Box-Behnken响应面法优化乳酸菌发酵假酸浆果冻的制作工艺.pdf

Food and Fermentation Science&Food and Fermentation Science&TechnologyTechnology收稿日期：2023-07-16基金项目：贵州省科技计划重大专项课题（黔科合平台人才 2017 5411-06）；国家喀斯特石漠化防治工程技术研究中心建设项目（2012FU125X13）；贵州省中药材现代产业技术体系建设项目（GZCYTX-02）作者简介：张琦（1997-），女，硕士。研究方向：发酵工程。*通信作者：张明生（1963-），男，博士，教授，博士生导师。研究方向：植物生理化学与分子生物学研究。引用格式：张琦，黄海东，谢国芳，等.Box-Behnken响应面法优化乳酸菌发酵假酸浆果冻的制作工艺 J.食品与发酵科技，2023，59（4）：28-3670.Box-Behnken响应面法优化乳酸菌发酵假酸浆果冻的制作工艺张琦，黄海东，谢国芳，张明生*（贵州大学生命科学学院/山地植物资源保护与种质创新教育部重点实验室，贵州贵阳 550025）摘要：以假酸浆（Nicandra physaloides（L.）Gaertn.）籽胶质为原料，牛奶和蔗糖为辅料，通过乳酸菌发酵制作发酵型果冻。应用单因素实验与Box-Behnken响应面法联用，从料液比、牛奶与蔗糖添加量、发酵温度、发酵时间等因素水平上优化乳酸菌发酵假酸浆果冻的制作工艺。结果表明在工艺参数：料液比1 18g/mL、蔗糖添加量7%、牛奶添加量5%、发酵温度38时果冻品质最佳。以此工艺参数制作的假酸浆果冻所含活性物质总黄酮与总多酚含量分别是市售乳酸菌果冻的1.13和1.24倍，且DPPH 和ABTS 清除率分别是市售乳酸菌果冻的1.80和2.42倍，大肠杆菌、霉菌、酵母菌均符合国家标准要求。关键词：假酸浆果冻；乳酸菌发酵；制作工艺；理化指标中图分类号：Q815文献标识码：A文章编号：1674-506X（2023）04-0028-0010Box-Behnken Response Surface Methodology to Optimize the ProductionProcess of Nicandra physaloides Jelly Fermentedby Lactic Acid BacteriaZHANG Qi，HUANG Haidong，XIE Guofang，ZHANG Mingsheng*（Key Laboratory of Plant Resource Conservation and Germplasm Innovation in Mountainous Region（Ministry of Education），School of Life Sciences，Guizhou University，Guiyang Guizhou 550025，China）Abstract：The seed gum of Nicandra physaloides（L.）Gaertn.was used as raw material，milk and sucrose asauxiliary materials，and fermented jelly was prepared by lactic acid bacteria.The single factor experiment andBox-Behnken response surface method were used to optimize the production process of lactic acid bacteriafermentation N.Physaloides jelly from the aspects of solid-liquid ratio，milk and sucrose content，fermentationtemperature and fermentation time.The results showed that the quality of N.Physaloides jelly was the bestwhen the process parameters were：solid-liquid ratio 1 18 g/mL，sucrose content 7%，milk content 5%andfermentation