張?zhí)焖?張朝正， 趙 華

(天津科技大學生物工程學院，天津 300457)

隨著人們生活水平的提高，保健意識也在不斷增強，選擇天然、無添加、營養(yǎng)的飲料，成為人們重要的消費指標，復合型飲料恰巧符合當今人們的消費觀。

山藥含有豐富的營養(yǎng)成分，具有改善腸胃功能[1-2]，增強免疫功能[3]，抗氧化[4-6]，抗衰老[7-9]，降血糖[10-12]和抗腫瘤抗癌[13-14]等功能。紅棗是公認的保健食品，主要含有蛋白質(zhì)、多種氨基酸、糖類和許多人體所需的微量元素[15]，具有滋氣補血[16]、抗氧化[17-19]、抑菌[20]和提高免疫力[21]等功效。此種混合飲品可對人體具有保健效果。

以植物乳桿菌發(fā)酵混合紫甘藍、胡蘿卜和西紅柿的蔬菜汁為原料，以感官評價為主要指標，利用單因素實驗和相應面實驗對山藥汁、白砂糖和棗汁的添加量進行優(yōu)化，配制一種具有保健效果的混合飲料。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料

鐵棍山藥，河南焦作；白砂糖、紅棗，天津濱海新區(qū)市售。

1.1.2 儀器

SHB-N01細胞破壁機，石崎電機制作所。

1.2 方法

1.2.1 感官測定

選擇20位相關(guān)專業(yè)的人士組成小組成員，根據(jù)表1的感官評價標準進行打分，總分100分。去掉一個最高分和一個最低分，取剩余的成員的平均分作為最終評價結(jié)果。

表1 感官評價表

1.2.2 單因素實驗

以植物乳桿菌發(fā)酵的蔬菜汁為原料，分別以山藥汁的添加量(體積分數(shù)，5%、10%、15%、20%、25%)，白砂糖的添加量(質(zhì)量分數(shù)，6%、7%、8%、9%、10%)和棗汁的添加量(體積分數(shù)，2%、4%、6%、8%、10%)為影響因素，以感官評價為主要標準，選擇最佳的調(diào)配添加量。

1.2.3 響應面實驗

通過單因素實驗確定最佳山藥汁、白砂糖和棗汁的添加量對感官評價的影響。利用響應面法對3個變量進行進一步優(yōu)化，實驗設(shè)計結(jié)果見第14頁表2。

表2 Box-Behnken實驗因素與水平

2 結(jié)果及分析

2.1 混合飲料配比的確定

2.1.1 山藥汁的添加量對混合飲料的影響

以離心過濾后的植物乳桿菌發(fā)酵蔬菜汁為基礎(chǔ)，添加山藥汁(體積分數(shù)，5%、10%、15%、20%、25%)，7%(質(zhì)量分數(shù))的白砂糖和6%(體積分數(shù))的棗汁，進行感官評價，實驗結(jié)果如圖1所示。

圖1 山藥汁的添加量對混合飲料的影響

由圖1可知，山藥汁的添加量在10%時，感官評價最高。此時樣品口感酸爽可口，氣味濃郁，發(fā)酵香氣融合較好，呈鮮紅色，主體口感偏酸。綜合考慮，山藥汁的最佳添加量為10%。

2.1.2 白砂糖的添加量對混合飲料的影響

以離心過濾后的植物乳桿菌發(fā)酵蔬菜汁為基礎(chǔ)，添加10%(體積分數(shù))的山藥汁，白砂糖(質(zhì)量分數(shù)，6%、7%、8%、9%、10%)和6%(體積分數(shù))的棗汁，進行感官評價，實驗結(jié)果如圖2所示。

