响应面方法优化番茄粉的生产工艺

潘艳，刘爽，孙非凡，王云杰

(吉林工商学院 食品工程学院，长春 130012)

响应面方法优化番茄粉的生产工艺

潘艳，刘爽，孙非凡，王云杰

(吉林工商学院 食品工程学院，长春 130012)

实验利用喷雾干燥法生产番茄粉，采用响应面方法对进口温度、进料速度、喷雾压力进行三因素三水平优化。结果表明：番茄粉的最佳工艺为进风温度156 ℃，喷雾压力0.37 MPa，进料速度21 mL/min，此工艺可研制出高品质的番茄粉。

响应面；番茄粉；喷雾干燥

番茄不仅含有多种营养成分且具有一定的医用价值，被称为“植物黄金”[1-3]，它的主要成分是番茄红素，番茄红素除具有清除体内自由基外[4,5]，还具有预防多种癌症的功效，比如乳腺癌、前列腺癌、子宫癌等。正是由于番茄红素诸多的保健功能，人们对番茄制品的需求越来越多[6]。

由于番茄制成的液体食品运输成本高、保质期短，且受季节的限制，因此番茄粉的研究备受人们的关注。生产番茄粉的方法很多，诸如热风干燥法、真空干燥法、喷雾干燥法等，其中喷雾干燥法应用最为广泛，因为它既可以保持番茄应有的营养价值且在短时间内可以快速干燥产品，故此方法的应用前景很广泛[7-10]，本文拟采用喷雾干燥方法生产番茄粉。

目前，据文献报道，优化喷雾干燥方法生产番茄粉都采用均匀设计法，本文采用响应面方法对此工艺进行优化，以期得到更高品质的番茄粉，为番茄粉在保健食品行业的应用奠定良好的实验基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

番茄：市售。

1.2 仪器与设备

SB-290喷雾干燥器 瑞士步琦有限公司；CD-50 L干燥箱 济南益延科技发展有限公司；XS105DU电子分析天平 瑞士梅特勒-托利多仪器(中国)有限公司；THZ-82恒温振荡器 上海智城分析仪器制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 番茄粉的喷雾干燥工艺流程

番茄→挑选→清洗→去皮→打浆→过滤→浓缩→均质→喷雾干燥→成品。

1.3.2 单因素试验设计

1.3.2.1 进风温度对感官评分的影响

本实验选用感官评分作为考察指标，考察进风温度(130，140，150，160，170 ℃)对感官评分的影响，进料速度为20 mL/min，喷雾压力为0.3 MPa，此试验做3个平行，根据感官评分确定最佳进风温度。

1.3.2.2 喷雾压力对感官评分的影响

本实验选用感官评分作为考察指标，考察喷雾压力(0.2，0.3，0.4，0.5，0.6 MPa)对感官评分的影响，进料速度为20 mL/min，进风温度为150 ℃，此试验做3个平行，根据感官评分确定最佳喷雾压力。

1.3.2.3 进料速度对感官评分的影响

本实验选用感官评分作为考察指标，考察进料速度(10，15，20，25，30 mL/min)对感官评分的影响，进风温度为150 ℃，喷雾压力为0.3 MPa，此试验做3个平行，根据感官评分确定最佳进料速度。

1.3.3 响应面方法优化番茄粉的生产工艺

数据分析：实验数据采用SAS软件进行分析。

1.3.4 产品感官指标评定

邀请食品行业权威人士10名，对同一产品进行打分，最后取分数的平均值做出综合评定，具体评定标准见表1。

表1 感官评定标准

2 结果与分析

2.1 单因素方法结果

2.1.1 进风温度的确定

进风温度直接影响干燥的特性见表2。

表2 进风温度对感官评分产生的影响

如果进风温度过高会使感官评分下降，如果温度过低则导致流动性差。感官评分随着进风温度的升高而上升，当进风温度为150 ℃时，感官评分达到最大数值；当进风温度超过150 ℃时，感官评分逐渐下降。因此，确定最佳进风温度为150 ℃。

2.1.2 喷雾压力的确定

喷雾压力是制备番茄粉十分重要的条件之一。喷雾压力的高低对感官评分会产生很大影响，见表3。

表3 喷雾压力对感官评分产生的影响

感官评分随着喷雾压力的升高而上升，当喷雾压力为0.4 MPa时，感官评分达到最大数值；当喷雾压力超过0.4 MPa时，感官评分逐渐下降。因此，确定最佳喷雾压力为0.4 MPa。

2.1.3 进料速度的确定

使用喷雾干燥法制备番茄粉，进料速度快慢会影响到成本核算的问题见表4。

表4 进料速度对感官评分产生的影响

因此，进料速度应适度加以控制。感官评分随着进料速度的加快而提高，当进料速度为20 mL/min时，感官评分达到最大数值；当进料速度超过20 mL/min时，感官评分逐渐下降。因此，确定最佳进料速度为20 mL/min。

