王丹 徐州生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇徐州，221000

黃芪作為一味常見中藥，常被用于提高免疫力的保健藥品，研究表明其有效成分黃芪多糖[1-2]確實有提高免疫力、抗衰老、防癌癥和軟化心血管等功效[3-5]。酸奶營養(yǎng)豐富且風(fēng)味較佳。將黃芪多糖加入酸奶中，有效提升酸奶的保健功能和價值。本文是將黃芪提取液與脫脂牛奶共同發(fā)酵，以感官測評得分為考察指標，從蔗糖的添加量、黃芪提取液的添加量、發(fā)酵的時間三方面優(yōu)化，對黃芪保健酸奶的研發(fā)提供相應(yīng)的技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

軒慶黃芪：徐州軒慶藥店；蒙牛脫脂奶粉：蒙牛集團；玉堂食品級蔗糖：徐州玉堂食品公司；保加利亞乳桿菌，嗜熱鏈球菌（前期試驗自存）。

1.2 試驗儀器

YXQ-SG46-280SA高壓立式滅菌鍋；BCD-203TM(E)美的冰箱；BS110S電子天平；TS-211B型全溫振蕩培養(yǎng)箱；SW-CJ-IF超凈雙人工作臺。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

黃芪提取液的制備：將黃芪飲片粉碎過篩后，在75℃、450W條件下超聲提取15min，用乙醇沉降取上清液濃縮得黃芪提取液。

混合均質(zhì)：將脫脂牛奶、蔗糖與黃芪提取液按一定百分比混合，壓力18MPa，均質(zhì)2 min。

發(fā)酵：接種滅菌后常溫混合液中，42℃下發(fā)酵。

后熟：將成型后酸奶在4℃下后發(fā)酵24h[6-10]。

1.3.2 單因素試驗設(shè)計

（1）黃芪提取液添加量：蔗糖添加量10%，菌接種量1.5%，發(fā)酵時間5.5 h時，考察黃芪提取液添加量（1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%）對感官測評得分的影響。

（2）蔗糖添加量：黃芪多糖添加量5%，菌種接種量1.5%，發(fā)酵時間5.5 h時，考察蔗糖添加量（6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%）對感官測評得分的影響。

（3）菌接種量：蔗糖添加量10%，黃芪提取液添加量5%，發(fā)酵時間5.5h，考察菌種接種量（0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%）對感官測評得分的影響。

（4）發(fā)酵時間：蔗糖添加量10%，黃芪提取液添加量5%，菌接種量1.5%，考察發(fā)酵時間（4h、4.5h、5 h、5.5h、6 h、6.5h、7 h、7.5h、8 h）對感官測評得分的影響。

1.3.3 響應(yīng)面試驗

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，選擇黃芪提取液添加量（A）、蔗糖添加量（B）、發(fā)酵時間（C）作自變量，以感官評分得分（Y）為響應(yīng)值，進行響應(yīng)面優(yōu)化試驗。3次平行試驗，取平均值。響應(yīng)面試驗設(shè)計因素與水平見表1。

表1黃芪酸奶發(fā)酵工藝優(yōu)化因素與水平Table 1 Optimization factors and level of astragalus yoghurt fermentation process

1.3.4 指標測定

感官評定方法：本試驗挑選了10個熟悉專業(yè)感官評價的學(xué)生對黃芪保健酸奶從色澤、氣味、口味、組織狀態(tài)四個方面進行感官評價。最終評價得分為3次試驗的均值，感官評測標準詳見表2。

表2 黃芪酸奶感官評定標準Table 2 Sensory for sensory evaluatievaluationofastragalus yogurt

2 結(jié)果與分析

2.1蔗糖添加量的考察

分析圖1可得，隨著蔗糖百分比的增加，感官測評先升高后降低，當添加量為8%-12%時感官測評值均在85分以上。因此，選蔗糖最適添加量范圍為8%-12%。

圖1 蔗糖添加量的單因素試驗結(jié)果Fig.1 Single factor test results of sucrose content

2.2 黃芪提取液添加量的考察

圖2 黃芪提取液添加量的單因素試驗結(jié)果Fig.2 The influence of astragalusextract dosage

分析實驗結(jié)果可得，隨著黃芪提取液添加量的逐漸升高，感官測評得分先升高后降低，當添加量在4%-6%之間時，感官測評結(jié)果均高于85。因此，選黃芪提取液添加量范圍為4%-6%。

