胡萝卜酸牛奶发酵工艺的研究

王晓丽,张文勇,孙丽丽,高碧波,孙欢欢

（太原工业学院环境与安全工程系,山西太原030008）

胡萝卜酸牛奶发酵工艺的研究

王晓丽,张文勇,孙丽丽,高碧波,孙欢欢

（太原工业学院环境与安全工程系,山西太原030008）

以胡萝卜和脱脂乳粉为主要原料,制备胡萝卜发酵酸奶.选取保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌,以1∶1的比例组成混合发酵剂进行乳酸发酵,以感官评价为考察指标,通过单因素试验和正交试验优化,确定胡萝卜酸牛奶的制备工艺.结果表明,胡萝卜酸牛奶的最佳工艺参数为：胡萝卜汁含量20%、发酵温度42℃、发酵时间4.5h、菌种接种量0.4%,条件下发酵,产品呈淡橘黄色,酸甜适中,口感细腻,品质较好.

胡萝卜；酸奶；正交试验；发酵工艺

胡萝卜（Daucus carota L.）属伞形科两年生草本植物,享有“丁香萝卜”、“金笋”、“小人参”之美誉.我国为世界第一大胡萝卜生产国,其质脆味美,营养丰富,富含蛋白质、糖类、膳食纤维、抗坏血酸、β－胡萝卜素和维生素E等,具有抗衰老［1］、调节血糖［2］、预防心血管疾病［3］、增强机体免疫力［4］等保健功效.

酸奶具有较高的营养价值,可有效缓解乳糖不耐症,其所含的益生菌可调节肠道微生态环境,改善便秘,降低血中胆固醇含量,延缓衰老,提高人体对钙、磷、铁元素的吸收［5］.

本研究以胡萝卜汁、脱脂乳粉为原料,研究胡萝卜酸奶发酵的最佳工艺条件,旨在满足消费者的口味需求,为保健型酸奶的开发利用提供一条新途径.

1 材料与方法

1.1 材料

胡萝卜新鲜、无病虫害、无霉烂,采购于太原市迎新街菜市场；脱脂乳粉,呼伦贝尔雀巢有限公司；白砂糖,市售袋装；保加利亚乳杆菌（Lactobacillus bulgaricus）、嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）,太原工业学院生物工程实验室提供；乳酸细菌培养基,烟台品格林实验设备有限公司；亚硫酸铋琼脂,苏州露水生物技术有限公司.

1.2 仪器

SC－329型立式冷藏柜：青岛海尔特种电冰柜有限公司；ZZJ82300型大口径原浆机：贝尔斯顿电器有限公司；DHP－9052型电热恒温培养箱：上海一恒科学仪器有限公司；XFS－280MB型灭菌锅：浙江新丰医疗器械有限公司；CA－1390－1型垂直层流洁净工作台：上海上净净化设备有限公司.

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

胡萝卜酸奶的制备：脱脂乳粉→溶解→调配→加入胡萝卜汁→均质→灭菌→冷却→接种→装罐→发酵→后熟→检验→成品.

1.3.2 操作要点

1）胡萝卜汁的制备：选择新鲜、无虫害、无机械损伤的胡萝卜,去掉须根和茎,洗净表面泥沙,用原浆机压榨出汁,备用.

2）调配、灭菌：取300g脱脂乳粉置于700ml的温开水中,用匀质机混合均匀.取脱脂乳溶液与胡萝卜汁按1∶1的配比进行混合,加热至60℃左右,加入7%的蔗糖搅拌,混匀.将调配好的发酵液置于蒸汽灭菌锅内,在95℃条件下持续灭菌12min,即得无菌胡萝卜牛奶.

3）接种、发酵：向无菌胡萝卜牛奶中接入一定量的保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的混合菌.将胡萝卜牛奶装入灭菌处理的瓶子,于恒温培养箱中发酵一定时间后,移出酸奶迅速冷却,之后于4℃冰箱冷藏室中保存10h.

1.3.3 发酵工艺的优化试验

1.3.3.1 单因素试验

分别考察了不同胡萝卜汁含量（质量分数为10%,15%,20%,25%、30%）、发酵温度（36℃,38℃,40℃,42℃,44℃）、发酵时间（3.5h,4.5h,5.5h,6.5h,7.5h）及菌种接种量（0.1%,0.2%,0.3%,0.4%,0.5%）对胡萝卜酸奶发酵的影响,并进行感官评分.