temperature 38.The content of total flavonoids and total polyphenols in the N.physaloidesjelly prepared by this process parameter is 1.13 and 1.24 times of that of the commercially available lacticacid bacteria jelly，and the clearance rate of DPPH and ABTS is 1.80 and 2.42 times of that of the commerciallyavailable lactic acid bacteria jelly，respectively.E.coli，mold and yeast all meet the requirements of thenational standard.Keywords：Nicandra Physaloides jelly；lactic acid bacteria fermentation；producing technology；phychemical indexesdoi：10.3969/j.issn.1674-506X.2023.04-005张琦等：Box-Behnken响应面法优化乳酸菌发酵假酸浆果冻的制作工艺第59卷（总第236期）张琦等：Box-Behnken响应面法优化乳酸菌发酵假酸浆果冻的制作工艺假酸浆（Nicandra physaloides（L.）Gaertn.）为茄科（Solanaceae）假酸浆属（Nicandra）一年生草本植物，在我国四川、贵州、陕西和云南等地都有种植或野生分布1。假酸浆具有繁殖速度快、生长周期短、产籽量大、适应性广、价格低廉等优点2，全草、根、叶含大量生物活性成分，具有抗肿瘤、抗炎、镇静等药理作用3-4。假酸浆籽富含胶质和微量元素，民间常用于制作冰粉，广泛食用，且具有消炎利尿、消暑解渴等作用5-6。目前，国内外对假酸浆的研究主要集中于化学成分及药理作用上，而忽略其胶质在食品生产中的应用，造成胶质资源浪费7。因此，充分开发假酸浆胶质在食品加工等方面的实用功能，对充分利用假酸浆资源具有重要的实际价值。果冻因其外观晶莹剔透和口感爽滑而深受大众喜爱8。然而，为追求风味特别和长保质期，市售果冻添加了大量的人工合成色素和防腐剂，长期食用易对消费者健康造成不利影响9-10。乳酸菌（Lactic acid bacteria，LAB）是一类可利用碳水化合物发酵产生有机酸的微生物11，不仅对人体有益生作用12-13，且因其在发酵过程中能提高维生素含量，产生乙醛、双乙酰等风味物质而被广泛应用于食品工业 14-15。随着经济水平的提高和保健意识的增强，美味可口且兼具营养保健的休闲食品更受消费者的青睐。因此，本研究以假酸浆籽胶质为原料，采用Box-Behnken响应面法优化一套乳酸菌发酵假酸浆果冻的制作工艺。以期丰富果冻生产原料、增加果冻品种的同时也为假酸浆资源的开发利用提供新途径。1材料与方法1.1材料与试剂假酸浆由本实验室科研基地提供，将其当年成熟种子（假酸浆籽）晾干、过筛、除杂后用于本实验；保 加 利 亚 乳 杆 菌（Lactobacillus bulgaricus CICC6045）、嗜 热 链 球 菌（StreptococcusthermophilusCICC 6038），上海保藏生物技术中心；嗜酸乳杆菌（Lactobacillus acidophilus），贵州大学酿酒与食品工程学院微生物实验室；莫匹罗星锂盐和半胱氨酸盐酸盐改良MRS培养基，上海博微生物科技有限公司；标准乳酸链球菌M17培养基，海博生物技术有限公司；ABTS法试剂盒（紫外分光光度法），生工生物工程（上海）股份有限公司；牛奶、蔗糖、CaO（食品级），市售。1.2仪器与设备TA.GEL质构仪，苏州保曼精密仪器有限公司；PHSJ-3F pH计，上海仪电科学仪器股份有限公司；H4-20KR冷冻离心机，湖南可成仪器设备有限公司；THZ-Q台式冷冻恒温振荡器，太仓华大实验仪器科技有限公司；YXQ-100SII立式压力蒸汽灭菌器，上海东亚压力容器制造有限公司；H4-20KR冷冻离心机，湖南可成仪器设备有限公司；600目尼龙袋，市售。