響應面法優選獼猴桃果粉的噴霧干燥工藝條件

祝義偉，馮 璨，周令國，龍 勇，蔣文蘋

(重慶食品工業研究所，重慶 400020)

獼猴桃味甜微酸、清香多汁，有“水果皇后”之稱［1］，又享有“水果之王”、“世界珍品”之美譽［2］。獼猴桃因具有較強的季節性、易變質腐敗等特性，在食品行業多被加工成果粉、果脯、蜜餞、飲料等不同的食品，其中果粉具有易保存、食用方便、可調性強及營養豐富等特點，受到人們青睞。目前，用于果粉加工的干燥技術主要有熱風干燥、微波干燥、真空干燥［3］、微波真空干燥、真空冷凍干燥［4］、噴霧干燥［5］等方法，其中最受歡迎的干燥方式是噴霧干燥法［6］。

響應面法是數學方法和統計方法結合的產物，是用來對所感興趣的響應值受多個變量影響的問題進行建模和分析的，其最終目的是優化該響應值［7］。響應面法的優點是在試驗條件優化過程中可以連續地對試驗因素的各個水平進行分析，克服了正交試驗只能對一個個孤立的試驗點進行分析和不能給出直觀圖形的缺陷，故響應面法被廣泛應用于試驗設計與工藝優化研究［8］。響應面法在食品學中主要應用于兩個方面:一是用來確定食品中各成分所占比例［9，10］;二是確定最優反應條件或試驗參數［11，12］。本研究采用響應面法對噴霧干燥參數進行優選，旨在為獼猴桃果粉的加工提供支持與參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

獼猴桃鮮果(市售);β-環糊精(河南天辰生物科技有限公司)，食用級;麥芽糊精(連云港友進食品添加劑技術開發公司)，食用級。

1.2 試驗設備

ZJ-1A 型離心式榨汁機 (恒聯食品機械廠);GYB300-10S 均質機(上海東華高壓均質機廠);LPG-5噴霧干燥機(常州迅馳干燥設備有限公司)等。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程 原料→挑選→清洗→去皮→離心榨汁→輔料混合→均質→噴霧干燥→果粉

1.3.2 操作要點 挑選、清洗:選擇成熟度高的獼猴桃果，剔除霉果、爛果;用潔凈水對挑選好的獼猴桃果進行清洗;去皮:用手工去皮的方式去除獼猴桃果皮;離心榨汁:用離心式榨汁機對獼猴桃進行榨汁處理，得到果汁;輔料混合:選用β-環糊精和麥芽糊精作為輔料加入到獼猴桃果汁中;均質:用均質機進行均質處理，均質壓力15～30MPa，均質次數3 次;噴霧干燥:用噴霧干燥機進行噴霧干燥，注意各參數的控制。噴霧干燥是獼猴桃果粉制備的關鍵工序，它直接影響到是否制備出合格的產品，并對產品的質量及其性能、保質期等影響重大。采用噴霧干燥法制備果粉，影響因素較多，如料液固形物含量、進料速度、進風溫度、出風溫度、霧化器轉速等。本研究在前期研究的基礎上，主要以前3個因素作為響應因子對噴霧結果的影響進行分析研究。

1.3.3 試驗設計 在單因素試驗的基礎上，本試驗采用Box-Behnken 法進行設計和試驗，選取料液固形物含量(A)、進料速度(B)、進風溫度(C)為響應因子，其水平選取見表1。

表1 試驗的因素水平編碼

選擇8～10 名相關人員組成評價小組，最終確定色澤、質感、氣味和掛壁情況4 個指標為響應值，將各試驗結果4 項指標的分值相加，即為各試驗方案的綜合分值(Y)，具體評價標準和分值見表2。

表2 評價標準與分值設定

2 結果與分析

按設計方案開展試驗，得到的結果見表3。

表3 Box-Behnken 試驗設計方案表及其結果

試驗結果用SAS 軟件(SAS V8.0 版本)的rsreg 過程進行編程分析(含lackfit 失擬性檢驗)。由表4～7 可知:(1)二次回歸模型的P ＜0.01，而失擬項的P ＞0.05，說明回歸模型與實測值能較好地擬合，可用該回歸方程代替試驗真實點對試驗結果進行分析，該模型擬合結果好，得到回歸方程為:Y=－ 136.976 471 +1.537 647 * A+37.788 235 * B+0.907 255 * C－0.052 706 * A* A+0.174 118 * A* B－2.758 170 * B* B +0.001 667 * A* C－0.005 556 * B* C－0.003 294 * C*C;(2)方程的一次項和二次項的P 值均小于0.05，說明各因素對評價結果有顯著的影響;(3)交互性的P ＞0.05，說明各因素之間的交互作用對感官評價結果影響不顯著;(4)由“顯著性檢驗”一項中可看出各因素影響程度從大到小(值越小影響越大)依次排序為:B ＞C ＞A，即進料速度＞進風溫度＞料液固形物含量;(5)試驗的最優條件及結果:料液固形物含量(A)29.40%、進料速度(B)7.64rad/min、進風溫度(C)138.70℃，得到的最大評分結果為92.87。采用SAS 軟件的g3d 和gcontour 過程分別繪制響應面曲面和等高線圖，以降維觀察其中兩個因素同時對結果的影響，見附圖(以料液固形物含量和進料速度對感官評分值的影響為例，將進風溫度固定為編碼值為0)。

表4 回歸方程的方差分析

表5 回歸方程各項的方差分析

表6 二次回歸模型參數

表7 試驗條件的優化值及此條件下的最大評分結果

綜上所述，綜合考慮試驗的可操作性和方便性，選定料液固形物含量為30%、進料速度為7.6r/min、進風溫度為140℃作為噴霧干燥的優選參數。但是此參數還需要進行進一步的驗證，具體方法是在此參數條件下進行試驗，并評定分數，將其結果與表3 中分值最高的試驗結果進行對比，如果前者＞后者，則選定此參數;反之則可選定表3 中分值最高的試驗參數。本試驗經過對比，最終選擇響應面法優化的試驗參數。

附圖 料液固形物含量與進料速度對感官評分值的等高線圖和響應面圖

3 結論

采用響應面法對料液固形物含量、進料速度、進風溫度等3 個影響獼猴桃果粉噴霧干燥效果與感官品質的參數進行了優化，得到的最佳噴霧干燥工藝為:料液固形物含量30%、進料速度7.6r/min、進風溫度為140℃。

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