红树莓发酵乳饮料的研制及工艺优化

刘丽娜，郭元晟

（1.包头轻工职业技术学院，内蒙古包头014035；2.锡林郭勒职业学院，内蒙古锡林浩特026000）

树莓是隶属于蔷薇科悬钩子属的浆果，中药名为覆盆子，是第三代水果的典型代表[1]。树莓浑身是宝，不仅酸甜可口，深受消费者喜爱，还富含多种营养物质，如天然色素、超氧化物歧化酶、鞣花酸等多酚类化合物、树莓酮等芳香类化合物[2]。树莓活性成分具有抗氧化、抗肿瘤、抗菌消炎、降血脂等大量功效和作用[3]，具有极高的营养价值及药用价值，应进一步加强研究。树莓根据其果实颜色和生长特性的不同分为4类：红树莓、黄树莓、黑树莓、紫树莓，目前栽培的主要是红树莓[4]。

目前国内对红树莓果的加工形式主要是树莓果粉、红树莓果酒、红树莓果醋、树莓速冻果、果干、树莓原浆、树莓果酱、果汁、罐头等单一加工形式[5]，很少见到把红树莓和其他食品综合加工的形式。本研究将乳制品和红树莓结合起来，把成熟的红树莓加工制成酸甜适口、食用方便的红树莓发酵乳饮料。充分挖掘树莓潜在的生态、经济和社会价值，提高树莓的附加值，促进树莓产业的可持续发展。

1 材料

1.1 材料

牛奶：蛋白含量3.35%，脂肪含量3.42%，市售；红树莓、白砂糖：市售；液体果胶酶、柠檬酸（食品级）：河北鹏宇生物科技有限公司。

1.2 仪器

JJ-6型组织捣碎匀浆机：无锡沃信仪器有限公司；TDL5B-WS型离心机：上海安亭科学仪器厂；FJ-400型高速分散均质机：上海亚荣生化仪器厂；BD885-4型电热恒温鼓风干燥箱：苏州拜达烘箱制造有限公司。

2 试验方法

2.1 红树莓果汁的制备

参考文献[6-7]确定如下工艺流程：

红树莓果实挑选→漂洗→沥干→去籽→破碎→酶处理→榨汁→粗滤→澄清→杀菌→冷却→产品

2.2 红树莓发酵乳饮料的制备

2.2.1 工艺流程

2.2.2 操作要点

2.2.2.1 接种、发酵

将保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌1∶1（体积比）混合的发酵剂，以3%～5%的接种量接种到发酵罐中，在42℃～43℃培养9 h～10 h，乳酸度达到1.5%～2.0%时取出，冷却到20℃，备用。

2.2.2.2 调配

将红树莓果汁和发酵乳按一定比例混合后，加入经过过滤的稳定剂、糖液和水，用柠檬酸调酸至pH值为 3.8～4.2。

2.2.2.3 杀菌、冷却、灌装

均质结束后，在90℃杀菌10 min，冷却到15℃灌装。

2.3 红树莓发酵乳饮料配方的优化

2.3.1 单因素试验

2.3.1.1 红树莓果汁添加量的筛选

在添加发酵乳30%、白砂糖8%、pH4.0的条件下，分别以红树莓果汁添加量13%、14%、15%、16%、17%、18%制备红树莓发酵乳饮料，筛选适宜的红树莓果汁添加量。

2.3.1.2 发酵乳添加量的筛选

在添加红树莓果汁15%、白砂糖8%、pH4.0的条件下，分别以发酵乳添加量20%、25%、30%、35%、40%制备红树莓发酵乳饮料，筛选适宜的发酵乳添加量。

2.3.1.3 白砂糖添加量的筛选

在添加红树莓果汁15%、发酵乳30%、pH4.0的条件下，分别以白砂糖添加量5%、6%、7%、8%、9%、10%制备红树莓发酵乳饮料，筛选适宜的白砂糖添加量。

2.3.1.4 pH值的筛选

在添加红树莓果汁15%、发酵乳30%、白砂糖8%的条件下，分别将 pH 值调至 3.8、3.9、4.0、4.1、4.2制备红树莓发酵乳饮料，筛选适宜的pH值。

2.3.2 响应面优化试验设计

通过前期单因素试验，选取红树莓果汁的添加量、发酵乳的添加量、白砂糖的添加量、pH值4个主要影响因素为研究对象，将红树莓果汁的添加量（A）、发酵乳的添加量（B）、白砂糖的添加量（C）、pH 值（D）设计3个水平。因素水平见表1。响应面分析方案及结果见表2。然后以感官评价为指标（以100分计）来确定最佳配方。

