玉米皮膳食纖維酸奶的工藝優(yōu)化

玉米皮膳食纖維酸奶的工藝優(yōu)化

食物纖維（df）被認(rèn)為是人體胃腸道消化酶不能吸收和利用的糖和木質(zhì)素的總稱。按其在水中的溶解性,分為水溶性膳食纖維(SDF)和水不溶性膳食纖維(IDF)兩類為充分發(fā)揮其生理作用,在美日英等發(fā)達(dá)國家,膳食纖維早已被廣泛添加到如糖果、餅干、冰激凌、面包等功能食品中,而在我國消費市場中含膳食纖維的食品品種較少1材料和方法1.1試驗材料1.1.1發(fā)酵菌種s和乳酸桿菌種供試原料有:玉米皮(長春寶成生化發(fā)展有限公司);純牛奶、白砂糖(市售);嗜熱鏈球菌(Streptococcusthermophilus,簡稱S)、保加利亞乳酸桿菌(Lactobacillusbulgar,簡稱L)(吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院微生物實驗室);無水乙醇、氫氧化鈉、濃鹽酸等(分析純)。1.1.2實驗設(shè)備漿渣自動分離磨漿機(廣東恒聯(lián)食品機械有限公司);LDZ4-0.8型離心機(北京醫(yī)用離心機);DHG-9241型電熱恒溫干燥箱(上海精宏實驗設(shè)備有限公司);SLS-60-70高壓均質(zhì)機(上海申鹿均質(zhì)有限公司);HWS智能型恒溫恒濕培養(yǎng)箱(寧波江南儀器廠);DSX-2808型高壓蒸汽滅菌鍋(上海市申安醫(yī)療器械廠);全自動定氮儀2300(瑞典福斯特卡托公司)等。1.2測試方法1.2.1發(fā)酵菌種的制備取清洗后的玉米皮,加蒸餾水浸泡2h,經(jīng)不銹鋼漿渣分離機(100目)分離;分離后取玉米皮渣10g,按料液比1︰10混合均勻,置于95℃水浴中滅菌10min;冷卻至42℃,接種保加利亞利亞乳酸桿菌和嗜熱鏈球菌(S︰L=1︰1),在42℃恒溫培養(yǎng)箱中恒溫發(fā)酵3d;發(fā)酵后原料過濾,濾渣即為不溶性膳食纖維(IDF);濾液用4倍體積無水乙醇洗滌脫色,在離心機中以3000r/min離心5min,即可得到水溶性膳食纖維(SDF)。將制得的膳食纖維在50℃真空干燥箱中干燥4h(至恒重)1.2.2原料準(zhǔn)備、玉米皮、纖維奶的生產(chǎn)1.2.3膳食纖維酸奶感官評價標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)膳食纖維酸奶特性,選擇色澤、滋味與氣味、組織狀態(tài)3個能反映其質(zhì)量的指標(biāo),由10名專業(yè)人員組成的評價小組進(jìn)行評分,設(shè)玉米皮膳食纖維酸奶的評定域為色澤、滋味與氣味、組織狀態(tài),規(guī)定相應(yīng)的權(quán)重值分別為0.3、0.3、0.4,感官評分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示,總分100分。1.2.4自變量自變量參考有關(guān)文獻(xiàn),綜合衡量后選擇玉米皮SDF添加量(%)、白砂糖添加量(%)、菌種接種量(%)、發(fā)酵時間(h)4個因素為自變量1.2.5測定對象的方法樣品酸奶中水分、膳食纖維和蛋白質(zhì)含量分別參照GB/T5009.3-2010(直接干燥)、GB/T4789.18(酸水解)和GB/T5009.5(凱氏定氮)中規(guī)定的方法測定。樣品中乳酸菌總數(shù)反映了酸奶中有益菌的數(shù)量,是酸奶品質(zhì)的一個重要指標(biāo),采用GB4789.35-2010中規(guī)定的方法測定。2結(jié)果與分析2.1方差分析結(jié)果通過Design-expert7.1.6軟件設(shè)計4因素3水平試驗,共設(shè)計29個關(guān)鍵點,其中24個析因點,5個為零點,以零點估計誤差。因素水平和試驗設(shè)計結(jié)果見表2。利用Design-Expert7.1.6對表2結(jié)果進(jìn)行方差分析,其結(jié)果見表3。對數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多元回歸擬合,建立以感官得分(R)為目標(biāo)函數(shù)的多元二次回歸方程(實際值):R=-558.03333+50.13333A+50.43333B+144.13333C-2.80000D+1.00000AB-0.25000AC-6.15346AD+1.00000BC+3.75000BD+2.25000CD-13.53333A對玉米皮SDF酸奶感官評分?jǐn)?shù)學(xué)模型進(jìn)行方差分析,由表3可知,二次多元模型中F=56.81,P=0.0001<0.05,而失擬項為P=0.2095>0.05,表明該模型顯著。在模型中,一次項(A、B、C和D),二次項(A2.2玉米皮sdf酸奶品質(zhì)的影響通過Design-Expert7.1.6分析得到玉米皮膳食纖維酸奶響應(yīng)面分析如圖1~6所示。