云耳蔓菁复合营养粉配方的响应面优化及品质分析

陈家乐，雍靖靖，董如意，崔淑文，李贝贝，刘璐萍

（新疆理工学院食品科学与工程学院，新疆阿克苏 843000）

黑木耳，又名黑菜、木耳、云耳，属木耳科木耳属，我国珍贵的药食兼用胶质真菌。黑木耳营养丰富、质地柔软、味道鲜美，具有很多食疗功效，有“素中之荤”和“素食之王”的美誉。黑木耳干品中富含蛋白质、维生素、纤维素和铁等营养成分，具有补血、减肥、改善便秘等功效，对冠心病、动脉硬化、心脑血管病颇为有益，对人体消化系统有良好的润滑作用，起到清胃涤肠的作用[1]。目前，市场上黑木耳大都是新鲜或是干制的，黑木耳以营养粉的新面貌出现在市场上不仅可提高黑木耳产品附加值，还可延长保质期，保留黑木耳独特风味，满足市场需求、提高经济效益[2]。

恰玛古，又名芜菁、蔓菁、诸葛菜，属十字花科芸薹属草本植物，根为球状成白色，是新疆各族人民普遍食用的一种蔬菜，其花、根、种子可入药。恰玛古具有消食下气、解毒消肿的作用，对于消化不良、咳嗽、胀气等症状的治疗功效较佳[3]。目前，我国对于恰玛古产品的开发仍处于粗加工阶段。以黑木耳、恰玛古为主要原料，对复合营养粉的工艺优化进行研究，以期为复合型营养粉下一步研究提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜黑木耳、恰玛古（新鲜无腐败、无霉变），市售；全脂奶粉，阿拉尔新农乳业有限责任公司提供；赤藓糖醇，余姚绿谷工坊食品有限公司提供，麦芽糊精，山东西王糖业有限公司提供。

1.2 仪器与设备

JA3003N 型电子天平、JA3003N 型试验检测机械天平，上海佑科仪器仪表有限公司产品；HH-S26型六孔恒温水浴锅，上海坤诚科学仪器有限公司产品；GZX-9030MBZ 型电热鼓风干燥箱，上海博迅医疗生物仪器股份有限公司产品；MF J-W300 型多功能研磨机，北京利仁科技股份有限公司产品；50 目过滤网筛，奕鑫筛网制品厂产品。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

黑木耳→浸泡、分选→清洗→切分→烘干→研磨→过筛→样品1 装罐；

恰玛古→清洗、精选→去皮→清洗→切片（2.0～2.5 cm）→烘干→研磨→过筛→样品2 装罐；

样品1、2 配比→杀菌→装罐。

1.3.2 操作要点

（1）原料选择。选用生长良好，无腐烂、无病虫危害的优质黑木耳、恰玛古。

（2）清洗。对黑木耳、恰玛古分别挑选，对恰玛古进行清洗、精选、去皮、切片、高压蒸煮，对黑木耳进行浸泡、清洗、切分、高压蒸煮[4]。

（3）烘干。将蒸煮后的黑木耳与恰玛古分别进行烘干，黑木耳烘干条件为60 ℃，9 h，恰玛古烘干条件为75 ℃，（9±1）h[5]。

（4）研磨。将烘干后的黑木耳脆片、恰玛古脆片分别进行研磨。

（5）过筛。将研磨后的黑木耳、恰玛古粉分别进行100 目过筛，备用。

（6）称量、按比例配料、混匀。按一定比例准确称量营养粉配料，通过试验确定配比，在干燥环境下将各种配料混合均匀[6]。

1.4 单因素试验

根据试验经验，每个配方中的基础成分（以20 g黑木耳与恰玛古总量为基本质量，麦芽糖醇添加量为14.2%）相同，进一步调节黑木耳与恰玛古质量比、全脂奶粉添加量、赤藓糖醇添加量3 个因素，并评估各因素对复合营养粉产品感官评分的影响[7-8]。

1.4.1 黑木耳与恰玛古质量比对营养粉感官评分的影响

当全脂奶粉添加量55%，麦芽糊精添加量14.2%，赤藓糖醇添加量2.1%时，黑木耳∶恰玛古质量比分别为1∶1，2∶1，3∶1，4∶1，5∶1（g∶g），确定黑木耳∶恰玛古的最适质量比。

1.4.2 全脂奶粉添加量对营养粉感官评分的影响

当黑木耳∶恰玛古质量比3∶1（g∶g），麦芽糊精添加量14.2%，赤藓糖醇添加量2.1%时，全脂奶粉添加量分别为55%，60%，65%，70%，75%，确定全脂奶粉的最适添加量。

1.4.3 赤藓糖醇添加量对营养粉感官评分的影响

当黑木耳∶恰玛古质量比3∶1（g∶g），全脂奶粉添加量60%，麦芽糊精添加量14.2%时，赤藓糖醇添加量分别为2.1%，2.3%，2.5%，2.7%，2.9%，确定赤藓糖醇的最适添加量。

