开菲尔板栗发酵乳的工艺*

刘蒙佳，周强，林葛群，黄丽清，林丽玲， 杨文宽

(福建师范大学闽南科技学院，福建泉州，362332)

板栗属于坚果类，与枣、桃、杏、李被人们称为中国古代五大名果。在我国素有“千果之王”的美称［1-3］。

开菲尔是一种起源于高加索地区，有着几百年历史的发酵乳制品，与内蒙的马奶子酒，西藏的“西藏灵菇”在本质上是相同的［4］。传统的开菲尔是以牛奶、羊奶为原料，由开菲尔粒(Kefir grains)或由开菲尔粒中必需菌相作发酵剂发酵制得的一种含乙醇、酸及少量 CO2的发酵乳［5］，又称牛乳酒［6］、山羊乳酪［7］等。由于在发酵过程中产生少量的乙醇和CO2使制品具有轻微的起泡性和酒味，故开菲尔有“发酵乳制品中的香槟”之美称［8］。开菲尔不仅具有一般饮料所没有的爽口感和风味，而且还有独特的营养和保健作用，对治疗代谢紊乱、动脉粥样硬化、过敏性疾病、胃肠道疾病、癌症、肺结核等都有良好疗效［9］。Kefir的成分中含有维生素 A、B2、B12、乳酸钙、核酸、氨基酸、各种游离脂肪酸及其他微量元素。

本研究欲将板栗和开菲尔乳的优点集中在一起，制备开菲尔板栗发酵乳，通过正交实验确定开菲尔板栗发酵乳的最佳工艺条件。

1 材料与方法

1.1 实验材料与试剂

开菲尔粒(市售)、羧甲基纤维素钠(食品级);蔗糖、雀巢奶粉，购于康美豪利友超市。NaOH、三氯乙酸等为分析纯。MRS培养基(杭州微生物试剂有限公司，用于乳杆菌计数)、M17培养基(杭州微生物试剂有限公司，用于乳球菌计数)、孟加拉红培养基(北京陆桥技术有限责任公司，用于酵母菌计数)。

1.2 仪器

SPX-150B-Z型生化培养箱，上海博讯实业有限公司;PHS-25型pH计，上海仪电科学仪器股份有限公司;CP214型电子天平，南京华奥仪器有限公司;BCD-256KT型海尔冰箱，青岛海尔股份有限公司;美的BM253B型搅拌机，广东美的精品电器制造有限公司;GYB60-60S型均质机，上海东华高压均质机厂;GC-122型气相色谱仪，上海分析仪器厂;YXQ-LS-75SII型立式高温灭菌锅，上海博讯实业有限公司;REP109型手持糖度计，上海宝曼科技有限公司;RJ-TGL-16G型台式高速离心机，无锡市瑞江分析仪器有限公司。

1.3 工艺流程

1.4 操作要点

1.4.1 开菲尔粒的活化［10］

将开菲尔粒沥干水分与灭菌牛乳［m(奶粉)∶m(水)=1∶8］以1∶10(质量比)混合，在生化培养箱中25℃下恒温培养24 h，用医用纱布过滤，并用灭菌凉水对开菲尔粒冲洗3～4次，再放入灭菌乳中，25℃培养24 h，过滤，用水冲洗。如上述操作连续多次培养活化，直到颗粒增大并能形成新颗粒为止。

1.4.2 开菲尔发酵剂的制备［10］

开菲尔粒与灭菌牛乳［m(奶粉)∶m(水)=1∶8］以1∶10(质量比)混合，在生化培养箱中25℃下恒温培养24 h，用医用纱布过滤，将开菲尔粒保存，奶液即为开菲尔发酵剂。

1.4.3 原料预处理

板栗煮熟之后去壳，挑选籽粒饱满、无虫蛀、无霉变、没被氧化的板栗仁，洗净备用。

1.4.4 磨浆

将板栗仁与水按1∶5的质量比混合，水温控制在40～50℃，用搅拌机打浆，然后将板栗乳在95℃下糊化15 min，再用160目筛过滤，制得板栗乳备用。

1.4.5 调配、均质与杀菌

在复原牛乳中加入适量板栗乳和蔗糖以及复合稳定剂(CMC 0.02%+明胶0.02%)等进行调配，并在均质机中均质，均质温度为60℃，均质压力为25 MPa，均质2次，在95℃下杀菌6 min，将混合乳冷却至24～26℃，准备接种。

