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一、食品配方設計概述
所謂配方設計，就是根據(jù)產(chǎn)品的性能要求和工藝條件,通過試驗、優(yōu)化、評價，合理地選用原輔材料，并確定各種原輔材料的用量配比關系。
如何開發(fā)一個新產(chǎn)品，如何設計一個新配方，對企業(yè)來說至關重要。要設計一個好的食品配方，成為一個真正的優(yōu)秀技術人員，必須要有扎實的基本功。
二、配方設計需要哪些基本功
每種原料都有其各自的特點，你只有熟悉它，了解它，才能用好它。在不同的配方里，根據(jù)不同的性能指標的要求，選擇不同的原料十分重要。
食品添加劑是食品生產(chǎn)中應用最廣泛、最具有創(chuàng)造力的一個領域，它對食品工業(yè)的發(fā)展起著舉足輕重的作用，被譽為食品工業(yè)的靈魂。
了解食品添加劑的各種特性，包括復配性、安全性、穩(wěn)定性（耐熱性、耐光性、耐微生物性、抗降解性）、溶解性等，對配方設計來說，是重要的事情。
熟悉設備和工藝特點，對配方設計有百利而無一害；只有如此，才能發(fā)揮配方的最佳效果，才是一項真正的成熟技術。
比方說噴霧干燥和冷凍干燥、夾層鍋熬煮和微電腦控制真空熬煮、三維混合和捏合混合等，不同設備導致不同的工藝和配方。
不多敘述，重視工藝，重視加工工藝經(jīng)驗的積累。就好比一道好菜，配料固然重要，可廚師的炒菜火候同樣重要。一樣的配方，不一樣的工藝，出來的產(chǎn)品質量相差天壤之別，這需要進行總結、提煉。
配方研究中常用的實驗方法有單因素優(yōu)選法、多因素變換優(yōu)選法、平均試驗法以及正交試驗法。一個合格的配方設計人員必須熟悉實驗方法及測試方法，這樣才能使他不至于在做完實驗后，面對一堆實驗數(shù)據(jù)而無所適從。
許多在校的學生和老師十分注重查閱各種文獻，具體的生產(chǎn)企業(yè)就很少這樣做。現(xiàn)在網(wǎng)絡十分發(fā)達，一般都可以找到你需要的。查文獻并不耽誤你的寶貴時間，恰恰可以節(jié)約你的寶貴時間，因為你看到的都是一些間接經(jīng)驗。通過檢索、收集資料，配置原料比例，經(jīng)感官評定調整后設計出自己的產(chǎn)品配方。
僅有理論知識，沒有具體的實驗經(jīng)驗，是做不出好的產(chǎn)品的。多做實驗，不要怕失敗，做好每次實驗的記錄。成功的或是失敗的經(jīng)驗，都要有詳細的記錄，要養(yǎng)成這個好的習慣。學會總結每次實驗的 數(shù)據(jù)及經(jīng)驗。善于總結每次的實驗數(shù)據(jù)，找出它們的規(guī)律來，可以指導實驗，取到事半功倍的效果。
配方設計人員應把配方設計當成一個系統(tǒng)過程來考慮，設計不僅僅是設計本身，而是需要考慮與設計相關的任何可以促進發(fā)展的因素。因此，設計人員不應該僅僅是在實驗室內閉門造車，而言“推到兩面墻”：對內，要推倒企業(yè)內部門之間的墻，與這個行業(yè)的人員建立聯(lián)系。觀念一變，世界全變。通過傳播知識、交流經(jīng)驗等方法，才能觸發(fā)創(chuàng)新思想，激發(fā)創(chuàng)新熱情，才能增強吸收、轉化、創(chuàng)新的能力。
三、食品配方設計七步