圖2 白砂糖的添加量對混合飲料的影響

由圖2可知，白砂糖的最佳添加量為9%，此時樣品酸甜可口，口感適中，色澤鮮紅，氣味濃厚，發(fā)酵香氣混合融洽。綜合考慮，白砂糖的最佳添加量為9%。

2.1.3 棗汁的添加量對混合飲料的影響

以離心過濾后的植物乳桿菌發(fā)酵蔬菜汁為基礎(chǔ)，添加10%(體積分數(shù))的山藥汁，9%(質(zhì)量分數(shù))白砂糖和棗汁(體積分數(shù)，2%、4%、6%、8%、10%)，進行感官評價，實驗結(jié)果如圖3所示。

圖3 棗汁的添加量對混合飲料的影響

由圖3所知，棗汁的最佳添加量為8%(體積分數(shù))，此時樣品口感酸甜適中，散發(fā)出淡淡的棗香，與發(fā)酵香氣融合，色澤較深，因此，棗汁的最佳添加量為8%。

2.2 響應面優(yōu)化飲料配方

在單因素實驗的基礎(chǔ)上，以感官評價最為主要指標，使用軟件Design-Expert 10.0對混合飲料的配方進行進一步優(yōu)化實驗設(shè)計與結(jié)果見表3。

表3 響應面設(shè)計方案及結(jié)果

對表3進行響應面分析，得到回歸方程：

Y=-259.641+1.311A+61.179B+17.251C+0.180AB+0.162AC-0.181BC-0.182A2-3.509B2-1.059C2

該回歸模型的方差分析結(jié)果見表4。

表4 回歸方程的方差分析

1)P<0.05差異顯著。

2)P<0.01差異極其顯著。

由擬合所得的方程可知，方程二次型變量的符號皆為負數(shù)，即函數(shù)拋物線開口朝下，理論上存在極大值。由回歸方程的方差分析表4可知，該模型極其顯著(P<0.01)，失擬項不顯著(P=0.205>0.05)，即該回歸模型的顯著性與可靠性較好。R2=0.942 4，表明94.24%的變化來源為自變量。調(diào)整后模型的R2=0.8683和變異系數(shù)C.V.=2.11%，表明該模型的擬合度和穩(wěn)定性都良好。

由表4可知，從一次項的分析結(jié)果可知，因素A(山藥汁)對感官評價影響極其顯著(P<0.01)，因素B(白砂糖)對感官評價的影響顯著(0.010.05)。從F值可知，3個對感官評價的影響因素順序為：山藥汁添加量>白砂糖添加量>棗汁添加量。而且3個因素之間均不存在交互作用(P>0.05)。所有二次項均存在極其顯著的影響(P<0.01)。

使用響應面分析飲料配制，得到各因素之間相互作用對感官評價的響應面分析圖如圖4所示。

圖4 響應面和等高線分析圖

根據(jù)軟件Design-Expert10.0得到回歸模型的極大值點，即模型預測混合飲料的最佳配比：山藥汁的添加量為11.597%(體積分數(shù))，白砂糖的添加量為8.8%(質(zhì)量分數(shù))，棗汁的添加量為8.281%(體積分數(shù))，此時預測感官評價為88.56分?？紤]實際操作的方便，調(diào)整混合飲料最佳配方為：山藥汁添加量為12.0%(體積分數(shù))，白砂糖添加量為9.0%(質(zhì)量分數(shù))，棗汁添加量為8.0%(體積分數(shù))。此時的平均感官評分為88.46分，與模型預測值接近，因此該模型可用于預測混合飲料的配制。

3 結(jié)論

本文以植物乳桿菌發(fā)酵紫甘藍、胡蘿卜和西紅柿混合蔬菜汁為原料基礎(chǔ)，以感官評價為主要指標，利用單因素實驗確定山藥汁、白砂糖和棗汁的最佳添加量，再以此為基礎(chǔ)，使用響應面實驗，最終確定最佳混合飲料的配制方法：山藥汁添加量為12.0%(體積分數(shù))，白砂糖添加量為9.0%(質(zhì)量分數(shù))，棗汁添加量為8.0%(體積分數(shù))。此時的平均感官評分為88.46分，接近于模型預測值，即可用于優(yōu)化混合飲料的最佳配方，為保健飲品增添新品種奠定理論基礎(chǔ)。