1.4.6 接种发酵

在灭菌后的混合乳中，添加一定比例的开菲尔发酵剂，充分搅拌均匀，装杯，封口，然后放入生化培养箱中恒温发酵。

1.4.7 冷却

发酵结束后置于4℃冰箱内保存。

1.5 指标测定

1.5.1 感官评分标准

感官评分标准见表 1［11］。

表1 开菲尔板栗发酵乳感官评分标准Table 1 Standards of sensory evaluation for chestnut-Kefir fermented milk

1.5.2 理化指标

酸度［13］:酸碱中和法。

pH值:用精密酸度计测定。

可溶性固形物:用手持糖度计测定。

持水力:用离心管取待测样品5mL，测定样品质量(W)，置于离心机中，以4 000 r/min离心30 min后，取出离心管，倾去上清液，测出残余物的质量(M):

乳清析出时间:从酸奶贮藏开始到出现乳清析出的时间。

乙醇体积分数［13］:采用GC-122气相色谱仪测定。开菲尔发酵乳经1 500 r/min离心10 min后，取1 mL上清液，加入0.3 mL 20%的三氯乙酸，用蒸馏水补足至5 mL，振荡1 min，沉淀蛋白质，再经4 000 r/min冷冻离心10 min，用0.45 μm滤膜过滤，得到处理样品，留待测定。

1.6 实验设计

考察发酵时间、发酵温度、开菲尔接种量、蔗糖用量、板栗乳添加量等因素对产品品质的影响，并以发酵结束后的酸度、乳清析出时间及感官评分来综合评价结果。在单因素实验基础上选取接种量、发酵温度、发酵时间、板栗乳添加量4个因素，设计4因素3水平的正交试验，选用L9(34)正交试验设计表(见表2)，其中蔗糖添加量为6%。

表2 正交试验设计Table 2 Orthogonal experimental design

2 结果与分析

2.1 发酵时间对开菲尔板栗发酵乳品质的影响

从表3中可以看出，在相同的接种量和发酵温度下，乳清的析出时间是随发酵时间的延长而缩短，而酸度随发酵时间的延长而升高。这是因为若发酵时间较短，则乳酸菌产酸量不足将导致产品酸度达不到要求，乳清析出时间就较长;若发酵时间过长，在一定程度上提高了产品的酸度，而酸度过高到达一定程度时容易导致乳清析出，故乳清析出时间就较短。发酵16 h和18 h的产品，酸度均达到80°T以上，较适口，但发酵18 h的开菲尔板栗发酵乳其感官评分最高，制得的产品爽口性好，故发酵时间为18 h较为合适。

表3 发酵时间对开菲尔板栗发酵乳品质的影响Table 3 Effect of fermentation time on the quality of chestnut-Kefir fermented milk

2.2 发酵温度对开菲尔板栗发酵乳品质的影响

从表4可以看出，在相同的接种量和发酵时间下，乳清的析出时间是随发酵温度的升高而缩短，而酸度随发酵温度的升高而升高。这是因为发酵温度较高，可促进乳酸菌的繁殖，使之发酵乳糖产生乳酸能力增强，但是产酸过快，容易导致乳清析出;若发酵温度较低，虽有利于酵母菌生长，但乳酸菌生长缓慢，产酸能力低，导致产品酸味不足，而乳清析出时间就较长。发酵温度为25℃时，产品发酵速度比较适中，酸度为90.79°T，且该发酵乳产气明显，组织状态好，酸甜度适中，感官评分最高。

表4 发酵温度对开菲尔板栗发酵乳品质的影响Table 4 Effect of fermentation temperature on the quality of chestnut-Kefir fermented milk

2.3 接种量对开菲尔板栗发酵乳品质的影响

从表5可以看出，乳清析出时间随接种量的增加而缩短，而酸度随接种量的增加而升高。这是因为若接种量太少，则菌种增长缓慢，酸度达不到要求，发酵时间需更久，乳清析出时间就较长;若接种量多，则菌种增长迅速，酸度上升得较快，乳清析出时间就较短。当接种量为8%时，发酵乳发酵速度比较适中，酸度为89.89°T，而且该发酵乳产气明显，组织状态好，酸甜度适中，其感官评分也最高。

表5 接种量对开菲尔板栗发酵乳品质的影响Table 5 Effect of inoculation volume on the quality of chestnut-Kefir fermented milk

