基于大豆胚芽的固體飲料研制及沖調(diào)穩(wěn)定性優(yōu)化

王才立，張釗，劉忠平，張兆興，李翠芳，魏涵偉

山東嘉華生物科技股份有限公司（聊城 252400）

谷物的胚芽在種籽中有特殊的生理作用，具有特殊的組成成分和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。大豆胚芽從大豆中分離出來(lái)，占大豆總量的2.0%～2.5%，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，約含40%蛋白質(zhì)、10%脂肪[1]。此外，大豆胚芽中還含有約3%大豆異黃酮，14%低聚糖，以及植物甾醇、大豆皂苷、磷脂等多種功能性營(yíng)養(yǎng)成分[2]。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，國(guó)外對(duì)大豆胚芽的研究與開(kāi)發(fā)日漸深入，尤其是美國(guó)和日本在這方面的研究就更為活躍，如日本開(kāi)發(fā)大豆胚芽茶[3]，美國(guó)也開(kāi)發(fā)出富含大豆異黃酮的大豆胚芽食品[4]，國(guó)內(nèi)對(duì)大豆胚芽的研究起步較晚，該試驗(yàn)獨(dú)創(chuàng)性地開(kāi)發(fā)彌補(bǔ)這方面的短板，在同行業(yè)中處于領(lǐng)先地位。

大豆胚芽作為大豆的精華部分，是大豆?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)所在的重要部位，主要提供胚芽油、異黃酮等各種營(yíng)養(yǎng)活性物質(zhì)[5]。以大豆胚芽為核心原料，經(jīng)過(guò)甄選清理提純，采用獨(dú)特的氣流膨化工藝進(jìn)行熟化，使其酥脆、豆香濃郁、浸泡溶出效果好且色澤宜人，更適用于人體保健。在此基礎(chǔ)上，將熟化后的胚芽精研磨成細(xì)粉[6]，更能釋放特有香味，搭配專用大豆分離蛋白粉、南瓜粉等功能營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行完美配伍，制成高附加值的胚芽速溶固體飲品，不僅具有良好的風(fēng)味與口感，還可充分發(fā)揮功能成分的營(yíng)養(yǎng)特性，使其得到高值化的全利用。

大豆胚芽具有很強(qiáng)的苦澀味和豆腥味[7]，因此，采用創(chuàng)新工藝解決大豆胚芽口感、風(fēng)味等問(wèn)題，將其進(jìn)行高值化全利用，加工成大豆胚芽風(fēng)味固體飲品，延長(zhǎng)大豆深加工的產(chǎn)業(yè)鏈，不僅可改善全民的營(yíng)養(yǎng)健康水平，同時(shí)也為大豆加工企業(yè)的資源綜合利用提供一條有效途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

精選大豆胚芽（山東嘉華生物科技股份有限公司）；固體飲料專用大豆分離蛋白（山東嘉華生物科技股份有限公司）；南瓜粉（天津秀谷生物科技發(fā)展有限公司）；低聚異麥芽糖（德州保齡寶生物科技股份有限公司）；可溶性大豆多糖（山東聚源生物科技有限公司）；魔芋粉（湖北強(qiáng)森魔芋科技有限公司）；羧甲基纖維素鈉（CMC-Na，山東森美生物科技有限公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

大豆胚芽篩分系統(tǒng)（非標(biāo)，山東嘉華生物科技股份有限公司）；JE1002電子天平（上海浦春計(jì)量?jī)x器有限公司）；FJ-200高速分散均質(zhì)機(jī)（上海標(biāo)本模具廠）；XSS-QPD氣流膨化機(jī)（武漢新食尚食品機(jī)械有限公司）；YG-10L三維立體混合機(jī)（深圳進(jìn)杰工業(yè)設(shè)備有限公司）；HK-860超微粉碎機(jī)（廣州市旭朗機(jī)械設(shè)備有限公司）；DXD-F70粉體自動(dòng)包裝機(jī)（莘縣華強(qiáng)立誠(chéng)包裝機(jī)械有限公司）；燒杯、量筒等玻璃器皿（均為市售）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 大豆胚芽沖調(diào)固體飲料制作工藝流程