2.2 响应面方法结果

2.2.1 确定试验点

以进风温度、喷雾压力、进料速度为自变量，感官评分为响应值，在单因素结果的基础之上，对番茄粉的工艺进行三因素三水平的响应面分析试验，试验因子和水平表见表5。

表5 试验因子和水平表

2.2.2 中心组合工艺条件优化结果

中心组合工艺配方优化结果见表6和表7，运用SAS软件对表2中数据进行分析，得到综合评分(Y值)对X1，X2，X3自变量的多项二次回归方程：

Y=89+2.75X1+3.125X2+4.375X3-3.5X12+1.25X1X2+1.75X1X3-5.25X22-1.5X2X3-3.75X32。

表6 响应面分析方案及试验结果

表7 回归分析结果

续 表

由表7可知，模型P值为0.0022，说明模型回归显著可靠(P<0.05)。此外，方程的相关系数为R=92.14%，失拟项数值为0.20>0.05，此数值不显著，这充分地说明了上面的15个试验点可以很好地说明中以组合工艺有很好的拟合效果，响应面方法对番茄粉工艺条件的优化合理可行。

图1 响应曲面图及其等高线图

图1能够比较直观地反映出X1，X2，X3之间的交互作用。由图1可知，等高线最小椭圆中心存在所选的-1～1范围内，而且3个响应曲面的开口都是向下的，这说明包埋率在本试验设计的范围内存在最大值且优化是十分合理可行的。

采用SAS软件分析所得到响应值(Y)处于最大值时的X1，X2，X3的编码值分别为X1=0.6095，X2=0.2743，X3=0.6706，即最佳工艺为进风温度156 ℃、进料速度21 mL/min、喷雾压力0.37 MPa，此时预测值为91.7。

3 结论

采用响应面方法优化番茄粉工艺，得到最优的工艺为：进风温度156 ℃、进料速度21 mL/min、喷雾压力0.37 MPa，生产出的番茄粉品质最佳。

与神经网络方法相比，本试验的方法具有一定的局限性。以后的工作将拟采用神经网络法对番茄粉的工艺进行优化，以便于得到更高的感官评分，为番茄粉在保健食品行业中的应用奠定了理论依据。

[1]吴晓光，刘秀芬，罗广超，等.番茄牛肉条方便食品的研制[J].食品工业技术，2007,28(12):163-164.

[2]陈正荣，胡榴榴，陈霞，等.番茄酱调味鲫鱼制作工艺条件的研究[J].食品工业科技，2013,34(3):274-277.

[3]沈海涛，王爱英，祝建波.响应面分析法优化乙酸乙酯萃取番茄红素条件的研究[J].生物技术通报，2014(1):83-92.

[4]潘乐,赵允洋,徐毅.皂化法提取番茄酱中番茄红素工艺的研究[J].牡丹江大学学报，2013,22(8):121-123.

[5]曾维丽，豆康宁.保健型大豆膳食纤维番茄酱的研制[J].中国调味品，2015，40(6):80-82.

[6]孙欢欢,江英,王荣.洋葱番茄酱的工艺研究[J].农产品加工，2013(1):51-60.

[7]王宝和,王喜忠.番茄粉生产的干燥技术[J].干燥技术与设备，2011(3):156-163.

[8]陈国刚,刘娅,王小平.番茄粉喷雾干燥工艺的优化[J]. 农产品加工学刊,2013(11):58-59.

[9]岳霄，丁永利，董增仁,等.喷雾干燥洗衣粉成型因素的研究[J].日用化学工业，2000，30 (5)：47-49.

[10]金世琳.喷雾干燥奶粉技术的进展[J].食品与发酵工业，1987(4)：28-31.

The Production Process of Tomato Powder by Response Surface Method

PAN Yan, LIU Shuang, SUN Fei-fan, WANG Yun-jie

(Branch of Food Engineering, Jilin Business and Technology College, Changchun 130012, China)

In the study, tomato powder is produced by using the method of spray drying. During the whole process, three factors are optimized such as inlet temperatures, feed rate and spray air pressure. The results show that the optimal conditions are the inlet temperature of 156 ℃, the spray air pressure of 0.37 MPa, and the feed rate of 21 mL/min. Therefore, under these conditions, it is feasible to produce high-quality tomato powder.

response surface; tomato powder; spray drying

2016-06-10

潘艳(1979-)，女(满族)，讲师，博士，研究方向：保健品研发。

TS201.1

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2016.12.021

1000-9973(2016)12-0094-04