作者：郑晓敏
2006年我国就提出“双蛋白”概念和“双蛋白”战略， “双蛋白工程”是针对不同地区和不同人群的营养特点，通过先进的食品科学技术，开发出优质的双蛋白营养健康食品（优质植物蛋白+优质动物蛋白）。国内关于SPI和MPC的双蛋白体系的研究和应用比较少，所以在研制双白饮品基础上，重点研究超声波处理对双蛋白体系稳定性的影响，为实现高稳定型双蛋白饮品的工业化生产提供技术支持。
1 材料与方法
1.1材料、仪器与设备
大豆分离蛋白：哈高科大豆食品有限责任公司；浓缩乳蛋白MPC80:美国；白砂糖，市售；分子蒸馏单甘酯、卡拉胶、黄原胶、藻酸丙二醇酯( PGA)、海藻酸盐：丹尼斯克有限公司；蔗糖脂肪酸酯：浙江迪耳化工有限公司；果胶：乔富食品工业有限公司；羧甲基纤维素钠：赫克力士化工（江门有限公司）。
FSH-2可调高速匀浆机：金堙市宏华仪器厂；数显恒温水浴锅：余姚市东方电工仪器厂；PHS-3C数字酸度计：上海鹏顺科学仪器有限公司；KQ-400KDE型高功率数控超声波清洗器：昆山市超声仪器有限公司；岛津UV-2401PC型紫外一可见分光光度计：日本；GL-21M离心机：上海市离心机械研究所。
1.2试验方法
1.2.1双蛋白饮品的工艺流程
糖、乳化剂、稳定剂→溶解↓
大豆分离蛋白、浓缩乳蛋白→溶解→调配均匀→调
pH→均质→超声处理→杀菌→冷却→贮藏
1.2.2双蛋白饮品的操作要点
1.2.2.1蛋白水合溶解
将大豆分离蛋白和浓缩乳蛋白分别加水搅拌2h，配成蛋白含量4%的溶液，使其充分水合溶解备用，之后与饮料中的其它成分配成SPI：MPC为2:1，总蛋白含量为2.5%的混合蛋白溶液体系。
1.2.2.2稳定剂溶解
将糖、乳化剂、稳定剂加入85℃左右的热水，搅拌30 min左右使其均匀分散在溶液中。
1.2.2.3调配
将混合蛋白溶液加入到溶解好的稳定剂溶液中，混合搅拌1h，使其调配均匀。
1.2.2.4调pH
将调配均匀的溶液的pH调至7±0.03。
1.2.2.5均质
先在8 000 r/min下均质5 min，再用超声波处理。
1.2.2.6杀菌
采用95℃10 min杀菌。
1.2.3 浊度稳定性系数R的测定
在离心管中加样品30 g，4 000 r/min下离心15min，取上清液，将上清液稀释，在600 nm下测得的吸光度为A2。相同方法测离心前的吸光度为A1。离心后吸光度与离心前吸光度的比值即为浊度稳定系数R.R越大，稳定性越好。
浊度稳定性系数R=A2/A1 (1)
1.2.4超声处理工艺试验设计
在单因素试验的结果和前人研究的基础上，超声处理工艺主要参数超声温度X1、超声功率X2和超声时间X3为试验因素，以浊度稳定性系数R为目标函数，采用三因素五水平中心组合优化试验方法并利用Design-Expert 8.0.6软件对数据进行统计分析。影响因素水平编码见表1。
1.2.5超声处理工艺对照试验
在超声处理工艺试验最优结果的基础上处理样品，与未被超声处理过的样品做对照试验。考核超声处理前后溶液的稳定性差异。
1.2.6数据处理
采用Excel软件和Design Expert软件进行数据处理，每组试验均重复3次，取平均值。
2结果与分析
2.1试验结果
对超声温度、超声功率和超声时间3个因素的工艺条件进行优化，以浊度稳定性系数R为响应值设计了三因素五水平得响应分析试验，共23个试验点，其中包括14个分析因子，9个为零点，经过零点试验估计误差，结果如表2所示。
2.2 回归方程的建立与显著性分析
利用Design-Expert 8.0.6软件中ANOVA程序的分析，去除不显著的因素，得到各试验因子对响应值影响的回归方程模型为：
R=0.78+(9.592E-003)X1+0.014X2+0.015X3-(6.068E-003)Xl X2+(4.931E-003)Xl X3+(1.146E-
003) X2X3-(4.24E-003)X12-(3.666E-003)X22-（8.461E-003）X32
用Design-Expert 8.0.6软件对回归方程进行分析求解，得到超声处理的最优工艺条件为：超声温度49.74oC、超声功率370.24 W、超声时间21.96 min，此时浊度稳定性系数R=0.806 057。
从表3中可以看出，浊度稳定性系数回归方程模型极显著(P<0.01)，模型的失拟项不显著( p=0.166 6>0.05)，说明该回归方程的拟合度较好，能够真实的反映出超声温度、超声功率和超声时间三种超声处理工艺与浊度稳定性系数的关系。