大豆胚芽的精選→大豆胚芽的熟化處理→大豆胚芽粉初步研磨→原料預(yù)混合→原料超微粉碎→原料二次混合→包裝

1.3.2 注意事項(xiàng)

采用國(guó)產(chǎn)非轉(zhuǎn)基因大豆，經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)破碎使豆皮、胚芽與豆瓣分離，經(jīng)篩分、精選得到高純化的大豆胚芽，大豆胚芽含量在95%以上。將經(jīng)過(guò)精選純化的大豆胚芽放入膨化機(jī)中，經(jīng)過(guò)膨化機(jī)均勻加熱5～15 min，保持膨化壓力0.1～0.4 MPa，然后迅速釋放壓力，在此過(guò)程中大豆胚芽經(jīng)過(guò)熟化，去除豆腥味，并產(chǎn)生濃郁的獨(dú)特香味。將膨化好的大豆胚芽冷卻至常溫。將熟化后的大豆胚芽經(jīng)過(guò)內(nèi)部消毒殺菌處理的超微粉碎機(jī)初步研磨成粉，即為大豆胚芽粉。將大豆胚芽粉與大豆分離蛋白、低聚異麥芽糖、南瓜粉及穩(wěn)定劑混合后再次進(jìn)行精細(xì)研磨，倒入三維立體混合機(jī)中進(jìn)行混合均勻，將混合好的物料通過(guò)自動(dòng)包裝機(jī)進(jìn)行包裝。

1.4 大豆胚芽沖調(diào)粉基本配方的研制

1.4.1 單因素試驗(yàn)

在前期大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇具有營(yíng)養(yǎng)健康、低糖保健等功效的食品配料，經(jīng)過(guò)初步感官評(píng)價(jià)與營(yíng)養(yǎng)分析，選擇較好的配料配比，以這些配比數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行上下浮動(dòng)取點(diǎn)，通過(guò)單因素試驗(yàn)，確定合適的輔料添加范圍。

選擇大豆分離蛋白添加量（15%，20%，25%，30%和35%）、南瓜粉添加量（5%，10%，15%，20%和25%）、低聚異麥芽糖添加量（5%，10%，15%，20%和25%）3個(gè)指標(biāo)進(jìn)行單因素試驗(yàn)，以大豆胚芽固體飲料感官評(píng)定為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，確定各因素對(duì)大豆胚芽沖調(diào)粉口感的影響。

1.4.1.1 大豆分離蛋白添加量對(duì)大豆胚芽固體飲料感官評(píng)價(jià)影響

在600 g大豆胚芽粉中添加20%低聚異麥芽糖、10%南瓜粉，考察大豆分離蛋白添加量分別為15%，20%，25%，30%和35%時(shí)對(duì)大豆胚芽沖調(diào)固體飲料感官評(píng)價(jià)的影響。

1.4.1.2 南瓜粉添加量對(duì)大豆胚芽固體飲料感官評(píng)價(jià)影響

在600 g大豆胚芽粉中添加25%大豆分離蛋白、20%低聚異麥芽糖，考察南瓜粉添加量分別為5%，10%，15%，20%和25%時(shí)對(duì)大豆胚芽沖調(diào)固體飲料感官評(píng)價(jià)的影響。

1.4.1.3 低聚異麥芽糖添加量對(duì)大豆胚芽固體飲料感官評(píng)價(jià)影響

在600 g大豆胚芽粉中添加25%大豆分離蛋白、10%南瓜粉，考察低聚異麥芽糖添加量分別為5%，10%，15%，20%和25%時(shí)對(duì)大豆胚芽沖調(diào)固體飲料感官評(píng)價(jià)的影響。

