響應(yīng)面法優(yōu)化凍干酸奶塊配方

牛奶是一種富含營養(yǎng)的發(fā)酵乳。通過發(fā)酵，蘑菇可以分解乳液，并轉(zhuǎn)化為乳液。以脫脂乳粉、麥芽糊精、酸奶粉、白砂糖、麥芽糖漿等為原料，通過單因素試驗(yàn)、正交試驗(yàn)和BoxBehnken響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)，確定凍干酸奶塊的最佳配方，為酸奶粉相關(guān)休閑食品的開發(fā)和高附加值凍干酸奶塊的研究提供理論依據(jù)。1材料和方法1.1蘭恒天然糖酸公司簡單酸奶粉（和政縣華龍乳制品有限公司）；脫脂乳粉（新西蘭恒天然公司）；麥芽糖漿（濟(jì)南鴻橋化工有限公司）；白砂糖（廣州華糖食品有限公司）；麥芽糊精（保齡寶生物股份有限公司）；果膠（河南賽森化工產(chǎn)品有限公司）。1.2dz格局FA1204型分析天平（常州市幸運(yùn)電子設(shè)備有限公司）；DZKW-2電熱恒溫不銹鋼水浴鍋（金壇市大地自動化儀器廠）；ZLE-B500高速剪切機(jī)（眾時(shí)（上海）機(jī)械有限公司）；LGJ型冷凍干燥機(jī)（湘儀離心機(jī)儀器有限公司）。1.3工藝1.3.1操作要點(diǎn)1.3.1.1.原料的篩選和溶解稱取配料前分別將酸奶粉、脫脂乳粉、麥芽糊精用0.250mm孔徑篩過篩，溶于40℃水中。1.3.1.攪拌和冷卻果膠與白砂糖混合均勻，加入60～65℃水?dāng)嚢枞芙?，攪?～5min，攪拌完成后冷卻至40～45℃，加入麥芽糖漿并與溶解好的料液混合。1.3.1.3快速切攪拌均勻后料液進(jìn)行高速剪切，剪切轉(zhuǎn)速2000r/min，剪切3～5min。之后靜置5min，使高速剪切產(chǎn)生的泡沫消失。1.3.1.4.真空冷凍凍干機(jī)參數(shù)設(shè)定：-60～-70℃冷凍4h，之后真空干燥30h。1.3.2酸奶的感官評價(jià)指標(biāo)配方配比的優(yōu)劣將從產(chǎn)品的口感、組織狀態(tài)、色澤3個(gè)指標(biāo)進(jìn)行整體感官評價(jià)，滿分為100分，其中口感和組織狀態(tài)為35分，色澤為30分，選擇10名有食品專業(yè)背景的人員對成品進(jìn)行感官評價(jià)，小組人員身體健康，味覺靈敏，在正式評定前進(jìn)行相應(yīng)指導(dǎo)，凍干酸奶的感官評定標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。1.3.3單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)在大量預(yù)試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇感官評價(jià)較好的配比參數(shù)點(diǎn)，以這些參數(shù)點(diǎn)為基礎(chǔ)上下浮動取點(diǎn)，通過單因素試驗(yàn)，確定脫脂乳粉、麥芽糊精、白砂糖合適的添加范圍。1.3.3.脫脂乳粉添加量的確定在白砂糖添加量15g、酸奶粉添加量15g、麥芽糖漿添加量15g條件下，脫脂乳粉添加量分別為26,28,30,32和34g，進(jìn)行感官評價(jià)。1.3.3.麥芽糊精添加量的確定在脫脂乳粉添加量25g、白砂糖添加量15g、酸奶粉添加量15g、麥芽糖漿添加量15g條件下，麥芽糊精添加量分別為9,11,13,15和17g，進(jìn)行感官評價(jià)。1.3.3.白砂糖添加量的確定在脫脂乳粉添加量25g、白砂糖添加量15g、酸奶粉添加量15g、麥芽糖漿添加量15g條件下，白砂糖添加量分別為18,20,22,24和26g，進(jìn)行感官評價(jià)。脫脂乳粉添加量、麥芽糊精添加量、白砂糖添加量單因素感官評價(jià)結(jié)果見表4。1.3.4正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，用L1.3.5單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)在正交試驗(yàn)基礎(chǔ)上，優(yōu)化對終產(chǎn)品品質(zhì)影響較大的因素，對酸奶粉添加量、麥芽糖漿添加量、果膠添加量、溶液濃度4個(gè)因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)，每個(gè)因素取5個(gè)水平，各因素水平分別為酸奶粉添加量（10%,15%,20%,25%和30%）、麥芽糖漿添加量（5%,10%,15%,20%和25%）、果膠添加量（0.2%,0.4%,0.6%,0.8%和1.0%）、溶液濃度（20%,25%,30%,35%和40%）。1.3.6酸奶塊配方優(yōu)化在單因素基礎(chǔ)上，選擇酸奶粉添加量、麥芽糖漿添加量、果膠添加量、溶液濃度四因素三水平，以感官分值為指標(biāo)，采用Design-Expert8.0.6軟件的BoxBehnken響應(yīng)面設(shè)計(jì)優(yōu)化酸奶塊的配方，因素水平編碼見表3。