響應面法優化板栗黃桃茉莉花酸奶加工工藝

汪 姣, 汪相言, 李先保

(安徽科技學院 食品工程學院，安徽 鳳陽 233100)

酸奶因其獨特的口感、豐富的營養價值和保健作用備受大眾青睞[1]，但普通酸奶口味單一，無法滿足市場多元化需求。攪拌型酸奶是在酸奶的基礎上加入果醬等輔料，既改善了其原有風味，又豐富了其營養。目前市面上的酸奶多以添加果蔬、谷物類為主，如孫亞利等[2]將蕎麥、雪蓮果加入酸奶中對酸奶品質進行改善，譚屬瓊等[3]以薏仁和山楂為原材料調制酸性乳制品，陳嬋等[4]采用紅薯漿、牛奶等為主要原料制備酸奶，盧玉容等[5]則研究了銀耳多糖對酸奶品質的影響。

板栗、黃桃、茉莉花在市場中較常見，板栗中富含蛋白質、脂肪、淀粉、礦物質等多種營養，素有“干果之王”的美譽[6]，且板栗的抗氧化活性在熱處理后會增加[7-8]。黃桃香味濃郁、肉質細嫩、酸甜可口，有抗衰老、降低血糖血脂、提高免疫力的作用[9]。茉莉花對身體有預防疾病的功效，花可用于治療結膜炎、瘡毒等[10]。這三種食物雖有豐富的營養，但是目前市場上對這三種食物的食用方法比較單一。國內外對板栗的加工以板栗淀粉的利用為主，單純強調風味，對板栗的功能性開發較少[11]；黃桃的食用方式以鮮食和罐頭為主；茉莉花主要用于窨制茉莉花茶和提取茉莉花浸膏，用于香料工業和食品工業[12]。將板栗、黃桃、茉莉花添加入酸奶中的報道非常少見。

本試驗將板栗、黃桃、茉莉花以果料的形式加入酸奶，制備高營養的復合型酸奶。并通過單因素實驗和響應面分析法來優化試驗[13-14]，從而得到板栗黃桃茉莉花酸奶的最佳工藝條件。

1 材料與方法

1.1 供試材料與儀器

材料：純牛奶、黃桃、茉莉花茶、白砂糖、板栗均購于鳳陽縣大型超市；發酵劑(保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌)購于安琪酵母公司。儀器：JJ-2B高速組織搗碎機(金壇市杰瑞爾電器有限公司)；DNP電熱恒溫培養箱(嘉興市中新醫療儀器有限公司)。

1.2 試驗方法

1.2.1 板栗黃桃茉莉花酸奶的加工工藝 原料乳→茉莉花牛奶→添加板栗漿液、白砂糖→均質→殺菌→冷卻→接種→發酵→冷卻、添加黃桃果粒攪拌→冷藏后熟→成品。

1.2.2 操作要點

(1)板栗漿液的制備：挑選無霉變、無腐爛的板栗，清洗去殼，于微波爐內加熱5 min，以板栗∶水=1∶2的比例打漿，同時用0.2%的抗壞血酸護色[15]。

(2)黃桃顆粒：選擇新鮮、無腐敗、無破損的黃桃，清洗，去皮、核，切成丁塊狀，待用。

(3)茉莉花牛奶的制備：先將茉莉花茶用水煮1 min，過濾，再用牛奶浸煮10 min，使制備的酸奶澀味較輕，獲得最大限度的溶解物質和最低限度的抗菌效果[16]，再次過濾，濾液備用。

(4)調制：將板栗漿液、白砂糖依次加入制備好的茉莉花牛奶中，均質。

(5)殺菌：90～95 ℃殺菌5 min，冷卻至40 ℃。

(6)發酵：邊冷卻邊攪拌(防止結皮)至40 ℃，然后加入發酵劑并攪拌均勻，裝入容器中密封，置于42 ℃新型電熱恒溫培養箱中發酵4 h[3]。

(7)冷卻攪拌：將發酵結束后的酸奶快速冷卻至38 ℃(抑制乳酸菌增殖)，然后繼續冷卻至18 ℃左右，此時邊降溫邊攪拌，同時加入經過滅菌冷卻的果料，再冷卻至6 ℃后置于冰箱冷藏后熟12 h，攪拌開始時應慢速，然后用較快速度，整個過程控制在30 min內[17]。

