鄭 清，袁呈冰

（鹽城工學(xué)院化學(xué)與生物學(xué)院，江蘇鹽城 224051）

凝固型紫甘薯黑芝麻酸奶的配方優(yōu)化

鄭 清，袁呈冰

（鹽城工學(xué)院化學(xué)與生物學(xué)院，江蘇鹽城 224051）

以紫甘薯和黑芝麻為主要原料，研制凝固型酸奶。在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)曲面法，對(duì)紫甘薯黑芝麻酸奶配方參數(shù)，即紫甘薯黑芝麻量、接種量、蔗糖用量進(jìn)行了優(yōu)化分析。其最佳配方為：黑芝麻粉紫甘薯肉丁用量為1∶4.56，接種量為4.12%，蔗糖用量為7.75%。所制產(chǎn)品為乳白色相間著淡紫色，酸甜適中，不含防腐劑，不添加色素，外觀靚麗、味道獨(dú)特的營(yíng)養(yǎng)食品。

紫甘薯，黑芝麻，酸奶，響應(yīng)曲面法

紫甘薯原產(chǎn)于日本九州南部，因其肉質(zhì)呈紫色至深紫色而得名。紫甘薯含有多種氨基酸和大量藥用價(jià)值的花青素，花青素被譽(yù)為繼水、蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素、礦物質(zhì)之后的第七大必需營(yíng)養(yǎng)素[1－3]。紫甘薯的纖維質(zhì)含量很高，它能促進(jìn)腸胃蠕動(dòng)，改善消化道環(huán)境[4－5]。黑芝麻為胡麻科脂麻的黑色種子，又名“胡麻”、“脂麻”，含有大量的脂肪和蛋白質(zhì)以及糖類(lèi)、維生素、鈣、鐵等營(yíng)養(yǎng)成分[6]。酸奶是以牛乳為原料接入乳酸菌發(fā)酵后制成的一種發(fā)酵型乳制品。隨著酸奶的普及以及消費(fèi)者營(yíng)養(yǎng)健康意識(shí)不斷提高，酸奶由單一特殊風(fēng)味的飲料向功能性飲料發(fā)展。本實(shí)驗(yàn)在酸奶中加入紫甘薯和黑芝麻后，不僅具有傳統(tǒng)酸奶的優(yōu)點(diǎn)，而且風(fēng)味獨(dú)特，顏色能給人美的享受，還具有保健功能。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

全脂乳粉（雀巢）、紫甘薯、黑芝麻粉、蔗糖、卡拉膠 恩普特生物工程有限公司；瓊脂 上海潤(rùn)捷化學(xué)試劑有限公司；CMC－Na 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）、嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus） 由鹽城工學(xué)院微生物菌種實(shí)驗(yàn)室提供。

GYB30－6D型索式高壓均質(zhì)機(jī) 上海東華高勻漿泵廠；250－D型數(shù)顯生化培養(yǎng)箱 江蘇金壇億通電子有限公司；HJPS－250型恒溫培養(yǎng)箱 金壇市精達(dá)儀器制造廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程 乳粉→復(fù)原→加入蔗糖及穩(wěn)定劑→均質(zhì)→加入黑芝麻粉和紫甘薯肉丁→攪拌均勻→殺菌→冷卻→接種→無(wú)菌灌裝→保溫發(fā)酵→冷藏后酵→成品

1.2.2 操作要點(diǎn)

1.2.2.1 原材料選擇 紫甘薯要求品種優(yōu)良，成熟適度，無(wú)雜質(zhì)、無(wú)霉變、無(wú)蟲(chóng)蛀；黑芝麻粉要求無(wú)雜質(zhì)、具有自然誘人香味、粉質(zhì)均勻；糖要求晶粒細(xì)小、均勻，顏色潔白，質(zhì)地綿軟。

1.2.2.2 紫甘薯肉丁的制備 紫甘薯洗凈、去皮后切成約3mm3肉丁，置于85℃的熱水中燙4m in，以防止顏色變暗且殺菌。

1.2.2.3 發(fā)酵劑制備 將保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌按1∶1接種于試管培養(yǎng)基中，在42～43℃下活化

12～24h后，保存于0～5℃冰箱中，待菌種恢復(fù)活力后逐級(jí)進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)以獲得生產(chǎn)發(fā)酵劑。

1.2.2.4 調(diào)配與均質(zhì) 將全脂奶粉按12%溶解于水，沖調(diào)成復(fù)原乳。溶膠：先稱(chēng)取瓊脂、CMC－Na（用量分別為0.1%）倒入盛有冷水的燒杯中，攪拌溶解，然后加入0.1%卡拉膠并加熱攪拌，使卡拉膠溶化。將復(fù)原乳與煮好的膠混合，在60～65℃、壓力20MPa左右均質(zhì)。