1.3实验方法1.3.1假酸浆果冻的工艺流程水、蔗糖煮沸冷却牛奶假酸浆胶质杀菌接种乳酸菌二次活化乳酸菌发酵剂成品冷藏石灰水装瓶发酵1.3.2假酸浆果冻的制作工艺乳酸菌发酵剂的制备16：（1）无菌操作按1%接种量分别将保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌接种于莫匹罗星锂盐和半胱氨酸盐酸盐改良MRS培养基，将嗜热链球菌接种于标准乳酸链球菌M17培养基，37静止培养12h，此为一次活化。再将一次活化的菌液按上述相同条件接种进行二次活化，嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌培养至8h、保加利亚乳杆菌培养至10h后取出放入4冰箱备用。（2）活化后的乳酸菌发酵液以7 000 r/min离心5 min，倒去上清液，再用无菌生理盐水重悬离心3次后于无菌条件下加入经115、15min灭菌的脱脂牛奶中，37培养至凝乳，用于果冻混合发酵。假酸浆果冻的制作：（1）400 mL纯净水添加一定量蔗糖煮沸、冷却至80，加入一定量牛奶，此为混合液。（2）以M假酸浆 V纯净水1 20g/mL称取假酸浆籽装入600目尼龙袋，扎紧袋口并浸入混合液中，待尼龙袋表面渗出白色胶质后，反复挤压揉搓7min，再用600目尼龙袋滤去气泡，获得胶质悬液经巴氏灭菌（90、15s）后分装于100mL发酵瓶中。（3）无菌条件下，将混合菌种（V嗜热链球菌 V保加利亚乳杆菌 V嗜酸乳杆菌1 1 2）以2%接种量接种到100 mL发酵瓶中，再添加7%的石灰水（石灰水由CaO与水按1 40配制，静置20min）密封发酵一定时间，冷藏。1.3.3假酸浆果冻的单因素实验设计根据预实验，设计假酸浆料液比（1 10、1 15、1 20、1 25、1 30 g/mL）、牛奶添加量（2%、4%、6%、8%、10%）、蔗糖添加量（2%、4%、6%、8%、10%）、发酵时间（6、8、10、12、14h）、发酵温度（37、39、41、43、45）进行单因素实验，以质构参数、感官评价、乳292023年第4期酸菌数量和持水力加权后综合得分为评定标准。1.3.4假酸浆果冻的Box-Behnken响应面实验设计基于单因素实验结果，以料液比、牛奶添加量、蔗糖添加量、发酵温度为自变量，通过Box-Behnken设计4因素3水平的响应面实验（见表1），以假酸浆果冻综合得分为响应值，考查各个因素对于响应值的影响程度，以得出假酸浆果冻的最优制作工艺。表1Box-Behnken响应面实验设计因素与水平Tab.1Factors and levels of Box Behnken design水平101因素A 料液比/（g/mL）1：151：201：25B 蔗糖添加量/%6810C 牛奶添加量/%468D 发酵温度/3739411.3.5假酸浆果冻的指标测定乳酸菌测定参考GB 4789.352016 食品安全国家标准 食品微生物学检验 乳酸菌检验；大肠杆菌测定参考GB 4789.32016 食品安全国家标准 食品微生物学检验 大肠菌群计数、霉菌与酵母菌测定参考GB 4789.152016 食品安全国家标准 食品微生物学检验 霉菌和酵母计数；质构参数测定参考胡永正等17方法；持水率测定参考孙静等18方法：将样品放于4冰箱贮藏24h后，吸取假酸浆果冻析出液，称量果冻析水前后的质量，分别记为M1、M2。持水率按公式（1）计算：持水率/%M2M1100（1）总黄酮测定参考SN/T 45922016 出口食品中总黄酮的测定；总多酚测定参考T/AHFIA 0052018植物提取物及其制品中总多酚含量的测定 分光光度法；DPPH清除实验参考张瑞刚等19方法；ABTS清除实验采用ABTS法试剂盒（紫外分光光度法）测定，处理及测定步骤参考试剂盒说明书；酸度测定参考 GB 5009.2392016 食品安全国家标准 食品酸度的测定；感官评价测定参考GB 192992015 食品安全国家标准 果冻，随机抽取20名研究生组成感官评定小组，根据果冻感官评分表（见表2），对其口感、气味、色泽及外观、析出液情况进行评分，满分为100分，得分结果去掉一个最高分和一个最低分，剩余分数的平均值即为最终得分。综合得分20：将感官评价、质构参数、持水力和乳酸菌数量分别按照30%、40%、15%和15%的比重加权求和得综合评分，并以此作为假酸浆果冻的最终评价标准。1.4数据处理使用 Excel 2019 对实验数据进行处理；使用DPS 2018 LSD法进行方差分析，P0.05为显著差异，P0.01为极显著差异；使用Origin 2022作图；使用Design-Expert 12分析实验结果。