开菲尔酸豆乳冰淇淋的研制

刘晶晶,沈桂奇,郭芝琳,郭栋,滕文静,孙在宝

(常熟理工学院生物与食品工程学院,江苏常熟 215500)



开菲尔酸豆乳冰淇淋的研制

刘晶晶,沈桂奇,郭芝琳,郭栋,滕文静,孙在宝

(常熟理工学院生物与食品工程学院,江苏常熟 215500)

以豆乳代替部分牛乳并用开菲尔进行发酵,研制出开菲尔酸豆乳冰淇淋。选择煮浆时间、豆粉奶粉比例、白砂糖添加量、复合乳化稳定剂添加量、老化时间和凝冻档位作为单因素进行梯度实验,对发酵时间、接种量和发酵温度进行三因素三水平L9(33)正交实验,确定开菲尔酸豆乳冰淇淋的最佳工艺为:取浸泡好的大豆,与水按照1∶11的比例进行磨浆,过滤,沸腾后煮浆5 min,制得豆乳;以豆浆重量为基准,加入8%豆粉、5%奶粉、16%白砂糖和0.65%复合乳化稳定剂,倒入制浆机中搅拌并杀菌,温度75 ℃,时间15 min,杀菌后的物料冷却至60 ℃,在20 MPa压力下进行均质,待均质后的料液冷却到38 ℃加入料液总质量0.2%的开菲尔发酵剂,38 ℃发酵8 h,得到发酵乳;将发酵乳置于4 ℃老化缸中老化4 h,然后将料液倒入冰淇淋机器设置成三档(凝冻温度-7 ℃),制得开菲尔酸豆乳冰淇淋。

开菲尔,豆乳,冰淇淋,工艺参数

开菲尔(kefir)是一种含有多种益生菌的发酵剂,其在乳类中经过代谢作用的产物有着很好的保健作用,对一些现代人常见的一些疾病有着很好的疗效,如调节循环和呼吸系统功能、提高钙的利用率、抗癌作用、抗菌消炎等[1]。由于开菲尔是一种复合发酵剂,其含菌类较多,故其发酵产物的种类较多,可产生多种维生素、乳酸、乙醇、CO2等,产量较单一菌种多,如谷氨酸和乳酸的含量比单一菌高4～5倍[1]。黄豆中含有大量的蛋白质,可以和牛乳有氨基酸互补作用,且黄豆有多种抗癌物质,对女性有美容养颜的作用[2-3],大豆蛋白还有助于降低胆固醇[4]和降低心血管疾病[5]。开菲尔发酵过程中对乳中水溶性氮和氨基酸的损坏较少,而且能使得脂肪更易被消化吸收[1]。

冰淇淋以其营养丰富、口感细腻、易于消化、香味浓郁的特点,一直被冠以“冷食之王”的美称,深受广大消费者的喜爱。随着社会的不断发展,人们的消费水平日益提高,作为夏日常用食品之一的冰淇淋,其发展的趋势也开始明朗化,向保健型方向发展,如糯米冰淇淋[6-7]、籼米冰淇淋[8]、燕麦冰淇淋[9]、玉米冰淇淋[10]等。本实验选用豆乳代替部分牛乳,经过开菲尔发酵,制得开菲尔酸豆乳冰淇淋,在营养、嗜好性基础上赋予冰淇淋制品保健功能,具有广阔的市场前景。

1　材料与方法

1.1材料与设备

大豆常熟大润发市售;豆粉常客隆市售;白砂糖东莞宝象食品有限公司;全脂奶粉雀巢(中国)有限公司;开菲尔酸奶发酵剂北京川秀科技有限公司;冰淇淋复配乳化稳定剂北京北方霞光食品添加剂有限公司。

FE-05型磨豆机上海田岗机械有限公司;DH6000II型恒温培养箱天津市泰斯特仪器有限公司;FE20型pH计梅特勒-特利多仪器(上海)有限公司;BJ7222-B型冰淇淋机黄石东贝制冷有限公司;HH-s4型水浴锅金坛市医疗仪器厂;FA2004电子天平上海越平科学仪器有限公司;AWH-7.5-SA型电子天平上海美晨机电企业有限公司;DYB-10冰淇淋制浆机、YJGY-70-60均质机、LHG-8全自动冰淇淋老化缸、SDX-2速冻箱天津特斯达食品机械科技有限公司。

