响应面法优化板栗黄桃茉莉花酸奶加工工艺

汪 姣, 汪相言, 李先保

(安徽科技学院 食品工程学院，安徽 凤阳 233100)

酸奶因其独特的口感、丰富的营养价值和保健作用备受大众青睐[1]，但普通酸奶口味单一，无法满足市场多元化需求。搅拌型酸奶是在酸奶的基础上加入果酱等辅料，既改善了其原有风味，又丰富了其营养。目前市面上的酸奶多以添加果蔬、谷物类为主，如孙亚利等[2]将荞麦、雪莲果加入酸奶中对酸奶品质进行改善，谭属琼等[3]以薏仁和山楂为原材料调制酸性乳制品，陈婵等[4]采用红薯浆、牛奶等为主要原料制备酸奶，卢玉容等[5]则研究了银耳多糖对酸奶品质的影响。

板栗、黄桃、茉莉花在市场中较常见，板栗中富含蛋白质、脂肪、淀粉、矿物质等多种营养，素有“干果之王”的美誉[6]，且板栗的抗氧化活性在热处理后会增加[7-8]。黄桃香味浓郁、肉质细嫩、酸甜可口，有抗衰老、降低血糖血脂、提高免疫力的作用[9]。茉莉花对身体有预防疾病的功效，花可用于治疗结膜炎、疮毒等[10]。这三种食物虽有丰富的营养，但是目前市场上对这三种食物的食用方法比较单一。国内外对板栗的加工以板栗淀粉的利用为主，单纯强调风味，对板栗的功能性开发较少[11]；黄桃的食用方式以鲜食和罐头为主；茉莉花主要用于窨制茉莉花茶和提取茉莉花浸膏，用于香料工业和食品工业[12]。将板栗、黄桃、茉莉花添加入酸奶中的报道非常少见。

本试验将板栗、黄桃、茉莉花以果料的形式加入酸奶，制备高营养的复合型酸奶。并通过单因素实验和响应面分析法来优化试验[13-14]，从而得到板栗黄桃茉莉花酸奶的最佳工艺条件。

1 材料与方法

1.1 供试材料与仪器

材料：纯牛奶、黄桃、茉莉花茶、白砂糖、板栗均购于凤阳县大型超市；发酵剂(保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌)购于安琪酵母公司。仪器：JJ-2B高速组织捣碎机(金坛市杰瑞尔电器有限公司)；DNP电热恒温培养箱(嘉兴市中新医疗仪器有限公司)。

1.2 试验方法

1.2.1 板栗黄桃茉莉花酸奶的加工工艺 原料乳→茉莉花牛奶→添加板栗浆液、白砂糖→均质→杀菌→冷却→接种→发酵→冷却、添加黄桃果粒搅拌→冷藏后熟→成品。

1.2.2 操作要点

(1)板栗浆液的制备：挑选无霉变、无腐烂的板栗，清洗去壳，于微波炉内加热5 min，以板栗∶水=1∶2的比例打浆，同时用0.2%的抗坏血酸护色[15]。

(2)黄桃颗粒：选择新鲜、无腐败、无破损的黄桃，清洗，去皮、核，切成丁块状，待用。

(3)茉莉花牛奶的制备：先将茉莉花茶用水煮1 min，过滤，再用牛奶浸煮10 min，使制备的酸奶涩味较轻，获得最大限度的溶解物质和最低限度的抗菌效果[16]，再次过滤，滤液备用。

(4)调制：将板栗浆液、白砂糖依次加入制备好的茉莉花牛奶中，均质。

(5)杀菌：90～95 ℃杀菌5 min，冷却至40 ℃。

(6)发酵：边冷却边搅拌(防止结皮)至40 ℃，然后加入发酵剂并搅拌均匀，装入容器中密封，置于42 ℃新型电热恒温培养箱中发酵4 h[3]。

(7)冷却搅拌：将发酵结束后的酸奶快速冷却至38 ℃(抑制乳酸菌增殖)，然后继续冷却至18 ℃左右，此时边降温边搅拌，同时加入经过灭菌冷却的果料，再冷却至6 ℃后置于冰箱冷藏后熟12 h，搅拌开始时应慢速，然后用较快速度，整个过程控制在30 min内[17]。

