响应面法优化羊肚菌红枣复合营养粉的加工工艺

李翔，邓杰，徐宏，王秋果，石代勇，黄彤，刘达玉

（成都大学食品加工四川省高校重点实验室，四川成都610106）

羊肚菌（morchella）也称羊肚菜或者羊肚蘑，通常生长在低温高湿型环境中，是一种风味独特，味道鲜美的食用菌，有“菌中之王”的美誉[1-2]。羊肚菌中富含蛋白质、活性多糖[3]、多种维生素和微量元素（锌、硒、铁等）以及多种氨基酸等营养成分，其中8种人体必需氨基酸占氨基酸总量的47.5%（一般食用菌为25%～40%）[4-6]。羊肚菌对消化不良、体质较弱、易发胖人群具有一定功效[7-8]，且具有抗疲劳、抗氧化和增强人体免疫力等功能[9-11]。红枣，又名大枣，其营养丰富，有“天然维生素丸”美称，具有补气益中、美容养颜的作用[12-13]。

目前，羊肚菌实现了人工栽培，产量巨大[14]。顾可飞等[15]对牛肝菌、羊肚菌营养功能特性及利用价值进行了分析，发现羊肚菌在保健品及医药品提取、加工新技术的开发等运用中具有巨大潜力[16]，但还未有以羊肚菌和红枣作为主要原料的复合营养粉的相关报道。采用响应面法，以红枣粉、羊肚菌粉、脱脂奶粉、白砂糖的添加量为自变量，以感官评分分值为响应值，对羊肚菌红枣复合营养粉配方进行优化[17]，以期为羊肚菌的开发利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料及设备

新鲜羊肚菌：四川省成都市天绿菌业有限公司；红枣粉：青岛隆海食品有限公司；脱脂奶粉：呼伦贝尔雀巢有限公司；白砂糖：云南颠鹏糖业有限公司；增稠稳定剂：山东天喜食品配料有限公司。

C22-L2D型电磁炉：九阳股份有限公司；WT-K型电子天平：常州万泰天平仪器有限公司；HAD-FX202-00型电热鼓风干燥箱：北京恒奥德仪器仪器有限公司；2N-04A型粉碎机：中科耐驰技术有限公司；YQ2G-03型实验用微波杀菌机：南京永青食品高新技术发展有限公司。

1.2 方法

1.2.1 羊肚菌红枣复合营养粉制作工艺

羊肚菌原料挑选→清洗→煮制→冷却，沥水→烘干→粉碎→称量，按比例与其他配料（红枣粉、脱脂奶粉、白砂糖、增稠稳定剂）混匀→杀菌→包装→检查→成品

1.2.2 操作工艺要点

1）原料挑选：选用生长良好，无腐烂、无病虫危害的优质羊肚菌。

2）清洗：先检查是否有木签、铁钉等坚硬固体物，然后去除表面杂质，再用清水冲洗泥垢，温水浸泡5min待用。

3）煮制：取纯净水1 000 mL，煮沸，加入羊肚菌煮制到有菌香味且羊肚菌形态完好为止。

4）冷却，沥水：将煮制过后的羊肚菌捞起，放在筛网上冷却，且把能自然流出的水分沥完。

5）烘干：将进行完滴水处理的羊肚菌放在温度设定为60℃～70℃的电热鼓风干燥箱里进行干燥处理（3 h～4 h），烘干至含水量低于 5%即可[18-19]。

6）粉碎：将干燥好的羊肚菌用粉碎机进行粉碎处理成50目～100目均匀的粉末状即可[19]。

7）称量，按比例与其他配料混匀：按一定比例准确称量各种原辅料，然后在干燥坏境下避免干燥物吸水回潮，将各种原辅料混合均匀，以保证成品的外观口感一致。

8）杀菌：采用微波杀菌法进行杀菌，杀菌时间100s～120 s，微波功率 400 W～450 W[20-21]。

9）包装、检查、成品：将杀菌好的物质冷却后装袋封口，贴上标签，即为成品。

1.2.3 羊肚菌红枣复合营养粉感官评价的测定

羊肚菌红枣复合营养粉用开水冲泡3 min～5 min后进行感官评价，指标包括外观、气味、滋味、均匀性，由10名（5男5女）同学组成的品尝小组对复合营养粉进行感官评价[22]，羊肚菌红枣复合营养粉感官评价标准见表1。

