响应曲面法优化花生奶皮生产工艺

响应曲面法优化花生奶皮生产工艺
云月英;王英;王文龙
【摘要】以花生和鲜牛乳为原料,经传统工艺生产花生奶皮.在单因素试验基础上,利用响应曲面分析法,对花生奶皮生产工艺进行优化.结果表明:花生奶皮的最佳生产工艺参数为104.74 mL花生乳/1.5 kg鲜牛奶,保温时间5.87 h,保温温度63.98℃,冷却时间6.59h.所制得的花生奶皮口感细腻、组织状态均匀、花生香气淡雅、风味独特.
【期刊名称】《食品研究与开发》
【年(卷),期】2013(034)004
【总页数】5页(P53-56,60)
【关键词】响应曲面法;花生奶皮;工艺;优化
【作者】云月英;王英;王文龙
【作者单位】内蒙古科技大学数理与生物工程学院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学数理与生物工程学院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学数理与生物工程学院,内蒙古包头014010
【正文语种】中文
我国花生种植面积415万hm2，仅次于印度居世界第二位，占世界花生面积的17.67%，年均总产1 360万t，居世界首位，占世界总产的40.88%，就总产而言我国是世界最大的花生生产国[1]。

花生是我国主要的经济作物，富含蛋白质、脂
肪，各种营养素全面，供给相对均衡，是目前理想的高蛋白、高脂肪营养型食物来源，对于改善国人膳食营养结构，提高国人体质或健康水平意义重大[2]。

奶皮是少数民族地区蒙古族人民自制的一种乳制品，是人体必需脂肪酸和磷脂的良好来源，是乳制品的精华，营养价值很高。

作为蒙古族餐饮招待贵宾的佳品、馈赠亲人朋友的上等礼品[3]，历史悠久，作法考究，风味独特，受到其他各民族人民
的喜爱。

奶皮的营养成分随制作地区不同，略有差异，其营养组成大概为，水分含量3%～5%，脂肪64%～83%，蛋白质9%～16%，乳糖3%～5%[4]。

元代忽思慧《饮膳正要》记载奶皮属性清凉，有健心清肺、止渴防咳、毛发增色、治愈吐血之能[5]。

奶皮多以原味常见，安小鹏[6]、马伟伟[7]分别在羊奶中添加可可、草莓、桑葚、蛋花制备风味奶皮，牛奶风味奶皮未见报道。

通过在新鲜牛奶中添加花生，可以提高奶皮的营养价值，改善奶皮的风味与色泽，进一步提高奶皮的可食性。

1 材料与方法
1.1 材料
新鲜全脂牛奶：购于和平村奶牛牧场；新鲜花生仁：购于包头百货超市。

1.2 仪器与设备
BC/BD－220GS型海尔电冰柜：青岛海尔股份有限公司；BCD－208VH星星电冰箱：星星集团有限公司；MC－SH215美的电磁炉：广州美的生活电器制造有限
公司；MP－5002电子分析天平：上海超平科技仪器有限公司；936－A打蛋机：佛山市顺德区容桂祁胜电器厂；HH－4数显恒温水浴锅：上海浦东物理光学仪器厂。

1.3 实验方法
1.3.1 工艺流程
花生仁→筛选→浸泡→漂洗去皮→加水捣碎打浆→过滤→花生乳
灭菌乳→加热搅拌翻扬→加入花生乳→轻搅混匀→保温→停止加热使→冷却→取出
奶皮→晾晒→成型
1.3.2 操作要点1）花生预处理：将新鲜的花生用清水洗净，备用；2）打浆：将去皮花生放入组织捣碎匀浆机中，与水混合，搅拌15 min后取出；
3）过滤：用三层纱布过滤，花生粕去掉，花生乳盛入烧杯中；
4）搅拌翻扬：待牛奶沸腾后用打蛋机不断搅拌锅中的牛奶，并用勺子翻扬；
5）加花生乳：将花生乳缓慢倒入牛奶锅中，搅拌均匀；
6）保温：用恒温水浴锅保温，蒸发水分，使奶皮增厚；
7）冷却：在4℃冰柜内进行冷却。

1.3.3 感官评定
本试验奶皮采用百分制的评定方法，见表1。

评定项目为：色泽、组织状态、口感、滋味与气味。

其中色泽20分、组织状态30分、口感20分、滋味与气味30分。

分别对不同处理进行取样，并对其进行鉴定评分，最终决定最佳的原料配比。

表1 花生奶皮的感官评定标准表Table 1 Standard of peanuts Vrum sense evaluation评定指标评定标准分值色泽（20分）颜色分布均匀且呈乳白色，若
有斑点，有光泽 16～20颜色不均匀，黄白相间或略带焦色 10～15颜色不协调或有异色或呈现严重的焦色≤9外观与质地（30分）质地均匀、无杂质，无裂纹光滑，表皮光结，空隙、厚度均匀且无明显孔洞26～30质地均匀、无杂质，略有裂缝，表皮平滑，略有空隙和孔洞18～25口感（20分）滋味与气味（30分）质地分布不均匀，裂缝多，蜂窝状气泡多且明显≤17平滑细腻且爽口 12～20略带粗
糙感≤11具有浓郁的牛奶特有的奶香味，兼有一定的花生香味且无异味26～30
奶味不浓且花生味淡，无糊味 18～25糊味明显，酸味重，略带异味≤17
1.4 工艺优化试验设计
1.4.1 单因素试验
分别考察保温温度、保温时间、冷却时间、花生乳添加量对花生奶皮感官评分的影
响[8]。

