一、食品配方设计概述

    所谓配方设计，就是根据产品的性能要求和工艺条件,通过试验、优化、评价，合理地选用原辅材料，并确定各种原辅材料的用量配比关系。

    如何开发一个新产品，如何设计一个新配方，对企业来说至关重要。要设计一个好的食品配方，成为一个真正的优秀技术人员，必须要有扎实的基本功。

二、配方设计需要哪些基本功

    1、熟悉原料的性能、用途及相关背景

    每种原料都有其各自的特点，你只有熟悉它，了解它，才能用好它。在不同的配方里，根据不同的性能指标的要求，选择不同的原料十分重要。

    2、熟悉食品添加剂的特点及使用方法

    食品添加剂是食品生产中应用最广泛、最具有创造力的一个领域，它对食品工业的发展起着举足轻重的作用，被誉为食品工业的灵魂。

    了解食品添加剂的各种特性，包括复配性、安全性、稳定性（耐热性、耐光性、耐微生物性、抗降解性）、溶解性等，对配方设计来说，是重要的事情。

    3、熟悉设备和工艺特点

    熟悉设备和工艺特点，对配方设计有百利而无一害；只有如此，才能发挥配方的最佳效果，才是一项真正的成熟技术。

    比方说喷雾干燥和冷冻干燥、夹层锅熬煮和微电脑控制真空熬煮、三维混合和捏合混合等，不同设备导致不同的工艺和配方。

    4、积累工艺经验

    不多叙述，重视工艺，重视加工工艺经验的积累。就好比一道好菜，配料固然重要，可厨师的炒菜火候同样重要。一样的配方，不一样的工艺，出来的产品质量相差天壤之别，这需要进行总结、提炼。

    5、熟悉实验方法和测试方法

    配方研究中常用的实验方法有单因素优选法、多因素变换优选法、平均试验法以及正交试验法。一个合格的配方设计人员必须熟悉实验方法及测试方法，这样才能使他不至于在做完实验后，面对一堆实验数据而无所适从。

    6、熟练查阅各种文献资料

    许多在校的学生和老师十分注重查阅各种文献，具体的生产企业就很少这样做。现在网络十分发达，一般都可以找到你需要的。查文献并不耽误你的宝贵时间，恰恰可以节约你的宝贵时间，因为你看到的都是一些间接经验。通过检索、收集资料，配置原料比例，经感官评定调整后设计出自己的产品配方。

    7、多做试验，学会总结

    仅有理论知识，没有具体的实验经验，是做不出好的产品的。多做实验，不要怕失败，做好每次实验的记录。成功的或是失败的经验，都要有详细的记录，要养成这个好的习惯。学会总结每次实验的 数据及经验。善于总结每次的实验数据，找出它们的规律来，可以指导实验，取到事半功倍的效果。

    8、进行资源整合

    配方设计人员应把配方设计当成一个系统过程来考虑，设计不仅仅是设计本身，而是需要考虑与设计相关的任何可以促进发展的因素。因此，设计人员不应该仅仅是在实验室内闭门造车，而言“推到两面墙”：对内，要推倒企业内部门之间的墙，与这个行业的人员建立联系。观念一变，世界全变。通过传播知识、交流经验等方法，才能触发创新思想，激发创新热情，才能增强吸收、转化、创新的能力。

三、食品配方设计七步

    食品的配方设计是根据产品的工艺条件和性能要求，通过试验、优化和评价，合理的选用原辅材料，并确定各种原辅材料用量的配比关系。

    食品配方设计一般分为七个步骤
    一是主体骨架设计；
    二是调色设计；
    三是调香设计；
    四是调味设计；
    五是品质改良设计；
    六是防腐保鲜设计；
    七是功能营养设计。

    1、主体骨架设计

    主体骨架设计主要是主体原料的选择和配置，形成食品最初的形态。

    食品主体骨架设计的主体原料是根据各种食品的类别和要求，赋予产品基础骨架的主要成分，体现食品性质的功用。

    主体原料的选择必须符合的要求：卫生性和安全性，营养和易消化性，贮藏耐运性、整齐的外观、良好的风味、食品的方便性和快捷性。

    在实际设计过程中，对主体原料的量化通常采用倒推法，先设定主体原料的添加量，在此基础行确定其他辅料的添加量，对于主体原料在食品所占的具体比例，要在最终配方设计完成才能确定，其中对主体原料量化的关键是处理好主体原料与辅料的比例问题。