表1 羊肚菌红枣复合营养粉感官评价标准表Table 1 Sensory evaluation standard of tripe red jujube compound powder

1.2.4 单因素试验

在多次预试验的基础上，以羊肚菌红枣复合营养粉感官评价标准表为指标进行单因素试验，分别测验红枣粉添加量（0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 g）、羊肚菌粉添加量（0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 g）、脱脂奶粉添加量（2.5、3.0、3.5、4.0、4.5 g）、白砂糖添加量（1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 g）对复合营养粉的感官评分的影响。

1.2.5 响应面试验设计

在单因素试验结果基础上，以感官评分为响应值，使用Design Expert 8.0.6软件，选取红枣粉添加量（A）、羊肚菌粉添加量（B）、脱脂奶粉添加量（C）、白砂糖添加量（D）4个因素，根据Box-Behnken中心组合试验设计原理进行试验设计见表2。

表2 Box-Behnken试验设计因素与水平表Table 2 Factors and levels of response surface experiment

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

基于羊肚菌粉（1.5 g），脱脂奶粉（3.5 g），白砂糖（2 g），当红枣粉添加量不同时，对复合营养粉感官评分的影响见图 1（a）。基于红枣粉（2 g），脱脂奶粉（3.5 g），白砂糖（2 g），当羊肚菌粉添加量不同时，对复合营养粉感官评分的影响见图1（b）。基于红枣粉（2 g），羊肚菌粉（1.5 g），白砂糖（2 g），当脱脂奶粉添加量不同时，对复合营养粉感官评分的影响见图1（c）。基于红枣粉（2 g），羊肚菌粉（1.5 g），脱脂奶粉（3.5 g），当白砂糖添加量不同时，对复合营养粉感官评分的影响见图 1（d）。

由图1中a、b、c、d可知，在4个单因素试验结果中分别为红枣粉的添加量（2.0 g），羊肚菌粉的添加量（1.5 g），脱脂奶粉的添加量（3.5 g），白砂糖的添加量（2.0 g）时，复合营养粉感官评分达到最高值，其气味、滋味、外观和均匀性最好。

图1 单因素对复合营养粉感官评分影响Fig.1 Effect of factors on sensory score of compound nutritional powder