(8)試驗中白砂糖、接種量、板栗、黃桃、茉莉花的添加量以100 mL原料為基準。

1.3 測定項目及分析方法

1.3.1 單因素試驗 按100 mL牛奶為基準，以板栗漿液添加4%，黃桃添加6%，茉莉花添加0.7%，接種量4%為基本配方。在基本配方的基礎上，通過分別改變白砂糖添加量(2%、4%、6%、8%、10%)、接種量(2%、3%、4%、5%、6%)、黃桃添加量(2%、4%、6%、8%、10%)、茉莉花添加量(0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%)、板栗漿液添加量(2%、4%、6%、8%、10%)，進行單因素實驗。

1.3.2 響應面優化試驗 利用Response Surface中的Box-Behnken設計原理，再結合單因素試驗的試驗結果，在接種量為4%、白砂糖的添加量為8%條件下，觀察板栗添加量(A)、黃桃添加量(B)、茉莉花添加量(C)對板栗黃桃茉莉花酸奶感官評分(Y)的影響，根據試驗結果確定酸奶的最佳加工工藝。

1.3.3 酸奶感官評價指標 參照GB19302-2010，由感官評價小組(10人)對板栗黃桃茉莉花酸奶進行感官評分，取平均值作為最終的感官得分[18]。具體評分標準見表1。

表1 感官評價表

2 結果與分析

2.1 各單因素對板栗黃桃茉莉花酸奶感官品質的影響

2.1.1 白砂糖的添加量對酸奶感官品質的影響 由圖1可知，隨著白砂糖添加量的增加，感官得分先升高后下降，在添加量為8%時得分最高。加糖的目的是增加酸奶的風味，加糖量過低，酸奶風味差，不易被人們接受。加糖量過高，會造成乳酸菌內外滲透壓不平衡，對發酵不利，并且會掩蓋酸奶酸味，酸奶過甜，不易被接受。因此確定該酸奶糖的添加量為8%。

2.1.2 接種量對酸奶感官品質的影響 由圖2看出，隨著發酵劑接種量的增大，板栗黃桃茉莉花酸奶的感官得分先增加后下降，當接種量為4%時，得分最高。酸奶發酵的好壞在一定程度上取決于接種量：過低，發酵不徹底，酸味不明顯，口感差；過高，發酵過度，乳酸菌含量偏大，偏酸，不易被接受。當發酵劑接種量為4%時，酸奶風味良好，酸甜適中，因此確定該酸奶的接種量為4%。

圖1 白砂糖的添加量對酸奶的影響

圖2 接種量對酸奶的影響

2.1.3 黃桃的添加量對酸奶感官品質的影響 由圖3可看出，隨著黃桃果粒添加量的增加，板栗黃桃茉莉花酸奶的感官得分逐漸增高，黃桃的量達到6%時分值最大，之后酸奶感官評分趨于平緩且有降低的趨勢。黃桃的添加雖會提高酸奶的風味，但當黃桃的添加量超過一定的范圍時，不但會掩蓋酸奶本身的乳香，而且會影響酸奶的酸度。黃桃添加過多，影響發酵，從而影響酸奶的組織狀態。當黃桃的添加量為6%時，酸奶的風味良好，組織狀態較好，因此確定黃桃的添加量為6%。

2.1.4 茉莉花的添加量對酸奶感官品質的影響 由圖4可看出，隨著茉莉花添加量的增加，板栗黃桃茉莉花酸奶的感官評分呈先上升后下降趨勢，當茉莉花添加量為0.5%時，感官得分最高。這是由于茉莉花添加量過少時，茉莉花味道不明顯，沒有達到理想的風味；而茉莉花的添加量過多時，酸奶會有明顯的澀味。當茉莉花的添加量為0.5%時，所得酸奶風味最好，既有茉莉花茶的微微澀味，也有酸奶濃濃的乳香，這說明茉莉花茶的茶香和酸奶的乳香融合的較好，所得到的酸奶易被人接受[16]，因此確定茉莉花的添加量為0.5%。

圖3 黃桃的添加量對酸奶的影響

圖4 茉莉花的添加量對酸奶的影響

2.1.5 板栗漿液的添加量對酸奶感官品質的影響 由圖5可看出，逐漸增加板栗漿液的添加量，感官得分逐漸增高，當板栗漿液添加量達8%時，得分最高，之后隨著板栗漿液的增加，感官評分趨于平緩，且有降低的趨勢。板栗中含有少量的單糖和低聚糖，而乳酸菌以消耗單糖類為主[15]，因此當板栗漿液添加量過多時，單糖量較多，乳酸菌發酵過度，酸奶偏酸，風味差，感官分值低。當板栗漿液的添加量為8%時，板栗黃桃茉莉花酸奶口感細膩，酸甜適中，且板栗香和酸奶乳香較為明顯，氣味協調，因此確定板栗漿液的添加量為8%。

