響應面法優化白果露工藝

牛林，王正云，唐鵬，李凱艷，吳健，吳闖

1.江蘇農牧科技職業學院食品科技學院（泰州 225300）；2.金陵科技學院（南京 210046）；3.南京知心天瑞健康管理有限公司（南京 210009）

銀杏（Ginkgo biloba），是中國特有的同科同屬同種的落葉喬木，其果實俗稱白果。白果是原衛生部首批藥食同源的食品，在傳統食療中應用很廣，具有抑菌殺菌、祛疾止咳、降低血清膽固醇等功效。研究發現，銀杏中的黃酮具有修復胰島細胞、降血糖、降血脂、抗氧化和免疫的功能，從側面證明了白果在功能性產品開發領域的重要地位[1-2]。白果產品的深度開發一直是食品行業關注的重點，泰興銀杏是江蘇省泰州市特產，其產品營養豐富，藥食俱佳。作為大佛指白果的唯一產地，泰興白果的加工一直以來都處于國內銀杏產品深加工的前沿地位，產品主要包括銀杏仁罐頭、軟包裝果仁、銀杏飲料、銀杏晶等。近年來，國內的飲料工業開始轉型，由加工口感的刺激型碳酸飲料逐漸向以功能性果蔬為原料的營養保健飲料轉變。白果飲料符合這種健康的發展趨勢，因此也成為白果產品開發的重點項目。數據表明，泰興市全市銀杏制品年銷售達3億多元，其中大部分來源于白果飲料產品[4-5]。

此次試驗旨在開發具有功效的白果露。通過對有機溶劑去除有毒物質和酶解去除苦味物質技術的研究，將白果漿和乳粉調配技術、穩定劑配方工藝技術、冷殺菌技術等新型食品加工技術組合應用，最終研究出白果露最佳的工藝流程。此次試驗可使白果由低值產品向高值產品轉化，從而更好地帶動地方銀杏產業和地方經濟的快速發展[6]。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

白果（泰州集泰農產品有限公司）；奶粉（市售）；白砂糖（泰州市農副產品中心批發市場）。

β-葡萄糖苷酶（20-40 U/mg，上海酶聯生物科技有限公司）；α-淀粉酶（50 U/mg，上海酶聯生物科技有限公司）；α-蛋白酶（1500 USP U/mg，上海酶聯生物科技有限公司）；正己烷、乳化劑、無水乙醇、檸檬酸、木糖醇（國藥集團化學試劑有限公司）。以上試劑均為分析純。

膠體磨（JMF-100型不銹鋼膠體磨，杭州惠合機械設備有限公司）；均質機（25 mp，匯通機械）；0.075 mm目篩（200目，紹興市上虞張興紗篩廠）；旋轉蒸發儀（RE-5203，上海亞榮生化儀器廠）。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

銀杏果→挑選→浸泡→去皮→漂洗→磨漿過濾→去苦→去毒→調配→均質→瓶裝封蓋→殺菌→冷卻→檢驗→成品

1.2.2 操作要點

1) 白果放入清水中浸泡2 h，溫度控制在25 ℃，中間換水1次。

2) 白果脫皮：趁熱將預煮處理后的銀杏倒入破殼機中進行破碎，脫去外殼得到銀杏仁，接著脫皮，然后用刀去除銀杏仁的內芯，最后用清水將銀杏仁漂洗1次，徹底洗去破碎的內芯。

3) 脫皮后的白果加水，用磨漿機粗磨，再過膠體磨細磨兩遍之后，分離漿渣。

4) 白果去苦[7-8]：采用生物酶解法，首先用β-葡萄糖苷酶對磨細后的漿料進行第一次酶解，再用α-淀粉酶和α-蛋白酶進行第二次酶解。

5) 白果去毒：將白果原漿配成質量濃度為0.3 g/mL的70%乙醇溶液，用正己烷作為洗滌劑，正己烷∶提取物的體積比為2∶1，洗滌4次，每次振搖3回，每回振搖30次，再用旋轉蒸發儀蒸發有機溶劑。