(8)试验中白砂糖、接种量、板栗、黄桃、茉莉花的添加量以100 mL原料为基准。

1.3 测定项目及分析方法

1.3.1 单因素试验 按100 mL牛奶为基准，以板栗浆液添加4%，黄桃添加6%，茉莉花添加0.7%，接种量4%为基本配方。在基本配方的基础上，通过分别改变白砂糖添加量(2%、4%、6%、8%、10%)、接种量(2%、3%、4%、5%、6%)、黄桃添加量(2%、4%、6%、8%、10%)、茉莉花添加量(0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%)、板栗浆液添加量(2%、4%、6%、8%、10%)，进行单因素实验。

1.3.2 响应面优化试验 利用Response Surface中的Box-Behnken设计原理，再结合单因素试验的试验结果，在接种量为4%、白砂糖的添加量为8%条件下，观察板栗添加量(A)、黄桃添加量(B)、茉莉花添加量(C)对板栗黄桃茉莉花酸奶感官评分(Y)的影响，根据试验结果确定酸奶的最佳加工工艺。

1.3.3 酸奶感官评价指标 参照GB19302-2010，由感官评价小组(10人)对板栗黄桃茉莉花酸奶进行感官评分，取平均值作为最终的感官得分[18]。具体评分标准见表1。

表1 感官评价表

2 结果与分析

2.1 各单因素对板栗黄桃茉莉花酸奶感官品质的影响

2.1.1 白砂糖的添加量对酸奶感官品质的影响 由图1可知，随着白砂糖添加量的增加，感官得分先升高后下降，在添加量为8%时得分最高。加糖的目的是增加酸奶的风味，加糖量过低，酸奶风味差，不易被人们接受。加糖量过高，会造成乳酸菌内外渗透压不平衡，对发酵不利，并且会掩盖酸奶酸味，酸奶过甜，不易被接受。因此确定该酸奶糖的添加量为8%。

2.1.2 接种量对酸奶感官品质的影响 由图2看出，随着发酵剂接种量的增大，板栗黄桃茉莉花酸奶的感官得分先增加后下降，当接种量为4%时，得分最高。酸奶发酵的好坏在一定程度上取决于接种量：过低，发酵不彻底，酸味不明显，口感差；过高，发酵过度，乳酸菌含量偏大，偏酸，不易被接受。当发酵剂接种量为4%时，酸奶风味良好，酸甜适中，因此确定该酸奶的接种量为4%。

图1 白砂糖的添加量对酸奶的影响

图2 接种量对酸奶的影响

2.1.3 黄桃的添加量对酸奶感官品质的影响 由图3可看出，随着黄桃果粒添加量的增加，板栗黄桃茉莉花酸奶的感官得分逐渐增高，黄桃的量达到6%时分值最大，之后酸奶感官评分趋于平缓且有降低的趋势。黄桃的添加虽会提高酸奶的风味，但当黄桃的添加量超过一定的范围时，不但会掩盖酸奶本身的乳香，而且会影响酸奶的酸度。黄桃添加过多，影响发酵，从而影响酸奶的组织状态。当黄桃的添加量为6%时，酸奶的风味良好，组织状态较好，因此确定黄桃的添加量为6%。

2.1.4 茉莉花的添加量对酸奶感官品质的影响 由图4可看出，随着茉莉花添加量的增加，板栗黄桃茉莉花酸奶的感官评分呈先上升后下降趋势，当茉莉花添加量为0.5%时，感官得分最高。这是由于茉莉花添加量过少时，茉莉花味道不明显，没有达到理想的风味；而茉莉花的添加量过多时，酸奶会有明显的涩味。当茉莉花的添加量为0.5%时，所得酸奶风味最好，既有茉莉花茶的微微涩味，也有酸奶浓浓的乳香，这说明茉莉花茶的茶香和酸奶的乳香融合的较好，所得到的酸奶易被人接受[16]，因此确定茉莉花的添加量为0.5%。

图3 黄桃的添加量对酸奶的影响

图4 茉莉花的添加量对酸奶的影响

2.1.5 板栗浆液的添加量对酸奶感官品质的影响 由图5可看出，逐渐增加板栗浆液的添加量，感官得分逐渐增高，当板栗浆液添加量达8%时，得分最高，之后随着板栗浆液的增加，感官评分趋于平缓，且有降低的趋势。板栗中含有少量的单糖和低聚糖，而乳酸菌以消耗单糖类为主[15]，因此当板栗浆液添加量过多时，单糖量较多，乳酸菌发酵过度，酸奶偏酸，风味差，感官分值低。当板栗浆液的添加量为8%时，板栗黄桃茉莉花酸奶口感细腻，酸甜适中，且板栗香和酸奶乳香较为明显，气味协调，因此确定板栗浆液的添加量为8%。

