响应面法优化白果露工艺

牛林，王正云，唐鹏，李凯艳，吴健，吴闯

1.江苏农牧科技职业学院食品科技学院（泰州 225300）；2.金陵科技学院（南京 210046）；3.南京知心天瑞健康管理有限公司（南京 210009）

银杏（Ginkgo biloba），是中国特有的同科同属同种的落叶乔木，其果实俗称白果。白果是原卫生部首批药食同源的食品，在传统食疗中应用很广，具有抑菌杀菌、祛疾止咳、降低血清胆固醇等功效。研究发现，银杏中的黄酮具有修复胰岛细胞、降血糖、降血脂、抗氧化和免疫的功能，从侧面证明了白果在功能性产品开发领域的重要地位[1-2]。白果产品的深度开发一直是食品行业关注的重点，泰兴银杏是江苏省泰州市特产，其产品营养丰富，药食俱佳。作为大佛指白果的唯一产地，泰兴白果的加工一直以来都处于国内银杏产品深加工的前沿地位，产品主要包括银杏仁罐头、软包装果仁、银杏饮料、银杏晶等。近年来，国内的饮料工业开始转型，由加工口感的刺激型碳酸饮料逐渐向以功能性果蔬为原料的营养保健饮料转变。白果饮料符合这种健康的发展趋势，因此也成为白果产品开发的重点项目。数据表明，泰兴市全市银杏制品年销售达3亿多元，其中大部分来源于白果饮料产品[4-5]。

此次试验旨在开发具有功效的白果露。通过对有机溶剂去除有毒物质和酶解去除苦味物质技术的研究，将白果浆和乳粉调配技术、稳定剂配方工艺技术、冷杀菌技术等新型食品加工技术组合应用，最终研究出白果露最佳的工艺流程。此次试验可使白果由低值产品向高值产品转化，从而更好地带动地方银杏产业和地方经济的快速发展[6]。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

白果（泰州集泰农产品有限公司）；奶粉（市售）；白砂糖（泰州市农副产品中心批发市场）。

β-葡萄糖苷酶（20-40 U/mg，上海酶联生物科技有限公司）；α-淀粉酶（50 U/mg，上海酶联生物科技有限公司）；α-蛋白酶（1500 USP U/mg，上海酶联生物科技有限公司）；正己烷、乳化剂、无水乙醇、柠檬酸、木糖醇（国药集团化学试剂有限公司）。以上试剂均为分析纯。

胶体磨（JMF-100型不锈钢胶体磨，杭州惠合机械设备有限公司）；均质机（25 mp，汇通机械）；0.075 mm目筛（200目，绍兴市上虞张兴纱筛厂）；旋转蒸发仪（RE-5203，上海亚荣生化仪器厂）。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

银杏果→挑选→浸泡→去皮→漂洗→磨浆过滤→去苦→去毒→调配→均质→瓶装封盖→杀菌→冷却→检验→成品

1.2.2 操作要点

1) 白果放入清水中浸泡2 h，温度控制在25 ℃，中间换水1次。

2) 白果脱皮：趁热将预煮处理后的银杏倒入破壳机中进行破碎，脱去外壳得到银杏仁，接着脱皮，然后用刀去除银杏仁的内芯，最后用清水将银杏仁漂洗1次，彻底洗去破碎的内芯。

3) 脱皮后的白果加水，用磨浆机粗磨，再过胶体磨细磨两遍之后，分离浆渣。

4) 白果去苦[7-8]：采用生物酶解法，首先用β-葡萄糖苷酶对磨细后的浆料进行第一次酶解，再用α-淀粉酶和α-蛋白酶进行第二次酶解。

5) 白果去毒：将白果原浆配成质量浓度为0.3 g/mL的70%乙醇溶液，用正己烷作为洗涤剂，正己烷∶提取物的体积比为2∶1，洗涤4次，每次振摇3回，每回振摇30次，再用旋转蒸发仪蒸发有机溶剂。

