一种响应面法优化浆水的制备方法 |
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申请号 | CN201410029173.6 | 申请日 | 2014-01-22 | 公开(公告)号 | CN103798703A | 公开(公告)日 | 2014-05-21 |
申请人 | 兰州大学; | 发明人 | 刘晔玮; 张培; 邸多隆; | ||||
摘要 | 本 发明 涉及一种响应面法优化浆 水 的制备方法,该方法包括以下步骤:⑴蔬菜制备:分别将芹菜、莲花菜洗净后切段,并按等 质量 的比例放入罐中;⑵面汤制备:将面粉与水分别按不同水平梯度配制成面汤;⑶在放有蔬菜的罐中分别按不同的水平梯度加入面汤、混合菌 发酵 ,即可得到对应于不同接种量、面粉/水和蔬菜/面汤的比例的浆水;⑷实验设计与统计分析:①单因素试验;②响应面法优化设计:根据单因素试验结果,以接种量、面粉/水和蔬菜/面汤的比例这3个因素,建立多元二次回归方程;⑸实验结果分析与优化:利用DesignExpert8.0 软件 进行绘图分析,得到回归方程的响应面及其等高线图。本发明操作简单、易于工业化生产。 | ||||||
权利要求 | 1.一种响应面法优化浆水的制备方法,包括以下步骤: |
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说明书全文 | 一种响应面法优化浆水的制备方法技术领域[0002] 浆水是我国西北地区极具特色的发酵食品,一般是将原料(芹菜或苦苦菜等)先焯水后,再放入热水中,用老浆水为引子,再加入面汤直至发酵成熟。发酵成熟的浆水汤汁略呈乳白色,气味清香,口感酸醇。浆水可以直接舀出加入白糖饮用,其汤汁酸甜可口,也可煮开后加入炝过油的葱和花椒,再加入面条做成浆水面。西北地区夏季炎热干燥,食用浆水或浆水面清爽去腻,具有减肥、开胃等功效,是首选的清热消暑的食物。 [0003] 随着人们生活水平的提高,健康、卫生、营养的食品越来越受到关注。浆水中的优势菌群为乳酸菌,它可调节人体肠道功能,提高免疫力,抑制肿瘤生长,同时产生的乳酸不仅是浆水酸味的主要成分,还可降低浆水的pH值,避免其它杂菌污染。浆水中还含有酒石酸、乙酸等有机酸成分,具有抑菌、抗病毒、抑制脑组织脂质过氧化物生成、消炎、抗突变和抗癌等作用。 [0004] 目前国内研究浆水较多的是其中微生物的分离和鉴定,并取得了一定的研究成果。现阶段而言,对于浆水的制备工艺研究主要是直投式发酵的方法,其重点工艺流程为:菜洗净-切段-热烫2~5min按比例入罐-加入面汤-接入菌种-25~30℃发酵5~7天。因各地区食用习惯不同,接入的菜的品种和分量、面汤黏稠程度也各不相同,而发酵成熟的浆水的品质多以色泽、口感等感官指标打分来评价其优劣,无有效的说服力。专利CN201210470488.5一种制作浆水菜的方法,其重点在于制作浆水菜的发酵工艺和参数的阐述,仅通过单因素分析确定了接入菌种的比例,水与面粉的比例,发酵温度、时间等因素,并未对发酵工艺进行优选,也没有说明浆水的营养性能。 发明内容[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种操作简单、易于工业化生产的响应面法优化浆水的制备方法。 [0006] 为解决上述问题,本发明所述的一种响应面法优化浆水的制备方法,包括以下步骤:⑴蔬菜制备:分别将芹菜、莲花菜洗净后切段,并按等质量的比例放入罐中; ⑵面汤制备:将面粉与温度为90~100℃的水分别按水平梯度为1kg:60mL、1 kg:80 mL、1 kg:100 mL的比例配制成面汤; ⑶在放有所述蔬菜的罐中分别按水平梯度为1 kg:20 mL,1 kg:30 mL,1 kg:40 mL的比例加入所述面汤,并分别按水平梯度为5%、7%、9%的接种量接入混合菌,在温度为 20~40℃的条件下发酵4~6天,即可得到对应于不同接种量、面粉/水和蔬菜/面汤的比例的浆水; ⑷实验设计与统计分析: ①单因素试验: 依次改变接种量、面粉/水和蔬菜/面汤的比例,以DPPH·清除率、活菌数、总酸为测定指标,然后按照下式计算其综合指标: -6 -8 其中:活菌数测定采用稀释平板法测定样品中活菌数,稀释度为10 、10 ;每个稀释度做3个重复;将上述平板在30℃恒温培养箱培养24h,数菌落总数; 酸度测定: 称取25g试液,置于250ml三角瓶中,加40ml水及0.2ml1%的酚酞指示剂;用0.1mol/L氢氧化钠标准滴定溶液滴定至微红色30s不不退色,记录消耗0.1mol/L氢氧化钠标准滴定溶液的体积的数值,记作V1,同一样品测定两次;空白试验:用水代替试液,按上述步骤操作,记录消耗0.1mol/L氢氧化钠标准滴定溶液的体积的数值,记作V2;然后按下式计算总酸: 式中: X——食品中总酸的质量分数以X计,数值以克每千克,g/kg(或g/L)表示; C——氢氧化钠标准滴定溶液的浓度,mol/L: