響應(yīng)面法優(yōu)化黑木耳沙棘懸浮飲料配方的研究

尹顯婷,夏光輝,孫海濤,劉 鵬,曲紅葉,李 明,*

1.通化師范學(xué)院長白山食用植物資源開發(fā)工程中心 (通化 134002) 2.通化師范學(xué)院 食品科學(xué)與工程學(xué)院 (通化 134002)

黑木耳,屬真菌類擔(dān)子菌綱,數(shù)千年前在中國首次栽培,是現(xiàn)在世界上為數(shù)不多的年產(chǎn)量最高的真菌品種之一,因其口感、風(fēng)味和柔軟質(zhì)地而深受消費者喜愛[1-2]。越來越多的科學(xué)研究表明,黑木耳含有豐富的碳水化合物、氨基酸、微量元素、維生素和生物活性成分,具有抗氧化、抗糖尿病、抗癌、免疫調(diào)節(jié)和抗凝血等多種生物學(xué)和藥理學(xué)特性[3-4]。

沙棘,屬胡頹子科植物,為一種小型喬木或落葉灌木,主要分布于歐洲和亞洲,我國是世界上最大的沙棘生產(chǎn)國[5]。作為一種藥用和食用植物,沙棘的各個部位,包括葉、漿果和莖,都含有豐富的功能性化合物,是一種優(yōu)良的“藥食同源”植物資源。沙棘果實主要在治療心血管疾病和肥胖方面顯示出益處,同時還具有改善血液循環(huán)、抗動脈粥樣硬化、抗炎抗腫、抗菌、抗氧化和防衰老等功效[6-7]。

本試驗把黑木耳、沙棘營養(yǎng)價值豐富和飲料吸收利用率高的優(yōu)勢結(jié)合在一起,通過單因素試驗和響應(yīng)面試驗優(yōu)化復(fù)合型懸浮飲料配方,研究結(jié)果可為復(fù)合懸浮飲料的開發(fā)和推向市場提供一些理論依據(jù),也進(jìn)一步提高其經(jīng)濟(jì)價值。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黑木耳,小龍原生態(tài)特產(chǎn)有限公司;沙棘,呂梁野山坡有限公司;赤蘚糖醇、羥甲基纖維素鈉,食品級,山東三元生物科技股份有限公司;α-淀粉酶(50 U/mg)、α-葡萄糖苷酶(100 U/mg),Sigma公司。

1.2 儀器與設(shè)備

UV1810型紫外分光光度計,青島精誠儀器儀表有限公司;AMR-100型全自動酶標(biāo)分析儀,山東萊恩德智能有限公司。

1.3 方法

1.3.1黑木耳沙棘懸浮飲料的制備

黑木耳沙棘懸浮飲料制備工藝如下:

黑木耳浸泡約40 min,將膨脹后的黑木耳與水以1∶0.5比例加入到打漿機(jī)進(jìn)行破碎,為保證黑木耳片均勻性,將破碎漿液過60目篩網(wǎng),取黑木耳片備用[8]。將挑選清洗后的沙棘果進(jìn)行熱燙﹐添加0.2%檸檬酸、0.2%異抗血酸鈉和0.2%焦亞硫酸鈉水溶液護(hù)色處理后,打漿,過濾取汁,備用[9]。

將處理后的黑木耳、沙棘汁、赤蘚糖醇按照不同比例混合和調(diào)配,以質(zhì)量100 g計,用水進(jìn)行校準(zhǔn),優(yōu)化復(fù)合懸浮飲料的配方。調(diào)配后的飲料灌裝到150 mL玻璃瓶中,高溫瞬時滅菌。滅菌后的飲料冷卻到室溫后于4 ℃冷藏儲存。

1.3.2單因素試驗

(1)黑木耳添加量對復(fù)合懸浮飲料感官品質(zhì)的影響

以質(zhì)量100 g計,固定沙棘添加量8%、赤蘚糖醇添加量11%,考察黑木耳添加量(11.5%、13%、14.5%、16%、17.5%)對復(fù)合懸浮飲料感官品質(zhì)的影響[10]。

(2)沙棘添加量對復(fù)合懸浮飲料感官品質(zhì)的影響

以質(zhì)量100 g計,固定黑木耳添加量14.5%、赤蘚糖醇添加量11%,考察沙棘添加量(5%、6%、7%、8%、9%)對復(fù)合懸浮飲料感官品質(zhì)的影響。