1.5 响应面优化试验

结合单因素试验结果，根据Box-behnken 中心组合设计原理，选取黑木耳与恰玛古质量比、全脂奶粉添加量、赤藓糖醇添加量3 个因素为自变量，以A，B，C 表示，以营养粉的感官评分为响应值，通过响应面分析法得出统计模型。

研究发现，影响乙肝肝硬化患者生活质量的因素包括性别，心理状态，社会支持，症状体验，延伸性护理及并发症这几方面，下面对这些影响因素作一探讨。

响应面试验设计因素与水平设计见表1[9]。

1.6 云耳蔓菁复合营养粉感官评定

云耳蔓菁复合营养粉的感官评分标准见表2。

表2 云耳蔓菁复合营养粉的感官评分标准

选取10 名食品科学与工程专业学生组成感官评价小组，对云耳蔓菁复合营养粉进行感官评价，不同的样品用数字编码，云耳蔓菁复合营养粉被随机分发到各个评分者，每次评估前，小组成员使用饮用水漱口[10-11]。

1.7 数据处理

采用Origin 2022 作图，Design Expert 8.0.6 软件进行响应面分析，Design Expert 13 进行显著性分析，p＜0.05 认为有统计学显著性差异，p＜0.01 认为有统计学极显著性差异。

1.8 营养粉基本组分测定方法

淀粉采用GB 5009.9—2016《食品中淀粉的测定》 酶水解法测定；还原糖采用GB 5009.7—2016《食品中还原糖的测定》测定；蛋白质采用GB5009.5—2016《食品中蛋白质的测定》凯氏定氮法测定；脂肪采用GB 5009.6—2016《食品中脂肪的测定》索氏抽提法测定；水分采用GB 5009.3—2016《食品中水分的测定》直接干燥法测定；钙采用GB 5009.92—2016《食品中钙的测定》测定[12]。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 黑木耳与恰玛古质量比对营养粉感官评分的影响

黑木耳与恰玛古质量比对营养粉感官评分的影响见图1。

图1 黑木耳与恰玛古质量比对营养粉感官评分的影响

由图1 可知，营养粉感官评分呈先上升后下降的趋势，并且具有统计学差异（p＜0.05）。在黑木耳与恰玛古质量比为1∶1～2∶1 时，黑木耳与恰玛古质量比的增加对营养粉感官评分不显著，随着黑木耳与恰玛古质量比的增加，营养粉感官评分呈上升趋势；当黑木耳与恰玛古质量比为3∶1 时，感官评分接近最大值；当继续增加黑木耳与恰玛古质量比，会因黑木耳含量过高使营养粉出现苦味，导致营养粉感官评分下降。综合考虑，选用黑木耳与恰玛古质量比为3∶1。

2.1.2 全脂奶粉添加量对营养粉感官评分的影响

全脂奶粉添加量对营养粉感官评分的影响见图2。

图2 全脂奶粉添加量对营养粉感官评分的影响

由图2 可知，营养粉感官评分呈先上升后下降的趋势，并且具有统计学差异（p＜0.05）。在全脂奶粉添加量为55%～60%时，随着全脂奶粉添加量的增长，营养粉感官评分呈上升趋势；当全脂奶粉添加量为60%时，营养粉感官评分达到最大值；当继续增加全脂奶粉的添加量时，会使营养粉产生过重的甜腻感，甚至营养粉奶味过重，导致营养粉感官评分逐渐降低。综合考虑，选用全脂奶粉添加量为60%。

2.1.3 赤藓糖醇添加量对营养粉感官评分的影响

赤藓糖醇添加量对营养粉感官评分的影响见图3。

图3 赤藓糖醇添加量对营养粉感官评分的影响

由图3 可知，营养粉感官评分呈先上升后下降的趋势，且具有统计学差异（p＜0.05）。在赤藓糖醇添加量为2.1%～2.5%时，随着赤藓糖醇添加量的增长，营养粉感官评分呈上升趋势；当赤藓糖醇添加量为2.5%时，营养粉感官评分达到最大值；最后赤藓糖醇添加量为2.7%～2.9%时，随着赤藓糖醇添加量的增长，营养粉感官评分呈上升趋势，但对比整体是最低的；当继续增加赤藓糖醇的添加量时，会使营养粉产生过重的甜味，导致营养粉感官评分降低。综合考虑，选用赤藓糖醇添加量为2.5%。

2.2 响应面试验结果

参考单因素试验结果，建立响应面试验因素水平表，以黑木耳与恰玛古质量比（A）、全脂奶粉添加量（B）、赤藓糖醇添加量（C）作为研究的3 个因素，以感官评分作为最终响应值（Y），确定影响感官评分的各因素最佳水平，在此基础上进行响应面优化设计。

响应面试验结果见表3。

表3 响应面试验结果

2.3 回归方程方差及显著性分析

利用Design Expert 软件以黑木耳与恰玛古质量比、全脂奶粉添加量、赤藓糖醇添加量等影响营养粉感官评分的3 个因素的中心组合试验结果进行二次多项式回归拟合，得到方程式为：

