李雙芳，吳博雄，周俊杰，張子陽，曹騰飛，劉生杰,2，季春艷

（1.阜陽師范大學(xué)信息工程學(xué)院，安徽 阜陽 236041；2.阜陽師范大學(xué) 生物與食品工程學(xué)院，安徽 阜陽 236037）

黃秋葵簡稱秋葵，是錦葵科、屬一年生草本植物，有很高的營養(yǎng)價值和食用價值，素有“綠色人參”之稱[1]。黃秋葵原產(chǎn)地非洲，近年來在世界范圍內(nèi)廣泛種植，目前在我國的安徽、湖南、湖北、廣東等省栽培面積也較為廣泛[2]。黃秋葵嫩莢中包含多種氨基酸、微量元素、各種維生素等營養(yǎng)物質(zhì)[3-4]，同時富含多種活性成分如多糖、黃酮、生物堿、果膠類物質(zhì)[5]。

因此，可以用黃秋葵作為原料，開發(fā)具有糖尿病、惡性腫瘤、機(jī)體免疫力低下、失眠、延緩衰老等輔助治療的功能性食品。Kahlon 等[6]發(fā)現(xiàn)黃秋葵具有較高的膽酸結(jié)合能力，長期服用具有降血脂功效。Yun-Jiao Z 等[7]發(fā)現(xiàn)黃秋葵中粗多糖、黃酮類化合物和總酚類化合物具有較強(qiáng)的抗氧化活性和抗疲勞的功效。同時有研究表明，黃秋葵嫩果莢中蘊(yùn)含多種生物活性物質(zhì)，具有促進(jìn)消化和胃腸道蠕動、改善便秘、滋陰補(bǔ)陽等功能[8-9]。葛根在我國歷史悠久，也是藥食同源植物[10]。相關(guān)資料顯示，葛根中所含葛根素、苷元以及大豆苷等多種異黃酮類化合物,在心血管系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)疾病治療中發(fā)揮著積極的作用[11]。王霜[12]等研究發(fā)現(xiàn)葛根異黃酮能明顯降低大鼠血糖，改善血清中膽固醇的配比。同時，葛根中的膳食纖維含量也較高[13]，具有較好的降糖降脂作用[14]。

目前市場上，秋葵和葛根深加工產(chǎn)品較少，品種較單一，產(chǎn)品附加值低。因此，充分利用秋葵資源，開展深加工具有重要的現(xiàn)實(shí)和經(jīng)濟(jì)意義。營養(yǎng)代餐粉是由多種養(yǎng)生食材低溫干制后獲得的粉，未經(jīng)膨化，在加工過程中也未添加任何速溶劑，因此能最完整地保留原料的營養(yǎng)成分，集均衡、食用方便等優(yōu)點(diǎn)于一身[15-16]。試驗(yàn)結(jié)合噴霧干燥技術(shù)制備秋葵粉，再與葛根粉、脫脂乳粉、木糖醇進(jìn)行調(diào)配制得復(fù)合營養(yǎng)粉，采用響應(yīng)面優(yōu)化法對配方進(jìn)行探討和優(yōu)化，既可有效補(bǔ)充人體所需營養(yǎng)成分，具有飽腹感，又能避免體重上升，有效預(yù)防肥胖、降低血脂血糖含量，以期為黃秋葵、葛根的開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮黃秋葵：阜陽市大潤發(fā)超市采購；熟葛根塊：安徽燕之坊食品有限公司；木糖醇、維生素C、檸檬酸均為食品級：河南萬邦實(shí)業(yè)有限公司；果膠酶（酶活3 萬U/g）：上海騰準(zhǔn)生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

