響應面法優化羊肚菌紅棗復合營養粉的加工工藝

李翔，鄧杰，徐宏，王秋果，石代勇，黃彤，劉達玉

（成都大學食品加工四川省高校重點實驗室，四川成都610106）

羊肚菌（morchella）也稱羊肚菜或者羊肚蘑，通常生長在低溫高濕型環境中，是一種風味獨特，味道鮮美的食用菌，有“菌中之王”的美譽[1-2]。羊肚菌中富含蛋白質、活性多糖[3]、多種維生素和微量元素（鋅、硒、鐵等）以及多種氨基酸等營養成分，其中8種人體必需氨基酸占氨基酸總量的47.5%（一般食用菌為25%～40%）[4-6]。羊肚菌對消化不良、體質較弱、易發胖人群具有一定功效[7-8]，且具有抗疲勞、抗氧化和增強人體免疫力等功能[9-11]。紅棗，又名大棗，其營養豐富，有“天然維生素丸”美稱，具有補氣益中、美容養顏的作用[12-13]。

目前，羊肚菌實現了人工栽培，產量巨大[14]。顧可飛等[15]對牛肝菌、羊肚菌營養功能特性及利用價值進行了分析，發現羊肚菌在保健品及醫藥品提取、加工新技術的開發等運用中具有巨大潛力[16]，但還未有以羊肚菌和紅棗作為主要原料的復合營養粉的相關報道。采用響應面法，以紅棗粉、羊肚菌粉、脫脂奶粉、白砂糖的添加量為自變量，以感官評分分值為響應值，對羊肚菌紅棗復合營養粉配方進行優化[17]，以期為羊肚菌的開發利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及設備

新鮮羊肚菌：四川省成都市天綠菌業有限公司；紅棗粉：青島隆海食品有限公司；脫脂奶粉：呼倫貝爾雀巢有限公司；白砂糖：云南顛鵬糖業有限公司；增稠穩定劑：山東天喜食品配料有限公司。

C22-L2D型電磁爐：九陽股份有限公司；WT-K型電子天平：常州萬泰天平儀器有限公司；HAD-FX202-00型電熱鼓風干燥箱：北京恒奧德儀器儀器有限公司；2N-04A型粉碎機：中科耐馳技術有限公司；YQ2G-03型實驗用微波殺菌機：南京永青食品高新技術發展有限公司。

1.2 方法

1.2.1 羊肚菌紅棗復合營養粉制作工藝

羊肚菌原料挑選→清洗→煮制→冷卻，瀝水→烘干→粉碎→稱量，按比例與其他配料（紅棗粉、脫脂奶粉、白砂糖、增稠穩定劑）混勻→殺菌→包裝→檢查→成品

1.2.2 操作工藝要點

1）原料挑選：選用生長良好，無腐爛、無病蟲危害的優質羊肚菌。

2）清洗：先檢查是否有木簽、鐵釘等堅硬固體物，然后去除表面雜質，再用清水沖洗泥垢，溫水浸泡5min待用。

3）煮制：取純凈水1 000 mL，煮沸，加入羊肚菌煮制到有菌香味且羊肚菌形態完好為止。

4）冷卻，瀝水：將煮制過后的羊肚菌撈起，放在篩網上冷卻，且把能自然流出的水分瀝完。

5）烘干：將進行完滴水處理的羊肚菌放在溫度設定為60℃～70℃的電熱鼓風干燥箱里進行干燥處理（3 h～4 h），烘干至含水量低于 5%即可[18-19]。

6）粉碎：將干燥好的羊肚菌用粉碎機進行粉碎處理成50目～100目均勻的粉末狀即可[19]。

7）稱量，按比例與其他配料混勻：按一定比例準確稱量各種原輔料，然后在干燥壞境下避免干燥物吸水回潮，將各種原輔料混合均勻，以保證成品的外觀口感一致。

8）殺菌：采用微波殺菌法進行殺菌，殺菌時間100s～120 s，微波功率 400 W～450 W[20-21]。

9）包裝、檢查、成品：將殺菌好的物質冷卻后裝袋封口，貼上標簽，即為成品。

1.2.3 羊肚菌紅棗復合營養粉感官評價的測定

羊肚菌紅棗復合營養粉用開水沖泡3 min～5 min后進行感官評價，指標包括外觀、氣味、滋味、均勻性，由10名（5男5女）同學組成的品嘗小組對復合營養粉進行感官評價[22]，羊肚菌紅棗復合營養粉感官評價標準見表1。

