低脂菊苣膳食纤维凝固型酸奶的生产工艺

云月英，韩铖铖，王文龙

（内蒙古科技大学a.数理与生物工程学院;b.生物工程与技术研究所 内蒙古 包头014010； ）

低脂菊苣膳食纤维凝固型酸奶的生产工艺

云月英a,b，韩铖铖a，王文龙a,b

（内蒙古科技大学a.数理与生物工程学院;b.生物工程与技术研究所 内蒙古 包头014010； ）

以菊苣膳食纤维和脱脂乳粉为原料，通过乳酸菌发酵生产一种低脂凝固型酸奶。通过单因素试验和均匀设计试验，初步确定最佳发酵工艺条件为：菊苣膳食纤维2.08%，脱脂乳粉12.7%，蔗糖7.06%，发酵剂接种量为0.8 g/L，发酵温度为42.8℃，发酵时间为7.5 h。

菊苣膳食纤维；凝固型酸奶；生产工艺；均匀设计

0 引 言

菊苣膳食纤维是一种天然的碳水化合物，几乎不会被胃酸水解和消化，在结肠中被大量有益微生物发酵，具有多重生理功能[1]，己在美、英、法等国应用于食品行业，被认为是食品和营养的增补剂。酸奶已由原味酸奶向调味酸奶、果粒酸奶、功能性酸奶转化[2-3]，未来的发展趋势是品种多样化、口味多样化、功能多样化，低脂菊苣膳食纤维凝固型酸奶正是适应社会及消费者需要而出现的一种低脂、高纤维功能性食品。

均匀设计实验是研究多因素多水平实验最优组合的一种实验设计方法，已经广泛应用在科学实验以及工农业生产中，可用较少的实验次数，完成复杂的因素、水平间的最优搭配。

1 材料与设备

1.1 材料

菊苣膳食纤维、伊利脱脂乳粉、蔗糖、川秀乳酸菌发酵剂，固体MRS培养基。

1.2 仪器设备

LS-30型立式压力蒸汽灭菌器筒、SW-CF-2FD双人单面垂直洁净工作台、BC/BD-220GS型海尔电冰柜、PSX-250SC型智能恒温恒湿培养箱、厌氧培养箱、JA5003电子分析天平、TD4Z离心机、5.4-7.0精密pH试纸。

2 实验方法

2.1 工艺流程

2.2 操作要点

2.2.1 脱脂乳的制备

选用伊利脱脂乳粉，用50～60℃左右自来水，将其溶解，静止放置半小时，使其充分复水。

2.2.2 配料

将菊苣膳食纤维、蔗糖用90℃热水溶解在烧杯中，80℃水浴加热保持30 min，让其充分溶解并杀死其中微生物，然后将其混入已预热好的复原乳中。

2.2.3 杀菌、冷却

混合料液在95℃的条件下保持5 min进行杀菌。经杀菌后的原料基液马上冷却至45℃，以便于接种发酵剂。

2.2.4 接种和发酵

生产酸奶时，发酵剂是关键的一步，接种时应注意无菌操作，防止杂菌污染。接种后充分搅拌均匀，然后倒入经过高压灭菌（121℃，15 min）的烧杯中，用保鲜膜封口，放入恒温箱进行静止发酵。

2.2.5 冷却后熟

香味物质的高峰期一般在终止发酵后的第4 h，而形成酸奶特征风味是多种风味物质相互平衡的结果，一般为4℃、24 h完成，这段时间被称为酸奶的后熟期。

2.3 酸奶贮存期各项指标的测定

将成品置于4℃冰箱中进行贮存，分别测定7 d内总酸度、持水力、乳酸菌总数的值，观察变化趋势。

2.3.1 酸度测定

称取10 g（精确到0.001 g）已混匀的试样，置于150 mL锥形瓶中，加20 mL新煮沸冷却至室温的水，混匀，加入2.0 mL酚酞指示液，混匀后用浓度为0.1 mol/L氢氧化钠标准溶液滴定至微红色，并在30 s内不褪色，记录消耗的氢氧化钠标准滴定溶液毫升数，代入式（1）中进行计算[4]。

