玉米皮膳食纤维酸奶的工艺优化

玉米皮膳食纤维酸奶的工艺优化

食物纤维（df）被认为是人体胃肠道消化酶不能吸收和利用的糖和木质素的总称。按其在水中的溶解性,分为水溶性膳食纤维(SDF)和水不溶性膳食纤维(IDF)两类为充分发挥其生理作用,在美日英等发达国家,膳食纤维早已被广泛添加到如糖果、饼干、冰激凌、面包等功能食品中,而在我国消费市场中含膳食纤维的食品品种较少1材料和方法1.1试验材料1.1.1发酵菌种s和乳酸杆菌种供试原料有:玉米皮(长春宝成生化发展有限公司);纯牛奶、白砂糖(市售);嗜热链球菌(Streptococcusthermophilus,简称S)、保加利亚乳酸杆菌(Lactobacillusbulgar,简称L)(吉林农业科技学院微生物实验室);无水乙醇、氢氧化钠、浓盐酸等(分析纯)。1.1.2实验设备浆渣自动分离磨浆机(广东恒联食品机械有限公司);LDZ4-0.8型离心机(北京医用离心机);DHG-9241型电热恒温干燥箱(上海精宏实验设备有限公司);SLS-60-70高压均质机(上海申鹿均质有限公司);HWS智能型恒温恒湿培养箱(宁波江南仪器厂);DSX-2808型高压蒸汽灭菌锅(上海市申安医疗器械厂);全自动定氮仪2300(瑞典福斯特卡托公司)等。1.2测试方法1.2.1发酵菌种的制备取清洗后的玉米皮,加蒸馏水浸泡2h,经不锈钢浆渣分离机(100目)分离;分离后取玉米皮渣10g,按料液比1︰10混合均匀,置于95℃水浴中灭菌10min;冷却至42℃,接种保加利亚利亚乳酸杆菌和嗜热链球菌(S︰L=1︰1),在42℃恒温培养箱中恒温发酵3d;发酵后原料过滤,滤渣即为不溶性膳食纤维(IDF);滤液用4倍体积无水乙醇洗涤脱色,在离心机中以3000r/min离心5min,即可得到水溶性膳食纤维(SDF)。将制得的膳食纤维在50℃真空干燥箱中干燥4h(至恒重)1.2.2原料准备、玉米皮、纤维奶的生产1.2.3膳食纤维酸奶感官评价标准根据膳食纤维酸奶特性,选择色泽、滋味与气味、组织状态3个能反映其质量的指标,由10名专业人员组成的评价小组进行评分,设玉米皮膳食纤维酸奶的评定域为色泽、滋味与气味、组织状态,规定相应的权重值分别为0.3、0.3、0.4,感官评分标准如表1所示,总分100分。1.2.4自变量自变量参考有关文献,综合衡量后选择玉米皮SDF添加量(%)、白砂糖添加量(%)、菌种接种量(%)、发酵时间(h)4个因素为自变量1.2.5测定对象的方法样品酸奶中水分、膳食纤维和蛋白质含量分别参照GB/T5009.3-2010(直接干燥)、GB/T4789.18(酸水解)和GB/T5009.5(凯氏定氮)中规定的方法测定。样品中乳酸菌总数反映了酸奶中有益菌的数量,是酸奶品质的一个重要指标,采用GB4789.35-2010中规定的方法测定。2结果与分析2.1方差分析结果通过Design-expert7.1.6软件设计4因素3水平试验,共设计29个关键点,其中24个析因点,5个为零点,以零点估计误差。因素水平和试验设计结果见表2。利用Design-Expert7.1.6对表2结果进行方差分析,其结果见表3。对数据进行二次多元回归拟合,建立以感官得分(R)为目标函数的多元二次回归方程(实际值):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对玉米皮SDF酸奶感官评分数学模型进行方差分析,由表3可知,二次多元模型中F=56.81,P=0.0001<0.05,而失拟项为P=0.2095>0.05,表明该模型显著。在模型中,一次项(A、B、C和D),二次项(A2.2玉米皮sdf酸奶品质的影响通过Design-Expert7.1.6分析得到玉米皮膳食纤维酸奶响应面分析如图1~6所示。从图1中看出,随着发酵时间的延长和玉米皮SDF添加量的升高,平均分值先升高后降低;而从等高线图中可明显地看出,玉米皮SDF添加量较发酵时间对玉米皮SDF酸奶的品质影响相对较为明显,表现为等高线陡峭。