響應面法優化黑豆干酪工藝條件

譚淑君 蔣愛民 胡利輝

（華南農業大學食品學院，廣東 廣州 510642）

響應面法優化黑豆干酪工藝條件

譚淑君 蔣愛民 胡利輝

（華南農業大學食品學院，廣東 廣州 510642）

采用Box－Behnken中心組合響應面試驗，研究黑豆干酪的最佳工藝條件，建立氯化鈣添加量、凝乳酶添加量以及凝乳溫度對凝乳效果影響的二次多項回歸模型，并驗證模型的有效性。結果表明，黑豆干酪的最佳工藝條件：氯化鈣添加量0.06%、凝乳酶添加量0.025%、凝乳溫度32℃。此時模型預測凝乳效果評分為88.5，驗證實驗結果為88.0，與理論預測值基本吻合。

響應面；黑豆干酪；凝乳效果

黑豆干酪是將黑豆乳與牛乳混合，加入適量的乳酸菌發酵劑、氯化鈣和凝乳酶，經發酵、凝乳、切割、排乳清、拌鹽、壓榨、后熟等一系列工序后而制成的一種營養豐富的乳制品［1］。中國黑豆資源豐富，各地均有栽培，尤以山西、河北、陜西較多，資源優勢明顯［2］。黑豆含有豐富的蛋白質、脂肪、維生素、尼克酸、胡蘿卜素、微量元素和粗纖維，其中蛋白質含量達48%以上，居豆類之首，素有“植物蛋白之王”的美譽［3，4］，且黑豆蛋白質的氨基酸組成和動物蛋白相似，其賴氨酸豐富并接近人體需要的比例，更容易消化吸收。黑豆脂肪含有較多的不飽和脂肪酸，熔點低，易于消化吸收［5，6］。以黑豆為原料，利用黑豆乳替代部分牛乳加工雙蛋白營養干酪，可降低干酪的加工成本，緩解中國乳源不足的現狀，對干酪市場的開拓有一定的現實意義。

自日本的YD.Hang和H Jackon于1967年提出以大豆替代牛乳生產混合干酪［7］以來，國內外很多研究者便開始對豆牛乳混合干酪進行相關的研究［8，9］。目前，國外的研究大多是通過在牛乳中添加大豆分離蛋白來改善干酪的品質，而中國的研究則主要集中在黃豆乳、花生乳混合干酪的研制上［10－12］。目前尚未見到黑豆乳干酪加工的相關報道。

響應面法是一種優化工藝條件的有效方法，可用于確定各因素及其交互作用在工藝過程中對響應值的影響，通過回歸方程數學模型尋求最佳工藝參數，精確的表述因素和響應值之間的關系［13］。本試驗主要以黑豆和牛奶為原料，采用響應面法對黑豆干酪的工藝條件進行優化。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

牛乳：購于華南農業大學試驗農場；

黑豆：廣東陽帆食品有限公司；

凝乳酶，干酪發酵劑：丹尼斯克（Danisco）中國有限公司；

氯化鈣：分析純，廣州化學試劑廠。

1.2 儀器設備

干酪槽：FT20A，英國Armfield公司；

電子天平：PL203，梅特勒－托利多儀器（上海）有限公司；

高壓滅菌鍋：YX－280D，合肥華泰醫療設備有限公司；

紫外－可見分光光度計：UV－1800，島津儀器有限公司；

數顯恒溫水浴鍋：HH－4，常州澳華儀器有限公司；

超凈工作臺：SW－CJ－2FD，上海新苗醫療器械有限公司；

培養箱：SPX－80BS－II，上海新苗醫療器械有限公司；

比如目前主流的SNS網站，在用戶主動泄露隱私的情況下難以對抗攻擊者的解匿名攻擊，即當攻擊者獲得了一些關于目標的背景消息，而社交節點間的相似性不足以將用戶隱藏到特定集合的時候，用戶的信息安全將得不到保障。所以，社交網站提供的服務并不能夠按照預想的那樣保證使用者的絕對隱私，本文將從社會工程學的安全視角去審視個人在SNS中的信息安全，并對基于共享性需求導致的隱私泄露問題給出解決方案。

豆漿機：DJ14B－D09，九陽股份有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 黑豆乳制備

黑豆→浸泡（豆水比為1∶3（m∶V），0.1%NaHCO3溶液室溫下浸泡12h）→清洗→磨漿（豆水比為1∶6（m∶V））→過濾（200目）→殺菌（煮沸20min）→冷卻備用