1.4.2 基本配方的優(yōu)化

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，利用正交設(shè)計(jì)助手軟件進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)[8]，對(duì)影響感官評(píng)價(jià)的主要因素（大豆分離蛋白添加量、南瓜粉添加量及低聚異麥芽糖添加量）進(jìn)行L9(33)正交試驗(yàn)，設(shè)計(jì)三因素三水平試驗(yàn)，共9個(gè)組合，因素水平見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表 單位：%

1.5 感官評(píng)定方法

準(zhǔn)確稱取10 g樣品，倒入200 mL、70 ℃左右的溫水中快速攪拌均勻，分到10個(gè)感官評(píng)定器皿中進(jìn)行感官評(píng)定。試驗(yàn)感官評(píng)審小組由10名具有豐富經(jīng)驗(yàn)的感官評(píng)分員組成，分別對(duì)大豆胚芽沖調(diào)固體飲料的沖調(diào)口感、氣味、沖調(diào)效果及粉體色澤等進(jìn)行評(píng)定打分[9]，滿分為100分，結(jié)果取平均值，具體感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 感官評(píng)價(jià)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.6 最佳穩(wěn)定劑配方的確定

1.6.1 單因素試驗(yàn)

以優(yōu)化后的大豆胚芽沖調(diào)粉基礎(chǔ)配方為原料，在前期試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以大豆多糖、羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）、魔芋粉3種穩(wěn)定劑進(jìn)行單因素試驗(yàn)，以大豆胚芽固體飲料沖調(diào)之后的穩(wěn)定系數(shù)為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，分別測(cè)定各因素對(duì)大豆胚芽固體飲料沖調(diào)穩(wěn)定性的影響。大豆多糖添加量為2.6%，2.8%，3.0%，3.2%和3.4%，CMC-Na添加量為0.6%，0.8%，1.0%，1.2%和1.4%，魔芋粉添加量為1.5%，2.0%，2.5%，3.0%和3.5%。

1.6.1.1 大豆多糖添加量對(duì)溶解穩(wěn)定性的影響

在優(yōu)化后的基本配方基礎(chǔ)上，考察大豆多糖添加量分別為2.6%，2.8%，3.0%，3.2%和3.4%時(shí)對(duì)大豆胚芽固體飲料沖調(diào)穩(wěn)定性的影響。

1.6.1.2 CMC-Na添加量對(duì)溶解穩(wěn)定性的影響

在優(yōu)化后的基本配方基礎(chǔ)上，考察CMC-Na添加量分別為0.6%，0.8%，1.0%，1.2%和1.4%時(shí)對(duì)大豆胚芽固體飲料沖調(diào)穩(wěn)定性的影響。

1.6.1.3 魔芋粉添加量對(duì)溶解穩(wěn)定性的影響

在優(yōu)化后的基本配方基礎(chǔ)上，考察魔芋粉添加量分別為1.5%，2.0%，2.5%，3.0%和3.5%時(shí)對(duì)大豆胚芽固體飲料沖調(diào)穩(wěn)定性的影響。

1.6.2 穩(wěn)定劑配方復(fù)配優(yōu)化

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，根據(jù)Box-Behnken的中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理[10-11]，采用響應(yīng)面法[12]在三因素三水平上對(duì)穩(wěn)定劑配方進(jìn)行復(fù)配優(yōu)化。對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果采用Design Expert 8.0.6軟件進(jìn)行分析，因素和水平見(jiàn)表3。

