基于标准化法评估的牦牛酸奶加工工艺

李升升， 靳义超

（青海大学 畜牧兽医科学院，青海 西宁，810016）

牦牛生活在青藏高原3 000～5 000 m海拔的高寒地带，被誉为雪域高原的“生命之舟”[1]。有人这样形容牦牛的生活：“喝的是矿泉水，吃的是中草药，住的是风景区”，纯净的奶源环境造就了绿色的牦牛奶。在氧气稀薄的世界屋脊，牦牛常年野牧于自然草场之上，以天然牧草和草原上多种名贵的天然中药材（如雪莲、虫草、贝母等）为食，常年饮用冰山雪水，牦牛奶也因此被誉为“奶中极品”[2-3]。

酸奶是新鲜牛奶经过杀菌后，添加蔗糖、发酵剂后制成的发酵乳制品，口味酸甜细滑，营养丰富，深受人们喜爱[4]。专家称它是“21世纪的食品”，是—种“功能独特的营养品”，能调节机体内微生物的平衡。和新鲜牛奶相比，酸奶不但具有新鲜牛奶的全部营养成分，而且酸奶能使蛋白质结成细微的乳块，乳酸和钙结合生成的乳酸钙更容易被消化吸收，利用乳酸菌分解乳中的糖类产生酸奶的风味，还能产生对人体有益的物质[5-6]。

牦牛奶营养丰富，酸奶产品形式利于人体消化吸收，使得牦牛酸奶成为了牦牛奶的主要产品形式之一，也是青藏高原地区农牧民最喜爱的食物之一。为了优化牦牛酸奶的发酵工艺，作者结合标准化评估法[7]研究了牦牛奶的杀菌、接种体积分数、发酵温度及后酸化过程对牦牛酸奶品质的影响，以期为牦牛酸奶的工业化、标准化、规模化生产提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

牦牛奶：采自青海省天峻县；乳酸菌：北京川秀科技有限公司；酚酞、氢氧化钠等：均为分析纯。

1.2 主要设备

DNP-9272电热恒温培养箱：宁波东南仪器有限公司；HH-6电热恒温水浴锅：上海比朗仪器有限公司；TP-3001中心温度计：苏州市沧浪区泰式电子经营部；LH-T80糖度仪：杭州陆恒生物科技有限公司；HI98128pH计：意大利哈纳仪器有限公司；H/T16MM台式高速离心机：湖南赫西仪器装备有限公司；NDJ-1旋转黏度计：上海昌吉地质仪器有限公司；YP402N电子天平：上海精密科学仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 牦牛奶杀菌条件的选择 选择80℃/15 min、90℃/10 min、100℃/5 min三种杀菌方式对原料奶进行杀菌，冷却至发酵温度接种，于42℃条件下发酵，4℃条件下后酸化24 h测定成品的酸度、持水力、黏度和感官品质，结合标准化评估确定适宜的杀菌条件。

1.3.2 接种体积分数对牦牛酸奶品质的影响 在90℃对原料奶杀菌10 min，冷却至发酵温度，分别按 0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%的比例进行接种，于42℃条件下发酵，4℃条件下后酸化24 h后测定成品酸度、持水力、黏度和感官品质，结合标准化评估确定适宜的接种体积分数。

1.3.3 发酵温度对牦牛酸奶品质的影响 在90℃对原料奶杀菌10 min，冷却至发酵温度，按0.15%的比例进行接种，于 38、40、42、44、46 ℃条件下发酵，4℃酸化24 h后测定成品酸度、持水力、黏度和感官品质，结合标准化评估确定适宜的发酵温度。

1.3.4 后酸化时间对牦牛酸奶品质的影响 在90℃对原料乳杀菌10 min，冷却至发酵温度，按0.15%的比例进行接种，于42℃条件下发酵，4℃酸化0、12、24、36、48 h 后测定成品酸度、持水力、黏度和感官品质等指标，结合标准化评估确定适宜的后酸化时间。

1.3.5 与现有工艺的比较 将本试验所得工艺1与企业普遍采用的生产工艺2（原料乳煮沸，接种0.2%的乳酸菌，在44℃条件下发酵，后酸化12 h）进行对照，测定成品酸度、持水力、黏度和感官品质等指标，对比不同工艺条件下生产的牦牛酸奶品质差异。