2结果与分析2.1不同因素对假酸浆果冻的影响2.1.1料液比对假酸浆果冻相关指标的影响随着料液比增加，果冻持水力下降；弹性、咀嚼性、硬度、乳酸菌数量、感官评价及综合得分均先升后降，均在料液比1 20g/mL达到最大值；黏性先降后升，在料液比1 25g/mL达到最小值（见表3）。假酸浆胶质为低甲氧基果胶21，低浓度时羧基基团数量少，与Ca2碰撞机会少，无法高度交联形成具有高持水力、高强度和高弹性的致密凝胶结构22，进而影响质构参数、持水力和感官评价。高浓度虽有利于增强凝胶结构和提高持水力，但浓度过高也会导致其弹性降低、易破碎23。综上，料液比1 20g/mL为最优。2.1.2牛奶添加量对假酸浆果冻相关指标的影响随着牛奶添加量增加，果冻弹性、硬度、持水力下降；黏性、乳酸菌数量上升；感官评价和综合得分表2假酸浆果冻的感官评价Tab.2Sensory evaluation of N.physaloides jelly评价指标口感气味色泽及外观析出液情况满分/分30302020评定标准及得分/分果冻弹性好、酸甜可口（2130）果冻弹性一般、口味偏淡（1120）果冻弹性差、过酸、过甜（010）果冻具有酸奶香味及清香味（2130）果冻酸奶香味及清香味较淡（1120）果冻没有酸奶香味或清香味（010）果冻奶白色、质地均匀，不含气泡（1420）果冻奶白色、质地较差、含少量气泡（713）果冻奶白色、质地不均一、含较多气泡（06）果冻析出液很少（1320）果冻析出液较少（712）果冻析出液较多（06）30第59卷（总第236期）张琦等：Box-Behnken响应面法优化乳酸菌发酵假酸浆果冻的制作工艺先升后降，在添加量为6%时达到最大值（见表4）。果冻的质构参数、持水力取决于Ca2与解离羧基基团结合程度24。牛奶添加量增加，利用乳糖进行生命代谢的乳酸菌数量上升，乳糖转化为乳酸，造成体系内pH下降，解离羧基基团数目下降25，凝胶网络结构减少，导致质构参数、持水力下降。综上，牛奶添加量6%时为最优。2.1.3蔗糖添加量对假酸浆果冻相关指标的影响随着蔗糖添加量的增加，果冻弹性、咀嚼性、硬度下降；黏性、乳酸菌数量上升；感官评价和综合得分先升后降，在添加量为8%时达到最大值（见表5）。蔗糖是亲水大分子，低浓度时可优先与水结合，降低胶质的溶剂化程度而增强凝胶强度，高浓度时溶剂化程度越低，分子构象越紧，越不利于凝表3料液比对假酸浆果冻各项指标及综合得分的影响Tab.3Effects of the ratio of material to liquid on various indexes and comprehensive scores of N.physaloides jelly料液比/（g/mL）1 101：151：201：251：30相关指标及综合得分弹性/mm0.540.10bc0.580.06ab0.690.01a0.470.07c0.460.00c黏性/（gf/sec）3.670.75a1.950.28b1.930.24b0.890.18c1.280.47bc咀嚼性/gf3.030.98b8.753.10ab14.321.08a4.011.61b3.390.53b硬度/gf15.610.32c25.892.35b40.782.03a24.212.67b17.422.23c持水率/%99.970.04a99.880.19a97.510.90b93.150.64c88.251.16d乳酸菌数量/（108CFU/g）10.330.50d18.761.19c24.570.76a22.870.25b9.200.87d感官评价/分83.662.07b85.641.50b88.660.58a83.491.28b79.590.82c综合得分/分46.764.45d65.692.27b83.610.81a57.061.97c24.621.55e注：表中同列不同小写字母表示差异显著（P0.05）。下同。