響應(yīng)面法優(yōu)化靈芝孢子粉糙米酵素復(fù)合乳飲料的制備工藝

于靖輝，董愷論，王俊玲，楊 闖

(吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，吉林 吉林 132101)

靈芝孢子粉是靈芝在成熟期的時(shí)候從靈芝菌褶中彈射出來的非常微小的卵形生殖細(xì)胞[1]，具有靈芝的全部遺傳物質(zhì)和保健作用，其營養(yǎng)價(jià)值比靈芝更高，保健功效是靈芝實(shí)體的幾十倍。因其富含多糖、核酸、核苷酸、蛋白質(zhì)及酶類等多種有益活性成分[2]，已成為近年來功能性食品開發(fā)研究的熱點(diǎn)之一。

糙米酵素是微生物利用糙米中營養(yǎng)成分經(jīng)過自身代謝生成的混合酶體系[3]，經(jīng)過發(fā)酵后不僅改善了糙米質(zhì)地緊密、口感差等缺點(diǎn)，而且其中所含有的γ-氨基丁酸(GABA)、谷胱甘肽、谷維素等生理活性成分含量都顯著提高[4]，進(jìn)而增加糙米的營養(yǎng)價(jià)值，提高其保健功能[5]。

以靈芝孢子粉、糙米酵素和純牛奶為主要原料，利用單因素試驗(yàn)，響應(yīng)面分析對其制備工藝進(jìn)行了優(yōu)化，生產(chǎn)出一種富含營養(yǎng)并具有多種保健功效的新型復(fù)合乳飲料。

1 材料與方法

1.1 材料及試劑

糙米，購于吉林市農(nóng)貿(mào)市場；安琪活性酵母、純牛奶、白砂糖、羧甲基纖維素(CMC)等均為市售；葡萄糖、氯化鈉、谷氨酸鈉、檸檬酸等均為食品級。

1.2 儀器及設(shè)備

AL204-IC電子天平(梅特勒-托利多儀器上海有限公司生產(chǎn))，HC-100T多功能粉碎機(jī)(河城工貿(mào)有限公司生產(chǎn))，SW-CJ-2FD凈化工作臺(tái)(上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司生產(chǎn))，MLS-3750高壓蒸汽滅菌鍋(三洋電機(jī)株式會(huì)社生產(chǎn))，HZQ-F160A高低溫恒溫振蕩培養(yǎng)箱、DHG-9240A電熱鼓風(fēng)干燥箱(上海一恒科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn))。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

靈芝孢子粉、糙米酵素

↓

純牛奶→混合調(diào)配→均質(zhì)→滅菌→冷卻→成品

↑

白砂糖、CMC

1.3.2 操作要點(diǎn)

糙米酵素的制備[6]：精心篩選優(yōu)質(zhì)糙米，去除霉變材料及雜質(zhì)，洗凈后進(jìn)行發(fā)芽處理，放置于鼓風(fēng)干燥箱中干燥，然后采用粉碎機(jī)粉碎，過篩，置于4℃冰箱中備用。制備糙米培養(yǎng)基，然后于121℃條件下滅菌20 min備用。在糙米培養(yǎng)基中接種3%已活化好的酵母菌菌種，然后于120 r/min、30℃的條件下振蕩培養(yǎng)8 h，即為制備好的糙米酵素。

調(diào)配：將準(zhǔn)備好的糙米酵素、靈芝孢子粉和純牛奶按一定比例混合，然后加入一定量的白砂糖和CMC穩(wěn)定劑，充分?jǐn)嚢杌靹颍苊獬霈F(xiàn)溶解不完全情況。

均質(zhì)及滅菌：采用高壓均質(zhì)機(jī)，均質(zhì)壓力為20 MPa，使懸浮粒子進(jìn)一步受壓破碎。然后采用巴氏滅菌的方法在60℃條件下滅菌30 min，最后冷卻至室溫即可。

1.3.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

以感官評定評分作為指標(biāo)[7-8]，在單因素實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，采用軟件 Design Expert 8.0.6 進(jìn)行設(shè)計(jì)。最終根據(jù)響應(yīng)面法來確定各相關(guān)因素之間的交互作用，篩選出優(yōu)化的工藝條件。

2 結(jié)果與分析

2.1 響應(yīng)面法實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，確定響應(yīng)面試驗(yàn)因素分別為糙米酵素添加量(%)、靈芝孢子粉添加量(%)、純牛奶添加量(%)和白砂糖添加量(%)。每個(gè)因素下分別選擇3個(gè)水平進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，以感官評定評分作為響應(yīng)值，優(yōu)化靈芝孢子粉糙米酵素復(fù)合乳飲料的最佳配比，其因素水平見表1。

2.2 響應(yīng)面數(shù)學(xué)模型的建立

利用Design-Expert 8.0.6軟件得到以感官評分為目標(biāo)函數(shù)的多項(xiàng)回歸方程如下：

Y=+94.80+2.08A+1.50B+1.58C+0.67D+0.75AB-2.25AC+0.25AD-2.75BC-1.50BD-0.25CD-7.98A2-8.11B2-5.73C2-7.36D2

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表Tab.1 Level of response surface method

2.3 回歸模型方差分析

2.4 感官評定的響應(yīng)面結(jié)果

根據(jù)響應(yīng)面分析，可以形象地顯示出最佳參數(shù)與各參數(shù)之間的相互作用。根據(jù)上述模擬二次多項(xiàng)回歸模型和對其方差分析，得到最佳的制備工藝為糙米酵素添加量3.56%、靈芝孢子粉添加量0.31%、純牛奶添加量40.94%、白砂糖添加量7.04%，感官評分為95.07。

2.5 驗(yàn)證試驗(yàn)

為了檢驗(yàn)試驗(yàn)操作的合理性與可行性，在實(shí)際操作中，將響應(yīng)面分析法的優(yōu)化條件調(diào)整為糙米酵素添加量為4%、靈芝孢子粉添加量為0.3%、純牛奶添加量為41%、白砂糖添加量為7%，在此條件下對靈芝孢子粉糙米酵素復(fù)合乳飲料進(jìn)行3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，得到的平均分為94分，說明采用響應(yīng)面優(yōu)化靈芝孢子粉糙米酵素復(fù)合乳飲料的回歸方程擬合良好，準(zhǔn)確度較高，可以用來預(yù)測最佳工藝。

表2 回歸方程系數(shù)及顯著性檢驗(yàn)表Tab.2 Coefficient of regression equation and significance testing

3 結(jié)論

以靈芝孢子粉、糙米酵素和純牛奶為主要原料，通過單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)確定了靈芝孢子粉糙米酵素復(fù)合乳飲料的最佳工藝條件為糙米酵素添加量為4%、靈芝孢子粉添加量為0.3%、純牛奶添加量為41%、白砂糖添加量為7%，感官評分為94分。采用此工藝條件加工出來的靈芝孢子粉糙米酵素復(fù)合乳飲料色澤均勻，奶香、米香、醇香明顯，無腥味，口感絲滑，甜度適中，無分層，無沉淀，具有獨(dú)特風(fēng)味。