表1 羊肚菌紅棗復合營養粉感官評價標準表Table 1 Sensory evaluation standard of tripe red jujube compound powder

1.2.4 單因素試驗

在多次預試驗的基礎上，以羊肚菌紅棗復合營養粉感官評價標準表為指標進行單因素試驗，分別測驗紅棗粉添加量（0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 g）、羊肚菌粉添加量（0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 g）、脫脂奶粉添加量（2.5、3.0、3.5、4.0、4.5 g）、白砂糖添加量（1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 g）對復合營養粉的感官評分的影響。

1.2.5 響應面試驗設計

在單因素試驗結果基礎上，以感官評分為響應值，使用Design Expert 8.0.6軟件，選取紅棗粉添加量（A）、羊肚菌粉添加量（B）、脫脂奶粉添加量（C）、白砂糖添加量（D）4個因素，根據Box-Behnken中心組合試驗設計原理進行試驗設計見表2。

表2 Box-Behnken試驗設計因素與水平表Table 2 Factors and levels of response surface experiment

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果與分析

基于羊肚菌粉（1.5 g），脫脂奶粉（3.5 g），白砂糖（2 g），當紅棗粉添加量不同時，對復合營養粉感官評分的影響見圖 1（a）。基于紅棗粉（2 g），脫脂奶粉（3.5 g），白砂糖（2 g），當羊肚菌粉添加量不同時，對復合營養粉感官評分的影響見圖1（b）?；诩t棗粉（2 g），羊肚菌粉（1.5 g），白砂糖（2 g），當脫脂奶粉添加量不同時，對復合營養粉感官評分的影響見圖1（c）?；诩t棗粉（2 g），羊肚菌粉（1.5 g），脫脂奶粉（3.5 g），當白砂糖添加量不同時，對復合營養粉感官評分的影響見圖 1（d）。

由圖1中a、b、c、d可知，在4個單因素試驗結果中分別為紅棗粉的添加量（2.0 g），羊肚菌粉的添加量（1.5 g），脫脂奶粉的添加量（3.5 g），白砂糖的添加量（2.0 g）時，復合營養粉感官評分達到最高值，其氣味、滋味、外觀和均勻性最好。

圖1 單因素對復合營養粉感官評分影響Fig.1 Effect of factors on sensory score of compound nutritional powder