食品的配方設計是根據(jù)產(chǎn)品的工藝條件和性能要求，通過試驗、優(yōu)化和評價，合理的選用原輔材料，并確定各種原輔材料用量的配比關系。
食品配方設計一般分為七個步驟
一是主體骨架設計；
二是調色設計；
三是調香設計；
四是調味設計；
五是品質改良設計；
六是防腐保鮮設計；
七是功能營養(yǎng)設計。
主體骨架設計主要是主體原料的選擇和配置，形成食品最初的形態(tài)。
食品主體骨架設計的主體原料是根據(jù)各種食品的類別和要求，賦予產(chǎn)品基礎骨架的主要成分，體現(xiàn)食品性質的功用。
主體原料的選擇必須符合的要求：衛(wèi)生性和安全性，營養(yǎng)和易消化性，貯藏耐運性、整齊的外觀、良好的風味、食品的方便性和快捷性。
在實際設計過程中，對主體原料的量化通常采用倒推法，先設定主體原料的添加量，在此基礎行確定其他輔料的添加量，對于主體原料在食品所占的具體比例，要在最終配方設計完成才能確定，其中對主體原料量化的關鍵是處理好主體原料與輔料的比例問題。
食品講究色、香、味、形，首先就是色。食品的色澤作為食品質量指標越來越受到食品研究開發(fā)者、生產(chǎn)廠商和消費者的重視，調色設計在食品加工制造中有著舉足輕重的地位。在調色設計中，食品的著色、發(fā)色、護色、褪色是食品加工重點研究內容。
對食品調色設計要注意以下幾點：
1、使用符合相關規(guī)定的著色劑
2、根據(jù)食品的物性和加工工藝選擇適當?shù)氖称分珓?/span>
3、根據(jù)食品的形態(tài)，選擇適當?shù)奶砑有问剑?/span>
4、根據(jù)食品的銷售地區(qū)和民族習慣，選擇適當?shù)钠瓷问胶皖伾?/span>
5、食品的調色方法要嚴格按照國家對著色劑的規(guī)定進行；控制食品加工工藝。
調香設計就是將芳香物質相互搭配在一起，由于各呈香成分的揮發(fā)性不同而呈階段性揮發(fā)，香氣類型不斷變換，有次序的刺激嗅覺神經(jīng)，使其處于興奮狀態(tài)，避免產(chǎn)生嗅覺疲勞，讓人們長久的感受到香氣美妙之所在。食品的調香設計就是根據(jù)各種香精、香料的特點結合味覺嗅覺現(xiàn)象，取得香氣和風味之間的平衡，以尋求各種香氣、香料之間的和諧美。
食品的調香不僅要有效、適當?shù)倪\用食用香精的添加技術，更要掌握食品加工制造和烹調生香的技術。
食用香料的使用要點如下：
1）要明確使用香料的目的；
2）香料的用量要適當；
3）食品的香氣和味感要協(xié)調一致；
4）要注意香料對食品色澤產(chǎn)生的影響；
5）使用香料的香氣不能過于新異；
食品的調味設計，就是在食品生產(chǎn)過程中，通過原料和調味品的科學配制，產(chǎn)生人們喜歡的滋味。調味設計過程及味的整體效果與所選用的原料有重要的關系，還與原料的搭配和加工工藝有關。
在食品調味設計過程中要掌握調味設計的規(guī)律；掌握味的增效、味的相乘、味的掩蓋、味的轉化及味的相互作用；掌握原料的特性，選擇最佳時機，運用適合的調味方法，除去一位，突出正味，增進食品香氣和美味，才能調制出口味俱多、色澤鮮艷、質地優(yōu)良、營養(yǎng)衛(wèi)生的風味。
在實際的食品調味設計中，首先要確定調味品的主體香味輪廓，根據(jù)原有輔料的香味強度，并考慮加工過程中產(chǎn)生鮮味的因素，在成本范圍內確定相應的使用量。
