响应面法优化辣木乳饮料工艺技术

屈海盼罗皓然梁怡张文静刘苏瑶李淑君袁唯*（云南农业大学食品科学技术学院 昆明6500 吉林农业大学食品科学与工程学院 长春308）



响应面法优化辣木乳饮料工艺技术

屈海盼1罗皓然1梁怡1张文静1刘苏瑶1李淑君2袁唯1*
（1云南农业大学食品科学技术学院 昆明650201 2吉林农业大学食品科学与工程学院 长春130118）

对辣木乳饮料工艺进行研究，采用响应面分析法研究液料比、蒸馏单硬脂酸甘油酯添加量和蔗糖添加量对工艺的影响。以感官评定分数为响应值，最终确定最佳条件：液料：1：14.24，蒸馏单硬脂酸甘油酯添加量0.18%，蔗糖量添加量6.01%。与理论值匹配，说明所建模型具有很好的拟合值。同时在最优条件下对所做的辣木乳饮料进行微生物检测以达到相应的要求。

响应面；辣木籽；饮料；工艺

1 、前言

辣木又名鼓槌树，是辣木科辣木属的一种木本植物［1］。常见英文名为Moringa、Drumstick或horseradish tree，原产于热带、南亚热带的干旱或半干旱地区，其生长周期短［2-3］。较常食用的有3种：印度传统辣木（Moringa oleifera）、印度改良种辣木和非洲辣木（Moringa stenopetala）［4］。辣木全身均可开发利用且用途广泛，可供观赏、食用、药用、植物油及啤酒净化，也是理想的油料植物、蜜源植物、畜牧饲料和薪材［2］。辣木籽具有丰富的蛋白质、脂肪、维生素及微量元素。从辣木籽中研究发现纯蛋白为30.29%、脂肪为6.50%、同时含有丰富的单宁为3.12（mg/g）和总多元酚为2.02%。通过氨基酸研究发现丙氨酸、酪氨酸、谷丙氨酸最高分别为3.03%、2.65%、2.53%。并且通过对脂肪酸研究发现，总饱和脂肪酸（SFA）43.31%、总单不饱和脂肪酸（MUFA）4.48%、总多不饱和脂肪酸（PUFA）52.21%，同时对辣木籽总n-6脂肪酸和n-3脂肪酸也进行研究分别为7.64%和44.57%［5］。通过大量研究发现每100g辣木籽中铁含量是菠菜的25倍，钙含量是牛奶的17倍，维生素A含量是胡萝卜的10倍，维生素C含量是橘子0.75倍， 钾含量是香蕉的15倍，蛋白质含量是鸡蛋的4倍［6］。与此同时辣木籽中含有单宁和多元酚具有很好的抗氧化护肝、降血糖、降血脂及抗动脉粥样硬化等作用［7］。在我国云南、广东、广西和海南等地均有种植［8］。但是辣木籽的利用却不够充分，所以本文对辣木乳饮料的加工工艺进行深入研究，并对最优工艺进行探讨。

2 、材料与仪器

试验材料：去壳辣木籽（产地为云南省芒市）、蒸馏单硬脂酸甘油酯、蔗糖、甘草、决明子等。

试验仪器：胶体磨、高压均质机、电动磨浆机、电子天平、烤箱、高压灭菌锅等。

3 、工艺流程与加工操作要点

3.1 工艺流程

3.2 辣木乳饮料加工操作要点

3.2.1 原料要求及预处理

原料要求，选择完好饱满无污染的辣木籽进行去壳，去壳后的籽要求表面光滑呈现出白色，不得挤压，不得受潮。

3.2.2 甘草、决明子萃取液制备

将甘草和决明子置于烘箱中烘至有浓郁的香味产生。以1：15体积的温水浸泡，打碎甘草和决明子，有利于其成分浸出。将粉碎后的甘草和决明子及浸提液倒入预煮锅中煮制，浸提，过滤后将残渣与饮用水再重复上述过程，合并三次滤液，去除滤渣，将初滤液静止，虹吸上清液。

3.2.3 磨浆

将辣木籽添加纯净水和甘草、决明子萃取液进行磨浆，将混液使用纱布进行过滤，静止后进行虹吸。

3.2.4 调配

向虹吸后的辣木乳浆中添加适量的蒸馏单硬脂酸甘油酯和蔗糖进行调配。

3.2.5 乳化

使用胶体磨进行乳化回流循环。待辣木乳原浆表层粗大的气泡被细腻的气泡基本代替后即可完毕。

3.2.6 高压均质乳化

将调配的辣木乳以30-35Mpa压力高压回流均质。均质过程中注意事项进行调解时需要时刻关注压力表的变化，避免压力过大造成均质液体的溢出；放出均质后液体的操作必须在均质压力稳定后进行。

