响应面法优化豌豆多肽凝固型酸奶的工艺研究

＊刘定坤 怀玉 徐艺 李毓滦 高妍 高云

（辽宁科技大学化学工程学院 辽宁 114051）

多肽益生菌酸奶是一种新型的营养保健饮品，其中益生菌能改善人体内微生态平衡，具有丰富的胞内蛋白酶及运输系统组成的蛋白水解酶系，可将完整乳蛋白水解成小分子多肽和氨基酸[1]。豌豆多肽是以豌豆蛋白为原料通过蛋白酶水解成小分子生物活性肽，其氨基酸组成含有8种必需氨基酸，其相对分子质量较小，更易于人体消化吸收[2-3]。具有抗氧化[4]、降血糖和血脂的作用[5]，能够增强免疫力，有效的补充能量、缓解疲劳[6]，还能促进保加利亚乳杆菌的繁殖生长，在益生菌酸奶中加入适量豌豆多肽，可提高发酵乳中的菌种活性。海藻糖是一种天然糖类，甜味温和，有清爽的口感，改善高糖食品甜腻感[7]。目前豌豆多肽酸奶的研究较少，本实验在凝固型酸奶的基础上，添加豌豆多肽和海藻糖，提升酸奶风味和营养价值的同时又赋予了酸奶保健功能，并对凝固型酸奶的工艺进行优化，豌豆多肽益生菌酸奶的研发对营养保健乳制品的发展有着重要的意义。

1.材料与方法

(1)试验材料

豌豆多肽，武汉天天好生物制品公司；海藻糖，河南信和生物科技公司；纯牛奶，辉山乳业公司；川秀牌直投乳酸菌发酵剂五菌型（双歧杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌）。

(2)仪器与设备

LDZX-75KBS高压蒸汽灭菌锅，上海申安医疗器械厂；SW-CJ-2FD精密数显恒温水浴锅，上海博讯医疗生物仪器股份公司；TD-5M高速离心机，四川属科仪器有限公司；101-2AB电热鼓风干燥箱，天津市泰斯特仪器有限公司。

2.实验方法

(1)制备方法

①工艺流程

原料预处理→预热均质→混合（加海藻糖和豌豆多肽）→杀菌→接种→无菌分装→恒温发酵→冷却→贮藏（后熟）→成品。

②操作要点

量取适量纯牛奶倒入锅中预热，加入称量好的豌豆多肽、海藻糖，不断搅拌，使之充分溶解。20MPa均质、92℃下杀菌5min，冷却至42℃，接种称量好的菌种发酵剂并充分搅拌。将接种后的牛奶迅速装入清洗干净杀菌消毒后的酸奶瓶中，用无菌保鲜膜封口后置恒温水浴培养箱中发酵，发酵温度42℃，发酵时间6h。发酵完毕在0～4℃下冷藏和后熟。

(2)单因素试验

豌豆多肽凝固型酸奶的基础配方是纯牛奶100mL、菌种发酵剂0.2g、豌豆多肽0.1g、海藻糖10g；发酵时间6h、发酵温度42℃；在此基础发酵工艺下进行单因素试验，分别以豌豆多肽、海藻糖、菌种发酵剂的添加量和发酵时间为影响因素进行实验。

(3)响应面试验

根据单因素实验所得结果，选择豌豆多肽、海藻糖、菌种发酵剂的添加量和发酵时间作为响应面试验的4个主要影响因素，参照感官评定标准，设计L9(34)响应面试验对酸奶配方的配比进行优化。

表1 响应面试验因素水平设计表

(4)感官评定方法

参考GB 19302—2010《食品安全国家标准发酵乳》中风味发酵乳的感官要求，根据李荣华等[8]的感官评定方法对酸奶的口感、组织状态、凝乳状态及香味色泽方面进行评价，最终得分取平均值。

