响应面法优选猕猴桃果粉的喷雾干燥工艺条件

祝义伟，冯 璨，周令国，龙 勇，蒋文苹

(重庆食品工业研究所，重庆 400020)

猕猴桃味甜微酸、清香多汁，有“水果皇后”之称［1］，又享有“水果之王”、“世界珍品”之美誉［2］。猕猴桃因具有较强的季节性、易变质腐败等特性，在食品行业多被加工成果粉、果脯、蜜饯、饮料等不同的食品，其中果粉具有易保存、食用方便、可调性强及营养丰富等特点，受到人们青睐。目前，用于果粉加工的干燥技术主要有热风干燥、微波干燥、真空干燥［3］、微波真空干燥、真空冷冻干燥［4］、喷雾干燥［5］等方法，其中最受欢迎的干燥方式是喷雾干燥法［6］。

响应面法是数学方法和统计方法结合的产物，是用来对所感兴趣的响应值受多个变量影响的问题进行建模和分析的，其最终目的是优化该响应值［7］。响应面法的优点是在试验条件优化过程中可以连续地对试验因素的各个水平进行分析，克服了正交试验只能对一个个孤立的试验点进行分析和不能给出直观图形的缺陷，故响应面法被广泛应用于试验设计与工艺优化研究［8］。响应面法在食品学中主要应用于两个方面:一是用来确定食品中各成分所占比例［9，10］;二是确定最优反应条件或试验参数［11，12］。本研究采用响应面法对喷雾干燥参数进行优选，旨在为猕猴桃果粉的加工提供支持与参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

猕猴桃鲜果(市售);β-环糊精(河南天辰生物科技有限公司)，食用级;麦芽糊精(连云港友进食品添加剂技术开发公司)，食用级。

1.2 试验设备

ZJ-1A 型离心式榨汁机 (恒联食品机械厂);GYB300-10S 均质机(上海东华高压均质机厂);LPG-5喷雾干燥机(常州迅驰干燥设备有限公司)等。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程 原料→挑选→清洗→去皮→离心榨汁→辅料混合→均质→喷雾干燥→果粉

1.3.2 操作要点 挑选、清洗:选择成熟度高的猕猴桃果，剔除霉果、烂果;用洁净水对挑选好的猕猴桃果进行清洗;去皮:用手工去皮的方式去除猕猴桃果皮;离心榨汁:用离心式榨汁机对猕猴桃进行榨汁处理，得到果汁;辅料混合:选用β-环糊精和麦芽糊精作为辅料加入到猕猴桃果汁中;均质:用均质机进行均质处理，均质压力15～30MPa，均质次数3 次;喷雾干燥:用喷雾干燥机进行喷雾干燥，注意各参数的控制。喷雾干燥是猕猴桃果粉制备的关键工序，它直接影响到是否制备出合格的产品，并对产品的质量及其性能、保质期等影响重大。采用喷雾干燥法制备果粉，影响因素较多，如料液固形物含量、进料速度、进风温度、出风温度、雾化器转速等。本研究在前期研究的基础上，主要以前3个因素作为响应因子对喷雾结果的影响进行分析研究。

1.3.3 试验设计 在单因素试验的基础上，本试验采用Box-Behnken 法进行设计和试验，选取料液固形物含量(A)、进料速度(B)、进风温度(C)为响应因子，其水平选取见表1。

表1 试验的因素水平编码

选择8～10 名相关人员组成评价小组，最终确定色泽、质感、气味和挂壁情况4 个指标为响应值，将各试验结果4 项指标的分值相加，即为各试验方案的综合分值(Y)，具体评价标准和分值见表2。

表2 评价标准与分值设定

2 结果与分析

按设计方案开展试验，得到的结果见表3。

表3 Box-Behnken 试验设计方案表及其结果

试验结果用SAS 软件(SAS V8.0 版本)的rsreg 过程进行编程分析(含lackfit 失拟性检验)。由表4～7 可知:(1)二次回归模型的P ＜0.01，而失拟项的P ＞0.05，说明回归模型与实测值能较好地拟合，可用该回归方程代替试验真实点对试验结果进行分析，该模型拟合结果好，得到回归方程为:Y=－ 136.976 471 +1.537 647 * A+37.788 235 * B+0.907 255 * C－0.052 706 * A* A+0.174 118 * A* B－2.758 170 * B* B +0.001 667 * A* C－0.005 556 * B* C－0.003 294 * C*C;(2)方程的一次项和二次项的P 值均小于0.05，说明各因素对评价结果有显著的影响;(3)交互性的P ＞0.05，说明各因素之间的交互作用对感官评价结果影响不显著;(4)由“显著性检验”一项中可看出各因素影响程度从大到小(值越小影响越大)依次排序为:B ＞C ＞A，即进料速度＞进风温度＞料液固形物含量;(5)试验的最优条件及结果:料液固形物含量(A)29.40%、进料速度(B)7.64rad/min、进风温度(C)138.70℃，得到的最大评分结果为92.87。采用SAS 软件的g3d 和gcontour 过程分别绘制响应面曲面和等高线图，以降维观察其中两个因素同时对结果的影响，见附图(以料液固形物含量和进料速度对感官评分值的影响为例，将进风温度固定为编码值为0)。

表4 回归方程的方差分析

表5 回归方程各项的方差分析

表6 二次回归模型参数

表7 试验条件的优化值及此条件下的最大评分结果

综上所述，综合考虑试验的可操作性和方便性，选定料液固形物含量为30%、进料速度为7.6r/min、进风温度为140℃作为喷雾干燥的优选参数。但是此参数还需要进行进一步的验证，具体方法是在此参数条件下进行试验，并评定分数，将其结果与表3 中分值最高的试验结果进行对比，如果前者＞后者，则选定此参数;反之则可选定表3 中分值最高的试验参数。本试验经过对比，最终选择响应面法优化的试验参数。

附图 料液固形物含量与进料速度对感官评分值的等高线图和响应面图

3 结论

采用响应面法对料液固形物含量、进料速度、进风温度等3 个影响猕猴桃果粉喷雾干燥效果与感官品质的参数进行了优化，得到的最佳喷雾干燥工艺为:料液固形物含量30%、进料速度7.6r/min、进风温度为140℃。

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