    2、调色设计

    食品讲究色、香、味、形，首先就是色。食品的色泽作为食品质量指标越来越受到食品研究开发者、生产厂商和消费者的重视，调色设计在食品加工制造中有着举足轻重的地位。在调色设计中，食品的着色、发色、护色、褪色是食品加工重点研究内容。

    对食品调色设计要注意以下几点：
    1）使用符合相关规定的着色剂
    2）根据食品的物性和加工工艺选择适当的食品着色剂；
    3）根据食品的形态，选择适当的添加形式；
    4）根据食品的销售地区和民族习惯，选择适当的拼色形式和颜色；
    5）食品的调色方法要严格按照国家对着色剂的规定进行；控制食品加工工艺。

    3、调香设计

    调香设计就是将芳香物质相互搭配在一起，由于各呈香成分的挥发性不同而呈阶段性挥发，香气类型不断变换，有次序的刺激嗅觉神经，使其处于兴奋状态，避免产生嗅觉疲劳，让人们长久的感受到香气美妙之所在。食品的调香设计就是根据各种香精、香料的特点结合味觉嗅觉现象，取得香气和风味之间的平衡，以寻求各种香气、香料之间的和谐美。

    食品的调香不仅要有效、适当的运用食用香精的添加技术，更要掌握食品加工制造和烹调生香的技术。

    食用香料的使用要点如下：
    1）要明确使用香料的目的；
    2）香料的用量要适当；
    3）食品的香气和味感要协调一致；
    4）要注意香料对食品色泽产生的影响；
    5）使用香料的香气不能过于新异；

    4、调味设计

    食品的调味设计，就是在食品生产过程中，通过原料和调味品的科学配制，产生人们喜欢的滋味。调味设计过程及味的整体效果与所选用的原料有重要的关系，还与原料的搭配和加工工艺有关。

    在食品调味设计过程中要掌握调味设计的规律；掌握味的增效、味的相乘、味的掩盖、味的转化及味的相互作用；掌握原料的特性，选择最佳时机，运用适合的调味方法，除去一位，突出正味，增进食品香气和美味，才能调制出口味俱多、色泽鲜艳、质地优良、营养卫生的风味。

    在实际的食品调味设计中，首先要确定调味品的主体香味轮廓，根据原有辅料的香味强度，并考虑加工过程中产生鲜味的因素，在成本范围内确定相应的使用量。

    其次还要确定香辛料组合的香味平衡，一般来说，主体香味越淡，需要的香辛料 越少，并根据香味强度、浓淡程度对主体香味修饰。

    调味是一项非常精细而微妙的工作，除必须了解调味与调料的性质、关系、变化和组合，调味的程序及各种调味方式和调料的使用时间外，调味设计要力求使食品调味做到“浓而不腻”，味要浓厚，不可油腻，既要突出本味，又要除掉原料的异味，还要保持和增强原料的美味，达到树正味，添滋味，广口味的效果。

    5、品质改良设计

    品质改良是在主体骨架的基础上，为改变食品质构进行的品质改良设计。品质改良设计是通过食品添加剂的复配作用，赋予食品一定的形态和质构，满足食品加工的品质和工艺性能要求。

    食品的品质改良设计是在主体骨架设计的基础上进行的设计，目的是为了改变食品的质构。食品质构是食品除了色、香、味之外另一种重要的性质，它是在食品加工中很难控制的因素，也是决定食品档次的最重要的关键指标之一，它与食品的基本成分、组织结构和温度有关，食品质构是食品品评的重要方面。

    食品品质改良设计是通过生产工艺进行改良；再有是通过配方设计进行改良，这是食品配方设计的主要内容之一，食品品质改良设计的主要方式主要有增稠设计、乳化设计、水分保持设计、膨松设计、催化设计、氧化设计、抗结设计、消泡设计等。

    6、防腐保鲜设计

    食品配方设计在经过主体骨架设计、调色设计、调香设计、调味设计、品质改良设计之后，色、香、味、形都有了，但是这样的产品保质期断，不能实现产品的经济效益最大化，还需要对其进行防腐保鲜设计。

    现代食品加工的主要目标：
    1）确保食品加工的安全性
    2）提供高质量的产品
    3）使食品具有食用的方便性

    微生物和化学 因素可能引起食品的腐败和变质，这是影响食品安全性的主要原因，对加工食品而言，通常是以微生物为主；食品质量如风味、颜色和质地等，同样与微生物引起的腐败、酶的作用和化学反应等密切相关。因此，必须清楚了解引起食品腐败变质的主要因素及其特性，以便更好的控制它们，达到现代食品防腐保鲜的目的。

