響應面法優化豌豆多肽凝固型酸奶的工藝研究

＊劉定坤 懷玉 徐藝 李毓灤 高妍 高云

（遼寧科技大學化學工程學院 遼寧 114051）

多肽益生菌酸奶是一種新型的營養保健飲品，其中益生菌能改善人體內微生態平衡，具有豐富的胞內蛋白酶及運輸系統組成的蛋白水解酶系，可將完整乳蛋白水解成小分子多肽和氨基酸[1]。豌豆多肽是以豌豆蛋白為原料通過蛋白酶水解成小分子生物活性肽，其氨基酸組成含有8種必需氨基酸，其相對分子質量較小，更易于人體消化吸收[2-3]。具有抗氧化[4]、降血糖和血脂的作用[5]，能夠增強免疫力，有效的補充能量、緩解疲勞[6]，還能促進保加利亞乳桿菌的繁殖生長，在益生菌酸奶中加入適量豌豆多肽，可提高發酵乳中的菌種活性。海藻糖是一種天然糖類，甜味溫和，有清爽的口感，改善高糖食品甜膩感[7]。目前豌豆多肽酸奶的研究較少，本實驗在凝固型酸奶的基礎上，添加豌豆多肽和海藻糖，提升酸奶風味和營養價值的同時又賦予了酸奶保健功能，并對凝固型酸奶的工藝進行優化，豌豆多肽益生菌酸奶的研發對營養保健乳制品的發展有著重要的意義。

1.材料與方法

(1)試驗材料

豌豆多肽，武漢天天好生物制品公司；海藻糖，河南信和生物科技公司；純牛奶，輝山乳業公司；川秀牌直投乳酸菌發酵劑五菌型（雙歧桿菌、保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌、嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌）。

(2)儀器與設備

LDZX-75KBS高壓蒸汽滅菌鍋，上海申安醫療器械廠；SW-CJ-2FD精密數顯恒溫水浴鍋，上海博訊醫療生物儀器股份公司；TD-5M高速離心機，四川屬科儀器有限公司；101-2AB電熱鼓風干燥箱，天津市泰斯特儀器有限公司。

2.實驗方法

(1)制備方法

①工藝流程

原料預處理→預熱均質→混合（加海藻糖和豌豆多肽）→殺菌→接種→無菌分裝→恒溫發酵→冷卻→貯藏（后熟）→成品。

②操作要點

量取適量純牛奶倒入鍋中預熱，加入稱量好的豌豆多肽、海藻糖，不斷攪拌，使之充分溶解。20MPa均質、92℃下殺菌5min，冷卻至42℃，接種稱量好的菌種發酵劑并充分攪拌。將接種后的牛奶迅速裝入清洗干凈殺菌消毒后的酸奶瓶中，用無菌保鮮膜封口后置恒溫水浴培養箱中發酵，發酵溫度42℃，發酵時間6h。發酵完畢在0～4℃下冷藏和后熟。

(2)單因素試驗

豌豆多肽凝固型酸奶的基礎配方是純牛奶100mL、菌種發酵劑0.2g、豌豆多肽0.1g、海藻糖10g；發酵時間6h、發酵溫度42℃；在此基礎發酵工藝下進行單因素試驗，分別以豌豆多肽、海藻糖、菌種發酵劑的添加量和發酵時間為影響因素進行實驗。

(3)響應面試驗

根據單因素實驗所得結果，選擇豌豆多肽、海藻糖、菌種發酵劑的添加量和發酵時間作為響應面試驗的4個主要影響因素，參照感官評定標準，設計L9(34)響應面試驗對酸奶配方的配比進行優化。

表1 響應面試驗因素水平設計表

(4)感官評定方法

參考GB 19302—2010《食品安全國家標準發酵乳》中風味發酵乳的感官要求，根據李榮華等[8]的感官評定方法對酸奶的口感、組織狀態、凝乳狀態及香味色澤方面進行評價，最終得分取平均值。

