复合发酵助剂对燕麦大豆酸奶品质的影响

张 雪,张 煌,庄军辉,陈复生*

(1.河南牧业经济学院 食品与生物工程学院,河南 郑州 450011;2.河南工业大学 粮油食品学院,河南 郑州 450000)

我国是大豆的故乡,大豆栽培已有五千年的历史。大豆是营养丰富的优质植物性蛋白质资源[1],其不仅富含蛋白质、脂肪,而且还含有独特的生物活性物质,如大豆异黄酮、皂甙、多肽、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、低聚糖等,对不少疾病有防治和抑制作用[2]。西周至春秋时期,人们把大豆当作主食,同时也研制出豆浆等豆制品。《本草纲目》记载:“豆浆性平、味甘,利气下水,制诸风热,解诸毒”。大豆酸奶又称为植物性酸奶,是豆浆深加工产品中的发酵类制品,具备了浓厚的组织与黏稠的口感,大大延长了豆浆的保质期,与动物性酸奶相比,其最突出的优点是无胆固醇,同时适合于乳糖不耐症患者食用[3-4]。燕麦,又名雀麦,为禾本科植物,其性味甘平,能益脾养心、敛汗,可用于体虚自汗、盗汗或肺结核病人[5]。现代医学研究表明:燕麦富含植物蛋白和膳食纤维,其可溶性膳食纤维含量高达3.6%[6],可溶性膳食纤维能促进肠胃蠕动,清理肠道垃圾,降低胆固醇、平稳血糖,减少心血管疾病发生的风险,1997年美国食品和药物管理局(food and drug administration,FDA)认定燕麦为功能性食物[7]。

目前,功能性乳制品的研制主要集中在以牛奶为原料的酸奶研制,而大豆发酵乳的研制及添加燕麦生产植物发酵奶的研究鲜有报道。燕麦大豆酸奶中的膳食纤维、零胆固醇和益生菌可调节肠道菌群,增加“脑肠轴线”的活性;随着人们对发酵植物乳品及自身健康的关注,研究一种让消费者安心,对环境友好又极具营养价值的新型乳品符合了市场和消费者需求。作为动物性酸奶的替代品,大豆酸奶的感官和质构是影响其能否被消费者接受的关键,然而目前大豆酸奶普遍存在着产酸不足、感官平淡、质构不细腻等问题。本试验以大豆为原料,加入燕麦和低聚木糖来改善大豆酸奶的感官,加入稳定剂及采用均质处理来改善大豆酸奶品质,选用保加利亚杆菌(Lactobacillus bulgaricus)、嗜热链球菌(Streptococcusthermophilus)及双歧杆菌(Bifidobacterium)作为发酵剂,生产发酵型燕麦大豆酸奶,并研究大豆燕麦植物发酵乳的工艺优化及质量控制措施,为大豆和燕麦的深加工提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

黄豆、燕麦片:郑州丹尼斯超市;低聚木糖(食品级):山东龙力生物科技股份有限公司;麦芽糊精、黄原胶(均为食品级):郑州江大生物科技有限公司;乳酸菌发酵剂(保加利亚杆菌/嗜热链球菌/双歧杆菌1∶1∶1):北京川秀国际贸易有限公司;混合磷酸盐(pH 6.86)、邻苯二甲酸氢钾(pH 4.00)(均为分析纯):天津市科密欧化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

JY5002电子天平:上海市舜宇恒平科学仪器有限公司;pHSJ-3F酸度计:上海雷磁仪器股份有限公司;XDLT-TP手持式糖度计:启达实业科技有限公司;SW-CJ-1F超净工作台:苏州净化设备有限公司;PYX-DHS恒温培养箱:上海跃进医疗器械厂;GYB40-10S高压均质机:上海东华高压均质机厂;LDZX-50KBS高压灭菌锅:上海申安医疗器械厂。

1.3 方法

1.3.1 燕麦大豆酸奶加工工艺流程及操作要点

操作要点:

原料挑选:选择颗粒饱满、无虫害、无霉变的大豆,剔除可能含有的土块、沙石等杂质。

前处理:挑选后的大豆,用清水淘洗干净。

浸泡、去皮:将除杂、清洗后的黄豆于2.5倍水中浸泡,25℃浸泡12 h,泡涨的黄豆质量约为原来的2倍,去皮。

热磨浆:以豆水质量比1∶5,90℃热水磨浆。

过滤:过100目筛得纯豆乳备用。

加甜味剂、稳定剂和燕麦:向过滤后的豆乳中添加甜味剂、稳定剂和燕麦,经过搅拌充分溶解。

均质:将混合后的豆乳经65℃、30MPa均质处理20min。

灭菌、冷却:杀菌温度95℃,10 min,冷却至42℃。

接种发酵剂、发酵、冷藏:按0.06 g/L的接种量添加发酵剂,混匀全溶解后分装,然后于42℃发酵8 h,置于4℃冷藏24 h后熟即得燕麦大豆酸奶。

1.3.2 燕麦大豆酸奶配方优化

(1)单因素试验

每组在豆浆500mL的基础上,分别添加燕麦(0、2g/mL、4g/mL、6g/mL、8g/mL、10g/mL),发酵剂(0.2g/mL、0.4g/mL、0.6g/mL、0.8g/mL、1.0g/mL),稳定剂(麦芽糊精∶黄原胶=1∶1)(0、0.5 g/mL、1.0 g/mL、1.5 g/mL、2.0 g/mL、2.5 g/mL),低聚木糖(0、1.4 g/mL、2.8 g/mL、4.2 g/mL、5.6 g/mL、7.0 g/mL),探讨其对燕麦大豆酸奶品质的影响。

