76 14, Vol.35, No.14 食 品 科 学 工 艺 技 术 黄 参 胡 萝 卜 凝 固 型 复 合 酸 乳 工 艺 优 化 王 晓 琴, 李 方 友, 高 旭 峰, 郑 秀 芳, 金 有 银, 卢 雅 兰, 张 芬 琴 * ( 河 西 学 院 农 业 与 生 物 技 术 学 院, 甘 肃 张 掖 7300) 摘 要 : 为 开 发 一 种 黄 参 胡 萝 卜 凝 固 型 复 合 酸 乳, 采 用 Plackett-Burman 试 验 最 陡 爬 坡 试 验 Box-Behnken 试 验 设 计 对 影 响 黄 参 胡 萝 卜 凝 固 型 复 合 酸 乳 的 工 艺 参 数 进 行 优 化 首 先 采 用 Plackett-Burman 设 计 从 沉 淀 率 的 8 个 影 响 因 素 中 筛 选, 发 现 黄 参 浆 胡 萝 卜 汁 发 酵 剂 和 加 糖 量 4 个 因 素 显 著 影 响 沉 淀 率 基 于 该 4 个 因 素 的 最 陡 爬 坡 试 验 逼 近 最 大 响 应 区 域,Box-Behnken 试 验 对 显 著 因 素 进 行 优 化 结 果 表 明 : 在 优 化 条 件 下, 黄 参 浆 添 加 量 4.98% 加 糖 量 7.13% 发 酵 剂 4.05% 胡 萝 卜 汁 9.72%, 此 条 件 下 沉 淀 率 可 达 45.29%, 与 预 测 值 44.83% 相 近, 说 明 此 优 化 条 件 具 有 可 行 性 所 制 产 品 为 乳 白 色 相 间 淡 粉 色, 是 酸 甜 爽 口 外 观 倩 丽 味 道 独 特 的 营 养 食 品 关 键 词 : 黄 参 ; 胡 萝 卜 ; 复 合 酸 乳 ; 最 陡 爬 坡 试 验 ;Box-Behnken 试 验 Process Optimization for the Development of Set-Type Yoghurt with Added Sphallerocarpus gracilis Infusion and Carrot Juice WANG Xiao-qin, LI Fang-you, GAO Xu-feng, ZHENG Xiu-fang, JIN You-yin, LU Ya-lan, ZHANG Fen-qin* (College of Agriculture and Biotechnology, Hexi University, Zhangye 7300, China) Abstract: Plackett-Burman design (PBD), steepest ascent design (SAD) and Box-Behnken design (BBD) were used to optimize process parameters for the development of a composite set-type yoghurt with added Sphallerocarpus gracilis infusion and carrot juice. Firstly, eight independent variables were evaluated by using PB design, and Sphallerocarpus gracilis infusion, carrot juice and starter culture and sugar concentration were identified as significantly affecting sedimentation rate. Then the center points of the four factors were determined based on steepest ascent design. Optimization of these significant factors was carried out by using Box-Behnken design. Under the optimized conditions, namely adding 4.98% Sphallerocarpus gracilis