(5)理化指标测定

①酸奶持水力的测定。根据卢孝洁等[9]的方法进行酸奶持水力的测定。

②酸奶酸度的测定。根据GB 5009.239—2016食品国家安全标准进行酸度测定。

3.试验结果与分析

(1)单因素试验结果

①豌豆多肽添加量对酸奶品质的影响

豌豆多肽添加量对酸奶的影响如图1所示，当豌豆多肽添加量为0.08g时，酸奶的感官评分最高。

图1 豌豆多肽添加量对豌豆多肽凝固型酸奶品质的影响

②海藻糖添加量对酸奶品质的影响

海藻糖添加量对酸奶的影响如图2所示，当海藻糖添加量为9g时，酸奶感官评分最高。

图2 海藻糖添加量对豌豆多肽凝固型酸奶品质的影响

③菌种发酵剂添加量对酸奶品质的影响

菌种发酵剂添加量对酸奶的影响如图3所示，当直投菌种发酵剂添加量为0.16g时，酸奶感官评分最高。

图3 菌种发酵剂添加量对豌豆多肽凝固型酸奶品质的影响

④发酵时间对酸奶品质的影响

发酵时间对酸奶的影响如图4所示，当酸奶发酵时间为6h时，酸奶感官评分最高。

图4 发酵时间对豌豆多肽凝固型酸奶品质的影响

(2)响应面试验结果与分析

①响应面设计方案与结果

在单因素试验的基础上，选取豌豆多肽添加量（A）、海藻糖添加量（B）、菌种发酵剂添加量（C）、发酵时间（D）为自变量设计试验，以感官评分为响应值，对豌豆多肽凝固型酸奶发酵工艺参数进行优化，用Design-Expert 13进行试验设计，响应面优化试验设计方案及结果见表2。

表2 响应面优化试验方案及结果

②建立回归模型和方差分析

通过Design-Expert 13得到豌豆多肽凝固型酸奶感官评分的二次多项回归方程模拟：

Y=91.86-1.02×A-0.4050×B+0.3917×C-0.9233×D+1.28×AB+1.04×AC+0.5450×AD-0.8050×BC-0.3425×BD+2.20×CD-2.17×A2-2.51×B2-4.91×C2-3.26×D2。

由表3可知，回归模型是极显著的（P＜0.0001），失拟项不显著（P=0.0630＞0.05），表明回归模型是准确可用的，调整系数R2Adj=0.8992，可解释89.92%的响应值变化，同时相关R2=0.9496，说明该模型与试验的拟合度效果极好，可利用此方程和模型进行豌豆多肽凝固型酸奶发酵工艺参数优化；从方差表中可以看出各试验因素对酸奶感官评分的影响顺序为A（豌豆多肽）＞D（发酵时间）＞B（海藻糖）＞C（菌种发酵剂）。

表3 豌豆多肽凝固型酸奶响应面回归模拟方差分析

以感官评分为响应值，通过回归模型分析，得到豌豆多肽凝固型酸奶发酵工艺的最佳条件是豌豆多肽添加量为0.07g、海藻糖添加量为9g、菌种发酵剂添加量为0.16g、发酵时间为6h，在此工艺条件下进行3次验证实验平均感官评分为93.26分，表明可用来优化酸奶发酵工艺。

(3)酸奶理化指标测定实验

在最佳工艺条件下进行豌豆多肽凝固型酸奶的理化指标测定实验，进行多次实验取的平均结果为酸奶的持水力为56.52%，酸度为94°T。

3.结论

通过对单因素试验，响应面试验结果分析，得出豌豆多肽凝固型酸奶的最优工艺参数为纯牛奶100mL、菌种发酵剂0.16g、豌豆多肽0.07g、海藻糖9g、发酵时间6h、发酵温度42℃。经酸奶理化指标测定实验可得豌豆肽凝固型酸奶的持水力为56.52%，酸度为94°T。在此工艺条件下，感官评分为93.26分，产品酸甜可口，细腻柔滑，肽香味和乳香味相协调，营养健康，为豌豆肽在食品中应用有一定的参考价值。