图5 板栗浆液的添加量对酸奶的影响

2.2 响应面分析试验

在单因素试验结果的基础上，利用Design Expert软件设计三因素三水平的正交试验，试验因素水平见表2。固定接种量和白砂糖的量分别为4%和8%，观察板栗浆液、黄桃、茉莉花添加量对搅拌型板栗黄桃茉莉花酸奶的感官评分的影响。试验设计与结果见表3。

表2 响应面分析因素水平表

表3 试验设计与结果表

2.2.1 模型的建立及其显著性检验 根据表3的试验数据，利用Design Expert软件进行二次多项回归拟合，得到搅拌型板栗黄桃茉莉花酸奶感官评分与各个因素之间的回归方程，见公式(1)。对得出的回归方程进行方差分析，结果见表4。

Y=93.52-0.54A+0.89B-1.80C+0.27AB-1.25AC+0.80BC-4.42A2-3.02B2-7.59C2

表4 响应面试验回归方程方差分析

注：**为影响极显著(P<0.01)，*为影响显著(P<0.05)

由表4可知，该模型P<0.000 1，为极显著，回归系数为R2=0.995 2，说明该模型的变化99.52%来自于自变量，只有不到1%的总变异不能用此模型来解释[19]。失拟项P=0.530 5(P>0.05)不显著，A、B、C均显著，说明该模型可以很好的拟合试验的真实情况，适用于搅拌型板栗黄桃茉莉花酸奶加工工艺各参数的优化。CV为变异系数，其反应了模型的置信度，CV值越低，说明模型的置信度越好，由表4可以看出该试验的CV%为0.66%，说明该回归方程能很好的反应真实的试验值[20]。除此之外，由表4还可以看出，AC为极显著，BC为显著，说明A、B、C之间对板栗黄桃茉莉花酸奶的发酵存在着交互作用，对该酸奶的影响显著。

2.2.2 各个因素之间的交互作用 依据响应面的等高线的形状越接近椭圆形和曲面倾斜度越陡，响应值对于处理条件改变的敏感程度越大，因素间交互作用越显著，反之则交互作用不显著[21]。由图6～8可知，A与B的交互作用不显著，A与C、B与C的交互均作用较显著。3个因素对酸奶感官得分的影响都是呈现先增大后减小的趋势，各因素对板栗黄桃茉莉花酸奶的感官得分影响的顺序是：茉莉花>黄桃>板栗浆液。

图6 板栗浆液和黄桃的添加量对感官评分影响响应面图和等高线图

图7 板栗浆液和茉莉花的添加量对感官评分影响响应面图和等高线图

2.3 板栗黄桃茉莉花酸奶最佳工艺条件的确定以及验证试验

利用Design-Expert软件分析试验所得到的模型，得到搅拌型板栗黄桃茉莉花酸奶的最佳工艺条件为：板栗浆液添加量为7.96%、黄桃的添加量为6.13%、茉莉花的添加量为0.49%，该酸奶的感官得分预测值为93.682 5分。

为了检验模型的精准性，采用最佳工艺条件对板栗黄桃茉莉花酸奶分别进行3次独立发酵试验，由评价小组根据感官评价标准进行打分，取平均为92.866 7分，与理论值93.682 5分较接近，说明该模型的拟合程度较好，该模型得到的最佳工艺条件可行[3]。

3 结论

以板栗浆液、黄桃、茉莉花、牛奶为主要原料，利用乳酸菌发酵，制备搅拌型板栗黄桃茉莉花酸奶，根据单因素试验结果，利用响应面分析法进行优化，得到搅拌型板栗黄桃茉莉花酸奶的最佳工艺条件为：白砂糖添加量为8%，接种量添加量为4%，板栗浆液添加量为7.96%、黄桃的添加量为6.13%、茉莉花的添加量为0.49%。通过试验所得到的酸奶色泽均匀一致，乳白色中带有板栗和黄桃特有的果肉色，酸奶乳香味浓厚，同时伴有茉莉花的花香以及黄桃的浓浓桃香，无其他异味。口感细腻，可以吃到细小的板栗颗粒，以及黄桃果肉，黏度适中，酸甜可口，获得集板栗、黄桃、茉莉花风味于一体的独特口感。