1.2.2.5 殺菌和冷卻 將黑芝麻粉和紫甘薯肉丁加入均質(zhì)料液中，攪拌均勻加熱到95℃保持5m in，然后冷卻到42～45℃。

1.2.2.6 接種發(fā)酵 將42～45℃的料液轉(zhuǎn)移到發(fā)酵瓶，接種，在42℃下恒溫發(fā)酵3～4h。

1.2.2.7 冷藏后酵 將發(fā)酵后的產(chǎn)品迅速冷卻至10℃以下，然后置于0～4℃的環(huán)境中后酵24h，經(jīng)檢驗(yàn)合格后即為成品。

1.2.3 單因素實(shí)驗(yàn) 選取對(duì)紫甘薯黑芝麻酸奶發(fā)酵工藝有顯著影響的3個(gè)因素，即紫甘薯和黑芝麻用量、接種量、蔗糖用量，作對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

1.2.4 響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 為優(yōu)選凝固型紫甘薯黑芝麻酸奶的產(chǎn)品配方和發(fā)酵工藝，在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)Box－Behnken的中心組合設(shè)計(jì)原理進(jìn)行響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，通過(guò)感官評(píng)分得到最佳工藝。紫甘薯和黑芝麻用量、接種量、蔗糖用量分別用X1、X2、X3來(lái)表示，并作如下變換：X1=（X－4）/2，X2=（Z－4）/2，X3=（J－7）/1，以3次實(shí)驗(yàn)所得感官評(píng)定得分的平均值為響應(yīng)值（Y），實(shí)驗(yàn)因素與水平見(jiàn)表1。

表1 響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平及編碼Table 1 Variables and their levels of response surface design

1.2.5 感官評(píng)定方法 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)樣品的組織狀態(tài)、乳清析出、風(fēng)味、口感、色澤進(jìn)行綜合評(píng)分，以反映樣品質(zhì)量。總分為100分，20人評(píng)分，具體的評(píng)定方法見(jiàn)表2。

表2 凝固型紫甘薯黑芝麻酸奶的感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table 2 The sensory standards of purple sweet potato and black sesame yoghurt

2 結(jié)果與分析

2.1 蔗糖用量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響

表3 蔗糖用量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響Table 3 Effectof differentquantity of sucrose on the quality of yoghurt

從表3得出，當(dāng)蔗糖添加量為7.0%時(shí)甜味適中，因此選擇7.0%為最佳。

2.2 紫甘薯肉丁和黑芝麻粉用量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響

表4 紫甘薯肉丁和黑芝麻粉用量對(duì)酸奶感官品質(zhì)的影響Table 4 Effectof differentquantity ofpurple sweetpotato pieces and black sesame powder on the sensory quality of yoghurt

從表4得出，當(dāng)黑芝麻粉和紫甘薯肉丁的用量比為1∶4時(shí)，產(chǎn)品的口感與色澤為最佳。

2.3 接種量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響

表5 接種量對(duì)酸奶感官品質(zhì)的影響Table 5 Effectof different inoculum on the sensory quality of yoghurt

由表5可看出，當(dāng)接種量為4%時(shí)，酸奶的感官品質(zhì)較好。

2.4 響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)

2.4.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 Box－Behnken 3因素3水平實(shí)驗(yàn)的取值見(jiàn)表6，共15個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)號(hào)1～12是析因?qū)嶒?yàn)，實(shí)驗(yàn)號(hào)13～15是中心實(shí)驗(yàn)。這15個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)可分為析因點(diǎn)和零點(diǎn)，析因點(diǎn)為自變量取值在X1、X2、X3所構(gòu)成的三維頂點(diǎn)；零點(diǎn)為區(qū)域的中心點(diǎn)，零點(diǎn)實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，用以估計(jì)實(shí)驗(yàn)誤差。每次實(shí)驗(yàn)所得的感官評(píng)價(jià)得分見(jiàn)表6。

2.4.2 模型的建立 利用Design－Expert7.1.6軟件對(duì)表6中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，得到感官評(píng)定結(jié)果對(duì)黑芝麻和紫甘薯用量（X1）、接種量（X2）和蔗糖用量（X3）的二次多項(xiàng)回歸模型為：Y=93.33－4.38X1+ 2.12X2+2.50X3－0.75X1X2+0.50X1X3+0.50X2X3－9.54－8.54－1.79

2.4.3 響應(yīng)曲面方差分析 從表7還可看出，多元擬合系數(shù)為R2=98.07%，預(yù)測(cè)R2=76.85%，調(diào)整R2=94.58%，說(shuō)明模型對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)際情況擬合較好；模型p值表明該模型極顯著，可用來(lái)進(jìn)行響應(yīng)值的預(yù)測(cè)。根據(jù)模型失擬性分析，說(shuō)明所建立的三元二次回歸方程在整個(gè)回歸空間內(nèi)的擬合度較好，可用于凝固型紫甘薯黑芝麻酸奶研制條件的模擬估算。對(duì)回歸方程取一階偏導(dǎo)數(shù)等于零，聯(lián)立方程組，解得X1=0.28，X2=0.06，X3=0.75，代入前述的變換公式得到黑芝麻和紫甘薯用量為1∶4.56，接種量為4.12%，蔗糖用量為7.75%，按照最佳工藝制作一批紫甘薯黑芝麻酸奶，其口感、風(fēng)味和口感、組織狀態(tài)、色澤等都優(yōu)于其他組。