1.3.2 黑豆干酪加工工藝流程 參見文獻［14］。

1.3.3 凝乳效果評價 采用加權系數法，以凝乳感官、乳清OD值、凝乳時間、產品得率為指標，進行綜合評定，綜合評定總分為100分，其中凝乳感官、乳清OD值、凝乳時間、產品得率各為30、30、20和20分，具體評定標準見表1。各項目的測定方法如下：

（1）凝乳時間的測定：加入凝乳酶到凝乳開始切割所需要的時間。

（2）乳清OD值的測定：將排出的乳清于480nm處測定吸光值。

1.3.4 試驗設計 根據前期單因素試驗結果，選取單因素試驗的最優點為中心點，采用響應面法中的Box－Behnken試驗設計優化黑豆干酪加工工藝。根據Box－Behnken中心組合設計原理，選用影響凝乳特性的3個主要因素：氯化鈣添加量、凝乳酶添加量、凝乳溫度為自變量，以凝乳效果評分為響應值（Y），采用多元二次回歸方程擬合因素與響應值之間的函數關系，從而尋求最佳的工藝參數，試驗因素及水平設計見表2。

表1 凝乳效果總體評價表Table 1 Evaluation of curd effect

1.4 數據分析

試驗數據的處理分析采用Design expert 7.0軟件進行。

2 結果與分析

2.1 試驗模型的建立與分析

經過Box－Behnken 3因素3水平試驗，氯化鈣添加量、凝乳酶添加量以及凝乳溫度對黑豆干酪凝乳效果的影響見表3。

表2 響應面試驗設計因素編碼及水平Table 2 Code and levels of RSM experimental design

表3 響應面試驗設計及結果Table 3 RSM experimental design and results

利用Design Expert 7.0軟件對試驗數據進行多元回歸分析，得到凝乳效果評分（Y）對自變量氯化鈣添加量（X1）、凝乳酶添加量（X2）和凝乳溫度（X3）的二次多項回歸模型方程（見式（2））：

對該模型進行方差分析，結果見表4。

表4 回歸模型系數方差分析Table 4 ANOVA for the regression coefficients of model

由表4可知，模型P＜0.01，表明模型極顯著，不同處理間的差異極顯著。失擬項反映試驗數據與模型不相符的情況，該模型的失擬項（P＞0.05）不顯著，說明模型選擇正確。模型的決定系數R2＝0.990 7，矯正決定系數 AdjR2＝0.978 7，表明響應值變化的97.87%能用該模型來解釋，故該模型擬合程度好，試驗誤差小，可有效分析和預測黑豆牛乳混合干酪的凝乳效果。此外，從方差分析中還可以看出各因素對凝乳效果影響的大小順序：凝乳酶添加量＞凝乳溫度＞氯化鈣添加量。

2.2 凝乳效果的響應面分析

圖1～6為各試驗因素間交互作用的響應面及等高線圖，從等高線圖中可知，氯化鈣的添加量與凝乳溫度的交互作用顯著，而氯化鈣的添加量與凝乳酶的添加量，凝乳酶的添加量與凝乳溫度之間的交互作用不顯著。

從圖1～6中的響應曲面圖可以看出，當凝乳酶添加量和凝乳溫度一定時，隨著氯化鈣添加量的增加，凝乳效果先增加后減小。在乳中添加氯化鈣可增加凝乳質地，促進凝乳，改善干酪品質，但過高或過低的Ca2＋濃度，都會導致凝乳粗糙，切割時形成碎末，引起出品率下降。當氯化鈣添加量和凝乳酶添加量一定時，凝乳效果隨著凝乳溫度的增加呈先增加后減小的趨勢，過高或過低的凝乳溫度都不利于良好凝乳的形成。當氯化鈣添加量與凝乳溫度一定時，凝乳效果隨著凝乳酶添加量的增加而增加，增加凝乳酶的用量，可使酶和蛋白底物的接觸幾率增加，從而加速了蛋白的分解，縮短凝乳時間，增加凝乳質地，但其添加量也不可過多，過量的凝乳酶會導致凝塊產生苦味。

圖1 氯化鈣添加量和凝乳酶添加量對凝乳效果的等高線圖Figure 1 Contour of amount of calcium chloride andamount of rennet on curd effect

圖2 氯化鈣添加量和凝乳酶添加量對凝乳效果的響應面圖Figure 2 Response surface of amount of calcium chloride and amount of rennet on curd effect

圖3 氯化鈣添加量和凝乳溫度對凝乳效果的等高線圖Figure 3 Contour of amount of calcium chloride and curd temperature on curd effect

圖4 氯化鈣添加量和凝乳溫度對凝乳效果的響應面Figure 4 Response surface of amount of calcium chloride and curd temperature on curd effect