(3)赤蘚糖醇添加量對復(fù)合懸浮飲料感官品質(zhì)的影響

以質(zhì)量100 g計,固定黑木耳添加量14.5%、沙棘添加量7%,考察赤蘚糖醇添加量(9%、10%、11%、12%、13%)對復(fù)合懸浮飲料感官品質(zhì)的影響。

1.3.3響應(yīng)面法優(yōu)化試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上,選擇黑木耳添加量、沙棘添加量、赤蘚糖醇添加量設(shè)計三因素三水平響應(yīng)面試驗,以感官評分為考察指標(biāo),優(yōu)化黑木耳沙棘懸浮飲料的配方,具體試驗因素水平詳見表1。

表1 響應(yīng)面優(yōu)化試驗因素水平

1.3.4.1 理化指標(biāo)檢測

可溶性固形物含量檢測,采用手持式折射儀法[11]測定;pH值的測定,采用pH計。

1.3.4.2 沉淀率的測定

在離心管中加入樣品50 g,設(shè)置離心機(jī)參數(shù)為轉(zhuǎn)速4 000 r/min,離心時間30 min,取離心后的沉淀放入恒溫干燥箱(105 ℃)干燥至恒重[12]。

1.3.4.3 黑木耳沙棘懸浮飲料降糖作用的測定

(1) α-淀粉酶抑制率的測定

羅恬被自己這個詭異的念頭嚇到了。她膽怯地轉(zhuǎn)過身，卻對上一張似笑非笑的臉，是陳洋，不知什么時候，他已經(jīng)無聲地走下樓，赤條條的身體，像一條白色的魚，他問：“你在看什么呢？”

加入20 μL樣品、80 μL雙蒸水和100 μL α-淀粉酶溶液(4 U/mL),25 ℃下水浴5 min后,加入200 μL可溶性淀粉溶液繼續(xù)水浴3 min,取200 μL上述混合液和100 μL DNS試劑85 ℃水浴反應(yīng)15 min,冷卻至室溫后加入900 μL雙蒸水稀釋。利用酶標(biāo)分析儀于540 nm處測定OD值[13]。

式中:A對照為PBS溶液(pH=6.9)代替α-淀粉酶溶液的OD值;A空白為DMSO替換樣品的OD值。

(2) α-葡萄糖苷酶抑制率的測定

加入20 μL樣品和80 μL PBS溶液、100 μL α-葡萄糖苷酶溶液(0.1 U/mL)于25 ℃水浴10 min后,加入50 μL PNPG(5 mM)試劑于25 ℃水浴5 min。分別在0 min、5 min時于405 nm處測定OD值[14]。

式中:A1為反應(yīng)5 min的空白組(DMSO替換樣品);A2為起始空白組;A3為反應(yīng)5 min的樣品組;A4為起始樣品組。

1.3.5感官評價方法

設(shè)計總分以100分計,篩選出10名成員組建評價小組,對黑木耳沙棘懸浮飲料感官品質(zhì)進(jìn)行評價,具體感官評分標(biāo)準(zhǔn)詳見表2。

表2 復(fù)合懸浮飲料感官評價評分標(biāo)準(zhǔn)[9]

1.3.6數(shù)據(jù)處理與分析

采用Statistic和Origin 2019軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理,均平行3次試驗取平均值。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1黑木耳添加量對復(fù)合懸浮飲料感官品質(zhì)影響

由圖1可知,當(dāng)黑木耳添加量為14.5%時,具有最高的感官評分值為92.6分,在此條件下的飲料沙棘汁香氣濃郁,酸甜適中,黑木耳以片狀形態(tài)懸浮效果較好,飲料整體的外觀美觀度高。當(dāng)黑木耳添加量低于14.5%時,黑木耳添加量較少,只簡單懸浮在飲料里且黑木耳的功能性降低。但當(dāng)黑木耳添加量大于14.5%時,黑木耳本身的顏色對飲料的澄清度及色澤帶來了不利的影響且降低了懸浮效果[15]。綜上,選擇黑木耳添加量13%、14.5%、16%進(jìn)一步配方優(yōu)化。