infusion, 7.13% sugar, 9.72% carrot juice and 4.05% starter culture to raw milk, the sedimentation rate was 45.29%, which was in good agreement with the predicted value of 44.83%. In conclusion, the optimized process had good reliability. The resulting product was white with light pink, and moderately sweet and sour as a nutritious food with beautiful appearance and unique taste. Key words: Sphallerocarpus gracil; carrot juice; response surface analysis; composite yogurt; Box-Behnken design 中 图 分 类 号 :TS252.4 文 献 标 志 码 :A 文 章 编 号 :1002-66(14)14-0076-06 doi:10.76/spkx1002-66-14115 黄 参 是 伞 形 科 迷 果 芹 (Sphallerocarpus gracilis) 的 肉 质 根 茎, 俗 称 野 胡 萝 卜, 黄 参 富 含 蛋 白 质 黄 酮 多 糖 和 类 胡 萝 卜 素 及 人 体 必 需 的 多 种 氨 基 酸 和 丰 富 的 矿 质 元 素 [1-2] ; 黄 参 是 一 种 药 食 兼 用 的 极 具 开 发 前 景 的 特 色 野 生 植 物 资 源, 不 仅 有 独 特 的 风 味 和 营 养, 而 且 还 有 一 定 的 保 健 和 疗 效 作 用 [3-7] 胡 萝 卜 具 有 小 人 参 之 美 称, 通 常 为 一 年 生, 伞 形 科 草 本 植 物 [8] 胡 萝 卜 营 养 价 值 很 高, 来 源 广 泛 且 价 格 低 廉, 含 有 丰 富 的 β- 胡 萝 卜 素 ( 即 VA 原 ) 锌 铁 钙 等 元 素 和 膳 食 纤 维 [9] 胡 萝 卜 具 有 许 多 功 效, 如 益 肝 明 目 通 便 防 癌 降 压 降 脂 和 增 加 人 体 免 疫 力 等 [10-12] 它 是 一 种 对 人 体 健 康 非 常 有 益 的 食 品 [9] 凝 固 型 酸 乳 以 口 感 好 酸 甜 可 口 营 养 丰 富 被 广 大 消 费 者 认 可 近 年 来, 研 究 者 们 将 一 些 功 能 性 配 料 添 入 凝 固 型 酸 乳 中, 开 发 出 营 养 价 值 更 高 的 新 型 酸 乳 如 权 [13] [14] 美 平 研 发 了 添 加 杏 仁 等 的 酸 乳, 陶 伟 双 等 研 发 了 添 [15] 加 银 耳 的 酸 乳, 陈 默 等 研 发 了 添 加 山 药 的 酸 乳, 王 蔚 [16] 新 等 研 发 了 添 加 大 豆 的 凝 固 型 酸 乳 这 些 添 加 物 不 仅 收 稿 日 期 :13-10-21 基 金 项 目 : 甘 肃 省 河 西 学 院 大 学 生 科 研 创 新 项 目 (104) 作 者 简 介 : 王 晓 琴 (1964 ), 女, 高 级 实 验 师, 本 科, 研 究 方 向 为 食 品 微 生 物 E-mail:gangliren@163.com * 通 信 作 者 : 张 芬 琴 (1963 ), 女, 教 授, 博 士, 研 究 方 向 为 食 品 生 化 E-mail:fenqinzh@hxu.edu.cn
