响应面法与迭代算法结合的豆腐乳成分特性分析

徐香勤

(河南牧业经济学院，郑州 450011)

豆腐乳的种类繁多，生产遍布各个地域。根据豆腐乳生产过程中添加物的不同，可将豆腐乳分为红、白两种[1]。红豆腐乳在发酵过程中常用添加物为红曲和面曲，其中红曲用于豆腐乳表面着色，两种曲内含有丰富的酶，可促进豆腐乳中淀粉的分解[2]。

豆腐乳的发酵过程是一种综合的生物化学变化过程，发酵过程对于豆腐乳风味物质的形成起决定性作用，在发酵过程中形成多种酶，促进豆腐乳独特风味物质的形成[3]。

现阶段对豆腐乳的感官评价和综合分析缺少有效的理论方法，豆腐乳的品质评价是需要进行综合考虑的多因素关系[4-6]。有关豆腐乳的品质评价需要对其差异性进行分析。

在豆腐乳发酵过程中，发酵温度、食盐添加量和酒精添加量决定了发酵过程的产物种类和含量，因此可采用响应面法优化的方法进行豆腐乳发酵过程优化。同时对豆腐乳进行成分测定，对豆腐乳的品质和理化指标进行分析，采用迭代法进行豆腐乳品质成分分析，得到各成分物质的综合评价[7-9]，其分析方法可用于豆腐乳生产过程的优化及成分特性的分析。

1 豆腐乳发酵影响因子

1.1 温度对发酵过程的影响

对豆腐乳发酵原材料进行处理后，分别在10，20，30，40，50 ℃条件下进行发酵。发酵完成后，采用综合评定的方式对豆腐乳的品质进行评价，评价结果见图1。

图1 温度对豆腐乳品质的影响

1.2 食盐添加量对发酵过程的影响

在豆腐乳发酵原材料中加入食盐，食盐重量分别占原材料重量的5%、8%、10%、12%、15%，在30 ℃条件下进行发酵。发酵完成后，采用综合评定的方式对豆腐乳品质进行评价，评价结果见图2。

图2 食盐添加量对豆腐乳品质的影响

1.3 酒精添加量对发酵过程影响

在豆腐乳发酵原材料中加入酒精，酒精重量分别占原材料重量的4%、8%、12%、16%、20%，在30 ℃条件下进行发酵。发酵完成后，采用综合评定的方式对豆腐乳的品质进行评价，评价结果见图3。

图3 酒精添加量对豆腐乳品质的影响

2 响应面法对发酵条件的优化

基于响应面法进行豆腐乳发酵条件优化时，以豆腐乳的品质综合评价为目标函数。按照响应面试验方法要求，共设有17个响应试验点，其中包含12个原因分析点和5个中心点[10]，响应面法试验结果见表1。

表1 豆腐乳发酵响应面试验设计及试验结果

通过对表1中数据进行分析，可拟合出豆腐乳发酵过程中，豆腐乳综合评分与温度(X1)、食盐添加量(X2)和酒精添加量(X3)之间的回归模型，回归方程可表示为：

Y=9.08-0.087X1-0.1X2+0.16X3+0.25X1X2-0.38X12-0.3X22-0.43X32。

对上述回归方程进行综合分析后可以得出，为使豆腐乳品质综合评分最高，其工艺条件组合方式为温度29 ℃、食盐添加量10%、酒精添加量11.5%，此时豆腐乳发酵过程综合评分为9.06分。

3 豆腐乳成分测定

豆腐乳的品质构成包括感官品质和理化品质，采用成分分析的方法对豆腐乳中的主要成分进行分析。在进行豆腐乳理化特性分析时，对不同的成分类别采用不同的测定方法，每种成分需进行5次测定，分析测定的豆腐乳成分及各成分含量见表2。

表2 豆腐乳理化特性测定结果

4 迭代法成分分析与评价

豆腐乳成分可以看成一种非线性系统的数学模型，进行迭代预测计算，得出预测方程[11]：

xk=Φ(xk,k-1)+Γ(xk-1,k-1)ωk，

通过对豆腐乳理化特性测定结果进行迭代分析可以看出，豆腐乳的理化成分主要包含四部分：第1成分特征值大于6，迭代变异百分比为32%；第2成分特征值为4～6，迭代变异百分比为21%；第3成分特征值为3～4，迭代变异百分比为17%；第4成分特征值小于3，迭代变异百分比为8%。豆腐乳成分特征向量表见表3。

表3 豆腐乳成分特征向量表

采用迭代法对豆腐乳成分进行分析后，可得出豆腐乳理化特性中，各主要成分特征向量综合评价公式为：

Y=0.368Y1+0.213Y2+0.178Y3+0.071Y4+60。

将表3所示数据代入公式，可得出豆腐乳成分特性综合评分，见表4。

表4 豆腐乳成分特性综合评分

5 结论

通过分析豆腐乳生产过程的相关影响因素，采用单因素测定的方法得出单个影响因素对豆腐乳发酵过程的影响。

运用响应面分析，综合各影响因素对豆腐乳品质的影响权重，得出在豆腐乳品质最高时，发酵温度29 ℃、食盐添加量10%、酒精添加量11.5%，此时豆腐乳发酵过程综合评分为9.06分。

对豆腐乳成分进行分析，采用迭代法分析各成分的特征向量，并进行豆腐乳成分综合评价分析，得出豆腐乳成分特性综合评分。