其次還要確定香辛料組合的香味平衡，一般來說，主體香味越淡，需要的香辛料 越少，并根據(jù)香味強度、濃淡程度對主體香味修飾。
調味是一項非常精細而微妙的工作，除必須了解調味與調料的性質、關系、變化和組合，調味的程序及各種調味方式和調料的使用時間外，調味設計要力求使食品調味做到“濃而不膩”，味要濃厚，不可油膩，既要突出本味，又要除掉原料的異味，還要保持和增強原料的美味，達到樹正味，添滋味，廣口味的效果。
品質改良是在主體骨架的基礎上，為改變食品質構進行的品質改良設計。品質改良設計是通過食品添加劑的復配作用，賦予食品一定的形態(tài)和質構，滿足食品加工的品質和工藝性能要求。
食品的品質改良設計是在主體骨架設計的基礎上進行的設計，目的是為了改變食品的質構。食品質構是食品除了色、香、味之外另一種重要的性質，它是在食品加工中很難控制的因素，也是決定食品檔次的最重要的關鍵指標之一，它與食品的基本成分、組織結構和溫度有關，食品質構是食品品評的重要方面。
食品品質改良設計是通過生產(chǎn)工藝進行改良；再有是通過配方設計進行改良，這是食品配方設計的主要內容之一，食品品質改良設計的主要方式主要有增稠設計、乳化設計、水分保持設計、膨松設計、催化設計、氧化設計、抗結設計、消泡設計等。
食品配方設計在經(jīng)過主體骨架設計、調色設計、調香設計、調味設計、品質改良設計之后，色、香、味、形都有了，但是這樣的產(chǎn)品保質期斷，不能實現(xiàn)產(chǎn)品的經(jīng)濟效益最大化，還需要對其進行防腐保鮮設計。
現(xiàn)代食品加工的主要目標：
1）確保食品加工的安全性
2）提供高質量的產(chǎn)品
3）使食品具有食用的方便性
微生物和化學 因素可能引起食品的腐敗和變質，這是影響食品安全性的主要原因，對加工食品而言，通常是以微生物為主；食品質量如風味、顏色和質地等，同樣與微生物引起的腐敗、酶的作用和化學反應等密切相關。因此，必須清楚了解引起食品腐敗變質的主要因素及其特性，以便更好的控制它們，達到現(xiàn)代食品防腐保鮮的目的。
引起食品腐敗變質的主要因素包括內在因素和外在因素，外在因素主要指生物學因素,如空氣和土壤中的微生物、害蟲等；內在因素主要包括食品自身的酶的作用以及各種理化作用等因素。
常見的食品防腐保鮮方法：低溫保藏技術、食品干制保藏技術、添加防腐劑、罐藏保藏技術、微波技術、包裝技術（真空包裝、氣調包裝、托盤包裝、活性包裝、抗菌包裝）、發(fā)酵技術、輻照保藏技術、超聲波技術等。
食品的防腐保鮮是一個系統(tǒng)過程，隨著人們對食品防腐保鮮研究的深入，對防腐保鮮理論有了更新的認識，研究人員認為，沒有任何一種單一的防腐保鮮措施是完美無缺的，必須采用綜合防腐保鮮技術，主要的理論依據(jù)有：柵欄技術、良好操作規(guī)范、衛(wèi)生標準操作程序、危害分析與關鍵點控制、預測微生物學、食品可追溯體系及其他方面等。
功能設計是在食品基本功能基礎上附加特定功能，成為功能性食品。食品按科技含量分類，第一代產(chǎn)品稱為強化食品，第二代、第三代產(chǎn)品稱為保健食品。食品營養(yǎng)強化是根據(jù)不同人群的營養(yǎng)需要，向食品添加一種或多種營養(yǎng)素或某些天然食物 成分的食品添加劑，以提高食品營養(yǎng)價值的過程。