工 艺 技 术 食 品 科 学 14, Vol.35, No.14 77 拓 宽 了 酸 乳 的 花 色 品 种, 而 且 增 强 了 传 统 酸 乳 的 营 养, 具 有 很 好 的 保 健 作 用 本 实 验 以 黄 参 和 胡 萝 卜 为 材 料, 采 用 P l a c k e t t - Burman 试 验 最 陡 爬 坡 试 验 Box-Behnke 试 验 设 计 对 黄 参 胡 萝 卜 凝 固 型 复 合 酸 乳 工 艺 参 数 进 行 优 化 ; 对 影 响 酸 乳 口 感 的 关 键 因 素 进 行 了 研 究, 从 而 确 定 酸 乳 的 原 料 要 求, 既 能 节 约 生 产 成 本, 又 不 影 响 酸 乳 口 感 ; 促 进 黄 参 和 胡 萝 卜 复 合 功 能 食 品 加 工 可 持 续 发 展, 此 产 品 不 仅 丰 富 了 市 场 酸 乳 制 品 的 花 色, 并 且 为 胡 萝 卜 和 黄 参 的 发 展 提 供 了 新 的 途 径 ; 为 河 西 地 区 乳 品 企 业 产 品 创 新 拓 宽 酸 乳 的 品 种 提 供 理 论 依 据 1 材 料 与 方 法 1.1 材 料 与 试 剂 黄 参 采 样 于 甘 肃 山 丹 县 ; 永 昌 胡 萝 卜 选 用 新 鲜 匀 称 颜 色 鲜 亮 肉 厚 饱 满 无 虫 蛀 无 明 显 沟 痕 和 分 叉 的 新 鲜 胡 萝 卜 ; 保 加 利 亚 乳 杆 菌 (Lactobacillus bulgaricus, Lb. ) 和 嗜 热 链 球 菌 (Streptococcus thermophilus,st.) 混 合 菌 种 (1 1) 由 河 西 学 院 农 业 与 生 物 技 术 学 院 微 生 物 实 验 室 经 试 验 筛 选 培 养 驯 化 而 得 ; 鲜 牛 乳 甘 肃 省 张 掖 市 鑫 源 乳 业 公 司 ; 蔗 糖 羧 甲 基 纤 维 素 钠 (CMC-Na) 黄 原 胶 均 为 食 品 级 1.2 仪 器 与 设 备 TGL-2 型 冷 冻 离 心 机 上 海 安 亭 科 学 仪 器 厂 ; CL-L 全 自 动 高 压 灭 菌 锅 日 本 ALP 公 司 ;HH-4 数 显 恒 温 水 浴 锅 常 州 国 华 电 器 有 限 公 司 ;PHS-2F 数 字 ph 计 上 海 雷 磁 仪 器 厂 ;A-260 盖 勃 氏 乳 脂 计 沧 州 高 密 分 析 仪 器 厂 ;AE0 电 子 分 析 天 平 梅 特 勒 - 托 利 多 仪 器 ( 上 海 ) 有 限 公 司 ;MJX-160 恒 温 培 养 箱 上 海 福 玛 实 验 设 备 有 限 公 司 ;SW-CJ-ID 超 净 化 工 作 台 苏 州 净 化 设 备 厂 ;SMART 光 学 显 微 镜 北 京 泰 克 仪 器 有 限 公 司 ;SY-6 型 榨 汁 机 九 阳 股 份 有 限 公 司 ;OSU-4L 脉 冲 电 场 杀 菌 设 备 美 国 俄 亥 俄 州 立 大 学 1.3 方 法 1.3.1 Plackett-Burman 试 验 设 计 表 1 Plackett-Burman 试 验 设 计 因 素 水 平 Table 1 Factors and levels used for Plackett-Burman design 标 号 因 素 低 (-1) 高 (1) x 1 发 酵 温 度 / 42 46 x 2 胡 萝 卜 汁 8 12 x 3 CMC-Na 0.02 0.05 x 4 黄 原 胶 0.01 0.02 x 5 黄 参 浆 4 6 x 6 加 糖 量 5 7 x 7 发 酵 剂 3 4 x 8 发 酵 时 间 /h 2.5 3.5 采 用 Plackett-Burman 两 水 平 法 对 影 响 黄 参 胡 萝 卜 凝 固 型 复 合 酸 乳 发 酵 的 8 个 因 素 进 行 考 察, 每 个 因 子 取 高 (1) 和 低 (-1)2 个 水 平, 响 应 值 为 沉 淀 率 (Y) 筛 选 影 响 黄 参 胡 萝 卜 凝 固 型 复 合 酸 乳 沉 淀 率 的 主 效 因 素, 试 验 因 素 水 平 及 编 码 见 表 1 1.3.2 最 陡 爬 坡 试 验 响 应 面 拟 合 方 程 只 有 在 考 察 的 邻 近 区 域 里 才 能 充 分 近 似 真 实 情 况, 所 以 先 逼 近 最 大 沉 淀 率 区 域 后 才 能 建 立 有 效 的 拟 合 方 程 根 据 Plackett-Burman 试 验 筛 选 出 显 著 因 子, 进 行 最 陡 爬 坡 试 验, 以 期 寻 找 到 沉 淀 率 1.3.3 响 应 面 