2.3超声处理工艺参数对双蛋白饮品稳定性的影响
在超声功率和超声时间分别固定为0水平( 320W，13 min)条件下，研究超声温度对双蛋白饮品稳定性的影响规律。由图1可知，浊度稳定性系数R的值随超声温度的增加而增加后略有下降的趋势。随着超声温度的增加，当温度在某一范围内，温度越高，超声均质的效果越好，但当温度大于最优温度值时，可能有一少部分溶液中的蛋白会变性，致使混合蛋白体
系的稳定性下降。所以，浊度稳定性系数R的值随超声温度的增加而增加后略有下降的趋势。由图1得出超声温度为50℃左右时，浊度稳定性系数R的值最高。
在超声温度和超声时间分别固定为0水平( 39℃．13 min)条件下，研究超声功率对双蛋白饮品稳定性的影响规律。由图2可知，浊度稳定性系数R的值随超声温度的增加而增加，在功率超过360 W后增加的趋势趋缓。又由于试验所用的仪器最大的超声功率为400 W，由图2得出超声功率为360—400 W之间时，浊度稳定性系数R的值变化不大，都在试验可实行的范围内。
在超声温度和超声功率分别固定为0水平( 39oC, 320 W)条件下，研究超声时间对双蛋白饮品稳定性的影响规律。由图3可知，浊度稳定性系数R的值随超声时间的增加而增加后又有下降的趋势。随着超声时间的增加，当超声时间在22 min以内时，双蛋白饮品体系的稳定性会随着之间的增加而增加，但当超声时间22 min时，可能有一少部分溶液中的蛋白会变性，致使混合蛋白体系的稳定性下降。所以，浊度稳定性系数R的值随超声时间的增加而增加后又下降的趋势。由图3得出超声温度为22 min左右时，浊度稳定性系数R的值最高。
2.4超声处理工艺参数优化分析
以浊度稳定性系数R为目标，各因子水平为约束条件，经Design Expert 8.0.6软件进行指标参数优化。分析得到优化结果，超声温度49.74oC、超声功率370.24 W、超声时间21.96 min，此时浊度稳定性系数R=0.806 057。取验证试验的条件为超声温度50℃、超声功率370 W、超声时间22 min。3次平行试验取平均值得到浊度稳定性系数R=0.808 033。模型的预测值与实际值的相对误差为1.94%。并且在此条件下测得的R=0.808 033与对照试验R=0.727 156相比，提高了1 1.12%，说明优化参数合理，并验证了回归模型的适用性。
2.5 自变量对响应值影响分析
根据二次多元回归方程，作响应曲面图，考察所拟合的曲面形状。分析超声温度、超声功率与超声时间对双蛋白饮品稳定性的影响。其响应面曲线如图4~图6所示。
通过响应面曲线图可以分析出任意两个因素与响应值的关系，从中获得优化工艺的最优结果。由图2及表3的方差分析可知X,X2极显著(p<0.01)，X1 X3显著(p<0.05)，X2X3不显著(p>0.05)，模型极显著(p<0.01)。从中可以看出超声温度与超声功率之间存在交互作用，超声温度与超声时间也存在交互作用。而超声功率与超声时间不存在交互作用。
3结论
1)在单因素试验的基础上，对超声温度、超声功率和超声时间3个因素的工艺条件进行优化，以浊度稳定性系数R为响应值设计了三因素五水平得响应分析试验，得到超声处理的最优工艺条件为：超声温度49.74℃、超声功率370.24 W、超声时间21.96 min．此时浊度稳定性系数R=0.806 057，在此条件下进行验证试验，3次平行试验取平均值得到浊度稳定性系数R=0.808 033。模型的预测值与实际值的相对误差为1.94%，并且在此条件下测得的R=0.808 033与对照试验R=0.727 156相比，提高了11.12%，说明优化参数合理，并验证了回归模型的适用性。
2)由响应面曲线图分析可知，超声温度与超声功率之间存在交互作用，超声温度与超声时间也存在交互作用。而超声功率与超声时间不存在交互作用。
4摘要
为了提高混合蛋白体系的稳定性，试验以大豆分离蛋白(SPI)和浓缩乳蛋白(MPC)为主要原料，研究超声温度、超声功率和超声时间3个超声波均质的工艺条件对混合蛋白体系的稳定性影响。在前期单因素试验的基础上，进行三因素五水平响应面试验，建立中心组合设计(CCD)模型对超声波均质工艺进行优化，并分析了因素间的交互作用。优化的工艺条件为：超声温度49.74℃、超声功率370.24 W、超声时间21.96 min，在此条件下样品浊度稳定性系数与对照试验相比，提高了11.12%。结果表明优化工艺合理，可为实现稳定型动植物混合双蛋白饮品的工业化生产工艺提供参考。