強化食品有很多優(yōu)點，在某些食品中強化人體 所必需的營養(yǎng)既能提高食品中營養(yǎng)素的價值，又能增強機體對營養(yǎng)素的生物利用率，是改善人民營養(yǎng)狀況既經(jīng)濟又有效的途徑。強化食品在制作過程中應注意營養(yǎng)衛(wèi)生、經(jīng)濟效益等多種因素，并結合各個國家和地區(qū)的具體情況進行食品強化。
食品營養(yǎng)強化的方法主要有：
1）在原料或必須的食物中添加；
2）在加工過程中添加；
3）在加工最后的一道工序中加入。
食品強化應遵循的原則：
1）嚴格執(zhí)行規(guī)定
2）針對需要
3）營養(yǎng)均衡與易吸收性
4）工藝合理性
5）經(jīng)濟合理
6）保持食品原有的風味
7）注意營養(yǎng)強化劑的保留率。許多營養(yǎng)強化劑易受光、熱、氧氣等影響而不穩(wěn)定，在食品加工過程及貯藏過程中會造成一定數(shù)量的損失。
四、甜味劑的復配調味
1）安全、品質、工藝、成本，這四個因素促使甜味劑進行復配使用成為一種必然性。能完全達到這幾點要求的單一甜味劑目前并不存在。事實上，很多合成甜味劑在口感味道上總不同于蔗糖，食后總有后苦味。味覺延留總有金屬味，像糖精、甜蜜素等。很多合成甜味劑在低濃度時，甜味還不錯，一旦增加水溶液濃度，甜度則下降，口感變差，由甜變苦，像AK糖就是一例。
2）還有一些合成甜味劑不耐高溫。不耐存放時間，存放時間長了甜度就會減弱，例如公認甜度近似蔗糖的三氯蔗糖，存放2年后會 出現(xiàn)甜度減弱、下降對的現(xiàn)象。更為明顯的是，現(xiàn)今還沒有哪一種合成甜味劑能像蔗糖那樣呈現(xiàn)醇厚的 甘甜口感。也就是說，所有合成甜味劑都表現(xiàn)出了后感單一、不夠厚實的甜味、甜味感不醇厚。
天然甜味劑大多是從草本植物和果子提煉的天然糖苷部分，從生產(chǎn)資源量和甜度倍數(shù)、甜味厚實感和價格因素來看，甜菊糖苷最具有應用前途。但是，甜菊糖的苦味一直影響它的推廣作用，卻一直擺脫不了其固有的苷草味，只能作甜味劑的輔料用。羅漢果苷亦是如此。
不僅單一甜味劑在口感上總令人感到不足，而且單一甜味劑的物化性質的限制及添加量、價格的限制，使得添加單一甜味劑總不能令人達到滿意的效果。
復配是利用各種甜味劑之間的協(xié)同效應和味覺的生理特點，以達到如下目的。
1）減少不良口味，增加風味；
2）縮短味覺開始的味覺差；
3）提高甜味的穩(wěn)定性；
4）減少甜味劑總使用量，降低成本。
在實際生產(chǎn)應用中，復配甜味劑主要有以下三大類。
第一大類，是復配型甜味劑，是以合成甜味劑為甜度的基料組配成分，這類成本較低，也能勉強達到食品甜味的口感基本要求。
第二大類，是以合成甜味劑為甜度的主要基料成分，在輔以天然甜味劑。
第三大類，是全部以某天然甜味劑為甜度基料組配成分，利用高科技再輔以其他天然甜味劑為甜度的協(xié)同增效成分，甚至其他輔助食品添加劑也全系天然提取物。利用整體全系天然成分，符合當今天然、健康、綠色、纖體的復配甜味劑時尚潮流。
復配型甜味劑，可以做到充分發(fā)揮甜味劑的最佳功效，降低成本。既能保持單一甜味劑的特效功能，又能引出新風味添加劑組成而成分新型復配甜味劑，通過利用各種甜味劑之間的協(xié)同效應和生理特點，能減少不良味，縮短味覺開始的味覺差，提高甜度的穩(wěn)定性和醇厚性，減少甜味劑總使用量，降低成本。