榨汁機(jī)（MJ-BL35D5）：美的集團(tuán)有限公司；數(shù)顯恒溫水浴鍋（HH-4）：榮華儀器有限公司；實(shí)驗(yàn)室高剪切分散乳化均質(zhì)機(jī)（A25）：上海喬榮電子科技有限公司；實(shí)驗(yàn)型噴霧干燥機(jī)（RY-1500）：上海銳元機(jī)械設(shè)備有限公司；多功能粉碎機(jī)：永康市艾澤拉電器有限公司；電子天平（JA2003）:上海橫平科學(xué)儀器有限公司；單目折光儀:上海卓光儀器科技有限公司；定氮儀（KDN103F）：上海纖檢儀器有限公司；脂肪測定儀（SOX406）：濟(jì)南海能儀器股份有限公司；原子吸收光度計（SP-3520AA），上海光譜儀器有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 復(fù)合營養(yǎng)粉工藝流程

新鮮秋葵→清洗→漂燙→榨汁粗濾→果膠酶處理→過濾→添加助干劑→均質(zhì)→噴霧干燥→過篩→秋葵粉→調(diào)配（葛根粉、脫脂乳粉、木糖醇）→成品。

1.3.2 操作要點(diǎn)

（1）原料挑選：選擇新鮮且無腐爛、變質(zhì)的秋葵作為原料；

（2）清洗：加水反復(fù)，輕柔清洗3 次；

（3）護(hù) 色：在鮮秋葵漿中加入0.4%的VC 和0.1%的檸檬酸進(jìn)行護(hù)色；

（4）酶解：加入一定量的果膠酶對秋葵漿，放在恒溫水浴鍋中進(jìn)行酶解；

（5）過濾：將酶解后的秋葵漿過100 目篩，棄去濾渣，漿液備用；

（6）均質(zhì)：加入一定比例的助干劑后進(jìn)行均質(zhì)；

（7）噴霧干燥：將均質(zhì)好的秋葵漿進(jìn)行噴霧干燥，進(jìn)口溫度180 ℃，出口溫度100 ℃，風(fēng)機(jī)功率50 Hz，蠕動泵流量20 r/min[17]；

（8）將熟制葛根用粉碎機(jī)粉碎后過120 目篩，獲得葛根粉。

1.3.3 秋葵漿酶解條件的確定

稱取一定量的果膠酶加入到秋葵漿液中，置于恒溫水浴鍋中保持一段時間，對秋葵漿液進(jìn)行酶解，以可溶性固形物含量作為評價指標(biāo)，分別考察酶解溫度（20、30、40、50、60、70 ℃）、酶解時間（30、40、50、60、70、80 min）、pH（2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5）、果膠酶添加量（0.01%、0.0 5%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%）對秋葵漿液的影響。

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以可溶性固形物為評價指標(biāo)，設(shè)計L9(34)正交試驗(yàn)（見表1），選擇最佳酶解條件。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表

1.3.4 復(fù)合營養(yǎng)粉配方的確定

（1）單因素試驗(yàn)

在預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以感官評分作為評價指標(biāo)，考查秋葵粉添加量（2.0 g、3.0 g、4.0 g、5.0 g、6.0 g）、葛根粉添加量（2.0 g、2.5 g、3.0 g、3.5 g、4.0g）、脫脂乳粉添加量（2 g、2.5 g、3.0 g、3.5 g、4 .0g）、木糖醇添加量（1.5 g、2.0 g、2.5 g、3.0g、3.5g）對秋葵葛根復(fù)合營養(yǎng)粉的感官品質(zhì)的影響。

（2）響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

綜合考慮單因素試驗(yàn)的結(jié)果，選取秋葵粉（A）、脫脂乳粉（B）、木糖醇（C）作為主要影響因素，以秋葵復(fù)合營養(yǎng)粉感官評分（Y）作為考察值，設(shè)計三因素三水平響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，因素水平見表2。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)因素和水平表

1.3.5 復(fù)合營養(yǎng)粉的感官評定

由10 名具有感官評定經(jīng)驗(yàn)的人員成立感官評定小組，對秋葵復(fù)合營養(yǎng)粉的色澤、風(fēng)味、口感和沖調(diào)性進(jìn)行感官評定，評分標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)見表3，最后根據(jù)四個項目權(quán)重計算營養(yǎng)粉的綜合評分。

表3 復(fù)合營養(yǎng)粉感官評價標(biāo)準(zhǔn)

