响应曲面法优化花生奶皮生产工艺

2013-05-07云月英王英王文龙

食品研究与开发 2013年4期

云月英，王英，王文龙

（内蒙古科技大学数理与生物工程学院，内蒙古包头014010）

我国花生种植面积415万hm2，仅次于印度居世界第二位，占世界花生面积的17.67%，年均总产1 360万t，居世界首位，占世界总产的40.88%，就总产而言我国是世界最大的花生生产国[1]。花生是我国主要的经济作物，富含蛋白质、脂肪，各种营养素全面，供给相对均衡，是目前理想的高蛋白、高脂肪营养型食物来源，对于改善国人膳食营养结构，提高国人体质或健康水平意义重大[2]。

奶皮是少数民族地区蒙古族人民自制的一种乳制品，是人体必需脂肪酸和磷脂的良好来源，是乳制品的精华，营养价值很高。作为蒙古族餐饮招待贵宾的佳品、馈赠亲人朋友的上等礼品[3]，历史悠久，作法考究，风味独特，受到其他各民族人民的喜爱。奶皮的营养成分随制作地区不同，略有差异，其营养组成大概为，水分含量3%～5%，脂肪64%～83%，蛋白质9%～16%，乳糖3%～5%[4]。元代忽思慧《饮膳正要》记载奶皮属性清凉，有健心清肺、止渴防咳、毛发增色、治愈吐血之能[5]。奶皮多以原味常见，安小鹏[6]、马伟伟[7]分别在羊奶中添加可可、草莓、桑葚、蛋花制备风味奶皮，牛奶风味奶皮未见报道。通过在新鲜牛奶中添加花生，可以提高奶皮的营养价值，改善奶皮的风味与色泽，进一步提高奶皮的可食性。

1 材料与方法

1.1 材料

新鲜全脂牛奶：购于和平村奶牛牧场；新鲜花生仁：购于包头百货超市。

1.2 仪器与设备

BC/BD－220GS型海尔电冰柜：青岛海尔股份有限公司；BCD－208VH星星电冰箱：星星集团有限公司；MC－SH215美的电磁炉：广州美的生活电器制造有限公司；MP－5002电子分析天平：上海超平科技仪器有限公司；936－A打蛋机：佛山市顺德区容桂祁胜电器厂；HH－4数显恒温水浴锅：上海浦东物理光学仪器厂。

1.3 实验方法

1.3.1 工艺流程

花生仁→筛选→浸泡→漂洗去皮→加水捣碎打浆→过滤→花生乳

灭菌乳→加热搅拌翻扬→加入花生乳→轻搅混匀→保温→停止加热使→冷却→取出奶皮→晾晒→成型

1.3.2 操作要点1）花生预处理：将新鲜的花生用清水洗净，备用；2）打浆：将去皮花生放入组织捣碎匀浆机中，与水混合，搅拌15 min后取出；

3）过滤：用三层纱布过滤，花生粕去掉，花生乳盛入烧杯中；

4）搅拌翻扬：待牛奶沸腾后用打蛋机不断搅拌锅中的牛奶，并用勺子翻扬；

5）加花生乳：将花生乳缓慢倒入牛奶锅中，搅拌均匀；

6）保温：用恒温水浴锅保温，蒸发水分，使奶皮增厚；

7）冷却：在4℃冰柜内进行冷却。

1.3.3 感官评定

本试验奶皮采用百分制的评定方法，见表1。评定项目为：色泽、组织状态、口感、滋味与气味。其中色泽20分、组织状态30分、口感20分、滋味与气味30分。分别对不同处理进行取样，并对其进行鉴定评分，最终决定最佳的原料配比。

表1 花生奶皮的感官评定标准表Table 1 Standard of peanuts Vrum sense evaluation

1.4 工艺优化试验设计

1.4.1 单因素试验

分别考察保温温度、保温时间、冷却时间、花生乳添加量对花生奶皮感官评分的影响[8]。

1.4.2 响应曲面设计试验

结合单因素试验结果，以保温温度、保温时间、冷却时间、花生乳添加量为因素，以感官评定为试验指标，进行四因素三水平的Box－Behnken设计试验（见表 2）。

表2 Box-Behnken试验设计与结果Table 2 Box-Behnken experimental design matrix and experimental results