    引起食品腐败变质的主要因素包括内在因素和外在因素，外在因素主要指生物学因素,如空气和土壤中的微生物、害虫等；内在因素主要包括食品自身的酶的作用以及各种理化作用等因素。

    常见的食品防腐保鲜方法：低温保藏技术、食品干制保藏技术、添加防腐剂、罐藏保藏技术、微波技术、包装技术（真空包装、气调包装、托盘包装、活性包装、抗菌包装）、发酵技术、辐照保藏技术、超声波技术等。

    食品的防腐保鲜是一个系统过程，随着人们对食品防腐保鲜研究的深入，对防腐保鲜理论有了更新的认识，研究人员认为，没有任何一种单一的防腐保鲜措施是完美无缺的，必须采用综合防腐保鲜技术，主要的理论依据有：栅栏技术、良好操作规范、卫生标准操作程序、危害分析与关键点控制、预测微生物学、食品可追溯体系及其他方面等。

    7、功能营养设计

    功能设计是在食品基本功能基础上附加特定功能，成为功能性食品。食品按科技含量分类，第一代产品称为强化食品，第二代、第三代产品称为保健食品。食品营养强化是根据不同人群的营养需要，向食品添加一种或多种营养素或某些天然食物 成分的食品添加剂，以提高食品营养价值的过程。

    强化食品有很多优点，在某些食品中强化人体 所必需的营养既能提高食品中营养素的价值，又能增强机体对营养素的生物利用率，是改善人民营养状况既经济又有效的途径。强化食品在制作过程中应注意营养卫生、经济效益等多种因素，并结合各个国家和地区的具体情况进行食品强化。

    食品营养强化的方法主要有：
    1）在原料或必须的食物中添加；
    2）在加工过程中添加；
    3）在加工最后的一道工序中加入。

    食品强化应遵循的原则：
    1）严格执行规定
    2）针对需要
    3）营养均衡与易吸收性
    4）工艺合理性
    5）经济合理
    6）保持食品原有的风味
    7）注意营养强化剂的保留率。许多营养强化剂易受光、热、氧气等影响而不稳定，在食品加工过程及贮藏过程中会造成一定数量的损失。

四、甜味剂的复配调味

    1、单一甜味剂的缺陷

    1）安全、品质、工艺、成本，这四个因素促使甜味剂进行复配使用成为一种必然性。能完全达到这几点要求的单一甜味剂目前并不存在。事实上，很多合成甜味剂在口感味道上总不同于蔗糖，食后总有后苦味。味觉延留总有金属味，像糖精、甜蜜素等。很多合成甜味剂在低浓度时，甜味还不错，一旦增加水溶液浓度，甜度则下降，口感变差，由甜变苦，像AK糖就是一例。

    2）还有一些合成甜味剂不耐高温。不耐存放时间，存放时间长了甜度就会减弱，例如公认甜度近似蔗糖的三氯蔗糖，存放2年后会 出现甜度减弱、下降对的现象。更为明显的是，现今还没有哪一种合成甜味剂能像蔗糖那样呈现醇厚的 甘甜口感。也就是说，所有合成甜味剂都表现出了后感单一、不够厚实的甜味、甜味感不醇厚。

    天然甜味剂大多是从草本植物和果子提炼的天然糖苷部分，从生产资源量和甜度倍数、甜味厚实感和价格因素来看，甜菊糖苷最具有应用前途。但是，甜菊糖的苦味一直影响它的推广作用，却一直摆脱不了其固有的苷草味，只能作甜味剂的辅料用。罗汉果苷亦是如此。
不仅单一甜味剂在口感上总令人感到不足，而且单一甜味剂的物化性质的限制及添加量、价格的限制，使得添加单一甜味剂总不能令人达到满意的效果。

    2、甜味剂的复配目的

    复配是利用各种甜味剂之间的协同效应和味觉的生理特点，以达到如下目的。
    1）减少不良口味，增加风味；
    2）缩短味觉开始的味觉差；
    3）提高甜味的稳定性；
    4）减少甜味剂总使用量，降低成本。