1.4 指标测定

1.4.1 凝乳时间 将酸奶碗倾斜30°观察无液体流动时确定为发酵终点，即凝乳正常。以发酵开始至凝乳正常的时间为凝乳时间。

1.4.2 酸度 依照食品安全国家标准GB5413-2010《乳和乳制品酸度的测定》测定牦牛酸奶的酸度。

1.4.3 黏度 参考冶成君[8]的方法，用NDJ-1旋转黏度计在4℃下测定，根据被测流体的黏度大小，选取3号转子和6 r/min的转速，计时30 s后读取数据，重复3次，平均值为样品的黏度。

1.4.4 持水性 采用Hassan[9]的方法。取15～20 g样品，10℃、13 500 g离心30 min，倾去上清液，使离心管保持倒置状态10 min，称量沉淀物质量，按下式计算酸奶的持水性：

1.4.5 感官评价 为确定牦牛酸奶适宜的制作参数，分别从发酵后酸奶的色泽、口感、组织状态、风味等4方面进行感官评定[10]。邀请相关专业人员组成8人感官评定小组，根据表1感官评分表对产品进行评分，然后加权平均得出各组的分值。

1.5 数据分析

采用SPSS17.0对数据进行统计分析。方差分析中的多重比较采用Duncan法。标准化评估采用“0-1”标准化，酸度、黏度、持水力和感官评价等数值越高品质越好的指标以公式：（指标-最小值）/（最大值-最小值）（数值最大者评分为1）进行标准化，凝乳时间数值越低品质越好的指标以公式：（最大值-指标）/（最大值-最小值）（数值最小者评分为 1）进行标准化。

表1 感官评分标准Table 1 Sensory evaluation standards of yak milk yogurt

2 结果与分析

2.1 杀菌条件对牦牛酸奶品质的影响

杀菌主要目的是杀灭原料奶中的杂菌利于后续发酵和使蛋白质变性以改善酸奶组织结构[11-13]。由表2可知，杀菌条件对凝乳时间、酸度和持水性影响不显著（p＞0.05），对黏度和感官评价影响显著（p＜0.05）。说明3种杀菌条件都达到了杀菌目的，然而由于100℃/5 min杀菌导致乳中的蛋白质变性，导致酸奶的黏度较80℃/15 min和90℃/10 min差；同时100℃/5 min杀菌使酸奶有淡淡的焦味，影响风味，初步分析认为高温引起原料奶发生美拉德反应。从图1也可以看出，80℃/15 min和90℃/10 min条件下制得的牦牛酸奶的各项指标显著优于100℃/5 min条件下制得的酸奶，结合生产效率选择90℃/10 min进行牦牛奶的杀菌。

表2 杀菌对牦牛酸奶品质的影响Table 2 Effect of different sterilization conditions on quality of yak yogurt

图1 杀菌对牦牛酸奶品质影响的标准化评分雷达图Fig.1 Radar diagram of standardized evaluation of sterilization on quality of yak yogurt

2.2 接种体积分数对牦牛酸奶品质的影响

由表3可以看出，接种体积分数对牦牛酸奶的持水力影响不显著（p＞0.05），对牦牛酸奶的凝乳时间、酸度、黏度和感官品质影响显著（p＜0.05）。在接种体积分数为0.05%～0.20%范围时，随着接种体积分数的增加，牦牛酸奶的凝乳时间整体表现为缩短、酸度和黏度增加、感官品质向好；当接种体积分数继续增加至0.25%时，酸度、黏度、感官品质下降。分析认为，菌种的接种需要适宜的量，当接种体积分数小时，原料乳中的营养成分被菌种用来自身的增殖，导致营养物质不能用来产生风味物质和次级代谢产物，导致酸奶的品质下降，随着接种体积分数的增加，菌种达到稳定生长期的时间缩短，奶中的营养物质更大限度地转化为风味物质。当接种体积分数超过一定范围时，菌种体积分数对发酵进程影响很少，而且产酸量过多，造成凝乳中蛋白质脱水收缩严重，使乳清析出较多，质地粗燥，使产品的风味变差[14-15]。在图2接种体积分数对牦牛酸奶品质影响的标准化评分雷达图中也可以看出，接种体积分数为0.15%和0.20%时，牦牛酸奶的标准化评分较高且相近。结合生产成本推荐0.15%接种体积分数制作牦牛酸奶。

表3 接种体积分数对牦牛酸奶品质的影响Table 3 Effect of different starter culture on quality of yak yogurt

