?fàn)I養(yǎng)粉產(chǎn)生過(guò)重的甜膩感，甚至營(yíng)養(yǎng)粉奶味過(guò)重，導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分逐漸降低。綜合考慮，選用全脂奶粉添加量為60%。

2.1.3 赤蘚糖醇添加量對(duì)營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分的影響

赤蘚糖醇添加量對(duì)營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖3。

圖3 赤蘚糖醇添加量對(duì)營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分的影響

由圖3 可知，營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分呈先上升后下降的趨勢(shì)，且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（p＜0.05）。在赤蘚糖醇添加量為2.1%～2.5%時(shí)，隨著赤蘚糖醇添加量的增長(zhǎng)，營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分呈上升趨勢(shì)；當(dāng)赤蘚糖醇添加量為2.5%時(shí)，營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分達(dá)到最大值；最后赤蘚糖醇添加量為2.7%～2.9%時(shí)，隨著赤蘚糖醇添加量的增長(zhǎng)，營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分呈上升趨勢(shì)，但對(duì)比整體是最低的；當(dāng)繼續(xù)增加赤蘚糖醇的添加量時(shí)，會(huì)使?fàn)I養(yǎng)粉產(chǎn)生過(guò)重的甜味，導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分降低。綜合考慮，選用赤蘚糖醇添加量為2.5%。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

參考單因素試驗(yàn)結(jié)果，建立響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表，以黑木耳與恰瑪古質(zhì)量比（A）、全脂奶粉添加量（B）、赤蘚糖醇添加量（C）作為研究的3 個(gè)因素，以感官評(píng)分作為最終響應(yīng)值（Y），確定影響感官評(píng)分的各因素最佳水平，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計(jì)。

響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

2.3 回歸方程方差及顯著性分析

利用Design Expert 軟件以黑木耳與恰瑪古質(zhì)量比、全脂奶粉添加量、赤蘚糖醇添加量等影響營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分的3 個(gè)因素的中心組合試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行二次多項(xiàng)式回歸擬合，得到方程式為：

為檢驗(yàn)各因素對(duì)感官評(píng)分的影響和回歸方程的可信度，對(duì)所有有效數(shù)據(jù)的回歸方程進(jìn)行方差分析。

回歸模型方差分析見(jiàn)表4。

表4 回歸模型方差分析

由表4 可知，模型的F 為116.45，p＜0.000 1，模型達(dá)到極顯著。模型失擬項(xiàng)p=0.702 2＞0.050 0，即模型失擬項(xiàng)不顯著，擬合程度好。決定系數(shù)R2=0.993 4，表明模型擬合性好、誤差小。相關(guān)系數(shù)R2Adj=0.984 8，源于試驗(yàn)所選影響因素，即來(lái)源于黑木耳與恰瑪古質(zhì)量比、全脂奶粉添加量、赤蘚糖醇添加量。因此，該模型可用于對(duì)復(fù)合營(yíng)養(yǎng)粉的感官評(píng)分進(jìn)行分析與預(yù)測(cè)。在回歸模型中，C，AB，A2，B2，C2對(duì)感官評(píng)分的影響極其顯著；其他交互影響均不顯著。F 值反映各因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)影響的程度，方差分析顯示FA=7.95，F(xiàn)B=0.318 2，F(xiàn)C=45.82。因此，在試驗(yàn)范圍內(nèi)各因素對(duì)感官評(píng)分的影響程度大小依次為赤蘚糖醇添加量＞黑木耳與恰瑪古質(zhì)量比＞全脂奶粉添加量[13]。

2.4 響應(yīng)面優(yōu)化曲線(xiàn)圖分析

用Design Expert 8.0.6 和Origin 軟件作圖，根據(jù)Box-behnken 中心組合試驗(yàn)的設(shè)計(jì)，經(jīng)多元回歸方程擬合后產(chǎn)生的三維響應(yīng)面及其等高線(xiàn)圖可直觀反映試驗(yàn)中自變量對(duì)感官評(píng)價(jià)得分影響及自變量之間的作用。其中，曲面陡峭程度越大，對(duì)目標(biāo)影響越大；在等高線(xiàn)中等高線(xiàn)越密集且呈現(xiàn)橢圓形，對(duì)目標(biāo)影響越大。