以果糖為例，10%的果糖和蔗糖混合液比10%的蔗糖溶液甜度高出30%。在軟飲料中如果幾種甜味劑同時配合使用，成本最多可降低40%左右三氯蔗糖和其他甜味劑復配使用效果非常明顯，這些甜味劑有果糖、葡萄糖、麥芽糖、蔗糖、乳糖、木糖醇，尤其是在軟飲料中三氯蔗糖和果糖的復配非常有效。果糖有它特別的香味和令人愉快的口感，它們的結合使用不僅使飲料中的卡路里大大降低，又可使三氯蔗糖和果糖用量都降低到所希望的水平。
安賽蜜（AK糖）和其他甜味劑混合使用產(chǎn)生很強的協(xié)同效應。一般濃度下可增加甜度20%-50%。當AK糖和阿斯巴甜以1:1復配時甜度立即增加至300倍，阿斯巴甜的穩(wěn)定性也會大大增加，是目前最好的復配甜味劑，AK糖與甜蜜素復配，增甜效果也非常明顯。
甜菊糖除了可單獨在食品中使用，還可以與其他甜味劑混合復配，從而達到更加滿意的效果。
復配型甜味劑其實有多種選擇，其中“赤蘚糖醇十三氯蔗糖”是現(xiàn)在大多數(shù)企業(yè)的新寵、赤蘚糖醇的甜度約是蔗糖的70%-80%、三氯蔗糖約是蔗糖的400-600倍，這兩者按一定比例復合后的綜合指標反映良好。
所有的甜味劑與蔗糖都存在口感上的差別，添加高倍甜味劑的食品與添加蔗糖的食品口味不大相同，這主要與其時間、強度特性和它們的后味有關。要像蔗糖那樣口感 甘甜、醇厚、純口。只有走復配甜味劑的道路，只有協(xié)同增效的復配效應才有可能使甜味劑接近具備蔗糖甜味的醇厚口感風味。在復配甜味劑時，人們往往選擇“高倍甜味劑+糖醇”這樣一種復合方式，這樣能使這兩種類型的甜味劑優(yōu)勢互補：高倍甜味劑甜度比較高、體積小、用量小、有一定的不良后味，糖醇甜度比較低、有一定的體積、有些能掩蓋高倍甜味劑的不良后味。
安賽蜜與蔗糖、山梨糖醇復配，口感效果極佳。赤蘚糖醇的溶解熱較大，用它制造的固體食品和糖果由較鮮明的涼爽感。赤蘚糖醇的甜味爽凈，在于其他較高甜味劑如蛋白質、甜葡糖等復配時可有效的掩蓋這些甜味劑的后苦味。
熱處理是食品生產(chǎn)中最普通的工序，而最高溫度對甜味劑的熱解和水解穩(wěn)定有極大的影響；PH的高低也會影響甜味劑的穩(wěn)定性。以上因素甚至會使不穩(wěn)定的甜味劑受損而降低產(chǎn)品的甜味，所以需選擇不同的甜味加以配合，提高其穩(wěn)定性。例如，AK糖和甜蜜素是較耐熱的可以復配在一起使用。阿斯巴甜耐熱性較差，但阿斯巴甜與AK糖以1:1的比例復配在一起有協(xié)同增效作用。
實踐證明，使用復配甜味劑可以獲得令人滿意的口感，更長的貨架期，較好的經(jīng)濟效益，以及帶給商品生產(chǎn)者更多的自由選擇。因此我們使用的許多甜味劑都不是單一的，而是由多種成分復合而成。
五、酸味機制、強度、及特征
酸味劑的酸味是由黏膜受氫離子刺激而引起的感覺，所以在溶液中國能電離出氫離子的物質都是酸味物質。但是，酸味的強弱并不能單用PH值來表示。酸味的強弱與酸的嘗試之間并不是簡單的相關關系。各種酸味劑又有不同的酸感，它們在口腔中引起的酸感與酸根的種類、PH值、可滴定酸度、緩沖溶液以及其他物質特別是糖類的存在有關。同樣的PH值下，有機酸比無機酸的酸度要強。但是酸味感的時間長短并不與PH值成正比。解離速度慢的酸味維持時間長，解離速度快的酸味物質味覺很快消失。
