响应面法优化灵芝孢子粉糙米酵素复合乳饮料的制备工艺

于靖辉，董恺论，王俊玲，杨 闯

(吉林农业科技学院，吉林 吉林 132101)

灵芝孢子粉是灵芝在成熟期的时候从灵芝菌褶中弹射出来的非常微小的卵形生殖细胞[1]，具有灵芝的全部遗传物质和保健作用，其营养价值比灵芝更高，保健功效是灵芝实体的几十倍。因其富含多糖、核酸、核苷酸、蛋白质及酶类等多种有益活性成分[2]，已成为近年来功能性食品开发研究的热点之一。

糙米酵素是微生物利用糙米中营养成分经过自身代谢生成的混合酶体系[3]，经过发酵后不仅改善了糙米质地紧密、口感差等缺点，而且其中所含有的γ-氨基丁酸(GABA)、谷胱甘肽、谷维素等生理活性成分含量都显著提高[4]，进而增加糙米的营养价值，提高其保健功能[5]。

以灵芝孢子粉、糙米酵素和纯牛奶为主要原料，利用单因素试验，响应面分析对其制备工艺进行了优化，生产出一种富含营养并具有多种保健功效的新型复合乳饮料。

1 材料与方法

1.1 材料及试剂

糙米，购于吉林市农贸市场；安琪活性酵母、纯牛奶、白砂糖、羧甲基纤维素(CMC)等均为市售；葡萄糖、氯化钠、谷氨酸钠、柠檬酸等均为食品级。

1.2 仪器及设备

AL204-IC电子天平(梅特勒-托利多仪器上海有限公司生产)，HC-100T多功能粉碎机(河城工贸有限公司生产)，SW-CJ-2FD净化工作台(上海新苗医疗器械制造有限公司生产)，MLS-3750高压蒸汽灭菌锅(三洋电机株式会社生产)，HZQ-F160A高低温恒温振荡培养箱、DHG-9240A电热鼓风干燥箱(上海一恒科学仪器有限公司生产)。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

灵芝孢子粉、糙米酵素

↓

纯牛奶→混合调配→均质→灭菌→冷却→成品

↑

白砂糖、CMC

1.3.2 操作要点

糙米酵素的制备[6]：精心筛选优质糙米，去除霉变材料及杂质，洗净后进行发芽处理，放置于鼓风干燥箱中干燥，然后采用粉碎机粉碎，过筛，置于4℃冰箱中备用。制备糙米培养基，然后于121℃条件下灭菌20 min备用。在糙米培养基中接种3%已活化好的酵母菌菌种，然后于120 r/min、30℃的条件下振荡培养8 h，即为制备好的糙米酵素。

调配：将准备好的糙米酵素、灵芝孢子粉和纯牛奶按一定比例混合，然后加入一定量的白砂糖和CMC稳定剂，充分搅拌混匀，避免出现溶解不完全情况。

均质及灭菌：采用高压均质机，均质压力为20 MPa，使悬浮粒子进一步受压破碎。然后采用巴氏灭菌的方法在60℃条件下灭菌30 min，最后冷却至室温即可。

1.3.3 实验设计

以感官评定评分作为指标[7-8]，在单因素实验数据基础上，采用软件 Design Expert 8.0.6 进行设计。最终根据响应面法来确定各相关因素之间的交互作用，筛选出优化的工艺条件。

2 结果与分析

2.1 响应面法实验设计

在单因素试验基础上，确定响应面试验因素分别为糙米酵素添加量(%)、灵芝孢子粉添加量(%)、纯牛奶添加量(%)和白砂糖添加量(%)。每个因素下分别选择3个水平进行响应面试验，以感官评定评分作为响应值，优化灵芝孢子粉糙米酵素复合乳饮料的最佳配比，其因素水平见表1。

2.2 响应面数学模型的建立

利用Design-Expert 8.0.6软件得到以感官评分为目标函数的多项回归方程如下：

Y=+94.80+2.08A+1.50B+1.58C+0.67D+0.75AB-2.25AC+0.25AD-2.75BC-1.50BD-0.25CD-7.98A2-8.11B2-5.73C2-7.36D2

表1 响应面试验因素水平表Tab.1 Level of response surface method

2.3 回归模型方差分析

2.4 感官评定的响应面结果

根据响应面分析，可以形象地显示出最佳参数与各参数之间的相互作用。根据上述模拟二次多项回归模型和对其方差分析，得到最佳的制备工艺为糙米酵素添加量3.56%、灵芝孢子粉添加量0.31%、纯牛奶添加量40.94%、白砂糖添加量7.04%，感官评分为95.07。

2.5 验证试验

为了检验试验操作的合理性与可行性，在实际操作中，将响应面分析法的优化条件调整为糙米酵素添加量为4%、灵芝孢子粉添加量为0.3%、纯牛奶添加量为41%、白砂糖添加量为7%，在此条件下对灵芝孢子粉糙米酵素复合乳饮料进行3次重复实验，得到的平均分为94分，说明采用响应面优化灵芝孢子粉糙米酵素复合乳饮料的回归方程拟合良好，准确度较高，可以用来预测最佳工艺。

表2 回归方程系数及显著性检验表Tab.2 Coefficient of regression equation and significance testing

3 结论

以灵芝孢子粉、糙米酵素和纯牛奶为主要原料，通过单因素试验和响应面优化试验确定了灵芝孢子粉糙米酵素复合乳饮料的最佳工艺条件为糙米酵素添加量为4%、灵芝孢子粉添加量为0.3%、纯牛奶添加量为41%、白砂糖添加量为7%，感官评分为94分。采用此工艺条件加工出来的灵芝孢子粉糙米酵素复合乳饮料色泽均匀，奶香、米香、醇香明显，无腥味，口感丝滑，甜度适中，无分层，无沉淀，具有独特风味。