试 验 设 计 根 据 Box-Behnken 设 计 原 理 [17-18], 对 Plackett-Burman 试 验 确 定 的 主 效 因 和 最 陡 爬 坡 试 验 确 定 的 因 素 水 平 的 中 心 点, 取 三 水 平 作 相 互 作 用, 确 定 最 优 组 合, 试 验 因 素 水 平 及 编 码 见 表 2 表 2 Box-Behnken 试 验 因 素 水 平 及 编 码 表 Table 2 Codes and levels of factors used for Box-Behnken design 编 码 因 素 水 平 -1 0 1 A 黄 参 浆 4 5 6 B 胡 萝 卜 汁 8 10 12 C 加 糖 量 6 7 8 D 发 酵 剂 3 4 5 1.3.4 工 艺 流 程 胡 萝 卜 清 洗 切 片 护 色 榨 汁 过 滤 胡 萝 卜 汁 黄 参 浆 过 滤 无 菌 灌 装 打 浆 去 皮 灭 菌 选 料 黄 参 鲜 牛 奶 预 热 加 糖 混 合 调 料 ( 胡 萝 卜 汁 黄 参 浆 ) 灭 菌 (90 5 min) 冷 却 接 种 ( 加 入 发 酵 剂 扩 大 活 化 菌 种 ) 无 菌 灌 装 ( 杀 菌 后 无 菌 灌 装 至 已 灭 菌 的 玻 璃 瓶 内 ) 保 温 发 酵 冷 却 后 酵 (24 h) 成 品 检 验 1.3.5 胡 萝 卜 汁 的 制 备 选 取 新 鲜 匀 称 颜 色 鲜 亮 无 虫 蛀 无 明 显 沟 痕 和 分 叉 的 新 鲜 胡 萝 卜, 用 流 水 冲 洗 去 除 泥 土 等 杂 质, 用 质 量 分 数 2% 氢 氧 化 钠 溶 液 (90 ) 浸 泡 1~2 min [19], 后 置 于 流 动 清 水 中 清 洗, 用 ph 值 试 纸 测 试 呈 中 性 为 止 将 胡 萝 卜 切 分 成 0.5~1 cm 厚 的 薄 片, 按 料 液 比 1 3(m/V) 护 色 ( 用 质 量 分 数 0.03% 抗 坏 血 酸 ), 漂 烫 5 min, 待 降 温 至 60~70 榨 汁 将 榨 出 的 汁 液 用 8 层 无 菌 脱 脂 纱 布 过 滤 2 次, 在 4 000 r/min 条 件 下 离 心 15 min, 分 离 浆 液 后, 取 上 清 液, 冷 藏 备 用 1.3.6 黄 参 浆 的 制 备 参 照 文 献 [] 选 取 无 明 显 沟 痕 完 整 干 净 的 新 鲜 黄 参, 快 速 用 流 水 冲 洗 干 净 在 相 对 于 黄 参 体 积 10 倍 的 蒸 馏 水 中 将 质 量 分 数 3% 的 白 砂 糖 溶 解, 再 将 黄 参 浸 入 其
78 14, Vol.35, No.14 食 品 科 学 工 艺 技 术 中, 用 封 口 膜 封 好 ;85 高 压 蒸 煮, min 后 去 皮 榨 浆 备 用 1.3.7 发 酵 剂 的 制 备 以 体 积 分 数 3%~4% 的 比 例 将 保 存 的 液 体 菌 种 接 入 灭 菌 乳 中,42 培 养 12~24 h, 冷 却 后 置 于 4 冰 箱 中 保 存 传 代 3 次, 菌 种 可 达 正 常 活 力, 制 得 母 发 酵 剂, 冷 藏 备 用 1.3.8 菌 种 驯 化 将 活 化 后 的 混 合 菌 种 接 种 于 胡 萝 卜 汁 和 黄 参 浆 1 2 (m/m) 再 加 鲜 牛 奶 的 培 养 基 中, 培 养 温 度 39 培 养 时 间 6 h 逐 步 驯 化 ( 三 代 ) 后, 稳 定 提 高 菌 种 活 力, 繁 殖 速 度 加 快, 即 进 行 扩 大 培 养 1.3.9 黄 参 胡 萝 卜 凝 固 型 复 合 酸 乳 的 工 艺 操 作 要 点 1.3.9.1 预 热 调 配 灭 菌 及 接 种 将 检 验 合 格 的 原 料 乳 预 热 至 60 时 加 入 6%~8% 的 白 砂 糖, 加 热 至 90~95, 保 温 5 min 降 温 至 70, 搅 拌 后 加 入 黄 参 浆 和 胡 萝 卜 汁, 再 搅 拌, 继 续 加 热 至 70 后 保 持 2 min; 降 温 至 45, 在 无 菌 条 件 下, 将 发 酵 剂 充 分 搅 匀 按 