6) 去苦去毒后的白果浆与复原乳粉按比例复配，充分混合后加入糖、酸和稳定剂。

7) 将配制好的粗白果露冷却，用0.0750 mm（200目）筛过滤，再过均质机。

8) 白果露成品密封灌装并杀菌。

1.2.3 白果露加工工艺的单因素试验

1.2.3.1 白果浆与复原乳粉质量比对白果露的影响[9]

准确称取7份100 mL白果浆分别放入烧杯中，按白果浆∶复原乳粉=20∶1，18∶1，16∶1，14∶1，12∶1，10∶1和8∶1的质量比复配，考察不同白果浆与复原乳粉比例对白果露的影响。

1.2.3.2 麦芽糖醇添加量对白果露加工工艺的影响[10]

准确称取7份100 mL复合白果露液分别放入烧杯中，向各个烧杯中分别加入4%，6%，8%，10%，12%，14%和16%的麦芽糖醇，考察不同麦芽糖醇添加量对白果露的影响。

1.2.3.3 柠檬酸添加量对白果露加工工艺的影响[10]

准确称取7份100 mL复合白果露液分别放入烧杯中，向各个烧杯中分别加入0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%，0.6%和0.7%的柠檬酸，考察不同柠檬酸添加量对白果露的影响。

1.2.4 白果露加工工艺的响应面优化试验

所有数据进行整理及作图，试验数据用Design Expert 8.0统计软件进行响应面法分析，并进行差异显著性检验。采用响应面设计试验，运用Box-Behnken的中心组合试验设计法，以白果浆与复原乳粉质量比（A）、麦芽糖醇添加量（B）、柠檬酸添加量（C）为自变量，以感官评价（Y）为响应值进行三因素三水平的响应面分析试验，优化白果露加工工艺的选择。响应面试验的因素与水平见表1。

表1 响应面试验因素水平表

1.2.5 感官评定方法

1.2.6 理化分析方法

依据GB/T 10789—2015《饮料通则》、GB/T 21732—2008《含乳饮料》及GB 25191—2010《调制乳》，制定白果露产品的理化检测方法。

根据饮料工艺学中配制型乳饮料的规定，每百克饮料中蛋白质含量不低于1.0 g。蛋白质测定方法采用GB/T 5009.5。

1.2.7 微生物指标测定

依据GB/T 10789—2015《饮料通则》、GB/T 21732—2008《含乳饮料》及GB 25191—2010《调制乳》，制定白果露产品的微生物检测方法。

菌落总数测定参考GB 4789.2；大肠菌群测定参考GB 4789.3 平板计数法；金黄色葡萄球菌测定参考GB 4789.10 定性检验；沙门氏菌测定参考GB 4789.4。

2 结果与分析

2.1 白果露加工工艺中单因素试验

2.1.1 白果浆与复原乳粉质量比对白果露加工工艺的影响

由图1可以得出：当白果浆∶复原乳粉复配质量比在20∶1，18∶1，16∶1和14∶1时，感官评分在62～86分，呈上升趋势；当白果浆∶复原乳粉复配质量比在14∶1，12∶1，10∶1和8∶1时，感官评分在86～61分，呈下降趋势；当白果浆∶复原乳粉复配质量比为14∶1时，感官评分最高。可得出14∶1为最佳白果浆∶复原乳粉复配质量比。

图1 白果浆与复原乳粉质量比对白果露加工工艺的影响

2.1.2 麦芽糖醇添加量对白果露加工工艺的影响

由图2可以得出：当麦芽糖醇添加量在4%～10%时，感官评分在60～88分，呈上升趋势；当麦芽糖醇添加量在10%～16%时，感官评分在88～58分，呈下降趋势；当麦芽糖醇添加量为10%时，感官评分最高。可得出10%为最佳麦芽糖醇添加量。