2.3菌種接種量的考察

分析圖3，隨著接種量的提升，感官測評得分先升高后降低，但在一定范圍內(nèi)菌種接種量對感官測評得分影響不如其他單因素顯著，因此選最佳接種量為3%即可。

圖3 菌種添加量的單因素試驗結(jié)果Fig.3 The influence of strain addition

2.4 發(fā)酵時間的考察

圖4 發(fā)酵時間的單因素試驗結(jié)果Fig.4 The influence of fermentation time

分析實驗數(shù)據(jù)可得，隨著發(fā)酵時間的增長，感官測評得分先升高后降低，當發(fā)酵時間在5h-6 h時，感官測評得分均高于85。因此，選發(fā)酵時間考察范圍為5h-6 h。

2.5模型的建立及參數(shù)分析結(jié)果

黃芪酸奶發(fā)酵中心組合試驗設(shè)計矩陣及試驗結(jié)果見表3。蔗糖添加量、黃芪提取液添加量、發(fā)酵時間對感官測評得分（Y）的響應(yīng)面模型為：Y=-531.7+51.9A+101.0B+35.9C-0.3AB-0.3AC-4.0BC-2.4A2-7.5B2-1.1C2。方差分析和顯著性檢驗可知（表4）。感官測評得分的模型中的P值＜0.01，說明該模型的感官測評得分極顯著；失擬項P值為0.4028（P＞0.05），說明不顯著；同時該模型的R2為0.9979接近1，表明試驗數(shù)據(jù)與回歸數(shù)學(xué)模型擬合性良好，能夠用上述模型較好地預(yù)測各指標的實際值。

表3 黃芪酸奶發(fā)酵工藝優(yōu)化試驗設(shè)計結(jié)果Table 3 Experimental design of optimum fermentation process for astragalus yoghurt

表4 方差分析Table 4 Variance analysis

模型回歸系數(shù)顯著性檢驗結(jié)果見表4。各試驗因素對感官評價指標的影響呈線性關(guān)系，且該模型極顯著（P＜0.01）；蔗糖添加量、黃芪提取液添加量、發(fā)酵時間、黃芪提取液添加量和發(fā)酵時間的交互作用、蔗糖添加量的二次項、黃芪提取液添蔗糖添加量的二次項、發(fā)酵時間的二次項對感官測評得分P值均＜0.01，說明線性效應(yīng)極顯著；蔗糖添加量和黃芪多糖提取液添加量交互作用、蔗糖添加量和發(fā)酵時間的交互作用，發(fā)酵時間的二次項對感官測評得分中P值均＞0.05，說明影響不顯著。

2.3 響應(yīng)曲面結(jié)果分析

利用Design-Expert 7.0中的等高線圖和3D圖對3因素間的交互作用分析。

由圖5可知，在B和C不變的情況下，增加蔗糖添加量，會使感官測評得分先遞增再遞減。在A和C不變的情況下，隨著黃芪提取液添加量的提升，感官測評得分也先升高后降低。

圖5等高線和響應(yīng)面圖Fig.5 Contour plot and response surface plot

2.4 試驗優(yōu)化結(jié)果

試驗結(jié)果分析可得，以感官測評得分為考察指標，得到黃芪保健酸奶發(fā)酵工藝條件為蔗糖添加量10.07%，黃芪提取液添加量 4.95%，發(fā)酵時間為 6.00 h，預(yù)測的感官測評得分為88.18分。考慮實際試驗操作最后確定優(yōu)化條件為：蔗糖添加量10%，黃芪提取液添加量為5%，發(fā)酵時間為6 h。做3次平行試取平均值為88分，與預(yù)測值88.18分基本接近，表明該模型對黃芪保健酸奶發(fā)酵工藝的優(yōu)化可靠。

3 結(jié)論

本研究利用前期試驗成果即黃芪提取液，添加入黃芪酸奶中進行發(fā)酵，研究蔗糖添加量、黃芪提取液添加量、菌種接種量和發(fā)酵時間對黃芪酸奶發(fā)酵的影響。用單因素試驗法和響應(yīng)面法優(yōu)化，優(yōu)化結(jié)果為添加10%的蔗糖，添加5%的黃芪提取液，發(fā)酵6 h，最終的感官測評得分為88分，與模型預(yù)測值十分接近。黃芪保健酸奶的風(fēng)味良好，基本達到市售水平。綜合研究可得，本試驗為保健酸奶的開發(fā)研究提供了一條新的研究方向。