接 种 量 为 3%~5% 加 到 混 合 乳 中, 搅 拌 5 min 均 匀, 灌 装 发 酵 1.3.9.2 保 温 发 酵 及 冷 藏 在 43 条 件 下 进 行 保 温 发 酵, 待 完 全 凝 乳 后 停 止 发 酵, 将 发 酵 后 的 产 品 迅 速 冷 却 至 10 以 下, 然 后 置 于 0~4 的 环 境 中 后 发 酵 24 h, 经 检 验 合 格 后 即 为 成 品 1.3.10 测 定 方 法 乳 酸 菌 计 数 : 按 GB/T 4789.35 10 食 品 卫 生 微 生 物 学 检 验 : 食 品 中 乳 酸 菌 检 验 规 定 的 方 法 检 验 [21] 总 固 形 物 酸 度 脂 肪 : 按 GB/T 5413.39 10 乳 与 乳 制 品 卫 生 标 准 的 分 析 方 法 规 定 的 方 法 检 验 [22] ; 蛋 白 质 : 按 GB/T 09.52 10 食 品 中 蛋 白 质 的 测 定 规 定 的 方 法 检 验 [23] 持 水 力 : 取 5 ml 的 样 品 离 心 后 除 去 上 清 液, 使 离 心 管 保 持 倒 置 状 态 10 min 结 束 后 立 即 称 量 [24] 计 算 公 式 如 下 : 100 (1) 沉 淀 率 的 测 定 [25] : 准 确 称 取 样 液 5 ml 于 离 心 管 中, 3 000 r/ min 离 心 10 min, 去 除 上 清 液, 准 确 称 取 沉 淀 质 量, 计 算 沉 淀 率, 公 式 如 下 : 100 (2) 1.3.11 微 生 物 指 标 检 测 大 肠 菌 群 和 致 病 菌 : 按 GB/T 192 10 食 品 卫 生 微 生 物 学 检 测 : 乳 与 乳 制 品 检 验 规 定 的 方 法 检 验 [26] 2 结 果 与 分 析 2.1 影 响 黄 参 胡 萝 卜 凝 固 型 复 合 酸 乳 发 酵 重 要 影 响 因 素 的 筛 选 Plackett-Burman 试 验 设 计 及 结 果 见 表 3 利 用 软 件 Design-Expert 8.0.5.0 对 Plackett-Burman 试 验 结 果 进 行 方 差 分 析, 各 因 素 的 影 响 效 果 见 表 3, 由 表 3 可 见,x 5 ( 黄 参 浆 ) x 2 ( 胡 萝 卜 汁 ) x 6 ( 加 糖 量 ) 和 x 7 ( 发 酵 剂 ) 对 沉 淀 率 的 影 响 最 为 显 著, 而 且 4 个 因 素 的 效 应 值 为 正, 而 其 他 因 素 对 沉 淀 率 影 响 较 小, 故 在 下 一 步 响 应 面 分 析 中 只 考 察 4 个 因 素 最 优 水 平 表 3 Plackett-Burman 试 验 设 计 及 结 果 Table 3 Design and results of Plackett-Burman experiments 试 验 号 x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 x 7 x 8 沉 淀 率 1 1 1-1 1 1 1-1 -1 34.31 2-1 1 1-1 1 1 1-1 39.19 3 1-1 1 1-1 1 1-1 24.11 4-1 1-1 1 1-1 1 1 45.49 5-1 -1 1-1 1 1-1 1 38.68 6-1 -1-1 1-1 -1-1 -1 36.75 7 1-1 -1-1 1-1 1-1 33. 8 1 1-1 -1-1 1-1 1 31.85 9 1 1 1-1 -1-1 1 1 25.56 10-1 1 1 1-1 -1-1 -1 26.12 11 1-1 1 1 1-1 -1 1 17.60 12-1 -1-1 -1-1 -1-1 -1 14.04 2.2 最 陡 爬 坡 试 验 确 定 因 素 水 平 表 4 Plackett-Burman 试 验 参 数 估 计 表 Table 4 Coefficient estimates of PB design 因 素 效 应 均 方 和 影 响 显 著 性 排 序 x 1-5.61 94. 