表3 響應(yīng)面分析因素水平表 單位：%

1.7 大豆胚芽沖調(diào)固體飲料沖調(diào)穩(wěn)定性的測(cè)定

稱取10 g制作的大豆胚芽沖調(diào)固體飲料樣品，倒入盛有200 mL蒸餾水的燒杯中，攪拌均勻后，利用均質(zhì)機(jī)均質(zhì)1 min，將均質(zhì)后的飲料均勻倒入100 mL量筒中，至100 mL刻度線，靜置沉降20 min，讀取量筒上清液的刻度，記為A，定義穩(wěn)定系數(shù)F，F(xiàn)值越大則表明大豆胚芽粉沖調(diào)固體飲料的沖調(diào)穩(wěn)定性越高，即大豆胚芽粉沖調(diào)固體飲料的沖調(diào)穩(wěn)定性與其沉淀速度呈反比，按式（1）計(jì)算。

1.8 質(zhì)量指標(biāo)的檢測(cè)

樣品按照GB/T 29602—2013《固體飲料》、GB 7101—2015《飲料》的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行型檢，水分按照GB 5009.3—2010《食品中水分的測(cè)定》[13]直接干燥法、蛋白含量按照GB 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》[14]中凱氏定氮法進(jìn)行檢測(cè)，脲酶試驗(yàn)按照GB/T 5009.183—2003《植物蛋白飲料中脲酶的定性測(cè)定》進(jìn)行檢驗(yàn)，菌落總數(shù)檢測(cè)采用GB 4789.2—2010《食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測(cè)定》[15]進(jìn)行測(cè)定。

1.9 數(shù)據(jù)處理

通過(guò)正交助手V3.1和Origin 8.0數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)感官評(píng)定數(shù)據(jù)和穩(wěn)定劑數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，試驗(yàn)結(jié)果采用3次重復(fù)平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差（SE）表示；采用Design-Expert 8.0.6軟件對(duì)穩(wěn)定劑復(fù)配試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多項(xiàng)式擬合優(yōu)化。

2 結(jié)果與分析

2.1 基本配方單因素試驗(yàn)分析

2.1.1 大豆分離蛋白添加量對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響

如表4所示，隨著大豆分離蛋白添加量的增加，大豆胚芽的固體飲料的感官評(píng)分先增大后減小，大豆分離蛋白添加量30%時(shí)感官評(píng)分達(dá)到最大值87.6分。在大豆分離蛋白添加量逐漸增加的過(guò)程中，大豆分離蛋白在大豆胚芽的固體飲料中能夠提高分散性能和爽滑口感，溶解較為充分，分散性較好，口感更加爽滑，因此感官評(píng)分逐漸增大。大豆分離蛋白添加量大于35%時(shí)，大豆分離蛋白在固體飲料中的比例太高，穩(wěn)定性降低，導(dǎo)致沉淀分層現(xiàn)象出現(xiàn)，溶解不充分，沖調(diào)飲料出現(xiàn)顆粒感。因此大豆胚芽粉中添加大豆分離蛋白的比例區(qū)間選擇25%～35%。

表4 大豆分離蛋白添加量對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響

2.1.2 南瓜粉添加量對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響

如表5所示，隨著南瓜粉添加量的逐漸增加，大豆胚芽的固體飲料的感官評(píng)分先升高后降低，南瓜粉添加量10%時(shí)，感官評(píng)分達(dá)到最大值80.3分，隨著南瓜粉添加量的繼續(xù)增加，大豆胚芽的固體飲料的感官評(píng)分逐漸減小。南瓜粉可以在一定程度上掩蓋大豆胚芽粉的苦味，隨著南瓜粉添加量的增加，大豆胚芽粉的苦味逐漸降低，但是添加過(guò)多南瓜粉，也會(huì)導(dǎo)致整個(gè)體系中南瓜粉的味道過(guò)重，導(dǎo)致大豆胚芽的特殊香味逐漸被南瓜粉掩蓋，味道不理想。因此大豆胚芽粉中添加南瓜粉的比例區(qū)間選擇5%～15%。