1.4.2 响应曲面设计试验
结合单因素试验结果，以保温温度、保温时间、冷却时间、花生乳添加量为因素，以感官评定为试验指标，进行四因素三水平的Box－Behnken设计试验（见表2）。

表2 Box-Behnken试验设计与结果Table 2 Box-Behnken experimental design matrix and experimental results标准序感官分析实测值预测值1 60 4 6 105 72.00 73.15 2 70 4 6 105 71.00 70.98 3 60 6 6 105 84.50 85.06 4 70 6 6 105 81.00 80.90 5 65 5 5 90 77.60 75.23 6 65 5 7 90 82.00 81.06 7 65 5 5 120 73.00 74.48 8 65 5 7 120 78.60 81.51 9 60 5 6 90 76.30 78.50 10 70 5 6 90 74.70 75.39 11 60 5 6 120 77.30 78.40 12 70 5 6 120 75.60 75.19 13 65 4 5 105 70.00 71.72 14 65 6 5 105 79.30 79.29 15 65 4 7 105 73.00 74.80 16 65 6 7 105 89.00 89.07 17 60 5 5 105 77.00 75.50 18 70 5 5 105 72.00 72.68 19 60 5 7 105 85.30 82.28 20 70 5 7 105 79.60 78.77 21 65 4 6 90 73.30 72.60 22 65 6 6 90 83.00 84.12 23 65 4 6 120 76.50 73.05 24 65 6 6 120 85.00 83.37 25 65 5 6 105 87.30 86.47 26 65 5 6 105 86.60 86.47 27 65 5 6 105 85.50 86.47 X1保温温度/℃X2保温时间/h X3冷却时间/h X4花生乳添加量/mL
1.5 数据处理
采用Design－Expert（7.0）软件做回归分析。

2 结果与分析
2.1 花生乳配制
选用花生∶水（g/mL）=2∶1 进行试验，此时花生乳味道浓厚，出汁率太低；选用花生∶水（g/mL）=1∶1 进行试验，此时花生乳味道芳香，而且出汁率适中；
选用花生∶水（g/mL）=1∶2 进行试验，此时花生乳味淡，且出汁率太高，花生
乳浓度下降。

综上考虑，故选择以花生∶水（g/mL）=1∶1 为比例配制花生乳。

2.2 单因素对花生奶皮的影响
2.2.1 保温时间
保温时间对感官评分值的影响，见图1。

随着保温时间的增加，越来越多的乳脂肪上浮到奶皮表面，奶皮厚度逐渐增加，组织状态越来越好，当保温时间长于5 h后，奶皮颜色开始变黄，感官评定总体接受度降低，因此选择保温时间为5 h。

2.2.2 保温温度
由于高温能够促使奶皮表面水分的蒸发、乳脂肪上浮以及蛋白质的多聚化，所以随着保温温度的增加，有助于奶皮的快速形成。

保温温度对感官评分值的影响，见图2。

保温温度由65℃变化为75℃时，奶皮形成速度变化不明显，但奶皮色泽变化明显，且奶皮组织状态有向中心收缩的趋势，感官评定总体接受度降低，因此选择保温温度为65℃。

2.2.3 冷却时间
在冷却过程中表面上的脂肪层逐渐固化、结晶，下层乳脂肪继续上浮，奶皮逐渐变硬，容易取膜。

冷却时间对感官评分值的影响，见图3。

低于6 h，奶皮硬度差。

冷却时间从6 h变化为8 h，感官得分差异小，且从降低
能耗的角度考虑，选择冷却时间为6 h。

图3 冷却时间对感官评分值的影响Fig.3 Effect of cooling time on sensory scale value
2.2.4 花生乳添加量
花生乳添加量影响花生奶皮的风味，花生乳添加量低时，达不到改善奶皮风味的目的。