从图2中看出,随着玉米皮SDF和白砂糖添加量的增加,平均分值均为先增加后降低。由此可知,适当地增加玉米皮SDF和白砂糖添加量可明显改善玉米皮SDF酸奶的品质。同样,从等高线图中可看出,玉米皮SDF的添加量对玉米皮SDF酸奶品质的影响要比白砂糖添加量对玉米皮SDF酸奶品质的影响显著。从图3中看出,随着玉米皮SDF量的增加,平均分值表现为先增加后降低;而菌种接种量的响应面较平缓。这表明适当地增加玉米皮SDF添加量可以明显改善玉米皮SDF酸奶的品质,而菌种接种量在合理数值内对响应值影响不大。从等高线图中可以了解到,玉米皮SDF的添加量对玉米皮SDF酸奶品质的影响要比菌种接种量对玉米皮SDF酸奶品质的影响明显。从图4中看出,随着发酵时间的增加,感官评价平均分值逐渐降低;随着菌种接种量的增加,感官评价平均分值先升高后降低;曲面图的起降不显著,故其对酸奶的品质影响均不明显。从等高线图中可以直观地看出,发酵时间较菌种接种量对玉米皮SDF酸奶品质的影响较为明显,且两者的相互影响作用不显著。从图5中看出,随着发酵时间和白砂糖添加量的增加,感官评价平均分值逐渐降低;而从等高线图中可得出,发酵时间较白砂糖添加量对玉米皮SDF酸奶品质的影响明显,等高线较密集,说明两者具有一定的交互作用。从图6中看出,随着白砂糖添加量的增加,平均分值先增加后降低,而菌种接种量在一定范围内对响应值影响不显著;从等高线图中得出,白砂糖添加量较菌种接种量对玉米皮SDF酸奶品质的影响明显,等高线较密集,表明两者交互作用显著。综上所述,玉米皮SDF的添加量和白砂糖添加量对玉米皮膳食纤维酸奶的影响较为明显,表现为曲线较为陡峭,而发酵时间、菌种接种量对玉米皮膳食纤维酸奶的品质影响较小,表现为曲线较为平缓,即随其添加量的增加,响应值变化范围不大。因此,在所选因素水平范围内各因素对结果的影响排序为:玉米皮SDF添加量>白砂糖添加量>菌种接种量>发酵时间。2.3次多元模型模型中存在不显著项将影响模型的预测性,因此经手动调节去除交互项AC,AD,可使失拟项F值降至0.20,得到优化后方程模型:R=-554.53333+48.38333A+50.43333B+143.63333C-2.80000D+1.00000AB+1.00000BC+3.75000BD+2.25000CD-13.53333A除去交互项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,而失拟项为P=0.2639>0.05,表明该模型显著。对其进行求解,在试验的因素水平范围内,预测玉米膳食纤维酸奶最佳工艺的参数:玉米膳食纤维添加量为1.93%,发酵时间为3.95h,白砂糖添加量为7.09%,菌种添加量为3.17%。在此条件下玉米皮膳食纤维酸奶的感官评价最高值可达96.7038。由于试验需可操作性,故对玉米皮膳食纤维酸奶的最佳工艺参数进行如下修正:玉米皮膳食纤维添加量为1.9%,发酵时间为4.0h,白砂糖添加量为7.0%,菌种添加量为3.2%。在此条件下进行3次验证性试验,测得玉米皮膳食纤维酸奶感官评价的平均分值为96.6899,与理论预测值相十分接近,说明模型的拟合程度很好,经手动化调节的回归方程对玉米皮膳食纤维酸奶工艺的分析和预测准确率达99.98%。2.4玉米皮膳食纤维酸奶品质玉米皮膳食纤维酸奶的检测结果表明:与普通纯酸奶相比,玉米皮膳食纤维酸奶的水分含量(55%)和乳酸菌数[(11.47±1.8)×103最佳工艺条件的确定玉米皮膳食纤维酸奶的优化研发将进一步满足人们对营养全面功能食品的追求,同时为玉米深加工工业副产物提供一种利用途径,具有较高的理论和市场价值。试验利用发酵法从玉米皮中提取膳食纤维,将其添加至酸奶中,以感官评价得分为试验指标,通过单因素及响应面法设计,优化玉米皮膳食纤维酸奶的制作工艺参数。结果表明:玉米皮膳食纤维添加量为1.9%,白砂糖添加量为7.0%,发酵时间为4.0h,菌种接种量为3.2%是