1.3.6 數(shù)據(jù)處理

采用Origin 8.5.1 對單因素實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和作圖分析，采用Design-Expert V8.0.6 進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計及數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 秋葵漿的酶解條件的確定

2.1.1 酶解條件對秋葵漿酶解效果的影響

秋葵漿液經(jīng)果膠酶處理后，得到的主要產(chǎn)物是可溶于水的半乳糖醛酸[18]，可有效降低秋葵漿的黏度，因此采用可溶性固形物含量來評價果膠酶處理效果。由圖1(a)可知，酶解溫度在20-50℃時，秋葵漿液中可溶性固形物含量隨著酶解溫度的升高呈上升趨勢，之后反而下降，可能是由于酶本身屬于蛋白質(zhì)，隨著溫度升高，果膠酶性質(zhì)發(fā)生變化，溫度過高導(dǎo)致酶活降低引起的[19]，故選擇最佳酶解溫度為50℃。分別測定不同酶解時間可溶性固形物含量，結(jié)果如圖1(b)所示，當(dāng)酶解60min后，可溶性固定物含量不再增加。這可能是由于最初隨著酶解時間延長，底物與酶接觸時間更充分，更容易獲取目標(biāo)物，但是隨著時間的推移酶活性會降低引起的[20]，故最佳酶解時間為60min。用檸檬酸調(diào)節(jié)酶解液的pH，由圖1(c)可知，隨著pH的變化，秋葵酶解液中可溶性固形物含量呈先增加后減少的趨勢，其中pH 為3.5 時，可溶性固形物含量最高，因此選擇酶解液的最適pH 為3.5。由圖1(d)可知，在酶添加量為0.01%-0.15%范圍內(nèi)時，可溶性固形物含量快速上升，之后不再增加，果膠酶最適添加量為0.15%。主要是由于加酶量較少時不能充分與底物結(jié)合，隨著添加量增加，單位體積秋葵漿液中酶分子數(shù)量增加，使其與底物充分結(jié)合，酶解效果提高[20]。

圖1 酶解條件單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.2 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

為得到最佳的酶解效果，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上設(shè)計正交試驗(yàn)，以可溶性固形物含量為評價指標(biāo)。由表4 中R 值可知，四個因素影響酶解效果的主次順序?yàn)镃>D>A>B，即果膠酶添加量影響最大，其次是酶解pH、酶解溫度和酶解時間。由K值可知，最佳酶解條件為A1B1C1D2，即酶解溫度45 ℃、酶解時間50 min、果膠酶添加量0.10%、酶解pH 3.5。此條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，測得秋葵漿酶解液可溶性固形物含量為9.3%。

表4 果膠酶正交試驗(yàn)結(jié)果

2.2 秋葵葛根復(fù)合營養(yǎng)粉配方試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

以感官評分表作為評價指標(biāo)進(jìn)行單因素試驗(yàn)，分別測驗(yàn)秋葵粉添加量、葛根粉添加量、脫脂乳粉添加量、木糖醇添加量對復(fù)合營養(yǎng)粉的感官評分的影響。結(jié)果如圖2(a-d)所示，在4 個單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果中分別為秋葵粉添加量4.0 g，葛根粉添加量2.5 g，脫脂乳粉添加量3.0 g，木糖醇添加量2.5 g 時，秋葵復(fù)合營養(yǎng)粉感官評分最高，其色澤、風(fēng)味、口感、溶解性相對較好。

圖2 復(fù)合營養(yǎng)粉配方單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2.2 響應(yīng)面法試驗(yàn)結(jié)果與分析

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，根據(jù)Box-Behnken 中心組合原理，選取秋葵粉、脫脂乳粉、木糖醇添加量為自變量，秋葵復(fù)合營養(yǎng)粉的感官評分為響應(yīng)值（Y），建立三因素三水平的響應(yīng)面中心組合試驗(yàn)設(shè)計，共17 組試驗(yàn)方案，其中12 組析因試驗(yàn)，5 組中心試驗(yàn)點(diǎn)，用以計算試驗(yàn)誤差，結(jié)果見表5。