式中：Vl为滴定结束时氢氧化钠标准溶液的体积；V2为滴定开始时氢氧化钠标准溶液的体积。

2.3.2 持水力测定

取一定量的待测样品放入离心管中，并称量样品W0后，放入离心机，以3 000 r/min离心20 min后，取出离心管，静置10 min后，除去上清液，称量残余物的质量W，酸奶的持水力为[5]。

2.3.3 乳酸菌总数的测定

在无菌操作条件下，吸取充分搅拌均匀的酸奶待检样25 mL，加到225 mL灭菌生理盐水的试管内，依次做10倍梯度稀释，选取10-6、10-7两个梯度，分别吸取0.1 mL加入到MRS固体培养基进行涂布，在37℃恒温厌氧培养箱中培养48 h，最后进行菌落计数[6]。

产品的感官评价如表1所示。

表1 感官评定标准

3 结果与分析

3.1 单因素实验

利用单因素实验，以产品感官质量为评价指标，研究了脱脂乳粉添加量、蔗糖添加量、菊苣膳食纤维添加量、发酵剂用量、发酵温度、发酵时间对菊苣膳食纤维酸奶品质的影响。

3.1.1 脱脂乳粉添加量对酸奶感官影响

研究表明，牛奶总干物质直接决定酸奶凝固质地状态[7]。脱脂乳粉添加量对酸奶品质有很大影响，可影响其凝固时间、乳清析出量及质地和口感，脱脂乳粉浓度还对乳酸菌具有良好的营养作用，直接影响酸奶中的活菌数及产品风味。

表2为脱脂乳粉添加量对酸奶感官的影响。由表2可以看出，脱脂乳粉添加量低于11%的酸奶，发酵效果较差，乳清析出现象较严重，酸度较低，总体接受度极差。脱脂乳粉添加量高于11%的酸奶，虽然发酵状态良好，乳清析出量很少，滴定酸度较高，但凝乳块过硬，总体接受度差。所以确定最佳脱脂乳粉添加量为11%。

脱脂乳粉／%791 1 13 15色泽/分15.4±0.55c 16.6±0.55b 18.7±0.50a 16.4±0.55b 13.7±0.50d组织状态/分13.4±0.55d 17.0±0.81c 26.8±0.84a 23.2±0.84b 22.5±0.58b气味/分15.7±0.58c 17.2±0.84b 22.4±0.55a 22.5±0.58a 22.2±0.84a滋味/分20.2±0.84b 20.8±0.84ab 21.6±0.55a 21.4±0.55a 21.4±0.55a总体接收度/分65.0±1.00e 71.5±1.90d 89.5±2.38a 83.7±1.50b 79.7±0.95c

3.1.2 蔗糖添加量对酸奶感官的影响

加糖量一般控制在3%～10%之间，糖太多，会对乳酸发酵产生不良的影响，影响产品风味，也会影响乳酸菌的生长繁殖，但是质量分数过低会造成酸奶尖酸味道过重，如表3所示。

表3 蔗糖添加量对酸奶感官的影响

由表3可以看出，当蔗糖的添加量低于5%时，酸奶味酸，而且质地较差，总体接受度极差；当添加量高于5%时，酸奶味过甜，总体接受度差，且对人体的健康也不利，特别是对糖尿病患者有不利的影响。因此确定蔗糖的添加量为5%。

3.1.3 菊苣膳食纤维添加量对酸奶感官的影响

将菊苣膳食纤维添加到酸奶中增加了消费者对于膳食纤维的摄取量，结果如表4所示。由表4可以看出，产品感官得分最高、总体接受度最佳时，菊苣膳食纤维的添加量为1.5%，所以确定最佳的菊苣膳食纤维添加量为1.5%。

3.1.4 发酵剂用量对酸奶感官的影响

乳酸菌发酵剂接种量直接关系到菌种在牛乳中的生长和繁殖情况，对产酸速度有大的影响。同时，在不影响产酸速度的前提下，要控制成本是选择发酵剂用量的原则，如表5所示。

由表5可以看出，接种量过低时，一定的发酵时间内产品酸度不够，总体接受度极差。接种量过高时，发酵初期酸度上升太快，不利于风味物质的产生，使产品酸度过大，酸味太浓，香气较差，总体接受度差。当接种量质量浓度为0.9 g/L时，总体接受度最佳，所以确定发酵剂的添加量为0.9 g/L。