(5)理化指標測定

①酸奶持水力的測定。根據盧孝潔等[9]的方法進行酸奶持水力的測定。

②酸奶酸度的測定。根據GB 5009.239—2016食品國家安全標準進行酸度測定。

3.試驗結果與分析

(1)單因素試驗結果

①豌豆多肽添加量對酸奶品質的影響

豌豆多肽添加量對酸奶的影響如圖1所示，當豌豆多肽添加量為0.08g時，酸奶的感官評分最高。

圖1 豌豆多肽添加量對豌豆多肽凝固型酸奶品質的影響

②海藻糖添加量對酸奶品質的影響

海藻糖添加量對酸奶的影響如圖2所示，當海藻糖添加量為9g時，酸奶感官評分最高。

圖2 海藻糖添加量對豌豆多肽凝固型酸奶品質的影響

③菌種發酵劑添加量對酸奶品質的影響

菌種發酵劑添加量對酸奶的影響如圖3所示，當直投菌種發酵劑添加量為0.16g時，酸奶感官評分最高。

圖3 菌種發酵劑添加量對豌豆多肽凝固型酸奶品質的影響

④發酵時間對酸奶品質的影響

發酵時間對酸奶的影響如圖4所示，當酸奶發酵時間為6h時，酸奶感官評分最高。

圖4 發酵時間對豌豆多肽凝固型酸奶品質的影響

(2)響應面試驗結果與分析

①響應面設計方案與結果

在單因素試驗的基礎上，選取豌豆多肽添加量（A）、海藻糖添加量（B）、菌種發酵劑添加量（C）、發酵時間（D）為自變量設計試驗，以感官評分為響應值，對豌豆多肽凝固型酸奶發酵工藝參數進行優化，用Design-Expert 13進行試驗設計，響應面優化試驗設計方案及結果見表2。

表2 響應面優化試驗方案及結果

②建立回歸模型和方差分析

通過Design-Expert 13得到豌豆多肽凝固型酸奶感官評分的二次多項回歸方程模擬：

Y=91.86-1.02×A-0.4050×B+0.3917×C-0.9233×D+1.28×AB+1.04×AC+0.5450×AD-0.8050×BC-0.3425×BD+2.20×CD-2.17×A2-2.51×B2-4.91×C2-3.26×D2。

由表3可知，回歸模型是極顯著的（P＜0.0001），失擬項不顯著（P=0.0630＞0.05），表明回歸模型是準確可用的，調整系數R2Adj=0.8992，可解釋89.92%的響應值變化，同時相關R2=0.9496，說明該模型與試驗的擬合度效果極好，可利用此方程和模型進行豌豆多肽凝固型酸奶發酵工藝參數優化；從方差表中可以看出各試驗因素對酸奶感官評分的影響順序為A（豌豆多肽）＞D（發酵時間）＞B（海藻糖）＞C（菌種發酵劑）。

表3 豌豆多肽凝固型酸奶響應面回歸模擬方差分析

以感官評分為響應值，通過回歸模型分析，得到豌豆多肽凝固型酸奶發酵工藝的最佳條件是豌豆多肽添加量為0.07g、海藻糖添加量為9g、菌種發酵劑添加量為0.16g、發酵時間為6h，在此工藝條件下進行3次驗證實驗平均感官評分為93.26分，表明可用來優化酸奶發酵工藝。

(3)酸奶理化指標測定實驗

在最佳工藝條件下進行豌豆多肽凝固型酸奶的理化指標測定實驗，進行多次實驗取的平均結果為酸奶的持水力為56.52%，酸度為94°T。

3.結論

通過對單因素試驗，響應面試驗結果分析，得出豌豆多肽凝固型酸奶的最優工藝參數為純牛奶100mL、菌種發酵劑0.16g、豌豆多肽0.07g、海藻糖9g、發酵時間6h、發酵溫度42℃。經酸奶理化指標測定實驗可得豌豆肽凝固型酸奶的持水力為56.52%，酸度為94°T。在此工藝條件下，感官評分為93.26分，產品酸甜可口，細膩柔滑，肽香味和乳香味相協調，營養健康，為豌豆肽在食品中應用有一定的參考價值。