胡萝卜风味酸奶粉的制备及其速溶特性研究

2016-04-27林艳云1叶南慧陈琳

中国乳品工业 2016年2期

关键词：速溶保护剂蔗糖

林艳云1，叶南慧，陈琳

（1.福州大学至诚学院，福州350002；2.福州大学生物科学与工程学院，福州350108）

胡萝卜风味酸奶粉的制备及其速溶特性研究

林艳云1，叶南慧2，陈琳2

（1.福州大学至诚学院，福州350002；2.福州大学生物科学与工程学院，福州350108）

以保加利亚乳杆菌（Lactobacillus bulgaricus）和嗜热链球菌(Streptococcus Thermophilus）混合菌种发酵胡萝卜汁和牛奶的混合物制作酸奶，通过正交实验方法优化胡萝卜风味酸奶的最佳发酵工艺，而后采用低温冷冻干燥制得酸奶粉对其速溶特性进行研究。结果表明，胡萝卜风味酸奶的最佳配方为：接种量0.15%，蔗糖添加量7%，胡萝卜汁添加量15%（均为质量分数），发酵温度为42℃，发酵时间为6 h。速溶特性研究表明，在发酵后添加10%的麦芽糊精进行冷冻干燥得到酸奶粉，润湿下沉时间更短，说明其具备良好的速溶特性。此外，在冷冻前添加冷冻保护剂有助于改善胡萝卜风味酸奶粉的冲调性以及提高活菌数。

胡萝卜；酸奶粉；速溶特性

0 引言

酸奶有很高的营养保健价值，能缓解乳糖不耐症，具有增强机体免疫和抗癌作用[1]，但对储藏条件要求高，通过干燥工艺制成酸奶粉后可延长保质期，便于运输和储存。品质优良的酸奶粉不仅具有良好的速溶性和酸奶特征的风味，且含有一定数量的乳酸活菌[2]。影响酸奶品质的因素有许多，如接种量、蔗糖添加量、稳定剂的种类及用量、发酵时间、发酵温度、保护剂、干燥载体的种类及用量等[3]。

本研究以胡萝卜汁、牛奶为原料，通过单因素实验、正交实验和感官评定等方法，确定胡萝卜风味酸奶的最佳发酵工艺条件，并且对经低温冷冻干燥制得的酸奶粉进行速溶性研究，这对酸奶粉的生产工艺理论研究和生产实践领域，都具有重要的意义[4]。

1 实验

1.1 材料

保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌混合发酵剂（1∶1）；新鲜胡萝卜，伊利集团利乐包装牛奶，蔗糖，麦芽糊精，可溶性淀粉，β-环糊精，甘油，谷氨酸钠，抗坏血酸，吐温-80，乳糖等；M RS培养基。

1.2 仪器与设备

HH-4数显恒温水浴锅，YXQ-LS-75II立式压力蒸汽灭菌锅，PHG-9123A型电热恒温鼓风干燥箱，FD 5-SER LES真空冷冻干燥机，CP153型电子天平，九阳多功能榨汁机。

1.3 胡萝卜风味酸奶粉工艺流程

胡萝卜汁制备→胡萝卜汁与原料乳混合→加入蔗糖搅拌使其溶解→过滤→灭菌→冷却到43～45℃→接种→装瓶→发酵→加入冷冻干燥载体、冷冻保护剂→预冻→冷冻干燥→粉末过筛→成品

1.4操作要点

选取新鲜胡萝卜，去皮清水洗净，经切片，护色，榨汁[5]，将原料乳与胡萝卜汁混合加热至60℃，加入6%蔗糖搅拌使其溶解，过滤除去杂质后加热至90℃灭菌5～10 m in，冷却至43～45℃左右，将预先活化好的混合菌种接种至冷却的原料中，将原料装入预先经过灭菌处理的瓶子，装瓶后于42℃下发酵，发酵至pH值为4.6，发酵时间约为6 h，取出酸奶迅速冷却，置于冰箱中，2～4℃下存放12 h得到酸奶。在酸奶中加入干燥载体、冷冻保护剂混匀，进行预冻（-30℃，12 h）后，再置于-60℃和10 Pa真空度下冻干24 h得到酸奶粉[5-6]。