表6 響應(yīng)面分析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 6 Experimental design and resultof response surface method

表7 響應(yīng)面方差分析Table 7 ANOVA for response surfacemethod

2.4.4 響應(yīng)曲面分析 由圖1可看出，蔗糖用量固定，凝固型紫甘薯黑芝麻酸奶感官得分隨紫甘薯黑芝麻用量的增加而升高，但紫甘薯黑芝麻含量過(guò)大時(shí)，酸奶的組織狀態(tài)、口感及風(fēng)味有一定程度的下降；紫甘薯黑芝麻用量不變時(shí)，酸奶感官得分隨著接種量的增加出現(xiàn)一定程度的升高，但接種量過(guò)大，導(dǎo)致酸奶酸味過(guò)量感官得分下降。

當(dāng)接種量固定時(shí)，酸奶感官得分隨著蔗糖添加量的增加而升高，但蔗糖添加量過(guò)大時(shí)，酸奶口感及紫甘薯和黑芝麻特有的風(fēng)味都有一定程度的下降；當(dāng)蔗糖添加量不變時(shí)，酸奶感官得分隨著接種量的增加出現(xiàn)一定程度的升高，但接種量過(guò)大，導(dǎo)致酸奶的酸度過(guò)高，感官得分下降。

當(dāng)紫甘薯肉丁和黑芝麻粉含量固定，則酸奶感官得分隨蔗糖用量增加而升高，但當(dāng)蔗糖添加量過(guò)大時(shí)，酸奶的口感及風(fēng)味都有一定程度的下降；蔗糖添加量不變，酸奶感官得分隨著紫甘薯肉丁和黑芝麻含量的增加出現(xiàn)一定程度的升高，但紫甘薯肉丁和黑芝麻粉加量過(guò)大，酸奶在組織狀態(tài)、口感及風(fēng)味方面都有所降低。

圖1 黑芝麻紫甘薯用量和接種量、黑芝麻紫甘薯用量和蔗糖用量、接種量和蔗糖用量對(duì)感官評(píng)分交叉影響的三維曲面圖Fig.1 Response surface diagram of the effectof quantity of black sesame powder and purple sweet potato and inoculum，atio of black sesame powder to purple sweet potato and the amount of sucrose and inoculum on sensory evaluation score

3 結(jié)論

通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)及3因素3水平響應(yīng)面法實(shí)驗(yàn)，建立了響應(yīng)值與各因素之間的數(shù)學(xué)模型，依此模型預(yù)測(cè)了研制凝固型紫甘薯黑芝麻酸奶的最佳配方。根據(jù)此二次回歸模型，確定最佳配方為：黑芝麻粉紫甘薯肉丁用量為1∶4.56，接種量為4.12%，蔗糖用量為7.75%。

[1]朱洪梅，韓永斌，顧振新，等.單寧對(duì)紫甘薯花色苷的輔色作用研究[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006（3）：98-102.

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[4]宋照軍，張軍合，張浩，等.發(fā)酵型山藥酸奶的生產(chǎn)工藝[J].食品與機(jī)械，2002（3）：27-28.

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[6]梁國(guó)新.黑芝麻的藥用研究進(jìn)展[J].中國(guó)老年保健醫(yī)學(xué)，2010（5）：23-24.

Optim ization of formula of solidified purp le sweet potato and black sesame yoghurt

ZHENG Qing，YUAN Cheng-bing

（College of Chemistry and Biological Engineering，Yancheng Institute of Technology，Yancheng 224051，China）

Purp le sweet potato and b lack sesame were used as raw materials to conduct solidified yoghurt.The formula of purp le sweet potato and b lack sesame yoghurt were op tim ized by response surface methodology（RSM）based on sing le factor experiments through evaluating the effects of quantity of purp le sweet potato and b lack sesame content，inoculum and the amount of sucrose.The op timum formula was the quantity of b lack sesame powder and purp le sweet potato p ieces 1∶4.56，inoculum 4.12%，sucrose 7.75%.Overall p roduc t was white and white w ith lavender，sweet and sour moderate，no p reservatives，no added color，and it was a nutrition foodstuffw ith beautifulappearance and unique taste.

purp le sweet potato；b lack sesame；yoghurt；response surface methodology

TS252.54

B

1002－0306（2012）09－0295－03

2011－07－07

鄭清（1971－），女，本科，副教授，研究方向：保健食品開(kāi)發(fā)研究、生物活性物質(zhì)分析。