响应面法对燕麦酸奶配方的优化

摘要:以生牛乳、酶解燕麦粉为原料，以感官评价为指标，利用响应面法对燕麦酸奶的配方进行优化。结果表明，燕麦酸奶的配方为酶解燕麦粉添加量 4.2%、蔗糖添加量 8.0 %、乳清蛋白粉添加量 1.2 %。研制的燕麦酸奶具有燕麦的香味，组织细腻，风味俱佳。
燕麦作为一种满意的粮饲兼用作物，是人们膳食结构中重要的食物资源。燕麦中营养成分较为丰富，裸燕麦中蛋白质、脂肪、矿物质元素总量及不饱和脂肪酸含量居谷物之首，并且燕麦中的水溶性膳食纤维β －葡聚糖也是谷物中含量的，欧美等国科学家对此相继进行了大量研究确认，食用燕麦具有降血压、降胆固醇的作用，还可以有效预防心脑血管疾病，β －葡聚糖就是其主要的功效成分。
酸奶营养丰富，口感鲜美，是一种深受人们喜爱的健康食品。酸奶除了保留了牛奶丰富的脂肪、蛋白质、碳水化合物、矿物质、维生素等营养素外，还含有大量活性乳酸菌。大量研究资料表明，乳酸菌在人体内能发挥许多生理功能:乳酸菌能调节胃肠道菌群分布、维持微生态平衡;提高食物消化率和生物效价;降低血清胆固醇;抗氧化、降血压;提高机体免疫力等。同时酸奶也是人体钙的来源，并且钙磷比例合适，钙的吸收利用率较高。
酸奶由于其特有的营养价值和保健功能，越来越受人们的关注和认可，是当今乳制品研究开发的一个主流。以酸奶为载体的许多功能型酸奶陆续上市，国外酸奶产品中低脂、低糖、低热量是主流产品，同时益生菌产品已经深入人心，添加植物提取物、植物营养素的产品也大行其道。国内酸奶产品深受日本、台湾的市场导向影响，目前以酸奶搭配药食同源及草本养生酸奶产品也是国内开发的重点，国内主要添加红枣、枸杞、莲子、魔芋、葛根等健康元素，同时益生菌及膳食纤维类酸奶也是市场主流。
本研究以生牛乳和酶解燕麦粉为原料，通过响应面法优化产品配方，研制出生产工艺简单并
符合消费者需求的低食品添加剂的燕麦酸奶。
1 试验材料与方法
1.1 材料
生牛乳;酶解燕麦粉;乳清蛋白粉;白砂糖;直投式发酵剂。
1.2 主要仪器
APV-1000 型质机，PHS-25 型数显 pH 计，DV-Ⅱ-PＲO 型粘度计，ＲW-20 型高速搅拌器，全自动灭菌锅，数显恒温水浴锅等。
1.3 工艺流程
生牛乳→调配→质→杀菌→冷却接种→发酵→冷却灌装→后熟→成品→检测。
1.4 工艺要点
(1)调配。将部分生牛乳升温至 45 ～ 50℃，加入所需乳清蛋白粉，搅拌 10 ～ 15min 至溶解后，静止水合 30min，然后部分生牛乳升温至 60～ 65℃ ，搅拌溶解酶解燕麦粉、白砂糖，溶解后定容;(2)质。调配好的混合基料进行质(65 ～ 70℃，一级压力 2 ～ 3MPa，二级压力 20 ～25MPa);(3)杀菌。基料采用 95 ± 2℃ 、300s 的巴氏杀菌方式;(4)接种、发酵。按照操作进行接种，发酵剂接种温度在 41 ～ 43℃，接种后应搅拌 10 ～15min，溶解匀后的基料在 41 ～ 43℃条件下保温发酵，当酸度达到 70 ～ 75
oT、pH 值为4.5 ～ 4.6 时进行破乳并终止发酵，搅拌 5 ～10min;(5)灌装。基料降温至 18 ～ 20℃，搅拌匀后灌装;(6)后熟。冷藏后熟温度 2 ～6℃，后熟时间 12 ～18h。
1.5 响应面法优化试验设计
根据单因素试验的结果，在添加80 %生牛乳的基础上对酶解燕麦粉添加量、蔗糖添加量、乳清蛋白粉添加量进行响应面法优化试验，产品的感官评分值为响应值，利用 Design-Expert 软件 Box-Behnken 设计法设计 3 因素 3 水平响应面分析试验，通过响应面分析，建立数学模型，以确定燕麦酸奶的配方。
1.6 产品感官评价标准
采用响应面分析方法确定适原料配比，燕麦酸奶的试验评价采用感官综合评分法，请 10 位经验丰富的评定人员对试验样品分别进行感官评分，色泽、组织状态、滋气味的分数之和为总得分，在总得分中去掉一个分和一个低分后。
2 试验结果与讨论
2.1 响应面优化试验
结果回归模型极显著，而失拟项不显著，表明二次回归模型显著。回归模型复相关系数Ｒ2= 98.38 %，校正后的复相关系数 AdjＲ2= 96.29 %，表明此模型能解释 96.29 % 响应值变化，回归模型的变异系数 0.94 %，测试值与预测值接近，回归方程拟合程度良好。二次回归模型因素中 A、A2、C2为极显著，B、C、AB、B2为显著，AC、BC 交互作用不显著。表明该模型可以用来预测燕麦酸奶的优配方，回归方程为:Y = 90.8 + 2.215A + 0.75B － 0.875C － 2AB－ 0.25AC + 0.5BC － 5.025A2－ 2.775B2－ 3.525C2
2.2 响应面分析
响应面和等高线图较好地反映了各交互因素对燕麦酸奶感官品质的影响，产品感官评分值与上述 3 个因素存在对应关系。从拟合的响应面和等高线图直观的反映了酶解燕麦粉和蔗糖添加量的交互作用显著，存在极值的条件应该在近圆心处。在乳清蛋白粉添加量一定的条件下，随着酶解燕麦粉和蔗糖添加量的增加，感官评分先增后降，可见适量的酶解燕麦粉和蔗糖添加量能提高燕麦酸奶品质。在试验所选择的水平范围内，因素之间交互作用对燕麦酸奶感官评分的影响相似，都随着因素水平的增加，感官评分先增加达到值后又降低，响应值存在值，即因素 AC、BC 之间有一定交互作用，但是其交互作用对感官品质影响相对较小。
2.3 配方的预测和验证
利用 Design-Expert 软件进行回归模型预测燕麦酸奶配方为:酶解燕麦粉添加量 4.2%、蔗糖添加量 8.05%、乳清蛋白粉添加量 1.15%，产品的感官评分 91.09。由于试验操作具有可行性，考虑到实际生产便利性，将燕麦酸奶的工艺条件修正为酶解燕麦粉添加量 4.2%、蔗糖添加量 8.0%、乳清蛋白粉添加量 1.2%，在此条件下进行 3 次验证性试验，燕麦酸奶的感官评分的值为 91.3，与理论预测值 91.09 较为接近，说明模型的拟合程度较好，回归方程可以有效的对燕麦酸奶配方进行分析和预测。
来源：惠合发酵罐厂家

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