3.2.7 灌装密封

分次灌装到玻璃瓶，要求玻璃瓶无任何裂纹及异味。然后将灌装好的辣木乳饮料进行立式封口，要求美观、严密、整齐。

3.2.8 杀菌和冷却

经过反复试验最终确定杀菌条件为：升温10min，在121℃条件下杀菌15min，杀菌后分段冷却至常温。

3.2.9 检验

取出经过杀菌冷却后的饮料，擦净包装外水珠，剔除不合格产品，并抽样进行产品感官评定及微生物检验。

3.2.10 保藏

放入室内避光、干燥、清洁、卫生的地方避免对产品有污染。

4 、试验方法

4.1 单因素实验

根据辣木籽磨浆料液比、蒸馏单硬脂酸甘油酯添加量以及蔗糖添加量单因素对口感的影响。

4.1.1 料液比对辣木乳饮料口感的影响

以料液比1：5，1：10，1：15，1：20，1：25，以表1感官评定为指标，研究不同液料比对辣木乳饮料口感的影响。

表1 不同液料比对辣木乳饮料感官评定表Table1 Different liquid ratio of Moringa milk beverages sensory evaluation table

4.1.2 蒸馏单硬脂酸甘油酯添加量对辣木乳饮料口感的影响

蒸馏单硬脂酸甘油酯分别以不同添加量0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%，以表2感官评定为指标，研究蒸馏单硬脂酸甘油酯添加量对辣木乳饮料口感的影响。

表2 不同蒸馏单硬脂酸甘油酯添加量对辣木乳饮料感官评定表Table2 Different distilled glycerol monostearate add to Moringa milk beverages sensory evaluation table

4.1.3 蔗糖添加量对辣木乳饮料口感的影响

以蔗糖为主，分别以不同添加量2.0%、4.0%、6.0%、8.0%、10.0%，表3感官评定为指标，研究蔗糖对辣木乳饮料口感的影响。

表3 不同添加量蔗糖对辣木乳饮料感官评定表Table3 Different amounts of sucrose add to Moringa milk beverages sensory evaluation table

4.1.4 辣木乳饮料制备条件优化

根据辣木籽液料比、添加蒸馏单硬脂酸甘油酯以及添加蔗糖量等单因素对口感的影响，以及Box-Behnken中心组合试验设计原理，以（液料比）、（蒸馏单硬脂酸甘油酯添加量）和（蔗糖添加量）为自变量，每个自变量按低、中、高3个水平分别以-1、0、1进行编码，以感官评定为响应面，设计三因素三水平的响应面分析实验，优化口感条件。

4.1.5 辣木乳饮料感官评定方法

根据辣木乳饮料的色泽、香气、口感、组织状况等感官指标，制定感官评审表（表4）。

表4 辣木乳饮料感官评定表Table4 Moringa beverage sensory evaluation table

4.1.6 数据处理

单因素试验使用Microsoft Execel软件处理；响应面采用Design Expert8.0软件。

4.2 微生物指标

对辣木乳饮料的菌落总数、大肠菌群、致病菌进行测定。

菌落总数通过GB/T4789.2，大肠菌群通过GB/T4789.3，致病菌通过GB/T4789.5（志贺氏菌检验）、GB/T4789.10（葡萄球菌检验）［9-12］。

5 、结果与分析

5.1 单因素试验分析

5.1.1 不同料比对辣木乳饮料口感的影响

分别以料液比1：5，1：10，1：15，1：20，1：25添加软化水磨浆，考察不同液料比对辣木乳饮料口感的影响。

图1 不同料比对辣木乳饮料的影响Fig. 1 Effect of different material Moringa milk beverages

由表1感官评定分数和图1可知当液料比小于1：15时出现苦涩味。辣木乳饮料随液料比增加到1：15时辣木乳饮料口感醇厚，清新爽口，回甘较重。当液料比大于1：15时辣木乳饮料口感逐渐失调，回甘味逐渐消失。

5.1.2 蒸馏单硬脂酸甘油酯添加量对辣木乳饮料口感的影响

分别以蒸馏单硬脂酸甘油酯不同添加量，考察蒸馏单硬脂酸甘油酯添对辣木乳饮料口感的影响。

图2 不同蒸馏单硬脂酸甘油酯添加量对辣木乳饮料影响Fig.2 Effect of different distilled monoglycerides stearate Moringa milk beverages

由表2感官评定和图2可知当添加量小于0.15%时，辣木乳饮料稍有分层现象，随添加量增加到0.15%时，辣木乳饮料放置一会无分层现象，而当添加量大于0.15%时，虽然辣木乳饮料无分层现象但是口感下降影响了感官评定分。

5.1.3 蔗糖添加量对辣木乳饮料口感的影响

分别以蔗糖不同添加量4.0%、5.0%、6.0%、7.0%、8.0%，考察蔗糖添加量对辣木乳饮料口感的影响。

图3 不同添加量蔗糖对辣木乳饮料影响Fig. 3 Effect of different amounts of sucrose Moringa milk beverages

由表3感官评定分数和图3可知当蔗糖添加量小于6.0%时辣木乳饮料甜味失调，苦味略重。随蔗糖添加量等于6.0%时辣木乳饮料甜味适中，回甘较重。当蔗糖添加量大于6.0%时辣木乳饮料甜味过重。