從圖1中看出,隨著發(fā)酵時間的延長和玉米皮SDF添加量的升高,平均分值先升高后降低;而從等高線圖中可明顯地看出,玉米皮SDF添加量較發(fā)酵時間對玉米皮SDF酸奶的品質(zhì)影響相對較為明顯,表現(xiàn)為等高線陡峭。從圖2中看出,隨著玉米皮SDF和白砂糖添加量的增加,平均分值均為先增加后降低。由此可知,適當(dāng)?shù)卦黾佑衩灼DF和白砂糖添加量可明顯改善玉米皮SDF酸奶的品質(zhì)。同樣,從等高線圖中可看出,玉米皮SDF的添加量對玉米皮SDF酸奶品質(zhì)的影響要比白砂糖添加量對玉米皮SDF酸奶品質(zhì)的影響顯著。從圖3中看出,隨著玉米皮SDF量的增加,平均分值表現(xiàn)為先增加后降低;而菌種接種量的響應(yīng)面較平緩。這表明適當(dāng)?shù)卦黾佑衩灼DF添加量可以明顯改善玉米皮SDF酸奶的品質(zhì),而菌種接種量在合理數(shù)值內(nèi)對響應(yīng)值影響不大。從等高線圖中可以了解到,玉米皮SDF的添加量對玉米皮SDF酸奶品質(zhì)的影響要比菌種接種量對玉米皮SDF酸奶品質(zhì)的影響明顯。從圖4中看出,隨著發(fā)酵時間的增加,感官評價平均分值逐漸降低;隨著菌種接種量的增加,感官評價平均分值先升高后降低;曲面圖的起降不顯著,故其對酸奶的品質(zhì)影響均不明顯。從等高線圖中可以直觀地看出,發(fā)酵時間較菌種接種量對玉米皮SDF酸奶品質(zhì)的影響較為明顯,且兩者的相互影響作用不顯著。從圖5中看出,隨著發(fā)酵時間和白砂糖添加量的增加,感官評價平均分值逐漸降低;而從等高線圖中可得出,發(fā)酵時間較白砂糖添加量對玉米皮SDF酸奶品質(zhì)的影響明顯,等高線較密集,說明兩者具有一定的交互作用。從圖6中看出,隨著白砂糖添加量的增加,平均分值先增加后降低,而菌種接種量在一定范圍內(nèi)對響應(yīng)值影響不顯著;從等高線圖中得出,白砂糖添加量較菌種接種量對玉米皮SDF酸奶品質(zhì)的影響明顯,等高線較密集,表明兩者交互作用顯著。綜上所述,玉米皮SDF的添加量和白砂糖添加量對玉米皮膳食纖維酸奶的影響較為明顯,表現(xiàn)為曲線較為陡峭,而發(fā)酵時間、菌種接種量對玉米皮膳食纖維酸奶的品質(zhì)影響較小,表現(xiàn)為曲線較為平緩,即隨其添加量的增加,響應(yīng)值變化范圍不大。因此,在所選因素水平范圍內(nèi)各因素對結(jié)果的影響排序為:玉米皮SDF添加量>白砂糖添加量>菌種接種量>發(fā)酵時間。2.3次多元模型模型中存在不顯著項將影響模型的預(yù)測性,因此經(jīng)手動調(diào)節(jié)去除交互項AC,AD,可使失擬項F值降至0.20,得到優(yōu)化后方程模型:R=-554.53333+48.38333A+50.43333B+143.63333C-2.80000D+1.00000AB+1.00000BC+3.75000BD+2.25000CD-13.53333A除去交互項AC和AD后得到方差分析表4。由表4可知,二次多元模型中F=75.21,P=0.0001<0.05,而失擬項為P=0.2639>0.05,表明該模型顯著。對其進(jìn)行求解,在試驗的因素水平范圍內(nèi),預(yù)測玉米膳食纖維酸奶最佳工藝的參數(shù):玉米膳食纖維添加量為1.93%,發(fā)酵時間為3.95h,白砂糖添加量為7.09%,菌種添加量為3.17%。在此條件下玉米皮膳食纖維酸奶的感官評價最高值可達(dá)96.7038。由于試驗需可操作性,故對玉米皮膳食纖維酸奶的最佳工藝參數(shù)進(jìn)行如下修正:玉米皮膳食纖維添加量為1.9%,發(fā)酵時間為4.0h,白砂糖添加量為7.0%,菌種添加量為3.2%。在此條件下進(jìn)行3次驗證性試驗,測得玉米皮膳食纖維酸奶感官評價的平均分值為96.6899,與理論預(yù)測值相十分接近,說明模型的擬合程度很好,經(jīng)手動化調(diào)節(jié)的回歸方程對玉米皮膳食纖維酸奶工藝的分析和預(yù)測準(zhǔn)確率達(dá)99.98%。2.4玉米皮膳食纖維酸奶品質(zhì)玉米皮膳食纖維酸奶的檢測結(jié)果表明:與普通純酸奶相比,玉米皮膳食纖維酸奶的水分含量(55%)和乳酸菌數(shù)[(11.47±1.8)×103最佳工藝條件的確定玉米皮膳食纖維酸奶的優(yōu)化研發(fā)將進(jìn)一步滿足人們對營養(yǎng)全面功能食品的追求,同時為玉米深加工工業(yè)副產(chǎn)物提供一種利用途徑,具有較高的理論和市場價值。試驗利用發(fā)酵法從玉米皮中提取膳食纖維,將其添加至酸奶中,以感官評價得分為試驗指標(biāo),通過單因素及響應(yīng)面法設(shè)計,優(yōu)化玉米皮膳食纖維酸奶的制作工藝參數(shù)。結(jié)果表明:玉米皮膳食纖維添加量為1.9%,白砂糖添加量為7.0%,發(fā)酵時間為4.0h,菌種接種量為3.2%是