为检验各因素对感官评分的影响和回归方程的可信度，对所有有效数据的回归方程进行方差分析。

回归模型方差分析见表4。

表4 回归模型方差分析

由表4 可知，模型的F 为116.45，p＜0.000 1，模型达到极显著。模型失拟项p=0.702 2＞0.050 0，即模型失拟项不显著，拟合程度好。决定系数R2=0.993 4，表明模型拟合性好、误差小。相关系数R2Adj=0.984 8，源于试验所选影响因素，即来源于黑木耳与恰玛古质量比、全脂奶粉添加量、赤藓糖醇添加量。因此，该模型可用于对复合营养粉的感官评分进行分析与预测。在回归模型中，C，AB，A2，B2，C2对感官评分的影响极其显著；其他交互影响均不显著。F 值反映各因素对试验指标影响的程度，方差分析显示FA=7.95，FB=0.318 2，FC=45.82。因此，在试验范围内各因素对感官评分的影响程度大小依次为赤藓糖醇添加量＞黑木耳与恰玛古质量比＞全脂奶粉添加量[13]。

2.4 响应面优化曲线图分析

用Design Expert 8.0.6 和Origin 软件作图，根据Box-behnken 中心组合试验的设计，经多元回归方程拟合后产生的三维响应面及其等高线图可直观反映试验中自变量对感官评价得分影响及自变量之间的作用。其中，曲面陡峭程度越大，对目标影响越大；在等高线中等高线越密集且呈现椭圆形，对目标影响越大。

黑木耳与恰玛古质量比与全脂奶粉添加量对营养粉感官评分的交互影响见图4，全脂奶粉添加量与赤藓糖醇添加量对营养粉感官评分的交互影响见图5，黑木耳与恰玛古质量比与赤藓糖醇添加量对营养粉感官评分的交互影响见图6[14]。

图4 黑木耳与恰玛古质量比与全脂奶粉添加量对营养粉感官评分的交互影响

图5 全脂奶粉添加量与赤藓糖醇添加量对营养粉感官评分的交互影响

图6 黑木耳与恰玛古质量比与赤藓糖醇添加量对营养粉感官评分的交互影响

由图4～图6 可知，①在图4（a）中，曲面的陡峭程度A＞B，即黑木耳与恰玛古质量比对于营养粉感官评分的影响大于全脂奶粉添加量；在图5（a）中，根据陡峭程度判断，C＞B，即全脂奶粉添加量对于营养粉感官评分的影响大于赤藓糖醇添加量；在图6（a）中，曲面的陡峭程度C＞A，即赤藓糖醇添加量对于营养粉感官评分的影响大于黑木耳与恰玛古质量比。因此，赤藓糖醇添加量在三因素试验中起主导作用。②在图4（b）～图6（b）中，C 的等高线相对密集，A 次之，B 相对稀疏，即赤藓糖醇添加量对营养粉感官评分的影响最大，而黑木耳与恰玛古质量比对营养粉感官评分的影响大于全脂奶粉添加量。综上所述，该结果与方差分析结果相同，即C＞A＞B，且最佳预测点在试验范围内，其模型的拟合度较高，故可确定为最优加工工艺。

2.5 最优配方的验证试验

根据回归模型方程及方差分析，得到营养粉的最佳工艺参数为黑木耳与恰玛古质量比3.37∶1，全脂奶粉添加量61.59%，赤藓糖醇添加量2.5%，按照上述工艺制作的营养粉的感官评分预测值为92.41 分。根据响应面分析的最优配方，经3 次验证性试验，营养粉的感官评分为91.87 分，其结果与回归模型预测值相近，能反映出回归模型的准确性，同时该模型也能够很好地反映出最优的加工工艺条件。

2.6 营养粉基本组分测定方法

对优化后的营养粉配方进行基本营养成分分析，其中碳水化合物含量为65.3 g/100 g，蛋白质含量为1.313 g/100 g，脂肪含量为22.4 g/100 g，水分含量为5.3 g/100 g，钙含量为462 mg/100 g。

3 结论

以感官评价为指标，通过单因素试验、Boxbehnken 中心组合设计对配方进行优化，最终确定复合营养粉最佳配方为黑木耳与恰玛古质量比3.37∶1，全脂奶粉添加量61.59%，赤藓糖醇添加量2.5%，麦芽糊精添加量14.2%。此配方下的云耳蔓菁复合营养粉口感醇厚、细腻，香甜适口，具有很好的色泽和外观形态，风味独特。对营养粉进行基本营养成分分析，碳水化合物、蛋白质、脂肪、水分、钙含量分别为65.3%，1.31%，22.4%，5.3%，0.46%。通过添加黑木耳与恰玛古为营养粉提供了营养成分，丰富其风味，为开发富含黑木耳、恰玛古的休闲食品提供参考。