表5 南瓜粉添加量對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響

2.1.3 低聚異麥芽糖對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響

如表6所示，隨著低聚異麥芽糖添加量的逐漸增加，大豆胚芽的固體飲料沖調(diào)后感官評(píng)分逐漸增加，低聚異麥芽糖添加量15%時(shí)，感官評(píng)分達(dá)到最大值84.6分，隨著低聚異麥芽糖添加量的繼續(xù)增加，大豆胚芽的固體飲料的感官評(píng)分有下降趨勢(shì)，但下降并非很明顯。沖調(diào)后飲料的甜度隨著蔗糖添加量的增加而增大，大豆胚芽固體飲料沖調(diào)之后除了有大豆胚芽的獨(dú)特香味，滋味更加香甜，低聚異麥芽糖添加量15%時(shí)最適宜，低聚異麥芽糖添加量超過(guò)15%時(shí)，沖調(diào)固體飲料的甜度增加。考慮到感官適口性及成本，大豆胚芽粉中添加低聚異麥芽糖的比例區(qū)間選擇15%～25%。

表6 低聚異麥芽糖添加量對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響

2.2 基本配方優(yōu)化

以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，采用L9(34)確定最佳添加條件，利用正交設(shè)計(jì)助手?jǐn)?shù)據(jù)分析軟件得出正交試驗(yàn)結(jié)果，如表7所示。

表7 正交試驗(yàn)結(jié)果

各個(gè)因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)影響的主次關(guān)系可通過(guò)極差反映，極差值越大，代表這個(gè)因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響也越大[16]。正交試驗(yàn)的極差值為RA＞RB＞RC＞RD，即各因素對(duì)大豆胚芽沖調(diào)固體飲料感官評(píng)分影響的主次順序?yàn)锳＞B＞C＞D，大豆分離蛋白添加量影響最大，其次是南瓜粉添加量，低聚異麥芽糖添加量的影響最小。通過(guò)感官評(píng)分的優(yōu)化試驗(yàn)，可以初步確定大豆胚芽沖調(diào)固體飲料的基本配方組合A2B2C1D2，即各輔料在600 g大豆胚芽粉中的添加量分別為大豆分離蛋白30%、南瓜粉10%和低聚異麥芽糖15%。但是經(jīng)過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化得出的最佳試驗(yàn)組合A2B2C1D2并沒(méi)有在正交試驗(yàn)表的組合內(nèi)，所以需要進(jìn)行3次平行試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證此組合配方的可行性。通過(guò)驗(yàn)證，大豆胚芽沖調(diào)固體飲料感官評(píng)分為92.8分，大于正交試驗(yàn)中的任意一組感官評(píng)分，而且大豆胚芽沖調(diào)飲料具有大豆胚芽特有的香味，甜度適中，無(wú)苦味，溶解性能好，因此A2B2C1D2組合的大豆胚芽沖調(diào)固體飲料基本配方具有可行性，即大豆分離蛋白添加量30%、南瓜粉添加量10%、低聚異麥芽糖添加量15%。

2.3 穩(wěn)定劑配方單因素試驗(yàn)分析

2.3.1 大豆多糖添加量對(duì)飲品穩(wěn)定性的影響

如圖1所示，隨著大豆多糖添加量的逐漸增加，大豆胚芽的固體飲料穩(wěn)定系數(shù)先增大后減小，在大豆多糖添加量3.2%時(shí)達(dá)到最大值86.5%。因?yàn)榇蠖苟嗵亲鳛閮?yōu)良的穩(wěn)定劑，可與帶正電荷的蛋白絡(luò)合，可以在蛋白分子界面形成膜，利用空間位阻來(lái)防止蛋白沉淀聚合，可以起到穩(wěn)定蛋白體系的作用[17]，與CMC等穩(wěn)定劑相比，大豆多糖具有黏度小的特點(diǎn)[18]，可在穩(wěn)定蛋白的同時(shí)避免體系增稠所產(chǎn)生的濃厚感。所以大豆胚芽固體飲料沖調(diào)穩(wěn)定性隨著大豆多糖添加量的增加而增大，大豆多糖添加量3.2%時(shí)沖調(diào)穩(wěn)定性達(dá)到最高，隨著大豆多糖添加量的繼續(xù)增加，沖調(diào)穩(wěn)定性有所減小，這是因?yàn)榇蠖苟嗵蔷哂行跄缘壤砘再|(zhì)[19]，提高了沖調(diào)體系的絮凝效果，導(dǎo)致沖調(diào)之后體系發(fā)生輕微絮凝，產(chǎn)生分層現(xiàn)象，沖調(diào)穩(wěn)定系數(shù)有所降低。因此選擇大豆多糖添加量3.0%，3.2%和3.4%進(jìn)行穩(wěn)定劑復(fù)配優(yōu)化試驗(yàn)。

