響應(yīng)面法優(yōu)化再制mozzarella干酪工藝的研究

杜長江

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，北京100000）

0 引言

Mozzarella干酪起源于意大利，是Pasta Filata（帕斯特-費(fèi)拉特）干酪中的重要成員。Pasta Filata干酪以其獨(dú)特的可塑性和干酪加工過程中凝塊在熱水中的拉伸處理而成為干酪家族中的特殊成員。這樣的處理賦予成品干酪特有的融化性、纖維結(jié)構(gòu)和拉絲性[1-3]。近些年由于pizza的流行，mozzarella干酪市場變得越來越大,Mozzarella干酪已經(jīng)成為僅次于Cheddar cheese（切達(dá)干酪）的一大干酪品種，產(chǎn)銷量占天然干酪的32.8%[4]。我國pizza用mozzarella干酪全部依賴進(jìn)口，而再制mozzarella干酪生產(chǎn)周期短，原料成本低，是原生mozzarella干酪很好的替代品。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料

Mozzarella干酪，全脂乳粉（新西蘭），牛奶濃縮蛋白（新西蘭），乳化鹽，無水奶油，乙醚，石油醚，鹽酸，海砂。

1.2 儀器與設(shè)備

QbB-3型熔融鍋，SCC61烤箱，電子天平，消化爐，全自動凱氏定氮儀，真空包裝機(jī)。

1.3 再制mozzarella干酪加工工藝

圖1 再制mozzarella干酪工藝流程

其中熔融乳化工藝是再制干酪生產(chǎn)中最主要的工藝，乳化溫度、乳化時間和攪拌速度都對再制干酪的品質(zhì)和功能性有很大影響。

1.4 干酪功能性測試

1.4.1 干酪融化性測定

用改良的Schreiber實(shí)驗(yàn)法測定干酪的融化性，方法：用特制打孔器順干酪纖維方向取直徑17.6 mm、厚7 mm的干酪樣品,將樣品置于預(yù)先鋪有濾紙的直徑為9 cm，高度為1.5 cm的培養(yǎng)皿中，在室溫下回復(fù)溫度30 min，然后將其放入預(yù)熱至100℃烘箱內(nèi)，加熱1 h取出，在室溫下回復(fù)30 min，用游標(biāo)卡尺測定融化干酪的直徑，測3個值，精確到0.01 cm，算出平均值表示干酪的融化性[5]。

1.4.2 干酪油脂析出性測定

按照1.4.1樣品處理方法，測定干酪融化后油脂形成的油圈直徑，測3個值，實(shí)驗(yàn)結(jié)果精確到0.01 cm，計算出平均值表示干酪的油脂析出性[6]。

1.4.3 干酪拉絲性測定

將待測樣品切絲，奶酪絲的寬度為2～3 mm，厚度為1 mm，長度為10 mm，放置室溫下15～20 min。定量稱取奶酪絲80 g，均勻分散于直徑為6英寸的比薩餅上，待用。將樣品放置在預(yù)熱好的232℃的電烤箱中，焙烤時間為8 min，然后取出，冷卻到65℃，用叉子將奶酪挑起，一直向上拉伸，直到奶酪絲斷裂為止，測量奶酪的拉伸長度，每個數(shù)據(jù)測定3次，精確到0.1 cm，計算平均值，即為奶酪的拉絲性[7]。

1.4.4 干酪褐變性的測定

按照1.4.3準(zhǔn)備奶酪樣品，并進(jìn)行焙烤，焙烤后用Image-Pro Plus軟件計算褐變面積占奶酪總面積的比例。

1.4.5 再制mozzarella干酪評價方法

用綜合評價來判斷工藝的影響，評價方法如下：將功能性4個指標(biāo)與原生mozzarella干酪的相應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行對比，

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，結(jié)直腸癌在我國全部惡性腫瘤發(fā)病率現(xiàn)位居第三位，對患者生活質(zhì)量和健康水平造成較大影響[3]。術(shù)前準(zhǔn)確判斷結(jié)直腸癌患者淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移對改善患者的生命安全和生活質(zhì)量及指導(dǎo)該病治療方案決策具有重大意義，相關(guān)研究已證實(shí)[4]。增強(qiáng)MRI可對淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移具有較高診斷價值，但相關(guān)研究較少，本研究選取42例結(jié)直腸癌患者的一般資料，旨在分析增強(qiáng)MRI對結(jié)直腸癌患者發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的診斷價值。

各個指標(biāo)分別按照公式進(jìn)行計算：

綜合評分 =[1-（｜X1-Y1｜/Y1）]× 權(quán)重×100+[1-（｜X2-Y2｜/Y2）]× 權(quán) 重 × 100+[1-（｜X3-Y3｜/Y3）]× 權(quán)重×100+[1-（｜X4-Y4｜/Y4）]× 權(quán)重×100，

式中：X1再制mozzarella干酪溶化性；Y1為原生mozzarella干酪溶化性；X2為再制mozzarella干酪油脂析出性；Y2為原生mozzarella干酪油脂析出性；X3為再制mozzarella干酪拉絲性；Y3為原生mozzarella干酪拉絲性；X4為再制mozzarella干酪褐變性；Y4為原生mozzarella干酪褐變性。并按照表1中權(quán)重計算得出的綜合評分。

表1 干酪功能性綜合評價

1.4.6 響應(yīng)面法優(yōu)化再制mozzarella干酪工藝

以乳化時間、乳化溫度和攪拌速度為三個因素，以綜合評分為響應(yīng)值，每個因素選取三個水平，以-1、0、1編碼，采用Box-Behneken實(shí)驗(yàn)設(shè)計做響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)，因素水平編碼如表2所示。