(2)正交试验

在单因素试验基础上,以感官评分为评价指标,采用正交试验考察燕麦添加量(A),发酵剂添加量(B),稳定剂(麦芽糊精∶黄原胶=1∶1)添加量(C)及稳定剂添加量(D)对燕麦大豆酸奶感官品质的影响,正交试验因素与水平见表1。

表1 燕麦大豆酸奶配方优化正交试验因素与水平Table1 Factors and levels of orthogonal experiments for formula optimization of oat soy yogurt g/mL

1.3.3 指标测定方法

(1)pH值及酸度的测定

样品后熟后从冰箱中取出并迅速恢复到室温后,用玻璃棒将凝乳搅拌均匀,使用pH计测定样品的pH值;样品的酸度值参考GB 5431.34—2010《乳和乳制品酸度的测定》中的方法进行测定[8]。

(2)可溶性固形物的测定

根据GB/T 12143—2008《饮料通用分析方法》测定可溶性固形物[9]。

(3)持水力的测定[10]

取30 g接种后的发酵豆乳,在离心管中42℃发酵4 h后取出,4℃冷藏后24 h后,将样品在20℃、3 000 r/min条件下离心10 min,去除清蛋白后称质量。

式中:W1为离心后样品的质量,g;W2为离心前样品的质量,g。

(4)感官评分标准[11-12]

以色泽、滋味、气味、口感及组织状态作为感官评价的项目,请10位有感官评价经验的人员对样品进行评分,满分100分,感官评分标准见表2。

表2 燕麦大豆酸奶的感官评分标准Table2 Sensory evaluation standards of oat soybean yogurt

1.3.4数据分析

各指标检测重复次数n=3,采用SPSS统计软件进行数据处理及相关分析。

2 结果与分析

2.1 燕麦添加量对燕麦大豆酸奶品质的影响

表3 燕麦添加量对燕麦大豆酸奶品质的影响Table3 Effects of oat addition on the quality of oat soybean yogurt

由表3可知,随着燕麦添加量的增加,发酵燕麦豆乳的pH越来越低,且差异显著(P＜0.05),当燕麦添加量为6g/mL时,pH达到最低为4.16,酸度达到最高为84.6°T,可溶性固形物最高为11.5%,感官评分最高为80分,表明益生菌在燕麦添加量适中时,能够更好地生长产酸,并使可溶性固形物呈逐渐升高。此时发酵豆乳酸甜适口,黏稠度适宜。

持水力可表征凝胶结构的均一和稳定性。大豆酸奶中乳清析出越多,凝胶结构越不稳定。不同燕麦添加量大豆酸奶在24 h后熟后的持水力测定结果见图1。

图1 燕麦添加量对大豆酸奶持水力的影响Fig.1 Effects of oat addition on the water holding capacity of oat soybean yogurt

由图1可知,燕麦中植物蛋白含量高达15.6%[13],添加燕麦的样品持水力显著高于纯大豆酸奶(P＜0.05),持水力随着燕麦添加量在0～6 g/mL范围内的增加而增大,但燕麦添加量＞6 g/mL之后,增加趋缓;原因可能为原料豆乳总固形物含量增加,特别是蛋白含量的增加,有利于形成更坚硬致密的凝胶因而乳清析出减少。因此,最适燕麦添加量为6 g/mL。

2.2 发酵剂添加量对大豆酸奶品质的影响

pH及酸度是衡量大豆酸奶品质及口感的一项重要指标。由表4可知,发酵剂添加量对燕麦大豆酸乳pH值具有显著性影响(P＜0.05),随着发酵剂添加量的增加,pH值先下降,然后基本不变;酸度随发酵剂添加量增加而增大,在0.2～0.6 g/mL范围内增幅剧烈,发酵剂添加量＞0.6 g/mL之后增加趋缓;可溶性固形物缓慢增加;当发酵剂添加量为0.6 g/mL时,感官评分最高,此时大豆酸奶酸甜可口。

表4 发酵剂添加量对燕麦大豆酸奶品质的影响Table4 Effects of fermentation starter addition on the quality of oat soybean yogurt

持水能力越强,说明大豆酸奶形成的凝胶越强、越致密。不同发酵剂添加量的燕麦大豆酸奶在24h后熟后的持水力测定结果见图2。

图2 发酵剂添加量对燕麦大豆酸奶持水力的影响Fig.2 Effect of fermentation starter on the water holding capacity of oat soybean yogurt

由图2可知,持水力随着发酵剂添加量在0.2～0.6 g/mL范围内的增加而增大,但发酵剂添加量＞0.6 g/mL之后,持水力增加趋缓。因此,最佳发酵剂添加量为0.6 g/mL。