5.2 响应面法优化辣木乳饮料制备条件

5.2.1 根据Box-Behnken中心组合试验设计原理，同时综合单因素试验结果，对口感影响较大的3个因素（液料比）、（蒸馏单硬脂酸甘油酯添加量）和（蔗糖添加量）进行响应面分析，以感官评定为响应值。试验因素和水平设计见表5，实验方案及结果见表6。

表5 响应面分析因素与水平表Table5 Response surface analysis factors and the level of the table

表6 响应面分析方案及实验结果Table6 Response surface analysis program and results

试验号 A B C 感官评定8 1-1 0 77-1 1 0 82 10 0 0 0 92 11 0 1 1 84 12 0-1 1 76 13 0 0 0 94 14 0 1-1 84 15 1 0 1 67 16 0 0 0 97 17 1 1 0 76 9

5.2.2 回归方程的建立

利用Design Expert8.0.0软件中的（Analysis of variance）ANOVA程序对表6所得的数据进行二次回归分析可得Y=93.80-1.50 A+1.63 B-0.62 C-1.25 A B-4.75 A C+1.50 B C-12.15 A2-3.40 B2-8.90 C2根据表7可以看出3个因素对影响次序在B＞A＞C。Y模型失拟性检测P=0.5786，失拟性不显著说明该方程对实验拟合较好。Y模型决定系数R2为0.9722说明能够很好描述实验结果。

表7 感官评定的ANOVA分析结果Table7 ANOVA analysis of sensory evaluation

5.2.3 各因素间交互影响

从响应面可以形象地看出最佳参数和各参数之间相互作用。图4、图5、图6可以反映液料比、蒸馏单硬脂酸甘油酯添加量和蔗糖添加量对响应值感官评定的影响。比较后发现液料比和蔗糖添加量对辣木乳饮料感官评定分的影响较显著。拟合后获得最佳条件：液料比1：14.23，蒸馏单硬脂酸甘油酯添加量0.18%，蔗糖量添加量6.01%。

图4 液料比和蒸馏单硬脂酸甘油酯添加量对辣木乳饮料感官评定分的影响Fig. 4 Liquid ratio and the amount of distilled glycerol monostearate assess the impact points of Moringa milk beverages senses

图5 液料比和蔗糖添加量对辣木乳饮料感官评定分的影响Figure 5 Liquid ratio and the amount of sucrose assess the impact points of Moringa milk beverages senses

图6 蔗糖添加量和蒸馏单硬脂酸甘油酯添加量对辣木乳饮料感官评定分的影响Fig. 6 The amount of sucrose added and the amount of distilled glycerol monostearate assess the impact points of Moringa milk beverages senses

5.3 辣木乳饮料微生物指标

表8 微生物指标Table8 Microbial indicators

6 、结论

（1）近年来，对辣木生物活性进行了大量的研究，如抗菌、抗真菌、降血糖、降压活性及改善睡眠等［13］。本试验是用云南芒市辣木籽进行辣木乳饮料工艺研究，通过大量文献的查阅发现辣木在食品深加工方面只进行了氨基丁酸产品的研究开发，而对辣木酸乳、辣木茶等方面饮料的研发很少［14-15］。又因为辣木籽的味道独特在加工过程中难以控制其口感，通过响应面法研究发现影响辣木乳饮料因素顺序为蒸馏单硬脂酸甘油酯添加量＞液料比＞蔗糖添加量。

（2）本试验除了对加工工艺的研究外同时对关键点也进行了重点介绍保证原料的品质，产品包装环境、包装材料和储藏环境等多因素对产品的影响。

（3）基于单因素实验结果和根据Box-Benhnken中心组合设计原理设计试验方案，以液料比、蒸馏单硬脂酸甘油酯添加量和蔗糖添加量3个因素做试验，最后得出最优条件：液料比1：14.23，蒸馏单硬脂酸甘油酯添加量0.18%，蔗糖量添加量6.01%。

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Optimization of the Moringa milk beverages processes using Response Surface Analysis

QU Hai-pan1， LUO Hao-ran1， LIANG Yi1， ZHANGWen-jing1，LIUSu-yao1，LI Shu-jun2， Yuan Wei1*
（ 1College of Food Science and Technology， Yunnan Agricultural University， Kunming， 650201， China）（ 2College of Food Science and Technology， Jilin Agricultural University， Changchun， 130118， China）

The Moringa milk beverages processes research， the use of impact response surface methodology study liquid ratio，the amount of distilled glyceryl monostearate and sucrose addition on the process. In sensory evaluation score of response，Ultimately determine the best conditions： Liquid ratio 1：14.23， the amount of distilled glycerol monostearate 0.11%， the amount of the amount of 6.01% sucrose. Match with the theoretical value， indicating that the model has a good fit value. At the same time under optimal conditions made moringa milk beverage microbiological testing to achieve the appropriate requirements.