9.91 5 x 2 6.36 121.22 12.74 4 x 3-4.06 49.53 5.21 7 x 4 0.31 0.29 0.0 8 x 5 8.34 8.67 21.93 1 x 6 7.15 153.22 16.60 2 x 7 6.95 144.91 15.23 3 x 8 5.33 85.33 8.97 6 试 验 号 表 5 Table 5 A 黄 参 浆 最 陡 爬 坡 试 验 设 计 及 结 果 Results of steepest ascent design B 胡 萝 卜 汁 C 加 糖 量 D 发 酵 剂 沉 淀 率 1 3 6 5 2 15.45 2 4 8 6 3 35.23 3 5 10 7 4 44.56 4 6 12 8 5.44 由 表 4 关 键 因 素 效 应 可 以 看 出, 要 使 黄 参 胡 萝 卜 凝 固 型 复 合 酸 乳 稳 定 感 官 质 量 好 沉 淀 率 最 佳 [27-28], 应 该 提 高 黄 参 浆 胡 萝 卜 汁 加 糖 量 和 接 种 量, %
工 艺 技 术 食 品 科 学 14, Vol.35, No.14 79 沉 淀 率 可 以 快 速 准 确 地 判 断 所 添 加 稳 定 剂 的 含 量 在 含 乳 饮 料 体 系 中 应 用 的 可 行 性, 为 生 产 和 科 研 提 供 理 论 依 据 [29] 根 据 上 述 4 个 关 键 因 素 效 应 的 大 小 比 例 设 定 它 们 的 变 化 方 向 及 步 长 进 行 的 试 验 设 计 及 结 果 见 表 5, 随 着 4 个 重 要 因 素 的 不 同 变 化, 沉 淀 率 的 变 化 趋 势 是 先 上 升 后 下 降, 其 中 在 3 号 水 平 上 达 到 最 大 值, 由 此 可 知, 最 佳 沉 淀 率 分 在 3 号 水 平 附 近, 选 此 水 平 为 中 心 点 作 为 后 续 的 响 应 面 设 计 2.3 Box-Behnken 试 验 设 计 及 结 果 取 爬 坡 试 验 表 5 中 的 3 号 试 验 条 件 作 为 响 应 面 试 验 因 素 水 平 的 中 心 点 进 行 响 应 面 试 验 设 计 以 四 因 素 三 水 平 进 行 响 应 面 试 验,Box-Behnken 试 验 设 计 及 结 果 见 表 6 试 验 号 Table 6 表 6 Box-Behnken 试 验 设 计 及 结 果 Design and results of Box-Behnken experiments A 黄 参 浆 B 胡 萝 卜 汁 C 加 糖 量 D 发 酵 剂 沉 淀 率 1-1 -1 0 0 23.25 2 1-1 0 0 26.66 3-1 1 0 0 18.11 4 1 1 0 0 19.98 5 0 0-1 -1 22.58 6 0 0 1-1 29.27 7 0 0-1 1 25.12 8 0 0 1 1 27.22 9-1 0 0-1 23.13 10 1 0 0-1 28.21 11-1 0 0 1 29.43 12 1 0 0 1 22.35 13 0-1 -1 0 23.27 14 0 1-1 0.42 15 0-1 1 0 32.17 16 0 1 1 0 19.14 17-1 0-1 0 22.12 18 1 0-1 0 26.28 19-1 0 1 0 31.14 1 0 1 0 24.32 21 0-1 0-1.26 22 0 1 0-1 25.41 23 0-1 0 1.37 24 0 1 0 1 18.25 25 0 0 0 0 43.05 26 0 0 0 0 45.19 27 0 0 0 0 44.78 28 0 0 0 0 45.29 29 0 0 0 0 44.13 Box-Behnken 试 验 设 计 中 对 试 验 结 果 进 行 拟 合 的 二 次 模 型 方 差 分 析 见 表 7, 回 归 方 程 中 各 变 量 对 响 应 值 影 响 的 显 著 性 由 P 值 来 判 定, 概 率 P 值 越 小, 则 相 应 变 量 的 显 著 性 越 高 [] 利 用 软 件 Design-Expert 8.0.5.0 对 表 中 的 试 验 数 据 进 行 多 元 回 归 拟 合, 