6) 去苦去毒后的白果漿與復原乳粉按比例復配，充分混合后加入糖、酸和穩定劑。

7) 將配制好的粗白果露冷卻，用0.0750 mm（200目）篩過濾，再過均質機。

8) 白果露成品密封灌裝并殺菌。

1.2.3 白果露加工工藝的單因素試驗

1.2.3.1 白果漿與復原乳粉質量比對白果露的影響[9]

準確稱取7份100 mL白果漿分別放入燒杯中，按白果漿∶復原乳粉=20∶1，18∶1，16∶1，14∶1，12∶1，10∶1和8∶1的質量比復配，考察不同白果漿與復原乳粉比例對白果露的影響。

1.2.3.2 麥芽糖醇添加量對白果露加工工藝的影響[10]

準確稱取7份100 mL復合白果露液分別放入燒杯中，向各個燒杯中分別加入4%，6%，8%，10%，12%，14%和16%的麥芽糖醇，考察不同麥芽糖醇添加量對白果露的影響。

1.2.3.3 檸檬酸添加量對白果露加工工藝的影響[10]

準確稱取7份100 mL復合白果露液分別放入燒杯中，向各個燒杯中分別加入0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%，0.6%和0.7%的檸檬酸，考察不同檸檬酸添加量對白果露的影響。

1.2.4 白果露加工工藝的響應面優化試驗

所有數據進行整理及作圖，試驗數據用Design Expert 8.0統計軟件進行響應面法分析，并進行差異顯著性檢驗。采用響應面設計試驗，運用Box-Behnken的中心組合試驗設計法，以白果漿與復原乳粉質量比（A）、麥芽糖醇添加量（B）、檸檬酸添加量（C）為自變量，以感官評價（Y）為響應值進行三因素三水平的響應面分析試驗，優化白果露加工工藝的選擇。響應面試驗的因素與水平見表1。

表1 響應面試驗因素水平表

1.2.5 感官評定方法

1.2.6 理化分析方法

依據GB/T 10789—2015《飲料通則》、GB/T 21732—2008《含乳飲料》及GB 25191—2010《調制乳》，制定白果露產品的理化檢測方法。

根據飲料工藝學中配制型乳飲料的規定，每百克飲料中蛋白質含量不低于1.0 g。蛋白質測定方法采用GB/T 5009.5。

1.2.7 微生物指標測定

依據GB/T 10789—2015《飲料通則》、GB/T 21732—2008《含乳飲料》及GB 25191—2010《調制乳》，制定白果露產品的微生物檢測方法。

菌落總數測定參考GB 4789.2；大腸菌群測定參考GB 4789.3 平板計數法；金黃色葡萄球菌測定參考GB 4789.10 定性檢驗；沙門氏菌測定參考GB 4789.4。

2 結果與分析

2.1 白果露加工工藝中單因素試驗

2.1.1 白果漿與復原乳粉質量比對白果露加工工藝的影響

由圖1可以得出：當白果漿∶復原乳粉復配質量比在20∶1，18∶1，16∶1和14∶1時，感官評分在62～86分，呈上升趨勢；當白果漿∶復原乳粉復配質量比在14∶1，12∶1，10∶1和8∶1時，感官評分在86～61分，呈下降趨勢；當白果漿∶復原乳粉復配質量比為14∶1時，感官評分最高。可得出14∶1為最佳白果漿∶復原乳粉復配質量比。

圖1 白果漿與復原乳粉質量比對白果露加工工藝的影響

2.1.2 麥芽糖醇添加量對白果露加工工藝的影響

由圖2可以得出：當麥芽糖醇添加量在4%～10%時，感官評分在60～88分，呈上升趨勢；當麥芽糖醇添加量在10%～16%時，感官評分在88～58分，呈下降趨勢；當麥芽糖醇添加量為10%時，感官評分最高。可得出10%為最佳麥芽糖醇添加量。

