試驗(yàn)設(shè)計(jì) 制備石榴風(fēng)味酸奶：將石榴汁和水按一定比例配成石榴水200 mL，添加適量低聚木糖和蔗糖，攪拌溶解，加熱到60℃，倒入25.00 g全脂奶粉，配成石榴奶液，均質(zhì)15 min。將石榴奶液于90℃下水浴殺菌 5 min，迅速冷卻至42℃后，接種酸奶發(fā)酵劑，置于42℃生化培養(yǎng)箱中發(fā)酵6 h，最后將其置于4℃冰箱冷藏12 h后評價(jià)。 單因素實(shí)驗(yàn)：分別設(shè)置石榴汁添加量為2.5%，5%，10%，20%，25%（體積分?jǐn)?shù)，下同），低聚木糖添加量為0，1.0%，2.0%，3.0%，4.0%（相對于奶粉質(zhì)量，下同），蔗糖添加量2%，3%，4%，5%，6%（相對于奶粉質(zhì)量，下同），酸奶發(fā)酵菌接種量0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%（體積分?jǐn)?shù)，下同），進(jìn)行酸奶發(fā)酵，以感官評分為指標(biāo)，確定最適的石榴汁添加量、低聚木糖添加量、蔗糖添加量和酸奶發(fā)酵劑接種量。 響應(yīng)面分析實(shí)驗(yàn)：在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，以石榴汁添加量、低聚木糖添加量、蔗糖添加量和酸奶發(fā)酵劑接種量為影響因素，感官評分為響應(yīng)值，對酸奶配方進(jìn)行響應(yīng)面分析。 感官評定：選擇身體健康、年齡跨度大的5男5女組成感官評定小組，對每組樣品進(jìn)行評分；要求評定員在評定前避免接觸強(qiáng)味物品、嚼口香糖、抽煙、吃食物等，避免使用有氣味的化妝品和洗滌劑；在評價(jià)過程中，評定員要獨(dú)立評價(jià)，不討論。 模糊數(shù)學(xué)模型的建立：根據(jù)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以色澤x1、口感x2和組織結(jié)構(gòu)x3為指標(biāo)建立評價(jià)因素集X={x1，x2，x3}；以100分為滿分，90～100分為等級優(yōu)，80～90分為等級良，70以下為等級差，建立評語集V={v1，v2，v3}，具體的感官評定細(xì)則見表1。 試驗(yàn)結(jié)果 （1）模糊評價(jià)結(jié)果 各因素權(quán)重的確定：各因素對結(jié)果影響程度在總體因素中所占比重即權(quán)重，用k=（k1，k2，k3）表示，所有因素的權(quán)重之和為1；感官評定人員根據(jù)個(gè)人情感評價(jià)石榴風(fēng)味酸奶色澤、口感、組織結(jié)構(gòu)三因素重要性，按百分制打分，求出各項(xiàng)感官品質(zhì)權(quán)重平均值。 經(jīng)評定員打分，此次評審權(quán)重向量為：k=（0.152，0.581，0.267），即影響石榴風(fēng)味酸奶感官品質(zhì)的質(zhì)量指標(biāo)中口感最重要，其次是組織結(jié)構(gòu)，色澤影響較小。 模糊關(guān)系綜合評判：綜合評判集合Y是對試驗(yàn)過程中石榴風(fēng)味酸奶評價(jià)的集合，Y=k · R，k是權(quán)重集合，R是模糊矩陣；以第一組R1為例計(jì)算感官評定結(jié)果，根據(jù)感官評定員對酸奶的色澤、口感、組織結(jié)構(gòu)3個(gè)因素的評分結(jié)果如表2，得到酸奶的感官評價(jià)模糊關(guān)系矩陣R1。
由表2可知，對于第一組樣品，2人認(rèn)為色澤是優(yōu)，7人認(rèn)為色澤是良，1人認(rèn)為色澤差；2人認(rèn)為口感優(yōu)，8人認(rèn)為口感良，0人認(rèn)為口感差；7人認(rèn)為組織結(jié)構(gòu)優(yōu)，2人認(rèn)為組織結(jié)構(gòu)良，1人認(rèn)為組織結(jié)構(gòu)差，故R1模糊關(guān)系矩陣為：
同理得到其他樣品感官得分。 （2）單因素試驗(yàn) 由圖1可知，隨著石榴汁添加量的增大，酸奶的感官評分先增大后減小，當(dāng)石榴汁添加量為體積分?jǐn)?shù)10%時(shí)，酸奶感官評分最高；石榴汁添加量太少則無石榴風(fēng)味，添加量太大會影響酸奶的體系穩(wěn)定，導(dǎo)致酸奶酸度過高，凝乳效果不好，故石榴汁添加量確定為體積分?jǐn)?shù)10%。