表4牛奶添加量对假酸浆果冻各项指标及综合得分的影响Tab.4Effects of milk addition amount on various indexes and comprehensive scores of N.physaloides jelly牛奶/%246810相关指标及综合得分弹性/mm0.640.00a0.630.04a0.520.02b0.390.05c0.310.07c黏性/（gfsec）2.530.64b2.560.00b2.710.63b3.070.14b4.830.95a咀嚼性/gf10.160.13a10.431.98a5.050.52b4.200.54bc2.560.69c硬度/gf51.632.81a50.954.12a41.642.43b24.291.06c18.661.62d持水率/%85.901.16a83.780.83b83.850.29b80.981.50c78.340.39d乳酸菌数量/（108CFU/g）26.301.25e30.070.47d48.231.50c53.671.01b56.231.31a感官评价/分80.851.37c85.421.02b89.100.56a76.201.43d72.331.19e综合得分/分58.900.15c63.790.50b77.920.75a46.300.77d30.181.30e表5蔗糖添加量对假酸浆果冻各项指标及综合得分的影响Tab.5Effects of sucrose addition amount on various indexes and comprehensive scores of N.physaloides jelly蔗糖/%246810相关指标及综合得分弹性/mm0.630.02a0.580.01a0.470.06b0.320.02c0.310.03c黏性/（gfsec）2.160.40c3.100.81bc3.170.75b5.740.08a6.450.27a咀嚼性/gf12.260.18a9.360.43b5.970.70c5.450.49c3.890.38d硬度/gf42.351.10a34.530.46b29.910.25c26.771.02d25.110.34e持水率/%85.733.25a85.550.53a81.980.32a83.200.77a82.573.79a乳酸菌数量/（108CFU/g）22.730.75c23.070.15c27.300.92b30.870.93a32.070.92a感官评价/分76.480.53d78.590.31c81.061.12b87.640.85a77.181.33cd综合得分/分41.460.74c42.541.64c48.311.71b64.441.82a37.453.18d312023年第4期胶结构的形成。此外，高浓度蔗糖易夺取凝胶结构内部的水分，导致凝胶萎缩从而影响果冻的质构参数24，26。蔗糖添加量增加，乳酸菌数量上升，有机酸上升，解离羧基基团数目下降，凝胶强度下降25。在添加量为2%6%时，果冻整体偏酸，添加量为10%时，果冻整体偏甜，添加量为8%时，果冻整体较适宜，此时感官得分也最高。综上，蔗糖添加量8%时最优。2.1.4发酵时间对假酸浆果冻相关指标的影响随着发酵时间的增加，果冻弹性、咀嚼性、硬度、持水力下降；黏性上升；乳酸菌数量、感官评价、综合得分先升后降，乳酸菌数量在10h达到最大值，感官评价、综合得分在8 h时达到最大值（见表6）。初始乳糖、蔗糖丰富，pH适宜，乳酸菌数量在610h上升，1014 h下降。并在此过程中不断产生有机酸，导致pH下降，游离羧基基团数目减少，不利于与Ca2结合25。进而影响质构参数、持水力及感官评价，综上，发酵时间8h时为最优。2.1.5发酵温度对假酸浆果冻相关指标的影响随着发酵温度的上升，果冻弹性、咀嚼性、硬度、持水力下降；黏性上升；乳酸菌数量、感官评价和综合得分先升后降，在发酵温度39时达到最大值（见表7）。发酵温度升高，加速胶质分子在溶液中的移动速率，降低形成稳定交联区的概率27，同时也减弱胶质分子之间的氢键作用力，降低凝胶强度28。发酵温度39 时，乳酸菌数量达到最高值2.37109CFU/g，可有效产生乙醛、双乙酰等风味物质而赋予消费者较好的感官体验14。综上，发酵温度39时为最优。2.2Box-Behnke响应面实验结果2.2.1回归模型建立及方差分析使用Design-Expert 12软件进行Box-Behnken优化实验，水平及响应值见表8，并对其进行二元回归方程拟合及方差分析。该回归模型差异极显著（P0.01），失拟项不显著（P0.05），说明模型拟合程度好，可用于预测实际情况。R20.953 3，R2Adj0.906 6，表明该模型可用于假酸浆果冻制作工艺的优化。