圖5 板栗漿液的添加量對酸奶的影響

2.2 響應面分析試驗

在單因素試驗結果的基礎上，利用Design Expert軟件設計三因素三水平的正交試驗，試驗因素水平見表2。固定接種量和白砂糖的量分別為4%和8%，觀察板栗漿液、黃桃、茉莉花添加量對攪拌型板栗黃桃茉莉花酸奶的感官評分的影響。試驗設計與結果見表3。

表2 響應面分析因素水平表

表3 試驗設計與結果表

2.2.1 模型的建立及其顯著性檢驗 根據表3的試驗數據，利用Design Expert軟件進行二次多項回歸擬合，得到攪拌型板栗黃桃茉莉花酸奶感官評分與各個因素之間的回歸方程，見公式(1)。對得出的回歸方程進行方差分析，結果見表4。

Y=93.52-0.54A+0.89B-1.80C+0.27AB-1.25AC+0.80BC-4.42A2-3.02B2-7.59C2

表4 響應面試驗回歸方程方差分析

注：**為影響極顯著(P<0.01)，*為影響顯著(P<0.05)

由表4可知，該模型P<0.000 1，為極顯著，回歸系數為R2=0.995 2，說明該模型的變化99.52%來自于自變量，只有不到1%的總變異不能用此模型來解釋[19]。失擬項P=0.530 5(P>0.05)不顯著，A、B、C均顯著，說明該模型可以很好的擬合試驗的真實情況，適用于攪拌型板栗黃桃茉莉花酸奶加工工藝各參數的優化。CV為變異系數，其反應了模型的置信度，CV值越低，說明模型的置信度越好，由表4可以看出該試驗的CV%為0.66%，說明該回歸方程能很好的反應真實的試驗值[20]。除此之外，由表4還可以看出，AC為極顯著，BC為顯著，說明A、B、C之間對板栗黃桃茉莉花酸奶的發酵存在著交互作用，對該酸奶的影響顯著。

2.2.2 各個因素之間的交互作用 依據響應面的等高線的形狀越接近橢圓形和曲面傾斜度越陡，響應值對于處理條件改變的敏感程度越大，因素間交互作用越顯著，反之則交互作用不顯著[21]。由圖6～8可知，A與B的交互作用不顯著，A與C、B與C的交互均作用較顯著。3個因素對酸奶感官得分的影響都是呈現先增大后減小的趨勢，各因素對板栗黃桃茉莉花酸奶的感官得分影響的順序是：茉莉花>黃桃>板栗漿液。

圖6 板栗漿液和黃桃的添加量對感官評分影響響應面圖和等高線圖

圖7 板栗漿液和茉莉花的添加量對感官評分影響響應面圖和等高線圖

2.3 板栗黃桃茉莉花酸奶最佳工藝條件的確定以及驗證試驗

利用Design-Expert軟件分析試驗所得到的模型，得到攪拌型板栗黃桃茉莉花酸奶的最佳工藝條件為：板栗漿液添加量為7.96%、黃桃的添加量為6.13%、茉莉花的添加量為0.49%，該酸奶的感官得分預測值為93.682 5分。

為了檢驗模型的精準性，采用最佳工藝條件對板栗黃桃茉莉花酸奶分別進行3次獨立發酵試驗，由評價小組根據感官評價標準進行打分，取平均為92.866 7分，與理論值93.682 5分較接近，說明該模型的擬合程度較好，該模型得到的最佳工藝條件可行[3]。

3 結論

以板栗漿液、黃桃、茉莉花、牛奶為主要原料，利用乳酸菌發酵，制備攪拌型板栗黃桃茉莉花酸奶，根據單因素試驗結果，利用響應面分析法進行優化，得到攪拌型板栗黃桃茉莉花酸奶的最佳工藝條件為：白砂糖添加量為8%，接種量添加量為4%，板栗漿液添加量為7.96%、黃桃的添加量為6.13%、茉莉花的添加量為0.49%。通過試驗所得到的酸奶色澤均勻一致，乳白色中帶有板栗和黃桃特有的果肉色，酸奶乳香味濃厚，同時伴有茉莉花的花香以及黃桃的濃濃桃香，無其他異味。口感細膩，可以吃到細小的板栗顆粒，以及黃桃果肉，黏度適中，酸甜可口，獲得集板栗、黃桃、茉莉花風味于一體的獨特口感。