1.2实验方法

1.2.1酸豆乳冰淇淋的工艺流程精选大豆→清洗→浸泡→磨浆→过滤→煮浆→混合→杀菌→均质→冷却→接种→发酵→老化→凝冻→灌装→速冻硬化→低温贮藏

1.2.2操作要点

1.2.2.1选料选择饱满、圆润的、金黄色、没有虫洞的黄豆。

1.2.2.2豆浆的制作取浸泡好的黄豆与水按照1∶11比例进行磨浆,将磨好的豆浆用100 目纱布进行过滤,过滤后的滤液进行加热煮浆。

1.2.2.3制浆取适量的豆浆加入豆粉、奶粉、糖和冰淇淋乳化稳定剂放入制浆机中进行搅拌、加热、杀菌,温度75 ℃,时间15 min。

1.2.2.4均质杀菌后的物料冷却至60 ℃,在20 MPa压力下进行均质[11]。

1.2.2.5发酵将均质后的物料进行快速降温至发酵所需温度,接入适量开菲尔酸奶发酵剂,置恒温箱进行发酵。

1.2.2.6老化、凝冻将发酵后的物料倒入到4 ℃的全自动冰淇淋老化缸进行老化一段时间,老化成熟后的物料送入冰淇淋凝冻机进行凝冻成型,成型好的冰淇淋立即放入-30 ℃速冻箱中硬化,得到的硬质冰淇淋置-18 ℃下低温贮藏。

1.2.3开菲尔酸豆乳冰淇淋工艺的优化开菲尔酸豆乳冰淇淋产品品质受诸多因素影响。本实验主要对煮浆时间、豆粉乳粉比例、白砂糖用量、乳化稳定剂用量、老化时间和凝冻档位6个因素进行单因素实验,对发酵剂的接种量、发酵温度和发酵时间三个因素进行三因素三水平正交实验,通过实验优化得到冰淇淋制作的最佳工艺参数。

1.2.3.1煮浆时间对开菲尔酸豆乳冰淇淋感官品质的影响豆浆沸腾后再分别煮2、3、4、5、6、7和8 min,取不同煮浆时间的豆浆进行实验[12]。以豆浆重量为基准,加入7%豆粉、6%奶粉、15%白砂糖和0.60%复合乳化稳定剂,再加入料液总质量0.2%的发酵剂,在温度为38 ℃的条件下发酵8 h,老化时间5 h,凝冻档位3档(凝冻温度-7 ℃),得出煮浆时间对冰淇淋品质的影响。

1.2.3.2豆粉与奶粉比例对冰淇淋品质的影响由于纯豆浆制作的冰淇淋固形物含量比较低,故需要加入一定量的豆粉[6,13],经预实验得到豆粉和奶粉含量总和达到豆浆质量的13%时固形物含量较好,口感较好。豆浆煮沸5 min,以豆浆重量为基准,加入不同比例的豆粉和奶粉、15%白砂糖和0.60%复合乳化稳定剂,再加入料液总质量0.2%的发酵剂,在温度为38 ℃的条件下发酵8 h,老化时间5 h,凝冻档位3档(凝冻温度-7 ℃),其中豆粉和奶粉含量总和为13%,得出豆粉和奶粉比例对冰淇淋的影响。

1.2.3.3白砂糖添加量对冰淇淋品质的影响豆浆煮沸5 min,以豆浆重量为基准,加入8%豆粉、5%奶粉,然后加入不同比例的白砂糖(14%、15%、16%、17%、18%)[6],乳化稳定剂0.60%,再加入料液总质量0.2%的发酵剂,在温度为38 ℃的条件下发酵8 h,老化时间5 h,凝冻档位3档(凝冻温度-7 ℃),得出白砂糖用量对冰淇淋品质的影响。

1.2.3.4复合乳化稳定剂添加量对冰淇淋品质的影响豆浆煮沸5 min,以豆浆重量为基准,加入8%豆粉、5%奶粉、16%白砂糖及不同比例的乳化稳定剂(0.50%、0.55%、0.60%、0.65%、0.70%)[6],再加入料液总质量0.2%的发酵剂,在温度为38 ℃的条件下发酵8 h,老化时间5 h,凝冻档位3档(凝冻温度-7 ℃),得出乳化稳定剂的添加量对冰淇淋品质的影响。

1.2.3.5发酵工艺的控制豆浆煮沸5 min,以豆浆重量为基准,加入8%豆粉、5%奶粉、16%白砂糖和0.65%复合乳化稳定剂,老化时间5 h,凝冻档位3档(凝冻温度-7 ℃)。发酵控制选用发酵温度、接种量(以料液总质量为基准)、发酵时间为实验因素,因素水平表见表1,以产品感官评分为评判指标,进行L9(33)正交实验,得到最佳发酵工艺参数。

表1　正交实验因素与水平表

1.2.3.6老化时间对冰淇淋品质的影响豆浆煮沸5 min,以豆浆重量为基准,加入8%豆粉、5%奶粉、16%白砂糖和0.65%复合乳化稳定剂,再加入料液总质量0.2%的发酵剂,在温度为38 ℃的条件下发酵8 h,老化时间分别为2、3、4、5、6 h,凝冻档位3档(凝冻温度-7 ℃),得出老化时间对冰淇淋品质的影响。