黑木耳與恰瑪古質(zhì)量比與全脂奶粉添加量對(duì)營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分的交互影響見(jiàn)圖4，全脂奶粉添加量與赤蘚糖醇添加量對(duì)營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分的交互影響見(jiàn)圖5，黑木耳與恰瑪古質(zhì)量比與赤蘚糖醇添加量對(duì)營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分的交互影響見(jiàn)圖6[14]。

圖4 黑木耳與恰瑪古質(zhì)量比與全脂奶粉添加量對(duì)營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分的交互影響

圖5 全脂奶粉添加量與赤蘚糖醇添加量對(duì)營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分的交互影響

圖6 黑木耳與恰瑪古質(zhì)量比與赤蘚糖醇添加量對(duì)營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分的交互影響

由圖4～圖6 可知，①在圖4（a）中，曲面的陡峭程度A＞B，即黑木耳與恰瑪古質(zhì)量比對(duì)于營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分的影響大于全脂奶粉添加量；在圖5（a）中，根據(jù)陡峭程度判斷，C＞B，即全脂奶粉添加量對(duì)于營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分的影響大于赤蘚糖醇添加量；在圖6（a）中，曲面的陡峭程度C＞A，即赤蘚糖醇添加量對(duì)于營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分的影響大于黑木耳與恰瑪古質(zhì)量比。因此，赤蘚糖醇添加量在三因素試驗(yàn)中起主導(dǎo)作用。②在圖4（b）～圖6（b）中，C 的等高線(xiàn)相對(duì)密集，A 次之，B 相對(duì)稀疏，即赤蘚糖醇添加量對(duì)營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分的影響最大，而黑木耳與恰瑪古質(zhì)量比對(duì)營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分的影響大于全脂奶粉添加量。綜上所述，該結(jié)果與方差分析結(jié)果相同，即C＞A＞B，且最佳預(yù)測(cè)點(diǎn)在試驗(yàn)范圍內(nèi)，其模型的擬合度較高，故可確定為最優(yōu)加工工藝。

2.5 最優(yōu)配方的驗(yàn)證試驗(yàn)

根據(jù)回歸模型方程及方差分析，得到營(yíng)養(yǎng)粉的最佳工藝參數(shù)為黑木耳與恰瑪古質(zhì)量比3.37∶1，全脂奶粉添加量61.59%，赤蘚糖醇添加量2.5%，按照上述工藝制作的營(yíng)養(yǎng)粉的感官評(píng)分預(yù)測(cè)值為92.41 分。根據(jù)響應(yīng)面分析的最優(yōu)配方，經(jīng)3 次驗(yàn)證性試驗(yàn)，營(yíng)養(yǎng)粉的感官評(píng)分為91.87 分，其結(jié)果與回歸模型預(yù)測(cè)值相近，能反映出回歸模型的準(zhǔn)確性，同時(shí)該模型也能夠很好地反映出最優(yōu)的加工工藝條件。

2.6 營(yíng)養(yǎng)粉基本組分測(cè)定方法

對(duì)優(yōu)化后的營(yíng)養(yǎng)粉配方進(jìn)行基本營(yíng)養(yǎng)成分分析，其中碳水化合物含量為65.3 g/100 g，蛋白質(zhì)含量為1.313 g/100 g，脂肪含量為22.4 g/100 g，水分含量為5.3 g/100 g，鈣含量為462 mg/100 g。

3 結(jié)論

以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，通過(guò)單因素試驗(yàn)、Boxbehnken 中心組合設(shè)計(jì)對(duì)配方進(jìn)行優(yōu)化，最終確定復(fù)合營(yíng)養(yǎng)粉最佳配方為黑木耳與恰瑪古質(zhì)量比3.37∶1，全脂奶粉添加量61.59%，赤蘚糖醇添加量2.5%，麥芽糊精添加量14.2%。此配方下的云耳蔓菁復(fù)合營(yíng)養(yǎng)粉口感醇厚、細(xì)膩，香甜適口，具有很好的色澤和外觀形態(tài)，風(fēng)味獨(dú)特。對(duì)營(yíng)養(yǎng)粉進(jìn)行基本營(yíng)養(yǎng)成分分析，碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、水分、鈣含量分別為65.3%，1.31%，22.4%，5.3%，0.46%。通過(guò)添加黑木耳與恰瑪古為營(yíng)養(yǎng)粉提供了營(yíng)養(yǎng)成分，豐富其風(fēng)味，為開(kāi)發(fā)富含黑木耳、恰瑪古的休閑食品提供參考。