1.5 方法

1.5.1 胡萝卜风味酸奶工艺条件优化

1.5.1.1 单因素实验

分别在不同的胡萝卜汁添加量（质量分数为5%，10%，15%，20%，25%）、不同的发酵时间（4，5，6，7 h）、不同发酵温度（38，40，42，44，46℃）、不同蔗糖添加量（质量分数为5%，6%，7%，8%，9%）、不同接种量（质量分数为0.08%，0.10%，0.12%，0.14%，0.16%，0.18%，0.20%）下制得胡萝卜风味酸奶，进行感官评定。

1.5.1.2 正交实验工艺优化

接种量、蔗糖量、果汁添加量3个因素是影响产品的组织状态和风味的主要因素，实验采用三因素三水平正交实验，考察这3个因素对酸奶品质的影响。

1.5.1.3 胡萝卜风味酸奶的感官评定标准

在常温下对胡萝卜风味酸奶的色泽、组织状态、气味与滋味、口感等感官指标进行评分，具体评分标准见表1[7]。感官评定人员10名，评定结果取平均值。

1.5.2 胡萝卜风味酸奶粉速溶特性

考察不同干燥载体（麦芽糊精、可溶性淀粉、β-环糊精）、干燥载体不同的添加顺序（发酵前、发酵后添加干燥载体）、冷冻保护剂对酸奶粉速溶特性的影响。分别从润湿下沉性和冲调性两个方面探讨酸奶粉的速溶性[8]，每项测定重复3次，取平均值。

润湿下沉性：准确称取10 g酸奶粉散布在25℃水面上，分别在静置时和搅拌时两种情况下测定全部润湿下沉的时间。

冲调性：准确称取34 g酸奶粉用250 m L，40℃水冲调，搅动后观察冲调情况(冲调后有无团块，杯底有无沉淀)。

1.5.3 胡萝卜风味酸奶粉活菌数测定

采用国家标准GB4789.35-2010方法进行活菌数测定，实验测定重复3次，取平均值。

2 结果与讨论

2.1 胡萝卜风味酸奶工艺条件优化

2.1.1 胡萝卜汁添加量对酸奶的影响

由图1可知，胡萝卜汁与原料乳的不同比例对发酵后酸奶口感，颜色，风味等存在差异。随着胡萝卜汁添加量的增加，酸奶感官评分增加，当胡萝卜汁添加量为15%时，酸奶色泽柔和，胡萝卜风味及酸奶味协调，组织状态良好，感官评分最高，胡萝卜汁添加量过低时，胡萝卜风味欠缺；当胡萝卜添加量过高时，胡萝卜味偏重，口感较差。

图1 胡萝卜汁添加量对酸奶品质的影响

2.1.2 发酵时间对酸奶的影响

由图2可知，随着发酵时间延长，酸奶的感官评分增加，在发酵时间为6 h时达到最大，酸奶色泽较柔和均匀，组织细腻，芳香味浓，酸奶味及胡萝卜风味较明显，酸甜适中，口感较黏稠，细腻。发酵时间过短，菌体含量不足，乳蛋白胶体结构不能充分形成，有较多乳清析出，酸奶组织较粗糙，酸奶味平淡，口感过甜。发酵时间过长，菌体大量繁殖，破坏原来已形成的胶体结构，造成乳清析出，组织凝块不均匀[9]，同时乳酸含量过多，口感偏酸。

图2 发酵时间对酸奶品质的影响

2.1.3 发酵温度对酸奶的影响

由图3可知，发酵温度为42℃时最为适宜，酸奶组织细腻，有浓厚的胡萝卜风味及酸奶味，口感黏稠，细腻。发酵温度低于42℃时，酸奶组织较粗糙，凝块大小不均匀，酸奶味较平淡，风味偏甜，口感较稀，不够醇厚。若发酵温度偏高，酸奶偏酸，而且过于黏稠。发酵温度对菌体增殖存在影响，温度偏低不利于菌体增殖，乳酸生成较少，酸奶口味偏甜，同时温度是酸奶凝胶形成的重要影响因素，随着发酵温度升高，酸奶凝胶时间缩短[10]，在42℃时，凝胶形成较好，组织凝块均匀,当温度继续升高时,乳酸生成较多,口感偏酸，影响感官评定。

