响应面法优化红枣紫薯凝固型酸奶的工艺研究

王润博 李喜英 刘思琪

摘 要：本文以纯牛奶、红枣和紫薯为主要原料，经发酵制成凝固型酸奶。以感官评分为指标，以红枣汁、紫薯浆和白砂糖的添加量为变量，通过单因素试验研究3个变量与感官评分的关系；利用响应面法对红枣紫薯凝固型酸奶的原料配比进行优化。结果显示，红枣紫薯凝固型酸奶的最佳配方为红枣汁8.925%，紫薯浆9.885%，白砂糖6.949%。在此条件下制得的酸奶产品的理化指标和微生物限量都符合国家标准。

关键词：红枣；紫薯；凝固型酸奶；响应面

Abstract： Pure milk， jujube， and purple potatoes were used as raw materials and fermented into solidified yogurt. Sensory scores was regarded as indicators and the amount of jujube juice， purple potato pulp， sugar were as variables. The relationship between three variables and sensory scores was studied through single factor experiment. Response surface was used to optimize the raw material ratio of jujube and purple potatoes solidified yogurt. The results showed that the optimal formula for jujube and purple potato solidified yogurt was jujube juice 8.925%， purple potato slurry 9.885%， sugar 6.949%. The yogurt products under these conditions meet national standards in terms of physical and chemical indicators and microbial limits.

Keywords： jujube; purple sweet potato; coagulated yogurt; response surface

紅枣富含多种营养物质，是一种传统的滋补食材[1]。紫薯因其天然的紫色色素，被誉为“美容食品”[2]。红枣和紫薯同时具有抗氧化、降血糖和抑制肿瘤等多种功能[3]。二者共同作用在酸奶中，可以进一步增强酸奶的功能特性。

本试验采用纯牛奶、红枣和紫薯为主要原料，发酵制成具有保健作用的凝固型酸奶。通过响应面试验设计优化配方，获得最佳生产工艺。此研究对今后酸奶新品种的开发具有一定的借鉴意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

纯牛奶（500 g/袋），蒙牛乳业有限公司；红枣（500 g/袋），新疆和田；紫薯（500 g/袋），市售；白砂糖（400 g/袋），广州福正东海食品有限公司；发酵剂（10 g/袋），江苏维康生物科技有限公司。

1.2 仪器

C21-RT2102电磁炉，美的集团有限公司；FA2004分析天平，上海上平仪器有限公司；BCD-205CMN冰箱，合肥美的荣事达电冰箱有限公司；DNP-9272AE电热恒温培养箱，上海三发科学仪器有限公司；WBL2501B榨汁机，美的集团有限公司；YP10001电子天平，上海佑科仪器仪表有限公司；CGJB高压均质机，张家港市饮料机有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

红枣紫薯凝固型酸奶的制备流程为原料处理→调配→均质→灭菌→冷却→接种→发酵→冷藏后熟→检验→成品[4]。

1.3.2 关键步骤

①挑选好红枣，清洗，去核，清水浸泡15 min。加比浸泡后红枣质量高一倍的水，打浆，用纱布过滤2遍，得到红枣汁。②挑选好的紫薯，洗净去皮，切块，用电磁炉蒸30 min。加比蒸熟后紫薯多2倍质量的水，打浆，用2层纱布过滤2遍，得到紫薯浆。③将制备好的红枣汁、紫薯浆、纯牛奶和白砂糖按一定比例混合调配。④将配制好的混合液放入60 ℃ 15 MPa均质机中，均质混合。⑤在90 ℃下灭菌10 min。⑥将灭菌后的酸奶迅速降温至40 ℃，加入0.1%发酵剂，迅速搅匀。⑦42 ℃恒温培养6 h。⑧放入4 ℃冰箱冷藏12～24 h后熟。⑨根据《食品安全国家标准 发酵乳》（GB 19302—2010）[5]，测定感官、理化和微生物结果。

1.3.3 单因素试验设计

本文在纯牛奶80%、红枣汁9%、紫薯浆10%、白砂糖7%、乳酸菌3%的条件下，采用控制变量法对影响红枣紫薯凝固型酸奶感官评分的3个主要因素进行单因素试验，即探讨红枣汁（7%、8%、9%、10%和11%）、紫薯浆（8%、9%、10%、11%和12%）和白砂糖（5%、6%、7%、8%和9%）添加量对酸奶感官品质的影响。

1.3.4 响应面试验设计

根据单因素试验结果选出最佳范围，以感官评分（Y）为响应值，以红枣汁添加量（A）、紫薯浆添加量（B）、白砂糖添加量（C）为考察因素，设计3因素3水平响应面试验，优化工艺参数，试验设计水平见表1。