酸味除了與氫離子有關外，也受酸味劑的陰離子影響。有機酸的陰離子容易吸附在舌黏膜上，中和了舌黏膜中的正電荷，使得氫離子更容易與舌味蕾相接觸，而無機酸的陰離子易與口腔黏膜蛋白質相結合，對酸味的感覺有鈍化作用。因此，一般地說，在相同的PH值時，有機酸的酸味強度大于無機酸，由于不同的有機酸陰離子在舌黏膜上吸附能力的不同，酸味強度也不同，如對醋酸、甲酸、乳酸、草酸來說，在相同的PH值下，其酸味的強弱依次為：醋酸>甲酸>乳酸>草酸。
在相同的濃度下，各種酸的酸度也不同，主要也是由于酸味劑解離的陰離子對味覺產(chǎn)生的影響所致。因此，一種酸的酸味不能完全以相等質量或濃度代替另一種酸的酸味。以同一濃度比較不同酸的酸味強度，其順序為：鹽酸>硝酸>硫酸>甲酸>乙酸>檸檬酸>蘋果酸>乳酸>丁酸。
酸味劑的陰離子對酸味劑的風味有影響，這主要是由于陰離子有羥基，氨基，羧基，它們的數(shù)目和所處的位置決定的。如檸檬酸，抗壞血酸和葡萄糖酸等的酸味帶有爽快感，蘋果酸的酸味帶有澀苦味；乳酸和酒石酸的酸味伴有澀味；醋酸的酸味帶有刺激性臭味；谷氨酸的酸味有咸味等。
酸味劑的復配調味，通常是指有機酸之間的復配，它們酸味的強度和味質都分別各有自己的特征。經(jīng)過將不同的酸味劑復配組合以后，可以達到調整和加減單味酸時的酸味特征，用來調節(jié)口味、酸味敏感度和顯味速度，從而賦予食品不同的酸味風格。
各種酸會產(chǎn)生不同的快感，如同檸檬酸，抗壞血酸和葡萄糖酸所產(chǎn)生的是令人愉快有清涼感的酸味，但酸味消失快。蘋果酸所產(chǎn)生的是一種略帶苦味的酸味，其酸味的產(chǎn)生和消失都比檸檬酸緩慢；磷酸、酒石酸有較弱的澀味、醋酸有強刺激性，它們的酸味也消失較快；富馬酸有強澀味并能呈長時間的酸味。磷酸在可樂類飲料制品中能提供一種獨特的酸味。
由于這些差異的存在，就為酸味劑的復配提供了廣闊的前景。
1）、考慮產(chǎn)品的性質與風味
蘋果酸一般和檸檬酸復配使用，檸檬酸：蘋果酸=4:1；檸檬酸：酒石酸=5:1；目前在冷飲中經(jīng)常使用。蘋果酸具有明顯的呈味作用，其酸味柔和、爽快、刺激性緩慢，留時間長，與檸檬酸配合使用，可模擬天然果實的酸味特征，使味感自然、協(xié)調、豐滿。
磷酸和酒石酸兼有較弱的澀味，這使它們在乳飲料、可樂類飲料喝葡萄、菠蘿類制品中產(chǎn)生“天然酸味”感覺。酒石酸的酸味具有稍澀的收斂味，后味長，在冷飲中很少單獨使用，常與檸檬酸一起使用增加后味，可產(chǎn)生真實的果味口感。
醋酸和丁酸有較強的刺激味，它們在泡菜、合成醋、干酪等制品中有強化食欲的功能。乳酸的酸味柔和，具有后味，與醋酸合用，可提供柔和的風味，并提高制品的防腐效果。
具有酸味柔和、持續(xù)時間長、回味較好等特征的酸味劑是方便面食品行業(yè)的首選，其中以檸檬酸、蘋果酸、乳酸、冰醋酸為常用，其他則較為少用。
2）、考慮產(chǎn)品達到什么PH值
如生產(chǎn)果凍，PH值一般為3.6-3.8，一般用檸檬酸和蘋果酸，其比為3:2，緩沖鹽用檸檬酸鈉。酸和鹽比為2:1.
3）、考慮產(chǎn)品的成本
就蘋果酸、乳酸、檸檬酸三種來講，價格以檸檬酸最便宜，其次是乳酸，最貴的是蘋果酸，一般做一款產(chǎn)品都不是使用單一的酸，最好是兩種或三種酸復配使用，一般以檸檬酸添加量最多，剩下的兩種酸適量添加，以緩沖檸檬酸單一的刺激感。
