响应面法优化刺五加酶解工艺的研究（三）

2.2 响应曲面优化试验结果分析

2.2.1 响应曲面试验设计及结果

在单因素试验结果的面法酶解基础上，刺五加果浆中添加果胶酶，优化以刺五加果实的刺加出汁率（Y）作为试验设计的响应值，酶添加量（A）、工艺液料比（B）、面法酶解酶解温度（C）和酶解时间（D）为自变量，优化设计响应曲面试验，刺加结果见表2。工艺对表2的面法酶解试验数据进行多元回归拟合，得到刺五加果实出汁率的优化二次多项回归方程为式如下：

Y=81.23+0.99A+2.19B+1.15C+0.086D-1.32AB-0.65AC-0.90AD-0.30BC-0.98BD-1.84CD-0.95A²+0.25B²-2.52C²-1.85D²

2.2.2 响应曲面方差分析

模型的方差分析见表3。P值大小衡量了模型的刺加各个因素的显著性水平。由表3可知，工艺P＜0.01，面法酶解表明关于出汁率的优化模型高度显著，F值为13.32，刺加表明二次模型高度显著。在模型中，一次项A、B、C和二次项C²、D²以及交叉项AB、CD为影响显著。失拟值为0.98，在0.05水平下不显著，因变量和全体自变量之间的线性关系显著（R²=0.93）。

通过方差分析，结合4个因素的平方值可以得到4个因素对出汁率的影响次序为B＞C＞A＞D，即液料比＞酶解温度＞酶添加量＞酶解时间。

2.2.3 响应曲面交互作用分析

响应曲面（等高线图和3D图）可以较为直观地展示出试验中各单因素以及两因素之间的交互作用对刺五加果实出汁率的影响，两因素之间的交互作用对刺五加果实出汁率的影响及等高线图见图6和图7。

从图6等高线图可知，当酶解时间为3h、酶解温度为50℃时，酶的添加量一定时，刺五加的出汁率随着液料比的比例升高呈增加的趋势；从图7等高线图可知，当酶的添加量为4‰、液料比为18:1mL/g时，酶解温度一定时，刺五加果实的出汁率随着酶解时间的升高呈先增加后降低的趋势。由3D曲面平滑程度可知，液料比和酶添加量、酶解温度和酶解时间两因素之间交互作用明显。

2.2.4 模型验证试验

通过Design-Expert中心组合法的优化分析可得最高出汁率条件为：酶添加量为3.90‰、液料比为20:1mL/g、酶解温度为51.59℃、酶解时间为2.81h，该条件下刺五加果实出汁率的理论值为83.99%。结合实际情况，选择酶添加量为4‰、液料比为20:1mL/g、酶解温度为52℃、酶解时间为3h，进行三次平行试验，此时刺五加果实出汁率为84.12%。所得实验结果与预测相近，说明该响应面模型与实际拟合结果较好，该模型可靠。

3 结论

本试验在单因素试验的基础上，根据响应曲面试验设计，建立了刺五加果实出汁率的二次多项式回归模型，以此来优化刺五加果实出汁率的制备工艺。本试验模型与现实情况拟合程度较高，模型中心组合方差分析中，模型P＜0.05，也表明该模型显著。模型给出试验最优工艺的各项参数为：酶添加量为4‰，液料比为20:1mL/g，酶解温度52℃酶解时间3h，在该条件下刺五加果出汁率可到达84.12%。

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