1.5 数据处理

采用Design－Expert（7.0）软件做回归分析。

2 结果与分析

2.1 花生乳配制

选用花生∶水（g/mL）=2∶1 进行试验，此时花生乳味道浓厚，出汁率太低；选用花生∶水（g/mL）=1∶1 进行试验，此时花生乳味道芳香，而且出汁率适中；选用花生∶水（g/mL）=1∶2 进行试验，此时花生乳味淡，且出汁率太高，花生乳浓度下降。综上考虑，故选择以花生∶水（g/mL）=1∶1 为比例配制花生乳。

2.2 单因素对花生奶皮的影响

2.2.1 保温时间

保温时间对感官评分值的影响，见图1。

随着保温时间的增加，越来越多的乳脂肪上浮到奶皮表面，奶皮厚度逐渐增加，组织状态越来越好，当保温时间长于5 h后，奶皮颜色开始变黄，感官评定总体接受度降低，因此选择保温时间为5 h。

2.2.2 保温温度

由于高温能够促使奶皮表面水分的蒸发、乳脂肪上浮以及蛋白质的多聚化，所以随着保温温度的增加，有助于奶皮的快速形成。保温温度对感官评分值的影响，见图2。

保温温度由65℃变化为75℃时，奶皮形成速度变化不明显，但奶皮色泽变化明显，且奶皮组织状态有向中心收缩的趋势，感官评定总体接受度降低，因此选择保温温度为65℃。

2.2.3 冷却时间

在冷却过程中表面上的脂肪层逐渐固化、结晶，下层乳脂肪继续上浮，奶皮逐渐变硬，容易取膜。冷却时间对感官评分值的影响，见图3。

低于6 h，奶皮硬度差。冷却时间从6 h变化为8 h，感官得分差异小，且从降低能耗的角度考虑，选择冷却时间为6 h。

图3 冷却时间对感官评分值的影响Fig.3 Effect of cooling time on sensory scale value

2.2.4 花生乳添加量

花生乳添加量影响花生奶皮的风味，花生乳添加量低时，达不到改善奶皮风味的目的。花生乳添加量对感官评分值的影响，见图4。

花生乳添加量高于105 mL时，花生的味道会掩盖牛奶自有的奶香味，因此选择花生乳添加量为105 mL。

2.3 四因素三水平Box-Behnken试验设计

利用Design-Expert 7.0软件，四因素三水平Box-Behnken试验设计的试验结果见表2。对试验结果进行多元回归拟合，获得花生风味奶皮的感官分析对自变量保温温度（X1）、保温时间（X2）、冷却时间（X3）和花生乳添加量（X4）的二元多项回归模型方程为：Y=86.47-1.58X1+5.46X2+3.22X3-0.075X4-0.5X1X2-0.18X1X3-0.025X1X4+1.68X2X3-0.3X2X4+0.3X3X4-5.18-3.773.98-4.42，对所建模型进行方差分析。

表3 回归方程方差分析Table 3 Variance analysis of regression equation

由表3中回归方程方差分析结果可知，试验选用的模型显著（p=0.000 1），失拟项不显著﹙p=0.127 2＞0.05﹚，说明模型是合适的；模型的校正决定系数R2=0.923 0，=0.833 1，说明该模型拟合程度良好，试验误差小，该模型是合适的，可以用来分析和预测花生风味奶皮的感官分析。通过软件Design－Expert 7.0预测出该试验花生奶皮最佳生产工艺为：保温温度63.98℃，保温时间5.87 h，冷却时间6.59 h，花生乳添加量104.74 mL时，最大感官评分是89.96。

结合回归方程系数显著性检验中p值与试验因素交互作用影响花生奶皮感官评定的响应曲面可知（见表 4 和图 5），模型的一次项 X2、X3（p＜0.001）极显著，X1（0.01＜p＜0.05）显著，交互项都不显著，二次项、p＜0.001）极显著，0.001＜p＜0.01）高度显著，表明各影响因素对花生奶皮感官的影响不是简单的线性关系。