1.3.3.2 正交试验

在单因素试验考察胡萝卜汁含量、发酵温度、发酵时间及菌种接种量对胡萝卜酸牛奶发酵影响的基础上,按照正交表L9（34）进行正交优化试验,利用极差分析和方差分析确定最佳发酵条件.

1.3.4 感官评价

根据胡萝卜酸奶的色泽、组织状态、滋味及风格等进行综合评分［6］（见表1）,样品随机提供给10位具有相关经验的评审人员打分,最后取平均分为总感官得分.

表1 胡萝卜酸奶感官评分标准

2 结果与分析

影响胡萝卜酸奶发酵工艺的因素较多,试验主要考察了胡萝卜汁含量、发酵温度、发酵时间及菌种接种量等4个因素,并通过单因素试验确定了正交试验因素的水平.

2.1 不同胡萝卜汁含量对胡萝卜酸奶发酵的影响

发酵温度40℃、发酵时间4.5h、菌种接种量0.3%,研究胡萝卜汁含量10%,15%,20%,25%,30%对酸奶质量的影响.产品的感官评分结果见图1.

由图1可知,随着胡萝卜汁含量的增加,胡萝卜酸奶的感官评分呈先上升后下降的趋势.胡萝卜汁含量为20%时,发酵后酸奶的色泽悦目协调,组织状态良好,感官评分最高.胡萝卜汁含量过低时,光泽度较差,不具胡萝卜酸奶应有的典型性.胡萝卜汁含量过高时,胡萝卜口味明显,口感不理想.

2.2 不同发酵温度对胡萝卜酸奶发酵的影响

胡萝卜汁含量20%、发酵时间4.5h、菌种接种量0.3%,研究发酵温度36℃,38℃,40℃,42℃,44℃对酸奶质量的影响.产品的感官评分结果见图2.

图1 不同胡萝卜汁含量对胡萝卜酸奶发酵的影响

图2 不同发酵温度对胡萝卜酸奶发酵的影响

发酵温度的选择在酸奶的制作中有着重要意义,它直接影响酸奶的风味、口感、制作成本以及微生物的生长代谢.由图2可知,发酵温度为42℃时感官评分最高,发酵后酸奶组织状态细腻均匀,酸甜适中.发酵温度为36℃时,发酵后酸奶有较多乳清析出,酸味较浓,怡雅度欠缺,感官评分最低.

2.3 不同发酵时间对胡萝卜酸奶发酵的影响

胡萝卜汁含量20%、发酵温度42℃、菌种接种量0.3%,研究发酵时间3.5h,4.5h,5.5h,6.5h,7.5h对酸奶质量的影响.产品的感官评分结果见图3.

图3 不同发酵时间对胡萝卜酸奶发酵的影响

图4 不同菌种接种量对胡萝卜酸奶发酵的影响

由图3可知,发酵时间以5.5h为宜,此时产品细腻,酸甜适中,风格独特.发酵时间不足5.5h时,发酵后酸奶分层现象明显,内含乳块,黏度较差.发酵时间过长,产品口感柔绵,但因乳酸菌产酸较多,酸味较浓.

2.4 不同菌种接种量对胡萝卜酸奶发酵的影响

胡萝卜汁含量20%、发酵温度42℃、发酵时间5.5h,研究菌种接种量0.1%,0.2%,0.3%,0.4%,0.5%对酸奶质量的影响.产品的感官评分结果见图4.

由图4可知,随着菌种接种量的增加,感官评分也相应的增高,当菌种接种量为0.4%时评分最高,此时发酵后酸奶细腻,光泽悦目,口感柔绵.菌种接种量过低时,发酵不完全,乳酸生成量较少,酸奶组织状态欠佳.菌种接种量过高时,乳酸生成量较多,酸味较浓,感官评分降低.

2.5 发酵工艺条件的优化

选用L9（34）正交试验考察胡萝卜汁含量、发酵温度、发酵时间及菌种接种量等4因素3水平对胡萝卜酸奶发酵工艺的影响.正交试验因素水平见表2,正交试验及极差分析结果见表3,方差分析见表4.