    3、复配甜味剂的类型

    在实际生产应用中，复配甜味剂主要有以下三大类。

    第一大类，是复配型甜味剂，是以合成甜味剂为甜度的基料组配成分，这类成本较低，也能勉强达到食品甜味的口感基本要求。

    第二大类，是以合成甜味剂为甜度的主要基料成分，在辅以天然甜味剂。

    第三大类，是全部以某天然甜味剂为甜度基料组配成分，利用高科技再辅以其他天然甜味剂为甜度的协同增效成分，甚至其他辅助食品添加剂也全系天然提取物。利用整体全系天然成分，符合当今天然、健康、绿色、纤体的复配甜味剂时尚潮流。

    4、甜味剂的复配举例

    复配型甜味剂，可以做到充分发挥甜味剂的最佳功效，降低成本。既能保持单一甜味剂的特效功能，又能引出新风味添加剂组成而成分新型复配甜味剂，通过利用各种甜味剂之间的协同效应和生理特点，能减少不良味，缩短味觉开始的味觉差，提高甜度的稳定性和醇厚性，减少甜味剂总使用量，降低成本。

    以果糖为例，10%的果糖和蔗糖混合液比10%的蔗糖溶液甜度高出30%。在软饮料中如果几种甜味剂同时配合使用，成本最多可降低40%左右三氯蔗糖和其他甜味剂复配使用效果非常明显，这些甜味剂有果糖、葡萄糖、麦芽糖、蔗糖、乳糖、木糖醇，尤其是在软饮料中三氯蔗糖和果糖的复配非常有效。果糖有它特别的香味和令人愉快的口感，它们的结合使用不仅使饮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。

    安赛蜜（AK糖）和其他甜味剂混合使用产生很强的协同效应。一般浓度下可增加甜度20%-50%。当AK糖和阿斯巴甜以1:1复配时甜度立即增加至300倍，阿斯巴甜的稳定性也会大大增加，是目前最好的复配甜味剂，AK糖与甜蜜素复配，增甜效果也非常明显。

    甜菊糖除了可单独在食品中使用，还可以与其他甜味剂混合复配，从而达到更加满意的效果。

    复配型甜味剂其实有多种选择，其中“赤藓糖醇十三氯蔗糖”是现在大多数企业的新宠、赤藓糖醇的甜度约是蔗糖的70%-80%、三氯蔗糖约是蔗糖的400-600倍，这两者按一定比例复合后的综合指标反映良好。

    所有的甜味剂与蔗糖都存在口感上的差别，添加高倍甜味剂的食品与添加蔗糖的食品口味不大相同，这主要与其时间、强度特性和它们的后味有关。要像蔗糖那样口感甘甜、醇厚、纯口。只有走复配甜味剂的道路，只有协同增效的复配效应才有可能使甜味剂接近具备蔗糖甜味的醇厚口感风味。在复配甜味剂时，人们往往选择“高倍甜味剂+糖醇”这样一种复合方式，这样能使这两种类型的甜味剂优势互补：高倍甜味剂甜度比较高、体积小、用量小、有一定的不良后味，糖醇甜度比较低、有一定的体积、有些能掩盖高倍甜味剂的不良后味。

    安赛蜜与蔗糖、山梨糖醇复配，口感效果极佳。赤藓糖醇的溶解热较大，用它制造的固体食品和糖果由较鲜明的凉爽感。赤藓糖醇的甜味爽净，在于其他较高甜味剂如蛋白质、甜葡糖等复配时可有效的掩盖这些甜味剂的后苦味。

    热处理是食品生产中最普通的工序，而最高温度对甜味剂的热解和水解稳定有极大的影响；PH的高低也会影响甜味剂的稳定性。以上因素甚至会使不稳定的甜味剂受损而降低产品的甜味，所以需选择不同的甜味加以配合，提高其稳定性。例如，AK糖和甜蜜素是较耐热的可以复配在一起使用。阿斯巴甜耐热性较差，但阿斯巴甜与AK糖以1:1的比例复配在一起有协同增效作用。

    实践证明，使用复配甜味剂可以获得令人满意的口感，更长的货架期，较好的经济效益，以及带给商品生产者更多的自由选择。因此我们使用的许多甜味剂都不是单一的，而是由多种成分复合而成。

五、酸味机制、强度、及特征

    酸味剂的酸味是由黏膜受氢离子刺激而引起的感觉，所以在溶液中国能电离出氢离子的物质都是酸味物质。但是，酸味的强弱并不能单用PH值来表示。酸味的强弱与酸的尝试之间并不是简单的相关关系。各种酸味剂又有不同的酸感，它们在口腔中引起的酸感与酸根的种类、PH值、可滴定酸度、缓冲溶液以及其他物质特别是糖类的存在有关。同样的PH值下，有机酸比无机酸的酸度要强。但是酸味感的时间长短并不与PH值成正比。解离速度慢的酸味维持时间长，解离速度快的酸味物质味觉很快消失。