1.3.5 感官评价

选择15名食品感官评判专业人员，根据国标，从组织状态，色泽，气味和滋味3个方面对红枣紫薯凝固型酸奶进行评分，最后计算综合得分。每项内容的感官评分标准见表2。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

由图1可知，随着红枣汁添加量的增加，该酸奶的感官评分先上升后下降，当红枣汁添加量为9%时，感官评分最高。此时，产品的口感好，红枣风味适宜。当添加量较低或较高时，该产品几乎没有红枣味或红枣味过重。因此，红枣汁添加量选择8%、9%和10%进行后续试验。

随着紫薯浆添加量的增加，该酸奶的感官评分先上升后下降，分数最高时对应紫薯浆的添加量为10%。此时，产品的口感好，紫薯风味适宜。当紫薯浆添加量较低时，产品的紫薯风味较淡，整体颜色偏暗；当紫薯浆添加量较高时，产品颜色过深，紫薯风味较重。因此，紫薯浆添加量选择9%、10%和11%进行后续试验。

随着白砂糖添加量的增加，该酸奶的感官评分先上升后下降，分数最高时对应白砂糖的添加量为7%。此时，产品的口感较好，酸甜可口，红枣紫薯风味适宜。当白砂糖添加量较低或较高时，该产品的风味较酸或较甜。因此，白砂糖添加量选择6%、7%和8%进行后续试验。

2.2 响应面试验结果与分析

为得到红枣紫薯凝固型酸奶的最佳工艺参数，根据Box-Behnken中心组合设计原理，设计3因素3水平试验，以红枣汁添加量（A）、紫薯浆添加量（B）、白砂糖添加量（C）为考察因素，以感官评分（Y）为响应值进行分析，试验设计及结果见表3。

利用Design Expert 12进行拟合，得二次多项式回归方程为Y=85.48-0.587 5A-0.662 5B-0.400 0C-0.050 0AB+0.425 0AC+1.68BC-4.04A2-3.24B2-6.11C2对以上回归模型进行方差分析，结果见表4。本试验模型的F值是84.99，P值小于0.000 1，说明该模型极显著。模型失拟项为0.210 9＞0.05，说明该模型有较高的拟合度，与真实情况接近。以上回归方程的相关系数为R2=0.990 9，校正系数R2adj=0.979 3，表明此模型能够解释97.93%红枣紫薯凝固型酸奶的感官品质变化，方程的拟合程度良好。故可以用此模型对红枣紫薯凝固型酸奶的感官品质进行预测。由方差分析表可知，一次项A、B、BC对该酸奶的感官品质影响显著。3个因素对酸奶的感官品质影响程度大小为紫薯浆＞红枣汁＞白砂糖。

利用Design Expert 12分析优化得到红枣紫薯凝固型酸奶最佳配方为红枣汁8.925%、紫薯浆9.885%、白砂糖6.949%。在此工艺条件下，该酸奶的感官评分预测值为85.55分。

2.3 验证试验

在最佳配方下进行验证试验，15名测试员的感官评分均值为86.3分，表明了该响应面优化的配方结果具有可靠性和稳健性。

2.4 理化和微生物指标检测结果

最佳配方酸奶的酸度为102°T，脂肪含量为3.10 g/100 g，蛋白质含量为2.94 g/100 g；微生物检测结果为大肠菌群＜10 CFU·mL-1，未检出金黄色葡萄球菌和沙门氏菌，酵母菌为30 CFU·mL-1、霉菌为10 CFU·mL-1、乳酸菌为1×107 CFU·mL-1。故该酸奶符合国家标准要求。

3 结论

红枣紫薯凝固型酸奶的最佳配方为红枣汁8.925%，紫薯浆9.885%，白砂糖6.949%。其酸甜适中，红枣、紫薯风味协调，状态稳定，色泽均一，口感细腻。此外，该产品兼具红枣和紫薯的双重保健功效，符合现代人们对食品的特殊要求，具有一定的研究意义。

参考文献

[1]許文广，邓英毅，杨滨银.响应面法优化低糖红枣果酱的加工工艺[J].中国调味品，2022，47（12）：130-135.

[2]周紫洁，杜传来，翟立公，等.模糊数学感官评价法优化紫薯酸奶加工工艺[J].保鲜与加工，2021，21（10）：87-94.

[3]张静，沈瑶，苟美玲.紫薯红枣乳饮料研制及抗氧化活性分析[J].现代食品，2021（10）：84-87.

[4]王玉茜，范宜雯，张学新，等.响应面法优化黄精红枣酸奶的工艺配方[J].食品研究与开发，2021，42（9）：67-74.

[5]中华人民共和国卫生部.食品安全国家标准 发酵乳：GB 19302—2010[S].北京：中国标准出版社，2010.