响应面分析法提高腐竹产率研究

肖付刚，候雪贝，屠青霞

(许昌学院食品与生物工程学院，河南许昌461000)

腐竹是以黄豆和水为主要原料，由变性蛋白质分子之间发生碰撞，并与脂肪结合而聚结形成的蛋白质-脂类薄膜［1］．腐竹营养价值丰富，深受大众喜爱．本研究利用国家标准允许使用的添加剂蔗糖酯、海藻酸钠、焦磷酸钠，对提高腐竹产率的工艺条件进行优化，力求添加符合国家标准的食品添加剂，达到提高腐竹产率的目的，同时保证腐竹的安全性，使腐竹制品生产有更大的进步．

1 材料与设备

东北大豆，矿泉水，蔗糖酯(SE-11)(日本三菱化学株式会社)，海藻酸钠(青岛明月海藻集团有限公司)，焦磷酸钠(柳州格富食品科技股份有限公司)．

九阳豆浆机，玻璃浮计，101-2AB电热鼓风干燥箱，B-220恒温水浴锅，YP2002N电子天平．

2 实验方法

2．1 工艺流程

腐竹制备的工艺流程如图1所示．

图1 制备工艺流程

2．2 操作要点

2．2．1 筛选

选择光泽好，无发芽，颗粒均匀且饱满的大豆，除去劣质大豆和碎石等杂质．

2．2．2 称豆、清洗

称取筛选好的大豆，用自来水清洗大豆表面灰尘及脏污．

2．2．3 泡豆脱皮

将大豆置于65℃水浴锅中浸泡1 h，使豆瓣中间浅黄无硬心［2］，除去外皮．

2．2．4 打浆煮浆

将大豆和水倒入豆浆机中进行打浆煮浆，然后将一定比例的蔗糖酯、海藻酸钠、焦磷酸钠溶液置于豆浆中，搅拌均匀．

2．2．5 过滤

将浆液纱布进行过滤去除豆浆中的豆渣．

2．2．6 注浆揭皮

将豆浆倒入成型盆中，90℃下揭皮;切勿使豆浆煮沸，严格控制揭皮时间．

2．2．7 晾竹烘干

将腐竹放在通风处晾干1．5 h，然后置于65℃的电热鼓风干燥箱中烘干．

2．2．8 称重包装

将腐竹称重，包装封口置于干燥处．

3 实验设计及结果分析

3．1 单因素实验

3．1．1 蔗糖酯影响腐竹产率的研究

设定焦磷酸钠和海藻酸钠添加量分别为大豆质量的0．06%和0．30%，蔗糖酯添加量为0、0．25%、0．50%、0．75%、1%，蔗糖酯对腐竹产率影响的结果见图2．蔗糖酯对蛋白质、脂肪、碳水化合物具有良好的乳化分散作用，促使以上物质相互凝聚，有利于腐竹形成．由图2可知，随着蔗糖酯添加量的增加，腐竹产率呈现先上升又下降的趋势，在蔗糖酯添加量为0．5%时，腐竹产率最高．

3．1．2 海藻酸钠影响腐竹产率的研究

确定蔗糖酯和焦磷酸钠添加量为 0．50%、0．06%，海藻酸钠添加量为 0、0．10%、0．30%、0．50%、0．70%，腐竹产率结果如图3所示．海藻酸钠是增稠剂，增加浆液粘稠度利于腐竹形成．但当海藻酸钠的浓度升高到一定程度时，浆液粘稠度增大，反而会影响蛋白质、脂肪的聚合，影响腐竹的形成．由图3可知，腐竹产率最高时，海藻酸钠添加量为0．30%．

图2 蔗糖酯添加量对腐竹产率的影响

图3 不同海藻酸钠添加量对腐竹产率的影响

3．1．3 焦磷酸钠影响腐竹产率的研究

在蔗糖酯和海藻酸钠的添加量分别是0．50%、0．30%的条件下，不断改变焦磷酸钠的添加量，分别为0、0．02%、0．04%、0．06%、0．08%，其对腐竹产率影响结果见图4．焦磷酸钠作为保水剂，在腐竹烘干的过程中，可保持更多水分使腐竹质量增加．但超过一定量后，会影响腐竹的形成，反而使产率下降，故最佳添加量为0．06%．