    酸味除了与氢离子有关外，也受酸味剂的阴离子影响。有机酸的阴离子容易吸附在舌黏膜上，中和了舌黏膜中的正电荷，使得氢离子更容易与舌味蕾相接触，而无机酸的阴离子易与口腔黏膜蛋白质相结合，对酸味的感觉有钝化作用。因此，一般地说，在相同的PH值时，有机酸的酸味强度大于无机酸，由于不同的有机酸阴离子在舌黏膜上吸附能力的不同，酸味强度也不同，如对醋酸、甲酸、乳酸、草酸来说，在相同的PH值下，其酸味的强弱依次为：醋酸>甲酸>乳酸>草酸。

    在相同的浓度下，各种酸的酸度也不同，主要也是由于酸味剂解离的阴离子对味觉产生的影响所致。因此，一种酸的酸味不能完全以相等质量或浓度代替另一种酸的酸味。以同一浓度比较不同酸的酸味强度，其顺序为：盐酸>硝酸>硫酸>甲酸>乙酸>柠檬酸>苹果酸>乳酸>丁酸。

    酸味剂的阴离子对酸味剂的风味有影响，这主要是由于阴离子有羟基，氨基，羧基，它们的数目和所处的位置决定的。如柠檬酸，抗坏血酸和葡萄糖酸等的酸味带有爽快感，苹果酸的酸味带有涩苦味；乳酸和酒石酸的酸味伴有涩味；醋酸的酸味带有刺激性臭味；谷氨酸的酸味有咸味等。

    1、有机酸的复配调味

    酸味剂的复配调味，通常是指有机酸之间的复配，它们酸味的强度和味质都分别各有自己的特征。经过将不同的酸味剂复配组合以后，可以达到调整和加减单味酸时的酸味特征，用来调节口味、酸味敏感度和显味速度，从而赋予食品不同的酸味风格。

    各种酸会产生不同的快感，如同柠檬酸，抗坏血酸和葡萄糖酸所产生的是令人愉快有清凉感的酸味，但酸味消失快。苹果酸所产生的是一种略带苦味的酸味，其酸味的产生和消失都比柠檬酸缓慢；磷酸、酒石酸有较弱的涩味、醋酸有强刺激性，它们的酸味也消失较快；富马酸有强涩味并能呈长时间的酸味。磷酸在可乐类饮料制品中能提供一种独特的酸味。

    由于这些差异的存在，就为酸味剂的复配提供了广阔的前景。

    2、酸味剂的复配调味主要考虑如下几点

    1）考虑产品的性质与风味

    苹果酸一般和柠檬酸复配使用，柠檬酸：苹果酸=4:1；柠檬酸：酒石酸=5:1；目前在冷饮中经常使用。苹果酸具有明显的呈味作用，其酸味柔和、爽快、刺激性缓慢，留时间长，与柠檬酸配合使用，可模拟天然果实的酸味特征，使味感自然、协调、丰满。

    磷酸和酒石酸兼有较弱的涩味，这使它们在乳饮料、可乐类饮料喝葡萄、菠萝类制品中产生“天然酸味”感觉。酒石酸的酸味具有稍涩的收敛味，后味长，在冷饮中很少单独使用，常与柠檬酸一起使用增加后味，可产生真实的果味口感。

    醋酸和丁酸有较强的刺激味，它们在泡菜、合成醋、干酪等制品中有强化食欲的功能。乳酸的酸味柔和，具有后味，与醋酸合用，可提供柔和的风味，并提高制品的防腐效果。

    具有酸味柔和、持续时间长、回味较好等特征的酸味剂是方便面食品行业的首选，其中以柠檬酸、苹果酸、乳酸、冰醋酸为常用，其他则较为少用。

    2）考虑产品达到什么PH值

    如生产果冻，PH值一般为3.6-3.8，一般用柠檬酸和苹果酸，其比为3:2，缓冲盐用柠檬酸钠。酸和盐比为2:1。

    3）、考虑产品的成本

    就苹果酸、乳酸、柠檬酸三种来讲，价格以柠檬酸最便宜，其次是乳酸，最贵的是苹果酸，一般做一款产品都不是使用单一的酸，最好是两种或三种酸复配使用，一般以柠檬酸添加量最多，剩下的两种酸适量添加，以缓冲柠檬酸单一的刺激感。