表1 胡萝卜风味酸奶感官评定标准

图3 发酵温度对酸奶的影响

2.1.4 蔗糖添加量对酸奶的影响

由图4可知，随着蔗糖添加量的增加，酸奶感官评分增大，在质量分数为6%添加量时感官评分最高，酸甜适中。蔗糖添加量太小，甜味不足，酸奶偏酸。蔗糖添加比例太高，使得酸奶中糖质量分数增加，导致口感偏甜，甚至口感较稀、不黏稠。

图4 蔗糖添加量对酸奶的影响

2.1.5 接种量对酸奶的影响

由图5可知，随着接种量的增加，感官评分不断增加，当接种量为0.16%时感官评分最高，此时酸奶有光泽，组织细腻，有浓厚的胡萝卜风味及酸奶味，口感黏稠，酸甜适中。接种量太低时，菌体含量不足，发酵未完全，乳酸生成较少，酸奶偏甜，同时酸奶凝胶状态形成不佳，影响酸奶组织状态。接种量太高，乳酸生成较多，酸奶偏酸，感官评分降低。

图4 蔗糖添加量对酸奶的影响

2.1.6 正交设计结果

以混合菌种发酵剂的接种量、蔗糖量、胡萝卜汁的添加量进行三因素三水平正交试验，如表2所示。由表3可知，影响胡萝卜风味酸奶的主次顺序为A＞C＞B，即接种量＞胡萝卜汁添加量＞蔗糖量，胡萝卜风味酸奶最佳发酵条件为A2B2C2，在实验过程中并未出现此项组合，进行验证实验，实验结果表明A2B2C2条件下得到的产品感官评定为91分，从而确定最佳发条件，即接种量为0.15%，蔗糖量为7%，胡萝卜汁添加量为15%（均为质量分数，下同）。

表2 酸奶正交实验因素及水平 %

表3 正交实验结果

2.2 胡萝卜风味酸奶粉速溶特性

2.2.1 不同干燥载体对胡萝卜风味酸奶粉的影响

由表4可知，不同浓度的干燥载体对酸奶粉速溶特性影响不同，随着干燥载体添加量的增加，酸奶粉的润湿下沉时间逐渐减少。在同等添加量的条件下添加麦芽糊精的胡萝卜风味酸奶粉润湿下沉时间最短，冲调性最佳，杯底没有出现沉淀。加入β-环糊精的酸奶粉润湿下沉时间也较短，但是冲调过程中会有团块，杯底有沉淀。

表4 不同干燥载体对酸奶粉的影响

2.2.2 干燥载体添加顺序对胡萝卜风味酸奶粉的影响

麦芽糊精具有防结块、增加产品分散性和溶解性等特点，可用于制备速溶饮品，起到改善产品外观，增进溶解性能的作用[11]。表5可以看出，干燥载体的不同添加顺序对酸奶粉的润湿下沉性有显著影响，在发酵后添加干燥载体,不论是静置还是搅拌条件下，酸奶粉的润湿下沉时间都比较短，而在发酵前添加麦芽糊精，由于菌种的发酵作用，对麦芽糊精的性质会有一定影响，从而造成酸奶粉速溶性不佳。

表5 麦芽糊精添加顺序对酸奶粉的影响

2.2.3 冷冻保护剂对胡萝卜风味酸奶粉的影响

余华等人研究表明冷冻干燥工艺制得的酸奶粉因其具有多孔、海绵和疏松的结构，其速溶性优于真空干燥得到的酸奶粉[12]。由表6可以看出，冷冻保护剂的添加对酸奶粉的冲调性存在影响。加入冷冻保护剂后不论是静置还是搅拌情况下，酸奶粉的润湿下沉时间都比较短，且冲调后杯底无沉淀，而不加冷冻保护剂的酸奶粉冲调后会有沉淀产生，可能是由于在冻干过程造成酸奶中部分蛋白质变性，从而影响酸奶粉的冲调性。

表6 冷冻保护剂对酸奶粉的影响

2.3 胡萝卜风味酸奶粉活菌数测定

由表7可以看出，未添加冻干保护剂时，冻干后菌体存活率仅为50.3%，而添加了冻干保护剂后，存活率为78.2%，提高了0.5倍。由于冷冻干燥过程会造成细胞失水、冰晶形成、改变细胞膜的通透性，造成细胞死亡。冷冻保护剂能抑制或减缓细胞内冰晶形成，同时能在细胞表面形成稳定的水分子层阻碍水的流失，保护细胞结构，从而维持细胞较高的存活率[13]。