2.2 響應面法試驗結果與分析

2.2.1 響應面法試驗設計與結果

以羊肚菌紅棗復合營養粉的感官評分為響應值（Y），以A、B、C、D 4個因素為自變量進行響應面試驗設計，進一步優化羊肚菌紅棗復合營養粉配方，試驗方案與結果見表3。

表3 響應面設計表與結果Table 3 Response surface design table and results

續表3 響應面設計表與結果Continue table 3 Response surface design table and results

2.2.2 響應面回歸模型的方差分析

將表4的試驗數據采用Design-Expert 8.0.6統計軟件進行回歸擬合與方差分析，得到回歸方程如下：

Y=-1701.89+297.75A+191.78B+621.08C+203.58D-8.40AB-4.80AC-15.50AD+13.70BC-20.70BD+18.50CD-56.35A2-55.00B2-93.80C2-48.05D2

回歸方程方差分析見表4。

表4 回歸方程方差分析表Table 4 Analysis results of regression and variance

續表4 回歸方程方差分析表Continue table 4 Analysis results of regression and variance

由表4方差分析結果可知，該模型差異性極顯著（P＜0.001），失擬項不顯著（P＞0.05），說明方程與實際情況擬合比較好，能準確反映感官評分與各因素之間的關系。性噪比22.723＞4，即性噪比大于臨界值，由此可知該模型可行。由表4中F值的大小可以判斷影響感官評分的主次因素順序：B＞D＞C＞A，該模型R2為0.982 0，調整 R2為0.964 0，由此可知該模型中的98.20%復合營養粉的感官評分變化都是因為自變量，綜上結果表明可以用該模型對復合營養粉的感官評分進行預測。由表 4 可知，A、B、C、D、A2、B2、C2、D2項差異高度顯著（P＜0.001），BD 項差異極顯著（P＜0.01），AD、BC、CD 項差異顯著（P＜0.05）。

各因素交互作用對感官評分影響的響應面見圖2。

圖2 各因素交互作用對感官評分影響的響應面Fig.2 Response surface of the interaction of factors on the sensory score

紅棗粉、羊肚菌粉、脫脂奶粉和白砂糖4種配料的添加量之間存在交互作用關系，由表4可知其中BD、AD、BC、CD項對復合營養粉感官評分影響顯著，通過對4個曲面圖的觀察可以預測和檢驗變量的響應值以及確定變量之間的相互關系，響應面越陡，反映出各因素之間的兩兩交互作用越顯著。

2.2.3 模型優化

由響應面試驗結果，經過Design Expert 8.0.6軟件的最優組合分析得到的羊肚菌紅棗復合營養粉的最佳配方：紅棗粉2.03 g、羊肚菌粉1.57 g、脫脂奶粉3.54 g、白砂糖2.17 g，在此配方下的羊肚菌紅棗復合營養粉的感官評分預測值為92.711 9。將實際操作的局限性考慮在內，最優工藝條件修正為：紅棗粉2.0 g、羊肚菌粉1.6 g、脫脂奶粉3.5 g、白砂糖2.2 g，在此條件下重復試驗3次，由同一評定小組進行評分，得到感官評分分別為92.60，93.00和92.15，平均為92.583 3，與預測值相比，僅有0.14%的誤差，因此可以采用響應面法優化得到可靠的最佳條件。

2.3 羊肚菌紅棗復合營養粉增稠穩定劑添加量的確定

羊肚菌紅棗復合營養粉的穩定劑選擇增稠穩定劑添[23]，添加量的不同，對復合營養粉的感官品質的影響見表5。

表5 增稠穩定劑添加量對羊肚菌紅棗復合營養粉品質的影響Table 5 Effect of thickening stabilizer on the quality of morchella and jujube compound powder

由表5可知，羊肚菌紅棗復合營養粉的感官品質隨著增稠穩定劑添加量的增加其感官品質變好，當增稠穩定劑添加量到0.3 g以后，其感官品質在下降。因此，羊肚菌紅棗復合營養粉的增稠穩定劑添加量選取0.3 g為宜。

2.4 驗證試驗

由Design-Expert 8.0軟件得出的羊肚菌紅棗復合營養粉的最佳制作條件為：紅棗粉2.0 g、羊肚菌粉1.6 g、脫脂奶粉3.5 g、白砂糖2.2 g時制作的羊肚菌紅棗復合營養粉感官評分為92.583 3分。在此條件下，再添加增稠穩定劑0.3 g，進行驗證試驗，制成的復合營養粉具有很好的色澤和外觀形態，復水性合適，無明顯結塊，風味獨特，口感醇厚，穩定性合適，被認為是羊肚菌紅棗復合營養粉的最佳風味。

3 結論

以羊肚菌、紅棗粉等為原料，制作羊肚菌紅棗復合營養粉，通過單因素試驗、Box-Behnken響應面優化試驗，以感官評分為依據篩選復合營養粉的最佳制作配方，結果為：紅棗粉2.0 g、羊肚菌粉1.6 g、脫脂奶粉3.5 g、白砂糖2.2 g，利用單因素試驗，確定增稠穩定劑0.3 g。在此配方下的羊肚菌紅棗復合營養粉的成品具有很好的色澤和外觀形態，復水性合適，無明顯結塊，風味獨特，口感醇厚，穩定性合適。