图2 麦芽糖醇添加量对白果露加工工艺的影响

2.1.3 柠檬酸添加量对白果露加工工艺的影响

由图3可以得出：当柠檬酸添加量在0.1%～0.4%时，感官评分在59～87分，呈上升趋势；当柠檬酸添加量在0.4%～0.7%时，感官评分在87～56分，呈下降趋势；当柠檬酸添加量为0.4%时，感官评分最高。可得出0.4%为最佳柠檬酸添加量。

图3 柠檬酸添加量对白果露加工工艺的影响

2.2 响应面优化试验结果分析

2.2.1 白果露加工工艺响应面优化试验结果分析

根据表1确定的响应面因素与水平，通过Box-Behnken设计试验，每组试验重复3次。试验感官评价结果见表3。

2.2.2 白果露加工工艺感官评价拟合模型的建立与分析

利用Design Expert软件对表3进行回归分析，得到感官评价（Y）对自变量白果浆与复原乳粉质量比（A）、麦芽糖醇添加量（B）、柠檬酸添加量（C）的编码值二次多项回归方程：

由表2可知：该模型p＜0.05，表明回归模型方程显著；失拟项p=0.0012＜0.05，不显著，表明该方程合理可行；决定系数R2=0.87366409，说明预测值与实际值有很好的相关性。模型的校正决定系数Radj2=0.72403081，说明该模型能解释99.8%响应值的变化。试验表明，三因素对白果露加工工艺影响大小排列顺序为白果浆与复原乳粉质量比（A）＞麦芽糖醇添加量（B）＞柠檬酸添加量（C）。

表2 感官评分标准表[15]

表3 响应面试验设计结果

表4 方差分析表

2.2.3 白果露加工工艺响应面交互作用

图4～图6是根据回归方程作出的响应曲面，根据拟合响应面的形状分析各自变量对白果露加工工艺的影响。由图4可知，随着麦芽糖醇和白果浆与复原乳比例不断升高，感官评价先增大后减小，方差分析结果表明麦芽糖醇和白果浆与复原乳比例的交互作用对白果露加工工艺影响显著[16]。由图5可知，随着柠檬酸添加量和白果浆与复原乳质量比不断升高，感官评价先增大后减小，方差分析结果表明柠檬酸添加量和白果浆与复原乳质量比的交互作用对白果露加工工艺影响显著。由图6可知，随着柠檬酸添加量与麦芽糖醇添加量不断增加，感官评价先增大后减小，二者交互作用对白果露加工工艺影响显著。由响应面、等高线图及回归方程分析可知，白果露最佳加工工艺为白果浆与复原乳粉质量比14∶1、麦芽糖醇添加量10%、柠檬酸添加量0.5%。

图4 麦芽糖醇添加量及白果浆与复原乳质量比对白果露加工工艺影响的响应面

图5 柠檬酸添加量及白果浆与复原乳质量比对白果露加工工艺影响的响应面

图6 柠檬酸添加量及麦芽糖醇添加量对白果露加工工艺影响的响应面

2.3 产品质量标准

2.3.1 理化指标产品中蛋白质质量分数为1.5 g/100 g，符合GB/T 5009.5中蛋白质测定方法要求。

2.3.2 微生物指标

产品中菌落总数＜300，符合GB 4789.2要求。

产品中大肠菌群＜10，符合GB 4789.3平板计数法要求。

产品中金黄色葡萄球菌未检出，符合GB 4789.10定性检验要求。

产品中沙门氏菌未检出，符合GB 4789.4要求。

3 结论

通过单因素和响应面结合感官评分机制，确定了最优的配方：白果浆与复原乳粉质量比14∶1、麦芽糖醇添加量10%、柠檬酸添加量0.5%。根据市场现状，建议选择对白果露的有益成分黄酮、多肽进行提取。提取物与乳粉复配，既可以提高营养价值，又可以提高产品的品质，为开发新一代具有抗氧化功效的保健类饮品产生一定的影响，同时也可以充分利用地区资源，从而使该地区得到较高的回报与收益。