3 结论

本项目对胡萝卜风味酸奶粉工艺进行了研究，并对其速溶特性进行初步探讨，得出以下结论：胡萝卜风味酸奶的最佳配方为：保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌混合菌种接种量0.15%、蔗糖添加量7%、胡萝卜汁添加量15%、发酵温度42℃、发酵时间6 h，按照此工艺条件发酵的酸奶产品，色泽均匀，组织细腻、凝块细小均匀，酸奶色香味俱全，胡萝卜风味及酸奶味协调，酸甜适中，口感粘稠、细腻。在发酵后添加10%的麦芽糊精，酸奶粉的润湿下沉时间更短，速溶特性更好，在预冻前添加冷冻保护剂有助于改善酸奶粉速溶性，同时能提高酸奶粉中的活菌数。但是，本次实验制备的酸奶粉与市售的奶粉、咖啡等速溶产品相比，速溶性仍有差距。因此，酸奶粉速溶性具有进一步深入研究的空间[14]。

[1]付金衡，王水兴，吴智远，等.直投式菌种发酵藜蒿酸奶研究[J].食品与机械，2007，23（6）：111-113．

[2]马晓晴，曾凡坤，周云，等.乳酸菌酸奶粉的研究现状[J].中国乳品工艺，2010，38（6）：41-42．

[3]TAMIME AY，ROBINSON RK.Yoghurt:Science and Technology [M].Cambridge：Woodhead Publishing，1999．

[4]NERGIZ C，SECKIN A K.The loses of Nutrients during the Pro-duction of Strained（Torba）Yoghurt[J].Food chem，1998，61（1）：13-16．

[5]张伟雄，李伟，胡滨，等.果蔬发酵饮料的研制[J].中国乳品工业，2004，32（8）：19-21．

[6]NERGIZ C,SECKIN A K.The Losses of Nutrients during the Pro-duction of Strained(Torba)Yoghurt[J].Food Chem,1998,61 (1):13-16.

[7]潘太安，徐桂花.发酵酸奶粉的研制[J].食品科学，1994（3）:18-21.

[8]贺荣平.酸奶粉的制作方法[J].农产品加工，2006（11）：32-34.

[9]陈海军.苹果、胡萝卜、红枣混合果蔬汁酸奶的生产加工技术研究[J]．安徽农业科学，2010，38（25）：13827-13828．

[10]赵瑾，许喜林，张勇，等.不同发酵条件对酸奶粉影响的研究[J]．食品工业科技，2008，29（11）：203-207．

[11]任亚梅，田子倾，赵玉，等．分层果酱酸奶的研制[J].中国食品学报，2013，13（3）：73-77．

[12]周志伟，徐永红.不同成胶温度对酸奶凝胶流变学特性的影响[J]．食品工业科技，2000，21（3）：11-12．

[13]刘文慧，王颉，王静，等．麦芽糊精在食品工业中的应用现状[J]．中国食品添加剂，2007，10（02）：183-186．

[14]余华，颜军，刘海燕.不同干燥方法对酸奶粉品质指标影响对比研究[J]．食品科学，2005，26（3）：145-147．

Research on preparation and instant soluble properties of carrot flavor yogurt powder

LIN Yan-yun1，YENan-hui2，CHEN Lin2
（1.Fuzhou University Zhicheng College,Fuzhou 350002,China;2.College of Biological Science and Engineering Fuzhou University，Fuzhou 350108，China）

A mixture of carrot juice and milk was fermented with Lactobacillus bulgaricus and Streptococcus Thermophilus.The optimum ratio of carrot flavor yogurt was determined by using orthogonal design,the instant soluble properties of yogurt powder which was prepared by freeze-drying technique was also studied.The results showed that the best yogurt recipe was:0.15%inoculum,7%sucrose,15%carrot juices. A temperature of 42℃and a time of 6 h was found to be the optimal for fermentation.The instant soluble properties showed that by adding maltodextrin dosage of 10%after fermentation,the wetting of yogurt powder siking time was shorter and instant soluble of yogurt powder was better.In addition,adding cryoprotectant before pre-frozen could improve the reconstituted properties of yogurt power and the survival of lactobacillus.

carrot;yogurt powder;instant soluble characteristics