由圖2可知，隨著低聚木糖添加量的增大，酸奶感官評分先增大后穩(wěn)定，當(dāng)?shù)途勰咎翘砑恿繛橘|(zhì)量分?jǐn)?shù)2%時(shí)，酸奶感官評分最高，后變化不大；低聚木糖有助于酸奶的發(fā)酵，減緩乳清析出或不析出，改善產(chǎn)品的組織狀態(tài)，提高奶香味，故低聚木糖添加量確定為質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%。
由圖3可知，隨著蔗糖添加量的增大，酸奶評分先增大再逐漸減??；當(dāng)蔗糖添加量為質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%時(shí)，酸奶感官評分最高；蔗糖添加量為質(zhì)量分?jǐn)?shù)3％以下時(shí)，口感雖較順滑但偏酸；蔗糖添加量為質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%以上時(shí)，口感偏軟，過于甜膩，故蔗糖添加量確定為質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%。
由圖4可知，隨著酸奶發(fā)酵劑接種量的增大，酸奶評分先增大再逐漸減??；當(dāng)酸奶發(fā)酵劑接種量為體積分?jǐn)?shù)0.2%時(shí)，酸奶的感官評分最高；發(fā)酵劑接種量大于體積分?jǐn)?shù)0.2%時(shí)，感官評分變化不大，故酸奶發(fā)酵劑接種量確定為體積分?jǐn)?shù)0.2%。 （3）響應(yīng)面優(yōu)化配方 結(jié)合單因素試驗(yàn)結(jié)果，運(yùn)用 Box-Behnken 試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，以感官評分為響應(yīng)值，設(shè)計(jì)4因素３水平的響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，響應(yīng)面設(shè)計(jì)方案及結(jié)果見表3及方差分析見表4。
由表4可知，模型P＜0.0001，該模型高度顯著，失擬項(xiàng)p=0.1033（＞0.05），失擬項(xiàng)不顯著，說明模型擬合良好，試驗(yàn)誤差小，可以通過此模型來預(yù)測石榴風(fēng)味功能酸奶的最佳配方；一次項(xiàng)（A、B、D）、交互項(xiàng) AB、AC、AD和BC、二次項(xiàng)（A2、B2、C2、D２）對結(jié)果影響顯著（p＜0.05），說明石榴汁添加量、低聚木糖添加量和乳酸發(fā)酵劑接種量對石榴風(fēng)味酸奶感官評分影響線性關(guān)系顯著，石榴汁添加量和低聚木糖添加量交互作用，石榴汁添加量和蔗糖添加量交互作用，石榴汁添加量和酸奶發(fā)酵劑接種量交互作用，低聚木糖添加量和蔗糖添加量交互作用對酸奶感官評分影響顯著。 由圖5可知，AB、AC、AD 和 BC交互作用均顯著，這與方差分析結(jié)果一致；從各圖弧面及等高線的變化程度可以看出：石榴汁的添加量對于石榴風(fēng)味功能酸奶感官評分影響大于低聚木糖的添加量和蔗糖添加量。
（4）最佳配方驗(yàn)證 通過Design Expert 10.0.7軟件預(yù)測發(fā)酵石榴風(fēng)味功能酸奶最佳配方為：石榴汁添加量12.77%，低聚木糖添加量2.46%，蔗糖添加量3.27%，酸奶發(fā)酵劑接種量 0.23%，此時(shí)感官評分92.73；為了驗(yàn)證預(yù)測條件與實(shí)際工藝的符合性，做驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)合實(shí)際情況，選擇石榴汁添加量12.8%，低聚木糖添加量2.5%，蔗糖添加量3.3%，酸奶發(fā)酵劑接種量 0.2%進(jìn)行酸奶發(fā)酵，做3次平行驗(yàn)證，得感官評價(jià)平均分為91.96，與理論預(yù)測值基本一致，表明該石榴風(fēng)味功能酸奶配方優(yōu)良。 試驗(yàn)結(jié)論 本文通過應(yīng)用模糊綜合評判耦合響應(yīng)面分析法優(yōu)化石榴風(fēng)味功能酸奶配方，得出最佳配方為：石榴汁添加量12.8%，低聚木糖添加量2.5%，蔗糖添加量3.3%，酸奶發(fā)酵菌接種量0.2%，在溫度42℃條件下發(fā)酵6 h，感官評分達(dá)到91.96，此配方發(fā)酵的酸奶顏色微紅，質(zhì)地絲滑，入口柔順，組織結(jié)構(gòu)優(yōu)良，兼有石榴汁的甘甜和乳香，且石榴汁和低聚木糖的添加，大大減少了蔗糖的使用量，與人們低糖健康飲食的需求相一致。
參考資料： 宋娜,李竹生,張艷麗,王亞平.模糊數(shù)學(xué)耦合響應(yīng)面法研制石榴風(fēng)味功能酸奶[J].中國食品添加劑,2022,33(06):122-128. |