表4 菊苣膳食纤维添加量对酸奶感官的影响

表5 发酵剂用量对酸奶感官的影响

3.1.5 发酵温度对酸奶感官的影响

发酵温度对于酸奶的产酸量、产品风味等影响很大。川秀乳酸菌发酵剂含有保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌两种菌，保加利亚乳杆菌的最适宜生长温度是40～43℃，嗜热链球菌最适宜生长温度是40～45℃，如表6所示。

表6 发酵温度对酸奶感官的影响

由表6可以看出，发酵温度为46℃时凝块硬度大，产品的风味不佳，有明显的尖酸味，而且在后熟过程中酸度增加较高。发酵温度38℃产酸最慢，引起酸奶风味不佳，酸味不够，而且也影响生产的效率。42℃条件下发酵是比较适宜的，并且酸奶风味浓郁，酸味适中，总体接受度最佳，冷藏过程中酸度增加少，后酸化能力弱，所以确定最佳的发酵温度为42℃。

3.1.6 发酵时间对酸奶感官的影响

发酵时间对酸奶的质量和口感都有较大的影响，从表7的结果可知，发酵6 h的酸奶质量最好，7 h质量为良好，7.5 h以上凝乳质地较硬，产酸量过多，风味不佳；发酵4h组织状态松软，风味不足。因此，确定最佳的发酵时间为6 h。

3.2 均匀设计实验

表7 发酵时间对酸奶感官的影响

3.2.1 均匀实验表设计与实验结果

参照方开泰均匀实验设计表[8]进行6因素6水平U12（66）均匀试验设计，结果如表8所示。

表8 均匀设计实验方案与实验结果U12（66）

用DPS软件数据处理系统对感官评分结果进行二次多项式逐步回归分析，并对该模型进行显著性检验，结果如表9所示。得二次多项式回归方程：

此回归方程相关系数R=1.0000，调整后的相关系数Ra=1.0000，F=19999.9250， 显 著 水 平P=0.0035（＜0.05），剩余标准差S=0.0159，因此该方程的可信度高。

表9 均匀设计逐步回归分析结果

从表9各变量显著性检验P值的大小，可以知道，对菊苣膳食纤维酸奶感官评分的影响大小为：X1=X12=X4X6＞X2＞X2X4＞X22＞X42＞X1X6＞X62＞X1X2，因素之间存在交互作用。

3.2.2 6因素6水平均匀设计实验的验证试验

用DPS软件进行二次多项式逐步回归，得出菊苣膳食纤维酸奶生产工艺的优化条件：脱脂乳粉添加量为12.7%，蔗糖添加量为7.06%，菊苣膳食纤维添加量为2.08%，发酵剂的用量为0.8 g/L，发酵温度为42.8℃，发酵时间为7.5 h。

经验证，优化条件下产品的感官评分为86，比均匀试验中的12组试验结果都高，与回归模型的预测值（85.7）相对误差为0.3。

3.3 菊苣膳食纤维酸奶贮藏期理化指标变化

酸奶在冷藏条件下，乳酸菌生长繁殖受到抑制，但是乳酸菌仍具有活性，同时贮存期内酸奶的理化性质也会产生变化，这种变化会影响酸奶在货架期的贮藏性能[10]。通过对菊苣膳食纤维酸奶7天内滴定酸度、持水力、菌落计数等指标进行测定，可以为菊苣膳食纤维酸奶的生产和贮存提供一定的指导。