2.3 稳定剂添加量对大豆酸奶品质的影响

由表5可知,随着稳定剂添加量增加,对大豆酸奶的pH值影响不显著(P＞0.05),黄原胶和麦芽糊精具有增稠、不易沉淀分层的作用,二者复配用在豆奶等营养体闲食品,具有良好的口感和速溶增稠效果,避免沉淀分层现象,且能吸收豆腥味,延长保持期[14]。随着稳定剂添加量的增加,pH逐渐降低,但整体变化不显著(P＞0.05)。可溶性固形物逐渐升高,感官评分先升高再降低,酸度逐渐增大。当稳定剂添加量为2.0 g/mL时,没有沉淀分层,质地细腻,黏稠度适宜,风味最好。

表5 稳定剂添加量对燕麦大豆酸奶品质的影响Table5 Effects of stabilizer addition on the quality of oat soybean yogurt

图3 稳定剂添加量对燕麦大豆酸奶持水力的影响Fig.3 Effect of stabilizer addition on water holding capacity of oat soybean yogurt

由图3可知,添加稳定剂的大豆酸奶在24 h后熟后的持水力,随着稳定剂添加量的增加,在0～2.0 g/mL范围增加明显,稳定剂添加量＞2.0 g/mL之后,持水力的增加趋缓。因此,最适稳定剂添加量为2.0 g/mL。

2.4 低聚木糖添加量对大豆酸奶品质的影响

低聚木糖也称木寡糖,是以木聚糖为底物通过内切木聚糖酶水解木聚糖的β-1,4糖苷键而得到的以木二糖、木三糖为主要成分的低聚木糖混合物[15]。低聚木糖是一种功能性低聚糖,其主要有效成分属不消化但可发酵糖,可顺利通过胃和小肠,直接进入大肠内被肠道有益细菌利用,并被分解为乙酸、丙酸和丁酸等短链脂肪酸[16],短链脂肪酸不仅能为肠黏膜细胞提供能量,促进细胞的生长代谢,还可降低结肠内pH值环境,抑制有害菌的生长[17],所以低聚木糖被称为益生菌的增殖因子。由表6可知,低聚木糖添加量对大豆酸奶pH值影响不显著(P＜0.05),随着低聚木糖添加量的增加,可溶性固形物呈现先升高再下降的趋势;pH先升高再下降,但总体变化不大。低聚木糖主要起甜味剂的作用,改善大豆酸奶的口感,感官评分先增加再降低。当低聚木糖添加量为4.2 g/mL时,大豆酸奶酸甜适口。

表6 低聚木糖添加量对燕麦大豆酸奶品质的影响Table6 Effect of xylooligosaccharide addition on the quality of oat soybean yogurt

图4 低聚木糖添加量对燕麦大豆酸奶持水力的影响Fig.4 Effect of xylooligosaccharide addition on water holding capacity of oat soybean yogurt

由图4可知,添加甜味剂的大豆酸奶在24 h后熟后的持水力随着甜味剂添加量在0～4.2 g/mL范围内的增加而增大。当低聚木糖添加量＞4.2 g/mL之后,大豆酸奶持水力增加趋缓。

因此,综上所述,最适低聚木糖添加量为4.2 g/mL。

2.5 燕麦大豆酸奶配方优化正交试验

在单因素试验基础上,以感官评分为评价指标,采用正交试验考察燕麦添加量(A),发酵剂添加量(B),稳定剂(麦芽糊精/黄原胶1∶1)添加量(C)及低聚木糖添加量(D)对燕麦大豆酸奶感官品质的影响,正交试验结果与分析见表7,方差分析见表8。

由表7可知,对燕麦大豆酸奶感官及品质影响顺序为A＞B＞C＞D,即燕麦添加量＞发酵剂添加量＞稳定剂添加量＞低聚木糖添加量。极差分析得到的最优水平组合是A2B2C1D2,即燕麦添加量为6.0 g/mL,发酵剂添加量0.60g/mL,稳定剂添加量1.8g/mL,低聚木糖添加量4.2g/mL。在此最佳配方条件下,进行3次验证试验,制成的大豆酸奶感官品质最佳,感官评分为90分。

由表8可知,燕麦及发酵剂添加量对结果影响显著(P＜0.05),稳定剂及低聚木糖添加量对结果影响不显著(P＞0.05)。

表7 燕麦大豆酸奶配方优化正交试验结果与分析Table7 Results and analysis of orthogonal experiments for formula optimization of oat soybean yogurt

表8 正交试验结果方差分析Table8 Variance analysis of orthogonal experiments results

3 结论

复合发酵助剂处理对大豆酸奶的影响试验结果表明,在燕麦大豆酸奶配方优化的正交试验中,燕麦添加量影响最显著,其次为发酵剂。在此优化条件下制成的燕麦大豆酸奶感官品质最佳,感官评分为90分。该产品质构细腻、润滑,口感酸甜适中,风味浓郁,既含有大豆及燕麦天然营养成分,也为大豆、燕麦产品开发利用提供了新的途径。