得 到 编 码 空 间 二 次 函 数 模 型 为 :Y=44.49+0.052A-2.89B-1.96C+0.32D-0.38AB- 2.74AC-3.04BC-9.89A 2-12.10B 2-8.88C 2-9.06D 2, 方 差 分 析 及 F 检 验 结 果 列 于 表 8 表 7 Box-Behnken 试 验 方 差 分 析 及 显 著 性 检 验 Table 7 Significance test and variance analysis of Box-Behnken experiments 来 源 偏 差 平 方 和 自 由 度 均 方 和 F 值 P 值 模 型 2 023.27 14 144.52 73.74 <0.000 1** 残 差 27.44 14 1.96 失 拟 项 24.02 10 2. 2.81 0.165 5 纯 误 差 3.42 4 0.85 总 变 异 2 0.71 28 R 2 Adj 98.66% R 2 pred 92.99% R 2 97.32% Table 8 表 8 回 归 模 型 系 数 显 著 性 检 验 Significance test for each item in the regression model 来 源 偏 差 平 方 和 自 由 度 均 方 和 F 值 P 值 A 0.032 1 0.032 0.016 0.900 1 B 100.17 1 107.17 51.11 <0.000 1** C 45.90 1 41.57 23.42 0.000 3** D 1.25 1 1.25 0.64 0.437 0 AB 0.59 1 0.59 0. 0.591 0 AC.14 1 24.26 15.38 0.001 5** AD 36.97 1 36.97 18.86 0.000 7** BC 25.91 1 25.91 13.22 0.002 7** BD 74.56 1 74.56 38.05 <0.000 1** CD 5.27 1 5.27 2.69 0.123 4 A 2 634.54 1 634.54 323.77 <0.000 1** B 2 949.99 1 949.99 484.73 <0.000 1** C 2 511.71 1 511.71 261.10 <0.000 1** D 2 532.61 1 532.61 271.86 <0.000 1** 注 : **. P < 0.01, 差 异 极 显 著 ; *. P < 0.05, 差 异 显 著 多 元 回 归 模 型 拟 合 度 采 用 R 2 表 示, 以 R 2 >0.9 判 定 为 优 [31] 软 件 分 析 的 多 元 拟 合 系 数 为 R 2 =0.986 6, 说 明 模 型 对 试 验 实 际 情 况 拟 合 较 好 ; 预 测 R 2 =0.929 9, 模 型 的 校 正 决 定 系 数 R 2 =0.973 2, 说 明 该 模 型 能 解 释 97.32% 响 应 值 的 变 化 ; 由 表 7 可 知, 本 模 型 拟 合 程 度 明 显, 其 F 值 为 73.74,P 值 小 于 0.000 1, 说 明 模 型 极 显 著 ; 可 用 来 进 行 响 应 值 预 测 根 据 模 型 失 拟 项 P 值 为 0.165 5>0.05, 不 显 著, 说 明 模 型 中 不 需 要 引 入 更 高 次 数 的 项, 模 型 选 择 合 适 所 以, 可 以 使 用 该 模 型 来 分 析 响 应 值 的 变 化 从 表 8 还 可 以 看 出 因 素 一 次 项 (A B C D) 二 次 项 (A 2 B 2 C 2 D 2 ) 对 结 果 影 响 是 极 显 著 的, 交 互 项 AC AD BC BD 对 结 果 影 响 也 极 显 著 2.4 响 应 面 互 作 效 应 分 析 与 优 化 从 Box-Behnken 试 验 方 差 分 析 的 显 著 性 检 验 可 以 看 出, 黄 参 浆 (A) 和 发 酵 剂 (D) 的 互 作 效 应 对 黄 参 胡 萝 卜 凝 固 型 复 合 酸 乳 沉 淀 率 影 响 明 显 (P<0.05), 通 过 Design-Expert 8.0.5.0 软 件 作 其 响 应 面 曲 线 图 图 1 分 别 为 4 组 以 黄 参 胡 萝 卜 凝 固 型 复 合 酸 乳 沉 淀 率 为 响 应 值 的 趋 势 图, 可 以 更 直 观 地 反 映 出 两 变 量 交 互 作 用 的 显 著 程 度