圖1 黑木耳添加量對飲料感官品質(zhì)的影響

2.1.2沙棘添加量對復(fù)合懸浮飲料感官品質(zhì)影響

由圖2可知:當(dāng)沙棘添加量在6%以上時,感官評分值均較高,在80分以上。在添加量為7%時,具有最高的感官評分值為90.4分,復(fù)合懸浮飲料的口感和穩(wěn)定效果均較好。沙棘汁的口感略酸[16],添加的赤蘚糖醇一定,當(dāng)沙棘汁的添加量低于6%時,甜味過濃,當(dāng)沙棘汁的添加量高于8%時,甜味過淡,酸度大于甜度,過高過低都不適宜。綜上,選擇沙棘添加量6%、7%、8%進(jìn)一步配方優(yōu)化。

圖2 沙棘添加量對飲料感官品質(zhì)的影響

2.1.3赤蘚糖醇添加量對復(fù)合懸浮飲料感官品質(zhì)影響

由圖3可知:當(dāng)赤蘚糖醇的添加量在11%以下時,甜度較低,以沙棘汁的酸度為主,有沙棘汁的香氣,但入口后口感淡薄,無回味。當(dāng)赤蘚糖醇的添加量在 11%時,感官評分為91.8分,是最高分,飲料的香氣及口感得到較大提高,適口性較好。當(dāng)赤蘚糖醇糖添加量增加至12%以上時,酸甜度明顯失調(diào)。綜上,選擇赤蘚糖醇添加量10%、11%、12%進(jìn)一步配方優(yōu)化。

圖3 赤蘚糖醇添加量對飲料感官品質(zhì)的影響

2.2 響應(yīng)面試驗結(jié)果

在單因素試驗的基礎(chǔ)上,選擇黑木耳添加量、沙棘添加量、赤蘚糖醇添加量設(shè)計三因素三水平響應(yīng)面試驗,以感官評分為考察指標(biāo),響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果見表3。

表3 響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果

經(jīng)對試驗結(jié)果進(jìn)行多元擬合,得到二次方程式:Y=90.52+0.66A+0.32B+0.39C+0.33AB+0.55AC+0.68BC-4.08A2-3.36B2-3.33C2。

表4 響應(yīng)面試驗?zāi)Ｐ头讲罘治?/p>

表5 復(fù)合懸浮飲料與市售同款飲料理化指標(biāo)結(jié)果

2.3 驗證試驗

通過響應(yīng)面分析結(jié)果可得最佳配方是:黑木耳添加量為15.47%,沙棘添加量為7.09%,赤蘚糖醇添加量為11.12%,感官評分為89.32。因?qū)嶋H情況無法精準(zhǔn),調(diào)整為黑木耳添加量為15.5%,沙棘添加量為7%,赤蘚糖醇添加量為11%,依然是原10名評判人員進(jìn)行感官評價打分,3次平行試驗后獲得的最佳配方的評分值為90.26,與預(yù)測值相對誤差較小,表明模型擬合精度較高,該模型合理有效。

2.4 降血糖試驗結(jié)果

α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶是人體消化吸收起主要作用的酶類,同時也是臨床中控制血糖水平的重要位點[17-18]。在黑木耳沙棘懸浮飲料最優(yōu)配方中,黑木耳添加量為15.5%,沙棘添加量為7%,測定其對α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶的抑制作用。結(jié)果表明:對α-淀粉酶抑制率為(52.36±0.96)%,對α-葡萄糖苷酶抑制率為(50.92±0.57)%,黑木耳和沙棘對α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶均具有顯著的抑制作用,證明黑木耳和沙棘具有一定的降血糖作用。

2.5 理化指標(biāo)結(jié)果

經(jīng)過配方優(yōu)化,得到最佳工藝為黑木耳添加量為15.5%,沙棘添加量為7%,赤蘚糖醇添加量為11%,測定此配方制得的黑木耳沙棘懸浮飲料可溶性固形物含量為7.87%,pH值為4.36,沉淀率為3.67%,與市售同款飲料相似,口感及外觀較好。

3 結(jié)論

通過單因素試驗和響應(yīng)面試驗得到黑木耳沙棘懸浮飲料的最優(yōu)配方是黑木耳添加量為15.5%,沙棘添加量為7%,赤蘚糖醇添加量為11%,在此條件下,制備的飲料色澤呈亮黃色,黑木耳片均勻分布,風(fēng)味協(xié)調(diào),適口性較佳,同時具備一定的降血糖作用。本研究提高了黑木耳沙棘復(fù)合飲料制備工藝的創(chuàng)新性,也為后續(xù)的研究開發(fā)奠定了一定的基礎(chǔ)。