圖5 凝乳酶添加量和凝乳溫度對凝乳效果的等高線圖Figure 5 Contour of amount of rennet and curd temperature on curd effect

圖6 凝乳酶添加量和凝乳溫度對凝乳效果的響應面Figure 6 Response surface of amount of rennet and curd temperature on curd effect

2.3 響應面優化結果與驗證

對凝乳效果的二次多項回歸模型進行最優求解，得出黑豆干酪加工過程中氯化鈣添加量、凝乳酶添加量以及凝乳溫度的最優值分別為0.06%、0.025%、32℃。此時的凝乳效果評分為88.5。為檢驗結果的可靠性，采用響應面優化的最佳條件進行5次驗證實驗，試驗得出的平均凝乳效果評分為88.0，與預測值相近，故該模型合理，試驗優化結果可行。

3 結論

本試驗采用響應面法研究了氯化鈣添加量、凝乳酶添加量以及凝乳溫度對黑豆干酪加工過程中干酪凝乳效果的影響，得到黑豆干酪的最佳加工工藝條件為氯化鈣添加量0.06%、凝乳酶添加量0.025%和凝乳溫度32℃。

研究結果說明不同的氯化鈣添加量、凝乳酶添加量以及凝乳溫度對黑豆干酪的凝乳效果有著比較明顯的影響，只有選取適當的添加量才能制作出質地較好的干酪。利用黑豆乳部分替代牛乳制作干酪，可節省生產成本，提高干酪的營養價值，其應用前景廣闊。但黑豆干酪的色澤不太理想，有待進一步研究。

1 陳偉，蔣愛民，劉思聰，等.豆奶軟質干酪的研制［J］.食品研究與開發，2006，27（1）：83～86.

2 常汝鎮.中國黑豆資源及其營養和藥用價值［J］.中國食物與營養，1998（5）：38～39.

3 洪迪清，王世清.黑豆的研究進展［J］.中國藥業，2008，17（10）：80.

4 王敏，李丹，李榮和，等.黑豆營養價值及功能特性應用的研究與進展［J］.長春大學學報，2008（1）：104～107.

5 李文斌.黑豆營養保健功能的研究與產品開發［J］.食品工程，2010（4）：19～21.

6 王寅，張坤，趙晉.黑豆營養價值及在食品中的開發應用［J］.中國食品添加劑，2007（8）：132～135.

7 崔旭海.豆乳干酪工藝優化及成熟特性的研究［D］.哈爾濱：東北農業大學，2006.

8 顧瑞霞，高玉春，謝繼志，等.大豆干酪的研制［J］.江蘇農學院學報，1994，15（3）：66～69.

9 Haruo Tsumura，Yukio Hashimoto.Processed cheese－like product containing soy cheese：United States patent，4080477［P］.1978－03－21.

10 Mahdy Atia，Xia Wenshui，Zhang Guonong.Effect of soy protein supplementation on the quality of ripening Cheddar－type cheese［J］.International Journal of Dairy Technology，2004，57（4）：209～214.

11 白英，母智森.豆奶干酪品質影響因素的研究［J］.食品科學，2002，23（5）：57～59.

12 菅景穎，張志勝，李建磊.花生乳牛乳混合干酪的工藝研究［J］.中國奶牛，2007（1）：44～46.

13 鄧學良，周文化，李嵐，等.響應面法優化檳榔油提取工藝條件［J］.食品與機械，2010，25（6）：107～109.

14 Ricki Carrol，Robert Carroll.Cheesemaking made easy［M］.2nd ed.Vermont.Garden Way Publishing，1995：104～106.

Optimization of processing technology of black soybean－milk cheese by response surface methodology

TAN Shu－jun JIANG Ai－mingHU Li－hui

（College of Food Science，South China Agricultural University，Guangzhou，Guangdong510642，China）

Box－Behnken response surface methodology was employed to optimize processing technology of black soybean－milk cheese.And the second order quadratic equation for amount of calcium chloride，amount of rennet，curd temperature was built and the applicability of the model equation was verified.The result of response surface showed that the optimum process parameters for black soybean－milk cheese as：amount of calcium 0.06%，amount of rennet 0.025%，curd temperature 32 ℃ and the model gave the prediction of 88.5.The confirmatory test showed that the curd effect was 88，and fitted the predicted value.

response surface；black soybean－milk cheese；coagulation

10.3969 /j.issn.1003－5788.2011.06.068

譚淑君（1986－），女，華南農業大學在讀碩士研究生。E－mail：tanshujun2007＠163.com

蔣愛民

2011－08－01