表2 发酵条件优化正交试验的因素水平表

表3 L9（34）试验结果

表4 正交试验结果的方差分析

由表3和表4分析得出,RD＞RA＞RB＝RC,即在试验中D因素对胡萝卜酸奶发酵的影响最大,A因素次之,B、C因素影响最小.方差分析表明D因素对胡萝卜酸奶发酵结果的影响极显著,A因素对发酵结果影响显著,而B、C因素对发酵结果则无显著影响.因此胡萝卜酸牛奶发酵工艺的4个因素的最佳组合为A2B2C1D2,即胡萝卜汁含量20%,发酵温度42℃,发酵时间4.5h,菌种接种量0.4%.

2.6 产品质量评价

在最佳工艺条件下发酵一批胡萝卜酸牛奶,从理化指标、微生物限量及乳酸菌数等方面进行综合评价,其中理化指标包括脂肪、蛋白质、酸度等3个方面,微生物限量包括大肠杆菌、沙门氏菌、酵母、霉菌等5个方面［7］.具体检测结果见表5.

表5 胡萝卜酸牛奶的理化、微生物检测指标及检测结果

3 讨论与结论

保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌是市场上使用较多的两种乳酸菌,利用其进行乳制品发酵除能改善牛奶口味和风味外,与其他多数非乳酸发酵产品相比,还具有调节肠道微生态平衡以及增强免疫力的作用.研究表明,乳酸菌发酵后的胡萝卜汁可形成新的风味物质,同时谷氨酸和天冬氨酸的含量也所有提高［8］.

本实验主要以感官评分为综合指标,考察了胡萝卜汁含量、发酵时间、发酵温度、菌种接种量等四个主要参数对胡萝卜酸奶发酵的影响,结果表明最优发酵工艺条件为胡萝卜汁含量20%,发酵温度42℃,发酵时间4.5h,菌种接种量0.4%.此时,发酵后酸奶的色泽、组织状态、滋味及风格优良,富含多种营养成分,且不添加任何防腐剂,对人体健康有重要作用,是一种深受广大消费者喜爱、前景广阔的酸奶制品.

［1］阚国仕,顾先良,陈红漫,等.胡萝卜多糖与维生素E抗衰老作用比较研究［J］.食品工业科技,2010,11：340－342

［2］阚国仕,杨艳侠,陈红漫,等.胡萝卜多糖降低血糖的功能研究［J］.食品研究与开发,2010（1）：118－121

［3］葛可佑.中国营养科学全书［M］.北京：人民卫生出版社,2004

［4］Mares－Perlman JA,Millen AE,et al.The body of evidence to support a protective role for lutein and zeaxanthin in delaying chronic disease（overview）.The Journal of Nutrition,2002,132（3）：518－524

［5］吴春英.绿豆桂圆果肉酸奶的研制［J］.饮料工业,2009（7）：19－21

［6］张英姿,张秀玉,宁玉林,等.胡萝卜酸奶品质和稳定性的研究［J］.安徽农业科学,2015,21：277－279

［7］GB19302－2010食品安全国家标准发酵乳［S］.北京：中国标准出版社,2010

［8］斯日古楞,张润平,周瑞峰.乳酸菌的生理功能及其作用机理［J］.饲料与蓄牧,2012（6）：49－51

Study on Fermentation Technology of Carrot Yoghurt

WANG Xiaoli,ZHANG Wenyong,SUN Lili,GAO Bibo,SUN Huanhuan
（Department of Environment and Safety Engineering,Taiyuan Institute of Technology,Taiyuan 030008,China）

Carrot and skim milk powder were considered as raw materials to make a new kind of carrot yoghurt.A combined starter of Lactobacillus bulgaricus and Streptococcus thermophilus（1∶1）were used in lactic acid fermentation.Using sensory evaluation as assessing index,and studying the fermentation process of carrot yogurt by single－factor test and orthogonal test.The results indicated that the optimum technological parameters were a content of carrot juice of 20%,a fermentation temperature of 42℃,a fermentation time of 4.5hand an inoculation amount of 0.4%.In this condition,drink milk was slightly yellow,sweet sour and delicate taste.

carrot；yoghourt；orthogonal test；fermentation technology

1672－2027（2016）04－0092－05

TS252.54,TQ920.6

A

2016－08－11

王晓丽（1989－）,女,山西大同人,硕士,太原工业学院实验师,主要从事食品发酵、天然活性物质研究.