表2　开菲尔酸豆乳冰淇淋的感官评分标准

1.2.3.7冰淇淋机凝冻档位对冰淇淋品质的影响豆浆煮沸5 min,以豆浆重量为基准,加入8%豆粉、5%奶粉、16%白砂糖和0.65%复合乳化稳定剂,再加入料液总质量0.2%的发酵剂,在温度为38 ℃的条件下发酵8 h,老化时间为4 h,凝冻档位分别为一档(凝冻温度-5 ℃)、二档(凝冻温度-6 ℃)、三档(凝冻温度-7 ℃)、四档(凝冻温度-8 ℃)、五档(凝冻温度-9 ℃),得出冰淇淋机凝冻档位对冰淇淋品质的影响。

1.2.4开菲尔酸豆乳冰淇淋质量评价

1.2.4.1感官评价由10人组成专业品评小组,首先明确本实验的目的、意义以及感官评定的指标和注意事项,对样品进行密码编号,检验样品随机化。评分采用20分制从形体、组织、色泽、口感、气味这5个方面分别打分,跨度为1,分别取平均值[14],具体评分标准见表2。

1.2.4.2膨胀率测定采用质量法进行膨胀率的测定[15]。

膨胀率(%)=一定体积浆料质量-相同体积冰淇淋质量/相同体积冰淇淋质量×100

1.2.5数据处理每个指标重复3次,取平均值并采用Origin分析软件对实验数据进行处理。

2　结果与分析

2.1开菲尔酸豆乳冰淇淋工艺条件的优化结果

2.1.1煮浆时间对开菲尔酸豆乳冰淇淋感官品质的影响煮浆时间主要是对去除豆腥味的影响比较大,从图1可以看出,不同的煮浆时间对冰淇淋形体、组织、色泽的影响不显著,而对口感和气味的影响较大。当沸腾5 min时,冰淇淋的口感和气味分值较高;低于5 min时会有豆腥味,影响到冰淇淋的口感和气味;高于5 min达到6 min以上时,蒸煮味较重、无豆香味,且冰淇淋口感开始变差,故煮沸5 min为最佳煮浆时间。

图1　煮浆时间对冰淇淋品质的影响Fig.1　Effect of cooking time on quality of ice cream

2.1.2豆粉与奶粉比例对冰淇淋品质的影响从图2a可以看出随着豆粉含量的增加,冰淇淋的膨胀率呈下降趋势。从图2b可以看出随着豆粉含量的增加冰淇淋颜色会变黄,豆味变重,且豆粉含量较高时形体和组织的评分下降;随着奶粉含量的增加,色泽会变白,口感变腻,奶味变重。结合图2a和图2b结果,当奶粉和豆粉比例为5∶8时,冰淇淋的膨胀率和感官评价均较高,即豆粉的添加量为8%,奶粉的添加量为5%为最佳豆奶粉添加量。

图2　豆粉、奶粉添加比例对冰淇淋品质的影响Fig.2　Effect of ratio of soybean powderand milk powder on quality of ice cream

2.1.3白砂糖添加量对冰淇淋品质的影响从图3可以看出,白砂糖含量的不同对形体、组织、色泽和气味影响不显著,白砂糖的添加量不同,主要是对甜度的影响,从而影响到冰淇淋的口感。采用感官评价得出随着白砂糖含量的提高,甜度会增加,且到一定程度会感觉腻,但当含量低时口感欠佳。由图3可知,当白砂糖的添加量达到16%时甜度最为适中、口感较好。

图3　白砂糖的添加量对冰淇淋品质的影响Fig.3　Effect of amount of sugar on quality of ice cream

2.1.4复合乳化稳定剂添加量对冰淇淋品质的影响乳化稳定剂是冰淇淋成型的一个重要的因素,其含量对冰淇淋的形体、组织、膨胀率和口感均有影响。从图4a可以看出,随着乳化稳定剂的增加,冰淇淋的膨胀率先是升高而后呈下降趋势,当乳化稳定剂添加量为0.65%时膨胀率最高。在口感上,乳化稳定剂的含量越高粘稠度也越高,组织也更细腻,冰晶越少。从图4b可以看出,添加量为0.65%时,冰淇淋的形体、组织、色泽、口感、气味的分值最高,且分布均匀。故乳化稳定剂添加量为0.65%时冰淇淋的品质最佳。

图4　复合乳化稳定剂添加量对冰淇淋品质的影响Fig.4　Effect of amount of compound emulsion stabilizer on quality of ice cream

2.1.5发酵工艺的控制从表3的极差分析结果可知,影响冰淇淋感官品质的主次关系为:C(发酵时间)>B(接种量)>A(发酵时间),根据K值分析,正交实验得到的最佳方案为A2B2C2。