模型中一次项B 达到显著（P0.05），其余一次项均达到极显著（P0.01），除交互项CD对响应值综合得分影响显表6发酵时间对假酸浆果冻各项指标及综合得分的影响Tab.6Effects of fermentation time on various indexes and comprehensive scores of N.physaloides jelly时间/h68101214相关指标及综合得分弹性/mm0.690.00a0.680.03ab0.650.02bc0.610.02c0.450.03d黏性/（gfsec）1.900.08d2.830.26c3.250.03b3.900.04a4.110.10a咀嚼性/gf14.610.79a13.840.72a11.380.78b9.430.25c4.330.26d硬度/gf43.700.06a42.710.34a40.950.69b39.880.22b34.801.48c持水率/%77.222.26a76.250.91ab72.791.84bc72.721.40c69.712.73c乳酸菌数量/（108CFU/g）10.400.26c16.370.25a17.130.81a12.570.60b9.270.51d感官评价/分85.111.46a86.481.18a84.891.06a82.210.66b78.610.66c综合得分/分68.661.13b76.761.41a66.341.72b46.891.44c19.430.89d表7发酵温度对假酸浆果冻各项指标及综合得分的影响Tab.7Effects of fermentation temperature on various indexes and comprehensive scores of N.physaloides jelly温度/3739414345相关指标及综合得分弹性/mm0.620.00a0.570.00a0.560.03a0.460.03b0.460.07b黏性/（gfsec）3.780.16c4.291.02bc4.680.61bc5.340.70ab6.060.36a咀嚼性/gf6.390.13a4.570.04b4.460.58b4.190.70b3.900.66b硬度/gf51.510.62a43.330.36b41.870.60c38.300.44d32.050.91e持水率/%92.192.68a92.081.49a85.360.75b83.730.50bc81.172.20c乳酸菌数量/（108CFU/g）20.870.95b23.671.36a22.632.00ab12.900.26c0.310.06d感官评价/分85.440.52b87.771.44a85.721.74ab80.411.06c77.570.49d综合得分/分52.192.51a55.190.72a44.200.75b28.652.28c11.342.03d32第59卷（总第236期）张琦等：Box-Behnken响应面法优化乳酸菌发酵假酸浆果冻的制作工艺著外（P0.05），其余交互项均不显著（P0.05），二次项A2、B2、C2、D2均达到极显著（P0.01）。由P值可知，4个因素对假酸浆果冻制作工艺综合得分的影响大小依次为ACDB（见表9）。经逐步回归得到二次多项式方程：Y68.888.61A3.30B8.25C5.54D0.2125AB1.05AC0.6525AD1.34BC1.77BD4.59CD13.15A28.68B210.81C212.01D22.2.2各因素交互作用分析使用Design-Expert 12软件对表8的实验结果进行响应面图绘制，通过响应面3D图和等高线图可以直观地反映两个因素之间的交互作用对假酸浆果冻综合得分的影响，响应面曲面坡度越陡峭，等高线图越接近椭圆形，说明两个因素之间的交互作用对响应值的影响越显著，反之则表示两两因素的交互作用不显著。图1显示了料液比、蔗糖添加量、牛奶添加量、发酵温度4个因素两两之间的交互作用对假酸浆果冻综合得分的影响，响应面3D图都为开口朝下的伞状曲面，曲面有最高点，存在最大值。