80 14, Vol.35, No.14 食品科学 工艺技术 由图1可以看出 响应值存在最大值 通过软件分 45 35 25 析计算 得到黄参胡萝卜凝固型复合酸乳预测值最大 时的工艺参数为黄参浆添加量4.98% 胡萝卜汁添加量 9.72% 加糖量7.13% 发酵剂添加量4.05% 此条件下 发酵3.5 h 预测值为44.83% 考虑到实际配制的方便 将各因素条件修正为黄参浆添加量5% 胡萝卜汁添加量 6.05 D 5.05 থ 4.05 䝉 3.05 2.05 6.98 5.98 4.98 3.98 2.98 খ 咘 A a.黄参浆添加量和发酵剂添加量 10% 加糖量7% 发酵剂添加量4% 在此条件下发酵 3.5 h 黄参胡萝卜凝固型复合酸乳稳定性最好 在修正 条件下对试验结果进行3 次重复验证实验 黄参胡萝卜凝 固型复合酸乳沉淀率为45.29% 与理论预测值吻合得很 好 表明模型合理有效 2.5 45 35 25 表9 Table 9 9.13 C 8.13 7.13 6.13 5.13 项目 酸度/oT 85.0 70.0 表 10 6.98 5.98 4.98 3.98 2.98 খ 咘 A Table 10 脂肪 总固形物 蛋白质 持水力 3.5 2.5 25.7 17.0 3.4 2.3 18.24 18 微生物指标 Microbiological indexes of yoghourt 项目 乳酸菌数/ CFU/mL 致病菌 黄参胡萝卜凝固型复合酸乳 GB 192 10 发酵乳 3.5 108 1 106 未检出 不得检出 3 理化指标 Physical and chemical propertiess of yoghourt 黄参胡萝卜凝固型复合酸乳 GB 192 10 发酵乳 b.黄参浆添加量和加糖量 酸乳品质检测结果 结 论 3.1 通过Plackett-Burman设计 最陡爬坡试验对影响黄 参胡萝卜凝固型复合酸乳沉淀率及工艺条件进行筛选 发现对黄参胡萝卜凝固型复合酸乳沉淀率影响显著的因 10 9.13 C 8.13 7.13 6.13 5.13 13.72 11.72 9.72 7.72 र 5.72 㧱 㚵 B c.胡萝卜汁添加量和加糖量 素有黄参浆添加量 胡萝卜汁添加量 发酵剂添加量和 加糖量 而其他因素在试验设定的范围内影响不显著 3.2 通过对拟合二次回归模型方差分析 发现黄参浆添 加量和加糖量 黄参浆添加量和发酵剂添加量 胡萝卜 添加量和加糖量 胡萝卜添加量和发酵剂添加量的互作 效应对黄参胡萝卜凝固型复合酸乳沉淀率影响明显 3.3 通过Box-Behnken试验设计及响应面分析获得的 最佳工艺参数为黄参浆添加量4.98% 胡萝卜汁添加 量9.72% 加糖量7.13% 发酵剂添加量4.05% 在此 条件下发酵3.5 h 黄参胡萝卜凝固型复合酸乳沉淀率 10 为 44.83% 实测值为45.29% 与理论预测值相比误差小 6.05 D 5.05 থ 䝉 4.053.05 2.05 13.72 11.72 9.72 7.72 र 5.72 㚵㧱 B 于1% 因此 利用响应面分析方法对黄参胡萝卜凝固型 复合酸乳的工艺条件进行优化 可以获得最优的工艺参 数 能有效地减少工艺操作的盲目性 从而为进一步的 实验研究提供参考 d.胡萝卜汁添加量和发酵剂添加量 图1 各两因素交互作用对黄参胡萝卜凝固型复合酸乳沉淀率 参考文献 交互影响的响应面 Fig.1 Response surface plots showing the effects of independent variables on sedimentation rate [1] 贾恢先, 邹卿, 叶相清, 等. 山丹黄参的分布及微量元素含量研究[J]. 西北植物学报, 01, 21(1): 180-190.
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