3.3.1 酸度变化

表10 为实验在贮存期总酸度变化。由表10可以看出，在贮存期间总酸度呈上升趋势，表示乳酸菌在低温环境下依旧具有微弱的生长繁殖能力，乳糖继续被代谢为乳酸。

表10 贮存期总酸度变化（U12（66））oT

3.3.2 持水力变化

酸奶的持水力表示酸奶凝胶结合水的能力，对酸奶的口感和组织状态有一定的影响。因为酸奶在贮存期内，内部结构发生变化，使其物理性质发生改变，使得蛋白质的胶粒网络结构受到破坏，对水分的包容、束缚能力也不断的减弱，使酸奶的持水力下降。菊苣膳食纤维化学结构中含有很多亲水基团，它能够使乳中的蛋白质胶粒网络结构增强，对水分的包容、束缚能力增强，使凝胶网络中的水分不容易析出，因此具有强的持水性能。

3.3.3 乳酸菌总数变化

乳酸菌活菌数的多少直接影响酸奶品质及其生理功能，人体活菌的摄入量达到106mL-1才能充分发挥其健康促进作用。表12为实验乳酸菌数的测定结果。由表12可以看出，乳酸菌数随贮藏天数的增加而减少，这是因为发酵剂本身生长繁殖过程产酸，所以产品的酸度升高，使乳酸菌生长繁殖受到了抑制，所以乳酸菌菌数逐渐减少。但7 d内乳酸菌数的下降并不是很大，第7天的乳酸菌数仍为108mL-1，远远高于106mL-1。

表11 贮存期持水力变化（U12（66））%

表12 乳酸菌数的测定结果（U12（66））108mL-1

4 结 论

（1）通过单因素试验和均匀设计试验，得出最佳的生产工艺为：添加12.7%的脱脂乳粉、7.06%的蔗糖、2.08%的菊苣膳食纤维、0.8 g/L的发酵剂，42.8℃条件下发酵7.5 h。产品组织细腻，口感润滑，质地均匀，具有低脂、高纤维的营养保健功效。

（2）结果表明：产品在4℃下7 d的贮藏期内，酸度有一定的上升，持水力和活菌数均呈下降趋势，但都变化不大，其中活乳酸菌数7 d内都可达到108mL-1，不仅赋予产品特殊风味，更能抑制人体肠道内腐败微生物生长繁殖，具有保健功效。

[1]夏邦旗.菊芋及其系列食品加工技术[J].西部粮油科技,1999（2）：34-36.

[2]吴谋成.功能食品研究与应用[M].北京：化学工业出版社,2003.

[3]郭本恒.功能性乳制品[M].北京：中国轻工业出版社,2001.

[4]中华人民共和国国家标准.GB5413.34-2010[S].北京：中国标准出版社,2010.[5]刘萍.大豆膳食纤维酸乳的研制[D].山东师范大学,2010.31.

[6]中华人民共和国国家标准.GB 4789.35-2010[S].北京：中国标准出版社,2010.

[7]SAN M T,SALVADOR A,JIMENE M A,et al.Yogurt Enrichment with Functional Asparagus Fiber.Effect of Fiber Extraction Method on Rheological Properties,Colour,and Sensory Acceptance[J].European Food Research and Technology,2008,227（5）：1515-1521.

[9]方开泰.均匀设计与均匀设计表[M].北京：科学出版社,1994.72.

[10]范瑞.酸奶发酵过程的理化特性研究[J].中国乳品工业,2007,35（10）：8-11.

Study on production process of low-fat chicory dietary fiber set yogurt

YUN Yue-yinga,b,HAN Cheng-chenga,WANG Wen-longa,b
（Inner Mongolia University of Science and Technology a.School of Mathematics,Physics and Biological Engineering;b.The Institute of Bioengineering and Technology,Baotou 014010,China）

A low-fat set yoghurt was prepared with mixture of chicory dietary fiber and skimmed milk powder and by fermentation with Lactobacillus starter.The optimum fermentation conditions were determined by single factor and uniform design,which were as follows：chicory dietary fiber 2.08%,skimmed milk powder 12.7%,sugar 7.06%,Lactobacillus starter inoculum by 5%,fermentation under 42.8℃for 7.5 h.

chicory dietary fiber;set yogurt；production process；uniform design

TS252.54

A

1001-2230（2011）10-0056-04

2011-08-01

云月英（1980-），女，讲师，研究方向为食品加工技术。