圖2 麥芽糖醇添加量對白果露加工工藝的影響

2.1.3 檸檬酸添加量對白果露加工工藝的影響

由圖3可以得出：當檸檬酸添加量在0.1%～0.4%時，感官評分在59～87分，呈上升趨勢；當檸檬酸添加量在0.4%～0.7%時，感官評分在87～56分，呈下降趨勢；當檸檬酸添加量為0.4%時，感官評分最高。可得出0.4%為最佳檸檬酸添加量。

圖3 檸檬酸添加量對白果露加工工藝的影響

2.2 響應面優化試驗結果分析

2.2.1 白果露加工工藝響應面優化試驗結果分析

根據表1確定的響應面因素與水平，通過Box-Behnken設計試驗，每組試驗重復3次。試驗感官評價結果見表3。

2.2.2 白果露加工工藝感官評價擬合模型的建立與分析

利用Design Expert軟件對表3進行回歸分析，得到感官評價（Y）對自變量白果漿與復原乳粉質量比（A）、麥芽糖醇添加量（B）、檸檬酸添加量（C）的編碼值二次多項回歸方程：

由表2可知：該模型p＜0.05，表明回歸模型方程顯著；失擬項p=0.0012＜0.05，不顯著，表明該方程合理可行；決定系數R2=0.87366409，說明預測值與實際值有很好的相關性。模型的校正決定系數Radj2=0.72403081，說明該模型能解釋99.8%響應值的變化。試驗表明，三因素對白果露加工工藝影響大小排列順序為白果漿與復原乳粉質量比（A）＞麥芽糖醇添加量（B）＞檸檬酸添加量（C）。

表2 感官評分標準表[15]

表3 響應面試驗設計結果

表4 方差分析表

2.2.3 白果露加工工藝響應面交互作用

圖4～圖6是根據回歸方程作出的響應曲面，根據擬合響應面的形狀分析各自變量對白果露加工工藝的影響。由圖4可知，隨著麥芽糖醇和白果漿與復原乳比例不斷升高，感官評價先增大后減小，方差分析結果表明麥芽糖醇和白果漿與復原乳比例的交互作用對白果露加工工藝影響顯著[16]。由圖5可知，隨著檸檬酸添加量和白果漿與復原乳質量比不斷升高，感官評價先增大后減小，方差分析結果表明檸檬酸添加量和白果漿與復原乳質量比的交互作用對白果露加工工藝影響顯著。由圖6可知，隨著檸檬酸添加量與麥芽糖醇添加量不斷增加，感官評價先增大后減小，二者交互作用對白果露加工工藝影響顯著。由響應面、等高線圖及回歸方程分析可知，白果露最佳加工工藝為白果漿與復原乳粉質量比14∶1、麥芽糖醇添加量10%、檸檬酸添加量0.5%。

圖4 麥芽糖醇添加量及白果漿與復原乳質量比對白果露加工工藝影響的響應面

圖5 檸檬酸添加量及白果漿與復原乳質量比對白果露加工工藝影響的響應面

圖6 檸檬酸添加量及麥芽糖醇添加量對白果露加工工藝影響的響應面

2.3 產品質量標準

2.3.1 理化指標產品中蛋白質質量分數為1.5 g/100 g，符合GB/T 5009.5中蛋白質測定方法要求。

2.3.2 微生物指標

產品中菌落總數＜300，符合GB 4789.2要求。

產品中大腸菌群＜10，符合GB 4789.3平板計數法要求。

產品中金黃色葡萄球菌未檢出，符合GB 4789.10定性檢驗要求。

產品中沙門氏菌未檢出，符合GB 4789.4要求。

3 結論

通過單因素和響應面結合感官評分機制，確定了最優的配方：白果漿與復原乳粉質量比14∶1、麥芽糖醇添加量10%、檸檬酸添加量0.5%。根據市場現狀，建議選擇對白果露的有益成分黃酮、多肽進行提取。提取物與乳粉復配，既可以提高營養價值，又可以提高產品的品質，為開發新一代具有抗氧化功效的保健類飲品產生一定的影響，同時也可以充分利用地區資源，從而使該地區得到較高的回報與收益。