圖1 大豆多糖添加量對(duì)飲品穩(wěn)定性的影響

2.3.2 CMC-Na添加量對(duì)飲品穩(wěn)定性的影響

如圖2所示，隨著CMC-Na添加量的逐漸增加，大豆胚芽的固體飲料的穩(wěn)定系數(shù)先增大后減小，在CMC-Na添加量1.0%時(shí)達(dá)到最高值87.5%。隨著CMC-Na添加量的增加，在大豆胚芽固體飲料沖調(diào)體系中CMCNa可以吸附在大豆分離蛋白和大豆胚芽粉中的蛋白表面，根據(jù)吸附層的靜電排斥[20]和空間位阻原理[21]，可以維持大豆胚芽粉-蛋白膠束的穩(wěn)定存在，同時(shí)CMCNa具有增稠作用，可以在一定程度上降低大豆胚芽粉顆粒的沉降速率，從而使沖調(diào)穩(wěn)定性增加[22]。CMCNa添加量大于1.0%時(shí)，沖調(diào)穩(wěn)定系數(shù)開(kāi)始有所降低，原因可能是CMC-Na添加量過(guò)多導(dǎo)致體系的黏度過(guò)大，最終導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子間的排斥力變小，溶解性能降低，從而導(dǎo)致穩(wěn)定性變差。根據(jù)穩(wěn)定系數(shù)結(jié)果，選擇CMC-Na添加量1.0%，1.2%和1.4%進(jìn)行穩(wěn)定劑復(fù)配優(yōu)化試驗(yàn)。

圖2 CMC-Na添加量對(duì)飲品穩(wěn)定性的影響

2.3.3 魔芋粉添加量對(duì)飲品穩(wěn)定性的影響

如圖3所示，隨著魔芋粉添加量的增加，大豆胚芽的固體飲料的穩(wěn)定系數(shù)先升高后降低，魔芋粉添加量3.0%時(shí)達(dá)到最高值90.7%。魔芋粉主要成分是葡甘聚糖，作為優(yōu)良的植源水溶性膳食纖維，具有較高的吸水性，而且有黏度高、溶解快等特點(diǎn)[23]。魔芋粉添加太少，產(chǎn)品的穩(wěn)定性不足，隨著魔芋粉添加量的增加，魔芋粉在沖調(diào)體系中上具有優(yōu)良的穩(wěn)定效果，增加沖調(diào)溶液的穩(wěn)定性[24]。隨著魔芋粉添加量的繼續(xù)增加，添加量大于3.0%后，沖調(diào)穩(wěn)定系數(shù)開(kāi)始快速下降，原因是魔芋粉添加量過(guò)多導(dǎo)致體系的黏度過(guò)大，沖調(diào)體系過(guò)于濃稠，添加過(guò)多的魔芋粉后沖調(diào)的飲料容易結(jié)塊成坨[25]，體系放置后出現(xiàn)分層結(jié)塊現(xiàn)象，從而導(dǎo)致穩(wěn)定性變差。根據(jù)穩(wěn)定系數(shù)結(jié)果，選擇魔芋粉添加量2.0%，2.5%和3.0%進(jìn)行穩(wěn)定劑復(fù)配優(yōu)化試驗(yàn)。