3．2 响应面分析实验优化最佳配方

3．2．1 响应面试验结果与分析

在单因素试验的基础上，利用Box-Behnken设计原理进行三因素三水平的响应面分析试验［3］，试验因素水平编码见表1．

图4 不同焦磷酸钠添加量对腐竹产率的影响

表1 Box-Behnken设计试验因素水平编码表

3．2．2 响应面试验结果

试验分析方案及结果见表2(1～12是析因实验，13～17是中心实验)．

表2 响应面试验方案及结果

采用design expert软件对表2中试验数据进行多元回归拟合，获得腐竹产率(Y)的回归方程如下:

式中:蔗糖酯(A)、海藻酸钠(B)、焦磷酸钠(C)在设计中均经量纲线性编码处理，故各因素对指标值的影响程度及影响方向分别通过各项系数绝对值的大小及正负来反映．

3．2．3 方差分析

对腐竹产率的数学模型进行方差分析，结果见表3．由表3可知，本实验选用的模型有较好的显著性(P=0．014 9);失拟项为0．103 7，在 α =0．05 的水平上不显著;R2=0．882 4 ＞0．85，说明该模型能够描述实验结果，拟合程度较好，以上数据说明各因素与响应值之间的关系可用该模型来函数化［4］．回归方程的一次项和二次项均有显著，说明各因素对腐竹产率的影响不是简单的线性关系．

表3 回归模型方差分析表

3．2．4 响应面和等高线分析

通过响应面的形状，可以直观地反应各因素对腐竹产率的影响，坡度越陡，表明对响应值的影响越大，坡度平缓则说明影响较小;等高线的形状用来反应两因素交互作用的显著性，椭圆表示交互作用显著，圆形则与之相反［5］．蔗糖酯与海藻酸钠交互作用对腐竹产率影响的响应面图和等高线图见图5，6，7．综合观察这三组响应面图可知，海藻酸钠和蔗糖酯对腐竹产率的影响最显著，表现为坡度较陡;而焦磷酸钠影响较小．由等高线图可以看出，海藻酸钠和蔗糖酯的交互作用对腐竹产率较为显著，表现为等高线密集，呈椭圆型．

图5 蔗糖酯与海藻酸钠交互作用对腐竹产率影响的响应面图和等高线图

图6 蔗糖酯与焦磷酸钠交互作用对腐竹产率影响的响应面图和等高线图

图7 海藻酸钠与焦磷酸钠交互作用对腐竹产率影响的响应面图和等高线图

3．3 优化与验证

优化得到腐竹产率的最佳工艺条件为:蔗糖酯添加量为0．59%，海藻酸钠为0．40%，焦磷酸钠为0．08%，预测腐竹产率可达到31．77%．为了验证模型的预测性，即在最佳工艺条件下进行3次平行实验，得到腐竹平均产率为30．82%，与预测值31．77%相差不大，充分说明模型优化条件较为准确，响应面法可用于优化腐竹产率最佳工艺参数．

4 结论

通过单因素实验分析蔗糖酯、海藻酸钠和焦磷酸钠对腐竹产率的影响，并通过响应面分析实验进行优化．确定提高腐竹产率的最佳添加量为:蔗糖酯为0．59%，海藻酸钠为0．4%，焦磷酸钠为0．08%，在此条件下腐竹产率达31．77%．验证试验说明模型优化条件较为准确．本实验确定配方所用添加剂的量均在国家标准范围内，添加量少节省费用，且能提高腐竹产率，对腐竹生产有一定的借鉴．

［1］ 张弘澧．优质腐竹的生产要求［J］．食品科学，1992，13(2):23-25．

［2］ 路来翠．腐竹主要有哪些营养价值［J］．监督与选择，2006(4):48-49．

［3］ 刘海军，黄宝旭，蒋德超．响应面分析法优化艾叶多糖提取工艺研究［J］．食品科学，2009，30(2):114-118．

［4］ 王淑霞，李爱梅，张俊杰，等．响应面分析法优化龙眼核中多酚物质提取工艺［J］．食品科学，2011，32(10):35-39．

［5］ 王振字，周 芳，赵 鑫．响应面分析法优化超声波提取大果啥棘总黄酮工艺［J］．中国食品学报，2007，7(6):44-51．