2結(jié)果與分析2.1單因素試驗(yàn)結(jié)果由表4可知，脫脂乳粉添加量30g、麥芽糊精添加量11g、白砂糖添加量22g時(shí)對應(yīng)單因素試驗(yàn)感官評分最高。因此選取脫脂乳粉28～32g、麥芽糊精10～12g、白砂糖20～24g進(jìn)行正交優(yōu)化。2.2各因素添加量的確定在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以脫脂乳粉添加量、麥芽糊精添加量、白砂糖添加量為因素進(jìn)行L由表5可以看出各因素對感官評價(jià)影響程度依次為A>C>B，即脫脂乳粉添加量是影響感官評分的主要因素，其次為白砂糖添加量、麥芽糊精添加量。通過正交試驗(yàn)結(jié)果分析可知，A2.3最佳組合的確定2.3.1感官評分比較由圖1可以看出，隨酸奶粉添加量增加，產(chǎn)品感官評分出現(xiàn)先上升后下降趨勢。酸奶添加量15%時(shí)，感官評分最高。添加量10%，產(chǎn)品酸奶口味不明顯，綜合得分較低。在配料溶解環(huán)節(jié)，酸奶粉會隨著添加量增加出現(xiàn)乳清液分層狀態(tài)，由圖2可以看出，添加量超過25%時(shí)，酸奶塊凍干后截面會明顯出現(xiàn)中間透明狀形態(tài)，感官性狀變差。因此選擇添加量15%～20%為混料設(shè)計(jì)所需的水平范圍。2.3.2奶添加量的確定由圖3可以看出，隨麥芽糖漿添加量增加，產(chǎn)品感官評分出現(xiàn)先上升后下降趨勢。酸奶添加量15%時(shí)，感官評分最高。當(dāng)麥芽糖漿添加量較低時(shí)，產(chǎn)品外觀較好，但質(zhì)地偏酥脆，不易包裝運(yùn)輸，感官評分較低。圖4顯示，添加量20%以上時(shí)，產(chǎn)品表面會出現(xiàn)氣泡，影響感官。因此選擇添加量15%～20%為混料設(shè)計(jì)所需的水平范圍。2.3.3果膠添加量對酸奶塊品質(zhì)的影響由圖5可以看出，隨果膠添加量增加，產(chǎn)品感官評分出現(xiàn)先上升后下降趨勢。酸奶添加量0.6%時(shí)，感官評分最高。果膠添加量較低時(shí)，產(chǎn)品外觀較好。圖6顯示，添加量超過0.8%時(shí)，產(chǎn)品質(zhì)地會變硬，并且表面會出現(xiàn)顆粒感，影響感官。因此選擇添加量0.5%～0.7%為混料設(shè)計(jì)所需的水平范圍。2.3.4溶液濃度20%，感官評分最高由圖7可以看出，隨著溶液濃度增加，產(chǎn)品感官評分出現(xiàn)先上升后下降趨勢。溶液濃度25%時(shí)，感官評分最高。溶液濃度升高時(shí)，酸奶塊質(zhì)地會逐漸緊實(shí)，咀嚼費(fèi)力。圖8顯示，溶液濃度35%時(shí)，酸奶塊質(zhì)地緊實(shí)并且表面會出現(xiàn)裂紋，影響感官。因此選擇溶液濃度23%～27%為混料設(shè)計(jì)所需的水平范圍。2.4響應(yīng)面交互作用分析Box-Behnken響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果見表6。利用Box-Behnken響應(yīng)面對數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，得到感官評分的二次多項(xiàng)回歸方程：酸奶塊回歸模型方差分析見表7。由表7可知該模型是極顯著的（p<0.0001），各單因素中一次項(xiàng)C、D，交互項(xiàng)AC、BC，二次項(xiàng)A酸奶粉添加量和果膠添加量的交互作用的響應(yīng)面如圖9和圖10所示，麥芽糖漿添加量和果膠添加量的交互作用的響應(yīng)面如圖11和圖12所示。由圖5a、5b和圖6a、6b可知，響應(yīng)面和等高線圖都存在頂點(diǎn)，所選范圍存在極值，等高線形狀為橢圓形，說明酸奶粉添加量、麥芽糖漿添加量和果膠添加量的交互作用顯著，與方差分析結(jié)果基本一致。響應(yīng)面和等高線在描述酸奶粉添加量、麥芽糖漿添加量和果膠添加量對感官評分的影響時(shí)，固定其中一個(gè)因素，感官評分隨另一個(gè)自變量的增大呈先增大后減小趨勢，規(guī)律與單因素試驗(yàn)結(jié)果相近。2.5添加量在各因素可選范圍內(nèi)，以感官評分為響應(yīng)值，根據(jù)模型回歸分析可得凍干酸奶塊最佳配方：酸奶粉添加量17.42%、麥芽糖漿添加量16.75%、果膠添加量0.62%、溶液濃度24.87%。在此優(yōu)化條件下凍干酸奶塊的理論綜合分值為94.06分，同時(shí)為驗(yàn)證該模型的可靠性，根據(jù)此條件進(jìn)行3組重復(fù)驗(yàn)證試驗(yàn)，所得最終評分為94,95和94分，平均分為94.3分，與模型預(yù)測分值接近，并且配方所得的成品在色澤、口感和組織狀態(tài)均良好。3正交試驗(yàn)添加量通過單因素試驗(yàn)、正