2.2 响应面法试验结果与分析

2.2.1 响应面法试验设计与结果

以羊肚菌红枣复合营养粉的感官评分为响应值（Y），以A、B、C、D 4个因素为自变量进行响应面试验设计，进一步优化羊肚菌红枣复合营养粉配方，试验方案与结果见表3。

表3 响应面设计表与结果Table 3 Response surface design table and results

续表3 响应面设计表与结果Continue table 3 Response surface design table and results

2.2.2 响应面回归模型的方差分析

将表4的试验数据采用Design-Expert 8.0.6统计软件进行回归拟合与方差分析，得到回归方程如下：

Y=-1701.89+297.75A+191.78B+621.08C+203.58D-8.40AB-4.80AC-15.50AD+13.70BC-20.70BD+18.50CD-56.35A2-55.00B2-93.80C2-48.05D2

回归方程方差分析见表4。

表4 回归方程方差分析表Table 4 Analysis results of regression and variance

续表4 回归方程方差分析表Continue table 4 Analysis results of regression and variance

由表4方差分析结果可知，该模型差异性极显著（P＜0.001），失拟项不显著（P＞0.05），说明方程与实际情况拟合比较好，能准确反映感官评分与各因素之间的关系。性噪比22.723＞4，即性噪比大于临界值，由此可知该模型可行。由表4中F值的大小可以判断影响感官评分的主次因素顺序：B＞D＞C＞A，该模型R2为0.982 0，调整 R2为0.964 0，由此可知该模型中的98.20%复合营养粉的感官评分变化都是因为自变量，综上结果表明可以用该模型对复合营养粉的感官评分进行预测。由表 4 可知，A、B、C、D、A2、B2、C2、D2项差异高度显著（P＜0.001），BD 项差异极显著（P＜0.01），AD、BC、CD 项差异显著（P＜0.05）。

各因素交互作用对感官评分影响的响应面见图2。

图2 各因素交互作用对感官评分影响的响应面Fig.2 Response surface of the interaction of factors on the sensory score

红枣粉、羊肚菌粉、脱脂奶粉和白砂糖4种配料的添加量之间存在交互作用关系，由表4可知其中BD、AD、BC、CD项对复合营养粉感官评分影响显著，通过对4个曲面图的观察可以预测和检验变量的响应值以及确定变量之间的相互关系，响应面越陡，反映出各因素之间的两两交互作用越显著。

2.2.3 模型优化

由响应面试验结果，经过Design Expert 8.0.6软件的最优组合分析得到的羊肚菌红枣复合营养粉的最佳配方：红枣粉2.03 g、羊肚菌粉1.57 g、脱脂奶粉3.54 g、白砂糖2.17 g，在此配方下的羊肚菌红枣复合营养粉的感官评分预测值为92.711 9。将实际操作的局限性考虑在内，最优工艺条件修正为：红枣粉2.0 g、羊肚菌粉1.6 g、脱脂奶粉3.5 g、白砂糖2.2 g，在此条件下重复试验3次，由同一评定小组进行评分，得到感官评分分别为92.60，93.00和92.15，平均为92.583 3，与预测值相比，仅有0.14%的误差，因此可以采用响应面法优化得到可靠的最佳条件。

2.3 羊肚菌红枣复合营养粉增稠稳定剂添加量的确定

羊肚菌红枣复合营养粉的稳定剂选择增稠稳定剂添[23]，添加量的不同，对复合营养粉的感官品质的影响见表5。

表5 增稠稳定剂添加量对羊肚菌红枣复合营养粉品质的影响Table 5 Effect of thickening stabilizer on the quality of morchella and jujube compound powder

由表5可知，羊肚菌红枣复合营养粉的感官品质随着增稠稳定剂添加量的增加其感官品质变好，当增稠稳定剂添加量到0.3 g以后，其感官品质在下降。因此，羊肚菌红枣复合营养粉的增稠稳定剂添加量选取0.3 g为宜。

2.4 验证试验

由Design-Expert 8.0软件得出的羊肚菌红枣复合营养粉的最佳制作条件为：红枣粉2.0 g、羊肚菌粉1.6 g、脱脂奶粉3.5 g、白砂糖2.2 g时制作的羊肚菌红枣复合营养粉感官评分为92.583 3分。在此条件下，再添加增稠稳定剂0.3 g，进行验证试验，制成的复合营养粉具有很好的色泽和外观形态，复水性合适，无明显结块，风味独特，口感醇厚，稳定性合适，被认为是羊肚菌红枣复合营养粉的最佳风味。

3 结论

以羊肚菌、红枣粉等为原料，制作羊肚菌红枣复合营养粉，通过单因素试验、Box-Behnken响应面优化试验，以感官评分为依据筛选复合营养粉的最佳制作配方，结果为：红枣粉2.0 g、羊肚菌粉1.6 g、脱脂奶粉3.5 g、白砂糖2.2 g，利用单因素试验，确定增稠稳定剂0.3 g。在此配方下的羊肚菌红枣复合营养粉的成品具有很好的色泽和外观形态，复水性合适，无明显结块，风味独特，口感醇厚，稳定性合适。