CD的响应面曲线最陡，且等高线密集，因此牛奶添加量与发酵温度的交互作用对假酸浆果冻综表8假酸浆果冻Box-Behnken实验设计及综合评价响应值Tab.8Response value of Box-Behnken test design andcomprehensive evaluation of N.Physaloides jelly实验编号1234567891011121314151617181920212223242526272829因素A11111100000000000000000111111B00101000110010011110001100100C11000001100001011011100010010D00010101010011000101101001001综合评价/分63.241.7943.301.2657.021.1950.140.2848.141.0061.170.5475.150.7530.490.2761.331.0635.790.4366.120.4266.110.7542.841.1155.540.6766.190.0648.230.5637.690.7355.800.4256.141.5144.071.2150.781.8870.820.7255.840.5335.821.1243.190.3227.860.6343.851.0727.450.5741.500.56表9假酸浆果冻Box-Behnken实验方差分析Tab.9Variance analysis of Box Behnken testof N.Physaloides jelly来源模型A料液比B蔗糖添加量C牛奶添加量D发酵温度ABACADBCBDCDA2B2C2D2残差失拟项纯误差总和R20.9533平方和4466.81889.93131.01816.59368.520.18064.411.707.1612.5784.091122.48488.55757.79935.98218.73153.1365.604685.55R2Adj0.9066自由度14111111111111111410428均方319.06889.93131.01816.59368.520.18064.411.707.1612.5784.091122.48488.55757.79935.9815.6215.3116.40F值20.4256.968.3952.2723.590.01160.28230.10900.45800.80445.3871.8431.2748.5059.910.9337P值0.0001*0.0001*0.0117*0.0001*0.0003*0.91590.60360.74620.50960.38500.0360*0.0001*0.0001*0.0001*0.0001*0.5797注：*表示差异显著（P0.05）；*表示差异极显著（P0.01）。332023年第4期合得分的影响最为显著；其他交互项的响应曲面均较为平缓，等高线疏松，该结论与表9中结果一致。2.2.3最佳优化结果及验证实验经响应面优化得到假酸浆果冻的最佳制作工艺：料液比1 18.301g/mL、蔗糖添加量7.695%、牛奶添加量5.283%、发酵温度38.718，在此制作工艺条件下，假酸浆果冻综合得分理论值为 72.46 分。考虑到实际生产的客观条件，将最优条件修正：料液比1 18g/mL、蔗糖添加量7%、牛奶添加量5%、发酵温度38，在此制作工艺下进行3次平行实验验证，假酸浆果冻平均综合得分为72.11分，与理论预测值（72.46分）误差值为0.35分，说明该模型与实际情况拟合度高，模型预测效果好，可在实际生产中运用该模型优化的制作工艺生产假酸浆果冻。2.3假酸浆果冻活性成分、抗氧化能力及贮藏实验分析2.3.1假酸浆果冻活性成分及抗氧化能力分析假酸浆果冻总黄酮含量为0.09mg/g、总多酚含量为119.57mg/g。总黄酮含量是未发酵假酸浆胶质的1.50倍、市售乳酸菌果冻的1.13倍（见图2a）；总图1两两因素交互作用对假酸浆果冻制作工艺综合得分影响的响应曲图Fig.1Response curve of the influence of the interaction of two factors on the comprehensive scoreof the manufacturing process of N.Physaloides jelly20304050607080a综合得分/分678910252321191715B：蔗糖添加量/%A：料液比/（g/mL）20304050607080b综合得分/分45678252321191715C：牛奶添加量/%A：料液比/（g/mL）20304050607080c综合得分/分3738394041252321191715D：发酵温度/A：料液比/（g/mL）20304050607080d综合得分/分45678109876C：牛奶添加量/%B：蔗糖添加量/%20304050607080e综合得分/分3738394041109875D：发酵温度/B：蔗糖添加量/%20304050607080f综合得分/分373839404187654D：发酵温度/C：牛奶添加量/%34第59卷（总第236期）张琦等：Box-Behnken响应面法优化乳酸菌发酵假酸浆果冻的制作工艺多酚含量是未发酵假酸浆胶质的3.90倍、市售乳酸菌果冻的1.24倍（见图2b）。