V1——滴定试液时消耗氢氧化钠标准滴定溶液的体积,mL; V2——空白试验时消耗氢氧化钠标准滴定溶液的体积,mL; F——试液的稀释倍数; K——酸的换算系数;其中各种酸的换算系数分别为:苹果酸0.067;乙酸0.060;酒石酸0.075;柠檬酸0.064;含一分子结晶水的柠檬酸0.070();乳酸0.090;盐酸0.036;磷酸 0.049; m ——试样的质量,g; DPPH·清除率的测定: 首先精密称取DPPH·标准品8mg,置于100 mL容量瓶中,用甲醇溶解并定容,即得浓度为2×10-4mol/L的DPPH·标准储备液,在4~10℃下低温避光保存备用;然后将所述储备液与甲醇按3mL:5mL的比例混合均匀后,即得工作液;其次,将甲醇与所述工作液按1mL: 3mL的比例混合均匀后,利用紫外-可见分光光度法于517 nm处测定吸光度值,记为A空白=0.681;最后,将发酵成熟的浆水与甲醇按1mL:3mL的比例混合均匀后,取10mL浆水在 8000 r/min下离心10 min,得到上清液,该上清液与所述工作液按1mL:3mL的比例混合均匀后,常温避光反应20 min,于517 nm处测吸光度值记为A样品,平行测定2次,按以下公式计算DPPH·清除率: ; ②响应面法优化设计: 根据单因素试验结果,以接种量、面粉/水和蔬菜/面汤的比例这3个因素,利用Design Expert 8.0软件根据Box-Behnken设计原则进行实验设计,以面粉/水X1、蔬菜/面汤X2和接种量X3为自变量,以综合指标为响应值y,建立多元二次回归方程: 2 Y=69.08+3.30X1+11.27 X2+9.99 X3+3.92 X1 X2+5.93 X1 X3-2.31 X2 X3-9.18 X1-4.43 2 2 X2-8.44 X3 ; ⑸实验结果分析与优化: 利用Design Expert 8.0软件根据多元二次回归方程进行绘图分析,得到回归方程的响应面及其等高线图。 [0007] 所述混合菌是指短乳杆菌(Lactobacillus brevis)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum)、假肠膜明串珠菌(Lactobacillus pseudomesenteroides)按1g:1g:1g:1g的比例混合而得;所述短乳杆菌(Lactobacillus brevis)(保藏编号为CGMCC NO:6239)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)(保藏编号为CGMCC NO:20242)、发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum)(保藏编号为CGMCC NO:6233)、假肠膜明串珠菌(Lactobacillus pseudomesenteroides)(保藏编号为CGMCC NO: 22568)均来自中国普通微生物菌种保藏管理中心(保藏单位地址:北京市朝阳区北辰西路 1号院中科院微生物研究所)。 [0008] 本发明与现有技术相比具有以下优点:1、与正交法相比,本发明采用Box-Behnken Designs (BBD)中心组合设计模型的响应面分析法,用3个变化因子、3个水平及少量的实验组(仅17组实验)就可以得出优化结果,获得营养丰富,色泽清亮、口感清香的浆水。 [0010] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。 [0011] 图1为本发明蔬菜/面汤和面粉/水两因素交互作用对综合指标的影响的响应面图。 [0012] 图2为本发明蔬菜/面汤和面粉/水两因素交互作用对综合指标的影响的等高线图。 [0013] 图3为本发明接种量和面粉/水两因素交互作用对综合指标的影响的响应面图。 [0014] 图4为本发明接种量和面粉/水两因素交互作用对综合指标的影响的等高线图。 [0015] 图5为本发明接种量和蔬菜/面汤两因素交互作用对综合指标的影响的响应面图。 [0016] 图6为本发明接种量和蔬菜/面汤两因素交互作用对综合指标的影响的等高线图。 具体实施方式[0017] 一种响应面法优化浆水的制备方法,包括以下步骤:⑴蔬菜制备:分别将芹菜、莲花菜洗净后切段,并按等质量的比例放入罐中。 [0018] ⑵面汤制备:将面粉与温度为90~100℃的水分别按水平梯度为1kg:60mL、1 kg:80 mL、1 kg:100 mL的比例配制成面汤。 [0019] ⑶在放有蔬菜的罐中分别按水平梯度为1 kg:20 mL,1 kg:30 mL,1 kg:40 mL的比例加入面汤,并分别按水平梯度为5%、7%、9%的接种量接入混合菌,在温度为20~40℃的条件下发酵4~6天,即可得到对应于不同接种量、面粉/水和蔬菜/面汤的比例的浆水。 [0020] 其 中:混 合 菌 是 指 短 乳 杆 菌(Lactobacillus brevis)、植 物 乳 杆 菌(Lactobacillus plantarum)、发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum)、假肠膜明串珠菌(Lactobacillus pseudomesenteroides)按1g:1g:1g:1g的比例混合而得;短乳杆菌(Lactobacillus brevis)(保藏编号为CGMCC NO:6239)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)(保藏编号为CGMCC NO:20242)、发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum)(保藏编号为CGMCC NO:6233)、假肠膜明串珠菌(Lactobacillus pseudomesenteroides)(保藏编号为CGMCC NO:22568)均来自中国普通微生物菌种保藏管理中心(保藏单位地址:北京市朝阳区北辰西路1号院中科院微生物研究所)。 [0021] ⑷实验设计与统计分析:①单因素试验: 依次改变接种量、面粉/水和蔬菜/面汤的比例,以DPPH·清除率、活菌数、总酸为测定指标,然后按照下式计算其综合指标: -6 -8 其中:活菌数测定采用稀释平板法测定样品中活菌数,稀释度为10 、10 。每个稀释度做3个重复;将上述平板在30℃恒温培养箱培养24h,数菌落总数; 酸度测定: 称取25g试液,置于250ml三角瓶中,加40ml水及0.2ml1%的酚酞指示剂。用0.1mol/L氢氧化钠标准滴定溶液滴定至微红色30s不不退色,记录消耗0.1mol/L氢氧化钠标准滴定溶液的体积的数值,记作V1,同一样品测定两次;空白试验:用水代替试液,按上述步骤操作,记录消耗0.1mol/L氢氧化钠标准滴定溶液的体积的数值,记作V2;然后按下式计算总酸: 式中: X——食品中总酸的质量分数以X计,数值以克每千克,g/kg(或g/L)表示; C——氢氧化钠标准滴定溶液的浓度,mol/L: V1——滴定试液时消耗氢氧化钠标准滴定溶液的体积,mL; V2——空白试验时消耗氢氧化钠标准滴定溶液的体积,mL; F——试液的稀释倍数; K——酸的换算系数。各种酸的换算系数分别为:苹果酸0.067;乙酸0.060;酒石酸 0.075;柠檬酸0.064;含一分子结晶水的柠檬酸0.070();乳酸0.090;盐酸0.036;磷酸 0.049。 [0022] m ——试样的质量,g。 [0023] DPPH·清除率的测定:首先精密称取DPPH·标准品8mg,置于100 mL容量瓶中,用甲醇溶解并定容,即得浓度-4 为2×10 mol/L的DPPH·标准储备液,在4~10℃下低温避光保存备用;然后将储备液与甲醇按3mL:5mL的比例混合均匀后,即得工作液;其次,将甲醇与工作液按1mL:3mL的比例混合均匀后,利用紫外-可见分光光度法于517 nm处测定吸光度值,记为A空白=0.681;最后,将发酵成熟的浆水与甲醇按1mL:3mL的比例混合均匀后,取10mL浆水在8000 r/min下离心10 min,得到上清液,该上清液与工作液按1mL:3mL的比例混合均匀后,常温避光反应20 min,于517 nm处测吸光度值记为A样品,平行测定2次,按以下公式计算DPPH·清除率: 。 [0024] ②响应面法优化设计:根据单因素试验结果,以接种量、面粉/水和蔬菜/面汤的比例这3个因素,利用Design Expert 8.0软件根据Box-Behnken设计原则进行实验设计(设定结果见表1),以面粉/水X1、蔬菜/面汤X2和接种量X3为自变量,以综合指标为响应值y(试验方案及结果见表2),建立多元二次回归方程: 2 Y=69.08+3.30X1+11.27 X2+9.99 X3+3.92 X1 X2+5.93 X1 X3-2.31 X2 X3-9.18 X1-4.43 2 2 X2-8.44 X3。 [0025] 由表3可知,模型的P<0.01,表明回归方程显著;失拟项P=0.2356>0.05,表明不显著,说明本试验的二次回归方程能很好地预测响应值;对回归方程进行检验模型的校2 2 正决定系数RAdj=0.8706,说明该模型能解释约87%的响应值的变化;决定系数R=0.9438,表明方程拟合程度较好,试验误差较小;变异系数CV表示试验的精确度,其值越小,试验结果的可靠性越高,本试验CV=8.55%,在可接受范围内,说明试验结果可靠,可以用此模型回归方程代替试验真实点对浆水直投式发酵过程中综合性营养指标进行分析和预测。 [0026] 表1试验因素与编码表 表2实验设计和结果 表3回归模型方差分析 注:(*P<0.05,差异显著;**P<0.01,差异极显著)。 [0027] ⑸实验结果分析与优化:利用Design Expert 8.0软件根据多元二次回归方程进行绘图分析,得到回归方程的响应面及其等高线图(参见图1~6)。 |