图2 接种体积分数对牦牛酸奶品质影响的标准化评分雷达图Fig.2 Radar diagram of standardized evaluation of starter culture on quality of yak yogurt

2.3 发酵温度对牦牛酸奶品质的影响

发酵温度直接影响菌种代谢活动，从而影响代谢产物的生成，继而影响产品的风味品质[16]。从表4可以看出，发酵温度对牦牛酸奶的黏度影响不显著（p＞0.05），对牦牛酸奶的凝乳时间、酸度、持水性和感官品质影响显著（p＜0.05）。在 38～46 ℃范围内，随着发酵温度的升高，凝乳时间缩短、滴定酸度增大、持水性提高、感官品质向好；当温度达到42～44℃时，酸奶的品质达到最佳，当温度再提高时，牦牛酸奶相关品质呈下降趋势。分析认为，42～44℃比较适合菌种的生长，菌种可迅速繁殖，并且快速产酸，使酸奶的品质达到最佳；温度继续提高不适于乳酸菌的生长和代谢物质的生成，导致酸奶品质下降。由图3发酵温度对牦牛酸奶品质影响的标准化评分雷达图可见，在42～44℃发酵时牦牛酸奶的标准化评分高，因此建议牦牛酸奶在43±1℃条件下发酵。

表4 发酵温度对牦牛酸奶品质的影响Table 4 Effect of different fermentation temperature on quality of yak yogurt

图3 发酵温度对牦牛酸奶品质影响的标准化评分雷达图Fig.3 Radar diagram of standardized evaluation of fermentation temperature on quality of yak yogurt

2.4 后酸化时间对牦牛酸奶品质的影响

后酸化是酸奶凝固后风味形成的过程[17-18]。由表5后酸化对牦牛酸奶品质的影响可见，后酸化时间对牦牛酸奶的黏度和持水性影响不显著 （p＞0.05），对牦牛酸奶的酸度和感官品质影响显著（p＜0.05）。在0～24 h内，随着后酸化时间的延长，牦牛酸奶的酸度、黏度、持水力和感官评价指标向好；随后在24～48 h内，随着后酸化时间的延长，牦牛酸奶的酸度持续增加，但黏度、持水性、感官评价下降，这是因为在4℃条件下，乳酸菌仍具产酸能力，使牦牛奶中的乳糖不断转化为乳酸，使酸度增加；同时由于酸度的增加，导致酸奶的口感下降，影响了牦牛酸奶的感官品质。结合图4后酸化对牦牛酸奶品质影响的标准化评分雷达图可见，在后酸化24 h后，牦牛酸奶的各项指标最好。推荐牦牛酸奶的后酸化时间为24 h。

表5 后酸化时间对牦牛酸奶品质的影响Table 5 Effect of different post-acidification time on quality of yak yogurt

图4 后酸化对牦牛酸奶品质影响的标准化评分雷达图Fig.4 Radar diagram of standardized evaluation of postacidification time on quality of yak yogurt

2.5 与现有工艺的比较

不同加工工艺生产的产品质量不同，通过比较不同工艺条件下产品品质可以确定不同工艺的差异。由表6不同工艺条件下制得的牦牛酸奶的品质可见，凝乳时间、黏度和持水性三者差异不显著（p＞0.05），从数值上看，工艺1生产的牦牛酸奶在黏度和持水力上好于工艺2；酸度和感官评价差异显著（p＜0.05），且表现为工艺 1优于工艺 2，这是因为工艺2与工艺1相比原料乳杀菌温度高、发酵温度高、后酸化时间短，使得发酵过程中乳酸菌快速大量增殖，消耗大量营养物质导致牦牛酸奶的酸度低、感官品质较差。由此可见，在工艺1条件下生产的牦牛酸奶品质好。

表6 不同加工工艺对牦牛酸奶品质的影响Table 6 Effect of different producing technology on quality of yak yogurt

3 结 语

作者通过标准化评估法研究了牦牛酸奶加工流程中原料乳杀菌、接种体积分数、发酵温度和后酸化时间对牦牛酸奶的品质影响。结果表明，原料乳在90℃/10 min条件下杀菌，接种0.15%的乳酸菌，在43±1℃条件下发酵，后酸化24 h制得的牦牛酸奶酸度适中、持水力、黏度和感官品质好。本试验仅从感官评价研究了加工工艺对牦牛酸奶品质的影响，对于加工条件对牦牛酸奶风味物质的影响没有深入研究，这将是我们下一步研究的重点。

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