表明发酵过程中微生物产生的水解酶和有机酸可促进膳食纤维中复杂形式的类黄酮、酚类物质释放为可溶性的自由形式，使总黄酮和总多酚含量增加29。随着活性成分含量提高，假酸浆果冻的抗氧化能力也随之增强，假酸浆果冻经乳酸菌发酵后其DPPH 清除能力是未发酵假酸浆胶质的 2.63 倍、市售乳酸菌果冻的1.80倍。ABTS 清除能力是未发酵假酸浆胶质的4.22倍、市售乳酸菌果冻的2.42倍（见图2c）。表明乳酸菌在丰富果冻口味的同时，也显著提高了其活性成分的含量从而增强了抗氧化能力。2.3.2假酸浆果冻贮藏结果分析贮藏实验相关指标测定均参考“1.3.5”方法，贮藏过程中假酸浆果冻的pH、乳酸菌数量下降，酸度上升（见图3a、图3b和图3c）。表明在低温环境下乳酸菌仍可将糖转化为乳酸，这与宋军霞等研究结果一致30，不同的是，贮藏过程中假酸浆果冻的pH、酸度及乳酸菌数量的变化趋势较小，且整个过程中乳酸菌数量仍远远大于 食品安全国家标准 发酵图2假酸浆果冻活性成分含量及抗氧化能力对比图Fig.2Comparison of the active ingredient content and antioxidant capacity of N.Physaloides jelly注：a.总黄酮含量图；b.总多酚含量图；c.抗氧化能力图；图中不同小写字母表示差异显著（P0.05）。120100806040200b总多酚含量/（mg/g）假酸浆胶质假酸浆果冻市售乳酸菌果冻cab0.100.00a总黄酮含量/（mg/g）cab0.080.060.040.02假酸浆胶质假酸浆果冻市售乳酸菌果冻cabbacc抗氧化能力/%0246810假酸浆胶质假酸浆果冻市售乳酸菌果冻DPPH法ABTS法图3假酸浆果冻贮藏结果Fig.3Results of storage test of N.Physaloides jelly注：a.pH；b.酸度；c.乳酸菌；d.持水率；e.弹性；f.感官评价。d持水率/%105100959085807565246810121416时间/d70apH246810121416时间/d4.404.354.304.254.204.154.104.05b酸度/T201816141210246810121416时间/d8c乳酸菌/（108CFU/g）246810121416时间/d0.00.51.01.52.02.5e弹性/mm246810121416时间/d0.20.40.60.81.0f感官评价/分100959085807565246810121416时间/d70352023年第4期乳 规定数量。贮藏第9 d后乳酸菌数量显著下降（P0.05）（见图3c），推测原因为乳酸菌在消耗营养物质的同时也产生不利于自身生长的代谢产物（如乳酸）31。由于果冻是固体食品，乳酸菌在其流动性差，导致乳酸菌生长周围可利用的营养物质少从而加快其数量下降。随着环境的pH下降、酸度上升，假酸浆果冻的持水力、弹性和感官评价总体均下降（见图 3d、图 3e 和图 3f），目前很少有关于胶质食品贮藏期间析水原因的报道，推测可能是乳酸菌在后发酵中消耗蔗糖导致体系内的亲水剂减少，果胶分子之间彼此靠近形成的长链胶束遭到破坏而导致水分子流失32，凝胶强度下降造成感官得分下降。综合贮藏期间各指标得出，7d内进食假酸浆果冻效果较好。大肠杆菌，酵母、霉菌也均符合国家标准。3结论目前国内外主要集中研究假酸浆的化学成分与药理作用，忽略其胶质在食品生产中的应用7。导致假酸浆胶质资源的浪费。因此，开发假酸浆胶质在食品加工等方面的实用功能，对充分利用假酸浆资源具有重要的实际价值。有文献证实假酸浆胶质为低甲氧基果胶21，且影响其凝胶的因素包括Ca2浓度、pH值、温度、胶质浓度及溶质含量（蔗糖浓度）等24。因此，可推测料液比、牛奶与蔗糖添加量、发酵时间、发酵温度均可通过影响果冻凝胶因素从而影响果冻的凝胶强度。在本研究中，首先采用单因素实验，分析并考察不