花生乳添加量对感官评分值的影响，见图4。

花生乳添加量高于105 mL时，花生的味道会掩盖牛奶自有的奶香味，因此选择
花生乳添加量为105 mL。

2.3 四因素三水平Box-Behnken试验设计
利用Design-Expert 7.0软件，四因素三水平Box-Behnken试验设计的试验结果见表2。

对试验结果进行多元回归拟合，获得花生风味奶皮的感官分析对自变量保温温度（X1）、保温时间（X2）、冷却时间（X3）和花生乳添加量（X4）的二元多项回归模型方程为：Y=86.47-1.58X1+5.46X2+3.22X3-0.075X4-0.5X1X2-
0.18X1X3-0.025X1X4+1.68X2X3-0.3X2X4+0.3X3X4-5.18-3.773.98-4.42，对
所建模型进行方差分析。

表3 回归方程方差分析Table 3 Variance analysis of regression equation变异源平方和自由度均方 F值 p值显著性模型 734.74 14 52.48 10.27 0.000 1 **
失拟项 59.68 10 5.97 7.25 0.127 2 不显著纯误差 1.65 2 0.82总和 796.07 26
由表3中回归方程方差分析结果可知，试验选用的模型显著（p=0.000 1），失拟项不显著﹙p=0.127 2＞0.05﹚，说明模型是合适的；模型的校正决定系数
R2=0.923 0，=0.833 1，说明该模型拟合程度良好，试验误差小，该模型是合适的，可以用来分析和预测花生风味奶皮的感官分析。

通过软件Design－Expert 7.0预测出该试验花生奶皮最佳生产工艺为：保温温度63.98℃，保温时间5.87 h，冷却时间6.59 h，花生乳添加量104.74 mL时，最大感官评分是89.96。

结合回归方程系数显著性检验中p值与试验因素交互作用影响花生奶皮感官评定
的响应曲面可知（见表4 和图5），模型的一次项X2、X3（p＜0.001）极显著，
X1（0.01＜p＜0.05）显著，交互项都不显著，二次项、p＜0.001）极显著，0.001＜p＜0.01）高度显著，表明各影响因素对花生奶皮感官的影响不是简单的线性关系。

表4 回归方程系数显著性检验Table 4 The regression coefficients significant test注：R－Squared=0.923 0；Adj R－Squared=0.833 1；Pred R－Squared=0.563 6；Adeq Precision=10.737。

模拟项回归系数自由度标准误差 F值 p值常数项 86.47 1 1.31 ——X1 －1.58 1 0.65 5.89 0.0319 X2 5.46 1 0.65 69.96 ＜0.000 1 X3 3.22 1 0.65 24.30 0.000 3 X4 －0.075 1 0.65 0.013 0.910 4 X1X2 －0.5 1 1.13 0.20 0.666 1 X1X3 －0.18 1 1.13 0.024 0.879 5
X1X4 －0.025 1 1.13 4.89×10－4 0.982 7 X2X3 1.68 1 1.13 2.20 0.164 1
X2X4 －0.3 1 1.13 0.07 0.795 2 X3X4 0.3 1 1.13 0.07 0.795 2 X12 －5.18 1 0.98 27.99 0.000 2 X22 －3.77 1 0.98 14.81 0.002 3 X32 －3.98 1 0.98 16.53 0.001 6 X42 －4.42 1 0.98 20.36 0.000 7
2.4 验证试验
为检验Box-Behnken试验设计所得结果的可靠性，采用上述最优工艺参数生产花生奶皮5张，平均感官评定得分达到90.5，与理论预测值相比，其相对误差约为0.58%，因此，基于Box-Behnken试验设计所得的最佳工艺参数准确可靠、具有实用价值。

3 结论
采用单因素试验和响应曲面设计试验，得到花生奶皮最佳生产工艺为：新鲜牛奶1.5 kg，保温温度63.98℃，保温时间5.87 h，冷却时间6.59 h，花生乳添加量
104.74 mL。

所生产的花生奶皮口感细腻、组织状态均匀、花生香气淡雅、风味独特，受到消费者喜爱。

参考文献：
[1] 万书波.中国花生栽培学[M].上海：上海科学技术出版社,2003：1-20
[2] 姚云游,乔玉兰.花生功能成分及营养价值的研究进展[J].中国油
脂,2005,30(9):31-33
[3]单浩杰.内蒙古中西部特色餐饮业研究[J].北方经济,2010,229(8):82-83
[4] 嘎尔迪.乳及乳制品加工工艺[M].呼和浩特:内蒙古人民出版社,1992:17-33
[5]包福才.蒙古族传统乳制品奶皮的营养价值的初步研究[J].哈尔滨学院学
报,1992,13(4):13-15
[6] 安小鹏,王琳婷,崔易红,等.不同风味羊奶皮配方及加工工艺研究[J].畜牧兽医杂志,2010,29(4):11-14
[7] 马伟伟,崔易红,曹斌云.蛋花羊奶皮子配方及加工工艺研究[J].畜牧兽医杂
志,2010,29(4):22-25
[8]赵红霞.蒙古族奶皮子和奶豆腐加工工艺及贮藏特性的研究[D].石河子:石河子大学,2008:9。