圖3 魔芋粉添加量對(duì)飲品穩(wěn)定性的影響

2.4 穩(wěn)定劑配方優(yōu)化

2.4.1 響應(yīng)面分析

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以大豆多糖添加量（A）、CMC-Na添加量（B）、魔芋粉添加量（C）為自變量，以穩(wěn)定系數(shù)為響應(yīng)值，進(jìn)行響應(yīng)面分析試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 響應(yīng)面設(shè)計(jì)BBD中心組合試驗(yàn)結(jié)果

利用Design Expert 8.0.6軟件設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行二次回歸方程的分析，可以得出穩(wěn)定系數(shù)F的二次回歸方程，并對(duì)其用方差的方法分析（見(jiàn)表9）。穩(wěn)定系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)回歸方程為F=96.48+0.64+0.86B+1.48C-0.3AB-0.57AC-0.37BC-2.47A2-1.22B2-0.49C2。根據(jù)方差分析可以得出模型具有較高的顯著性（P＜0.01），失擬項(xiàng)=0.297 6＞0.05（不顯著），表明回歸方程對(duì)于穩(wěn)定系數(shù)的擬合度較高，試驗(yàn)設(shè)計(jì)可靠。決定系數(shù)R2為0.942 2，說(shuō)明模型回歸方程和試驗(yàn)結(jié)果擬合狀況良好，可以較好地描述各因素和響應(yīng)值之間的關(guān)系，可以作為優(yōu)化復(fù)配穩(wěn)定劑添加的模型。變異系數(shù)（C.V.）僅為0.79%，說(shuō)明模型的重現(xiàn)性比較好[26]。綜上所述，該設(shè)計(jì)模型可用于復(fù)配穩(wěn)定劑配方的最優(yōu)條件。通過(guò)分析P值可以得出：C、A2項(xiàng)達(dá)到極顯著水平（P＜0.01）；A、B、B2項(xiàng)達(dá)到顯著水平（P＜0.05），其余項(xiàng)均為不顯著（P＞0.05）。回歸模型的診斷分析表明，各因素的F值可以反映對(duì)試驗(yàn)響應(yīng)值的重要性，F(xiàn)值越大，表明該因素對(duì)響應(yīng)值的影響越大[27]，由各因素對(duì)響應(yīng)值影響程度分析可得影響大豆胚芽固體飲料沖調(diào)穩(wěn)定系數(shù)的主次因素為魔芋粉添加量＞CMC-Na添加量＞大豆多糖添加量，表明各影響因素對(duì)于沖調(diào)穩(wěn)定系數(shù)影響并非簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。

為了更直觀地反映各因素對(duì)大豆胚芽固體飲料沖調(diào)穩(wěn)定性的影響，對(duì)方差分析影響顯著的各交互作用進(jìn)行響應(yīng)面分析，各因素之間交互作用響應(yīng)面分析見(jiàn)圖4。

二維等高線接近于橢圓形，說(shuō)明交互作用越明顯，3D響應(yīng)面的陡峭程度同樣可以看出交互作用的大小[28]。由圖4（a）～（c）可以看出，因素A與Y軸呈拋物線關(guān)系，隨著大豆多糖添加量增加，穩(wěn)定系數(shù)先呈上升趨勢(shì)，先達(dá)到最高點(diǎn)后，隨著影響因素值繼續(xù)增加，沖調(diào)穩(wěn)定系數(shù)呈下降趨勢(shì)，與單因素的試驗(yàn)結(jié)果一致。隨著CMC-Na添加量和魔芋粉添加量增加，穩(wěn)定系數(shù)先呈上升趨勢(shì)，通過(guò)響應(yīng)面圖可以看出，大豆多糖添加量對(duì)穩(wěn)定系數(shù)的影響相對(duì)較小，魔芋粉添加量對(duì)穩(wěn)定系數(shù)的影響最大。通過(guò)所得到的模型，可預(yù)測(cè)的穩(wěn)定劑最佳配方為豆多糖添加量3.3%、CMC-Na添加量1.4%、魔芋粉添加量3.0%。在此條件下，沖調(diào)穩(wěn)定系數(shù)在理論上可達(dá)95.8%。