为了确定A2B2C2为最佳方案,需要进行验证。经验证得到按照最佳方案做出的产品感官评分为88分,故确定最佳方案为A2B2C2,即温度38 ℃,接种量0.2%,发酵时间8 h。

表3　发酵条件对冰淇淋品质的影响

2.1.6老化时间对冰淇淋品质的影响从图5a可以看出随着老化时间延长,冰淇淋的膨胀率逐渐增高,老化时间达4 h后,膨胀率增加不显著(p>0.05)。从图5b可以看出老化时间增长,冰淇淋更加细腻,形体、组织和口感会更好,老化时间达到4 h之后,冰淇淋无冰晶,组织细腻;老化时间少于4 h,膨胀率低且有冰晶,组织粗糙;老化时间超过4 h感官评分变化不显著。因此,冰淇淋老化时间应该达到4 h以上,实际生产中为了节约能源、增加产量,老化时间选择4 h为宜。

图5　老化时间对冰淇淋品质的影响Fig.5　Effect of aging time on quality of ice cream

2.1.7冰淇淋机凝冻档位对冰淇淋品质的影响冰淇淋机凝冻档位主要是对冰淇淋形体、组织和口感有影响。由图6可以看出,当设置成三档(凝冻温度-7 ℃)时,冰淇淋的形体、组织和口感分值较高,而且三档(凝冻温度-7 ℃)的数据较稳定,故冰淇淋机凝冻档位设置成三档(凝冻温度-7 ℃)时,冰淇淋的品质最佳。

图6　凝冻档位对冰淇淋的影响Fig.6　Effect of freezing stalls on quality of ice cream

2.2验证实验

由2.1的结果,确定开菲尔酸豆乳冰淇淋最佳工艺参数为:豆浆煮沸5 min,以豆浆重量为基准,加入8%豆粉、5%奶粉、16%白砂糖和0.65%复合乳化稳定剂,再加入料液总质量0.2%的发酵剂,在温度为38 ℃的条件下发酵8 h,老化时间4 h,凝冻档位为三档(凝冻温度-7 ℃)。为了验证实验的准确性,对上述最佳工艺参数进行验证,采用三组平行对照实验,分别取实验序号为1、2、3,结果见图7。

图7　较优配方的验证实验Fig.7　Results of verifying experimentsfrom the optimum recipe of ice cream

从图7a和图7b可以看出,以最佳工艺参数生产的冰淇淋膨胀率和感官评分分别高达74%和88分,且数据稳定。因此,开菲尔酸豆乳冰淇淋的配方组成及工艺参数较合理。

3　结论

通过实验确定了开菲尔酸豆乳冰淇淋生产的配方和工艺参数,得到的产品形态完整、组织细腻、口感爽口润滑、具有协调的香味和色泽。以部分豆乳代替牛乳并使用开菲尔发酵剂进行发酵制得的冰淇淋,实现了营养成分的互补,且经开菲尔发酵后含有大量的活菌及有益产物,对人体有益,深受广大消费者欢迎。

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Preparation of yogurt soybean milk ice cream fermented by kefir

LIU Jing-jing,SHEN gui-qi,GUO zhi-ling,GUO dong,TENG wen-jing,SUN zai-bao

(Department of Biology and Food engineering,Changshu Institute of Technology,Changshu 215500)

To replace part of the milk with soybean milk fermented by kefir,yogurt soybean milk ice cream was developed. Selecting the cooking time of the soybean milk,the proportion of soybean powder and milk powder,the amount of sugar,the amount of the composite emulsion stabilizer,aging time and freezing stalls as a single factor to make gradient experiments,using the L9(33)to determine fermentation time,inoculum and fermentation temperature,the optimum process parameters of the ice cream were determined. Taking soaked soybeans,according to the ratio of 1∶11 with water,then grinded,filtered,boiled for 5 min at 100 ℃;added 8% soybean powder,5% milk powder,16% sugar and 0.65% compound emulsion stabilizer by the weight of soybean milk,sterilized for 15 min at 75 ℃,cooled until 60 ℃,homogenized under 20 MPa pressure,added 0.2% kefir fermentation agent by the weight of homogenized material at 38 ℃,fermented for 8 h at 38 ℃,aged for 4 h at 4 ℃and then the material was poured into ice cream machine with the third freezing stalls,yogurt soybean milk ice cream fermented by kefir was prepared.

kefir;soybean milk;ice cream;process parameters

2015-04-09

刘晶晶(1978-),女,硕士,副教授,研究方向:食品加工和天然产物活性物质的开发与利用,E-mail:ljj@cslg.edu.cn。

2014年度江苏省大学生实践创新计划项目。

TS

A

1002-0306(2016)01-0000-00

10.13386/j.issn1002-0306.2016.01.000