表5 響應(yīng)面設(shè)計表及試驗(yàn)結(jié)果

利用Design-Expert.V8.0.6 軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，經(jīng)回歸擬合后，獲得感官評分（Y）對秋葵粉添加量（A）、脫脂乳粉添加量（B）、木糖醇添加量（C）的多元回歸方程為：

Y=91.43+0.98 A+1.57 B+0.82 C-0.12 A*B+0.53 A*C+1.04 B*C-5.31 A2-2.96 B2-4.79 C2

根據(jù)表6 回歸模型方差分析表可知，總模型F=46.44，p 值＜0.0001，表明自變量與響應(yīng)值之間線性關(guān)系極顯著；模型失擬項p=0.2258＞0.05，說明模型擬合程度良好，可用于描述秋葵復(fù)合營養(yǎng)粉的感官評分值與各因素之間的關(guān)系。模型的決定系數(shù)R2=0.9972，表明秋葵復(fù)合營養(yǎng)粉的感官評分的實(shí)際值與預(yù)測值之間具有較好的擬合度，能較好的反應(yīng)各因素與響應(yīng)值之間的真實(shí)關(guān)系。R2（Adj）=0.9935，表明模型有99.35%感官評分值變異分布在所選的3 個變量中。因此，此模型可用于分析和預(yù)測秋葵復(fù)合營養(yǎng)粉的感官評分。

表6 回歸模型方差分析表

各因素交互作用對復(fù)合營養(yǎng)粉的感官評分影響如圖3 所示，其響應(yīng)面坡度較陡峭，對復(fù)合營養(yǎng)粉感官指標(biāo)影響較顯著。對比可知，秋葵粉添加量與木糖醇添加量交互作用、脫脂乳粉添加量與木糖醇添加量交互作用對復(fù)合營養(yǎng)粉感官指標(biāo)影響較顯著，秋葵粉添加量與脫脂乳粉交互作用對感官指標(biāo)影響最弱。

圖3 各因素交互作用對營養(yǎng)粉感官評價的影響

2.2.3 響應(yīng)面模型優(yōu)化及驗(yàn)證試驗(yàn)

在因素水平范圍內(nèi)，對響應(yīng)面模型進(jìn)行優(yōu)化，得出秋葵復(fù)合營養(yǎng)粉的最佳配方為：秋葵粉4.33g、脫脂乳粉3.14 g、木糖醇3.08g，此條件下感官評分預(yù)測值為90.08?？紤]實(shí)際操作的方便，將秋葵復(fù)合營養(yǎng)粉的最佳配方修正為：秋葵粉4.3 g、脫脂乳粉3.1 g、木糖醇3.1 g，葛根粉2.5 g。換算成百分比為：秋葵粉添加量33.08%、葛根粉添加量19.2%、脫脂乳粉添加量23.85%、木糖醇添加量23.85 %。在此條件下，感官指標(biāo)平均分為90.8，與預(yù)測值接近，說明采用響應(yīng)面優(yōu)化效果好。

3 結(jié)論

本研究以黃秋葵、葛根、脫脂乳粉為主要原料，制備秋葵葛根復(fù)合營養(yǎng)粉。首先通過噴霧干燥方式制備黃秋葵粉，采用單因素和正交試驗(yàn)法對影響秋葵漿酶解效果的果膠酶酶解溫度、時間、酶添加量進(jìn)行探究。結(jié)果表明，秋葵漿液酶解最佳條件為：酶解溫度45℃，酶解時間50 min，果膠酶添加量0.10%，酶解pH 為3.5。采用響應(yīng)面優(yōu)化法確定秋葵復(fù)合營養(yǎng)粉的配方為秋葵粉添加量33.08%，葛根粉添加量19.2 %，脫脂乳粉添加量23.85%，木糖醇添加量23.85%。在此條件下，感官指標(biāo)平均分為90.8，風(fēng)味優(yōu)良，沖調(diào)性最好。