圖4 各因素交互作用對(duì)穩(wěn)定系數(shù)的影響

2.4.2 重復(fù)性試驗(yàn)與驗(yàn)證試驗(yàn)

根據(jù)響應(yīng)面法得出的最佳理論條件，對(duì)上述配方進(jìn)行3次驗(yàn)證試驗(yàn)，檢測(cè)真實(shí)值是否與試驗(yàn)結(jié)果相一致，測(cè)得大豆胚芽固體飲料沖調(diào)穩(wěn)定系數(shù)平均值為96.3%，與理論值接近，而且重復(fù)性好，說(shuō)明優(yōu)化模型與實(shí)際情況擬合度較好，結(jié)果合理可靠。

2.5 固體飲料質(zhì)量指標(biāo)

基于大豆胚芽的固體飲料的質(zhì)量指標(biāo)如表10所示。從結(jié)果可以看出飲料的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)判定均合格。在感官指標(biāo)中大豆胚芽沖調(diào)固體飲料具有大豆胚芽特有的香味、色澤和滋味，無(wú)異味，此外甜度適中，無(wú)苦味，溶解性能好，沖調(diào)穩(wěn)定性能優(yōu)良，在理化指標(biāo)中大豆胚芽沖調(diào)固體飲料的蛋白質(zhì)含量34.5%、水分3.1%。微生物指標(biāo)符合衛(wèi)生和食用標(biāo)準(zhǔn)。

表10 大豆胚芽固體飲料質(zhì)量指標(biāo)

3 結(jié)論

以大豆胚芽粉為主要原料，大豆分離蛋白、南瓜粉、低聚異麥芽糖為輔料，以大豆多糖、CMC-Na、魔芋粉為復(fù)合穩(wěn)定劑，開(kāi)發(fā)營(yíng)養(yǎng)均衡、風(fēng)味獨(dú)特、沖調(diào)口感細(xì)膩、穩(wěn)定性良好的大豆胚芽粉沖調(diào)固體飲料。通過(guò)單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)確定大豆分離蛋白添加量30%、南瓜粉添加量10%、低聚異麥芽糖添加量15%，感官評(píng)分為92.8分。為進(jìn)一步提高產(chǎn)品沖調(diào)穩(wěn)定性，通過(guò)單因素試驗(yàn)及響應(yīng)面法優(yōu)化穩(wěn)定劑配方：大豆多糖添加量3.3%、CMC-Na添加量1.4%、魔芋粉添加量3.0%，在此條件下沖調(diào)穩(wěn)定系數(shù)為96.3%。最終的大豆胚芽沖調(diào)固體飲料具有大豆胚芽特有的香味、色澤和滋味，甜度適中，無(wú)苦味，溶解性能好，沖調(diào)穩(wěn)定性能優(yōu)良。在理化指標(biāo)中大豆胚芽沖調(diào)固體飲料的蛋白質(zhì)含量達(dá)到34.5%，水分3.1%。微生物指標(biāo)符合衛(wèi)生和食用標(biāo)準(zhǔn)。

采用創(chuàng)新工藝解決大豆胚芽口感、風(fēng)味、穩(wěn)定性等問(wèn)題，進(jìn)行大豆胚芽高值化全利用，延長(zhǎng)大豆深加工的產(chǎn)業(yè)鏈，不僅可改善全民的營(yíng)養(yǎng)健康水平，同時(shí)也為大豆加工企業(yè)的資源綜合利用提供一條有效途徑。