2.4 蔗糖用量对开菲尔板栗发酵乳品质的影响

从表6中可以看出，蔗糖用量对发酵乳类的酸度、乳清析出时间及其产气影响不是很大，但对感官评价影响明显。当蔗糖添加量为6%时，产品酸甜适口，口感润滑，感官评分最高。

表6 蔗糖用量对开菲尔板栗发酵乳品质的影响Table 6 Effect of sugar content on the quality of chestnut-Kefir fermented milk

2.5 板栗乳添加量对开菲尔板栗发酵乳品质的影响

从表7可以看出，乳清析出时间随板栗乳添加量的增加而延长，酸度随板栗乳添加量的增加而升高。这是因为随着板栗乳含量增高，混合乳中乳糖的含量降低，乳酸菌发酵乳糖产生乳酸的能力降低，酸度呈降低的趋势，乳清析出时间也就延长。板栗乳添加量为70% ～100%时，板栗味浓郁，乳清析出时间长，但酸度较低，没有达到要求。板栗乳添加量为40%-60%时，酸度达到要求，有明显的板栗味，但组织状态很不好，易于分层。板栗乳添加量为10%时，产品产气很明显，发酵速度较快，发酵乳酸味较强，乳清析出时间较短。板栗乳添加量为20%和30%时，发酵速度适中，均为90°T以上，产气情况均明显，乳清析出时间也差不多。但从图5中可以看出，添加20%板栗乳的试样其感官评分比较高，且制得的产品色泽乳白，略带点淡黄色，具有板栗乳的滋味，组织状态好，细腻光滑，具有碳酸饮料般的口感。

表7 板栗乳添加量对开菲尔板栗发酵乳的影响Table 7 Effect of chestnut milk dosage on the quality of chestnut-Kefir fermented milk

2.6 正交试验结果

通过极差分析可知(见表8)，以上4种因素对开菲尔板栗发酵乳的感官质量均有不同程度的影响，由RB＞RA＞RC＞RD可得出各因素对开菲尔板栗发酵乳感官质量的影响主次顺序为B＞A＞C＞D，即影响发酵乳品质最重要的因素是发酵温度，然后依次是接种量、发酵时间和板栗乳添加量，最优水平组合为A2B2C1D1，此组合没有出现在正交表9组实验中。由表8直观分析，可得最优水平组合为A2B2C3D1(5#)。通过验证实验比较二者的最终感官评分情况，结果见表9。

表8 正交实验结果Table 8 Results of orthogonal experiment

表9 验证实验结果Table 9 Results of verification experiment

从表9可以看出A2B2C1D1的感官评分比A2B2C3D1高，且考虑到发酵时间短可以有效的节省生产时间，提高生产效率，故综合评定可以得出开菲尔板栗发酵乳发酵条件的最优水平组合为A2B2C1D1，即接种量为8%，发酵温度为25℃，发酵时间为17 h，板栗乳添加量为15%。

2.7 最佳工艺参数下产品质量的检测

2.7.1 感官指标

组织状态:凝乳状态好，无乳清析出;色泽:均匀一致的乳白色，略带浅黄;酸甜度:酸味柔和，酸甜适度可口;爽口性:润滑，细腻，具有碳酸饮料般的爽口;发酵味:有清淡的醇香味，气味纯正，具有板栗乳应有的滋味;气体状态:泡沫丰富，振荡时有大量气泡向上升起。

2.7.2 理化指标检测结果

酸度:86.98°T;pH值:4.23;乳清析出时间:52 h;可溶性固形物含量为10.2%;持水力为65%;乙醇体积分数为0.21%。

2.7.3 微生物指标检测结果

乳酸球菌活菌量:2.90×107CFU/mL;乳酸杆菌活菌量:1.38×108CFU/mL;酵母菌活菌量:1.23×105CFU/mL。

3 结论

本实验确定了影响开菲尔板栗发酵乳品质的最主要因素是接种量和发酵温度，发酵时间次之，板栗乳添加量相对影响较小。同时，还确定了开菲尔板栗发酵乳工艺参数的最优组合为接种量8%，发酵温度25℃，发酵时间为17 h，板栗乳添加量为15%。成品开菲尔板栗发酵乳口感细腻，有一定黏度，凝乳好，无乳清析出，色泽呈光亮均匀一致的乳白色，含有丰富的CO2气泡，酸甜度适中，酸而不涩，无异味，具有碳酸饮料般的爽口，又具有清淡的醇香等发酵味。

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