表2 實(shí)驗(yàn)因素水平編碼

1.4.7 數(shù)據(jù)分析

以上實(shí)驗(yàn)均為三次利用sas8.0對響應(yīng)面進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對照樣品功能性評價

根據(jù)1.4測定方法，測定新西蘭恒天然mozzarella干酪融化性、油脂析出性、拉伸性和褐變性4個功能性指標(biāo)，測定結(jié)果如表3所示。

表3 原生mozzarella干酪功能性指標(biāo)

2.2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)優(yōu)化乳化工藝對再制mozzarella干酪品質(zhì)的影響

根據(jù)表2的因素編碼表進(jìn)行響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表4所示。

表4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計及結(jié)果

利用sas8.1軟件對響應(yīng)面進(jìn)行分析，方差分析結(jié)果如表5所示。

回歸方程為

Y1=-3231.16+11.26X1+0.72X2+76.01X3-0.67X12+0.002X1X2+0.11X1X3-0.002X22-0.006X2X3-0.46X32。

由方差分析可以看出：

（1）總回歸F值=34.4，P=0.0006（＜0.05），說明總回歸顯著；

（2）失擬項(xiàng)的F值=7.3，P=0.13（＞0.05），說明失擬項(xiàng)不顯著；

（3）相關(guān)系數(shù)R2=98.41%，校正相關(guān)系數(shù)R2Adj=94.84%。

說明該模型擬合較好，回歸模型是高度顯著的，一次項(xiàng)和二次項(xiàng)都有很高的顯著性，說明各個因子對響應(yīng)值之間的影響不只是簡單的線性關(guān)系，交互項(xiàng)均不顯著，說明三個因素之間的相互作用對響應(yīng)值影響可以忽略不計，失擬項(xiàng)的F值很小，說明該方程對各個實(shí)驗(yàn)點(diǎn)擬合情況良好，實(shí)驗(yàn)誤差較小，可用該回歸方程代替真實(shí)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，該方程可以應(yīng)用于該反應(yīng)的理論預(yù)測。

表5 方差分析結(jié)果

去掉方程的不顯著項(xiàng)，得到最終的回歸方程為

Y1=-3231.16+11.26X1+0.72X2+76.01X3-0.67X12-0.002X22-0.46X32。

圖2 等高線-響應(yīng)面

響應(yīng)面圖形是響應(yīng)值對各個實(shí)驗(yàn)因子構(gòu)成的三維空間曲面圖，可以直觀看出最佳參數(shù)及各個因素之間的相互作用，由響應(yīng)面等高線圖可以看出極值出現(xiàn)在圓心處，說明在所選因素范圍內(nèi)可以得到響應(yīng)值的最大值。

采用sas8.1軟件對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行典型分析，三個因素均為顯著因素，攪拌速度和乳化溫度為極顯著因素，得到的最優(yōu)組合為乳化時間15.3 min，乳化攪拌速度78.9 r/min，乳化溫度為84.3℃，最優(yōu)組合的響應(yīng)值預(yù)測值為86.8。根據(jù)設(shè)備參數(shù)調(diào)整按照乳化時間15 min，攪拌速度79 r/min，乳化溫度為84℃，進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，得到響應(yīng)值綜合評價為86.5分，與理論預(yù)測值差異不顯著，因此利用響應(yīng)面法優(yōu)化再制mozzarella干酪乳化工藝得到的工藝參數(shù)準(zhǔn)確可靠。

3 結(jié)論

利用響應(yīng)面法優(yōu)化再制mozzarella干酪乳化工藝，選擇乳化時間，攪拌速度，乳化溫度三個因素進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：在所選因素的參數(shù)范圍內(nèi)相應(yīng)值有最大值，所選因素均為顯著因素，最優(yōu)組合為乳化時間15 min，攪拌速度79 r/min，乳化溫度為84℃，利用最優(yōu)組合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到再制mozzarella干酪的綜合評價為86.5分，可以用該工藝生產(chǎn)再制mozzarella干酪來代替天然mozzarella干酪，為再制mozzarella干酪的工業(yè)化生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。

[1]RALPH E.The Technology of Dairy ProductsM.Blackie Academic&Professional[M].London：An impont of Chapman&Hall,1998.

[2]KINSTEDT P.In Cheese：Chemistry,Physics and Microbiology,Vol.2[M].London：Chapman&Hall,1993.

[3]劉會平,南慶賢,馬長偉.Mozzarella干酪工藝的優(yōu)化[J].中國乳品工業(yè),2003.31（3）：3-6.

[4]郭明若,李建才.美國干酪工業(yè)現(xiàn)狀與趨勢[J].中國乳品工業(yè),2004,32（3）：42-45.

[5]MUTHUKUMARAPPAN K，WANG Y C，GUNASEKARAN S.Short Communication：Modified Schreiber Test for Evaluation of Mozzarella Cheese Meltability[J].Journal of Dairy Science，1992,82（6）：1068-1071.

[6]BERTOLA N C,CALIFANO A N,BEVILACQUA A E,et al.Effect of freezing conditions on functional properties of low moisture Mozzarella cheese[J].J.Dairy Sci.,1996,79（2）：185-190.

[7]張萍,宗學(xué)醒,董成，等.直接酸化法生產(chǎn)Mozzarella對產(chǎn)品功能性的影響[J].食品科技,2011,36（12）：37-41.