表1 Box-Behnken试验因素水平表Table 1 Box-Behnken test factor level table

表2 Box-Behnken设计方案及响应值Table 2 Box-Behnken design scheme and response value

3 结果与分析

3.1 单因素试验结果与分析

3.1.1 红树莓果汁添加量对红树莓发酵乳饮料感官品质的影响

红树莓果汁添加量对红树莓发酵乳饮料感官品质的影响见图1。

图1 红树莓果汁添加量对红树莓发酵乳饮料感官品质的影响Fig.1 Effect of the amount of red berry juice added on the sensory quality of red raspberry blended milk beverage

由图1可知，当红树莓果汁添加量低于15%时，随着其添加量的增加，红树莓的风味越来越浓，乳饮料的感官评分越来越高，当红树莓果汁添加量为15%时，感官品质评分最高，之后继续增加红树莓果汁的添加量，乳饮料的口感过于酸涩，感官品质评分下降。因此，选择适宜的红树莓果汁添加量为15%。

3.1.2 发酵乳添加量对红树莓发酵乳饮料感官品质的影响

发酵乳添加量对红树莓发酵乳饮料感官品质的影响见图2。

图2 发酵乳添加量对红树莓发酵乳饮料感官品质的影响Fig.2 Effect of fermented milk on the sensory quality of red raspberry blended milk beverage

由图2可以看出，随着发酵乳添加量的增加，乳饮料中乳的特有的风味越来越浓，口感越来越浓厚，感官品质评分越来越高，发酵乳添加量为30%时，发酵乳的风味与红树莓果汁的风味相得益彰，红树莓发酵乳饮料的感官评分最高。当发酵乳添加量高于30%时，发酵乳味道过于浓厚，掩盖了红树莓果汁的味道，使感官评分降低。因此，选择适宜的发酵乳添加量为30%。

3.1.3 白砂糖添加量对红树莓发酵乳饮料感官品质的影响

白砂糖添加量对红树莓发酵乳饮料感官品质的影响见图3。

图3 白砂糖添加量对红树莓发酵乳饮料感官品质的影响Fig.3 Effect of white sugar addition on sensory quality of red raspberry blended milk beverage

由图3可知，白糖添加量为8%时，红树莓发酵乳饮料的感官评分最高，此时的红树莓发酵乳饮料酸甜适中，味道最好。但从白砂糖添加量为8%开始，感官品质评分涨幅趋缓，且从低糖健康饮食的角度考虑，选择适宜的白砂糖添加量为8%。

3.1.4 pH值对红树莓发酵乳饮料感官品质的影响

pH值对红树莓发酵乳饮料感官品质的影响见图4。

图4 pH值对红树莓发酵乳饮料感官品质的影响Fig.4 Effect of pH on sensory quality of red raspberry blended milk beverage

本研究以柠檬酸作为酸味剂，加入到乳饮料中调节乳饮料的酸甜度[9]，柠檬酸具有温和爽快的酸味，能够改善食品的感官性状，增强食欲，还能促进体内钙、磷的消化吸收[10]。从图4可以看出，pH值低于4时，由于红树莓果汁和发酵乳本身具有一定的酸味，pH值过低乳饮料的酸味过重，口感较差，感官评分偏低，随着pH值升高，感官品质评分增大，当pH值大于4时，口感过于甜腻，使人难以接受。因此选择适宜的pH值为4。

3.2 响应面优化试验结果

3.2.1 回归模型的建立和方差分析

利用Design-Expert8.0.6软件对表2数据进行处理，得二次多项式模型回归方程

Y=87.02-0.033A+0.72B+1.60C-0.78D-1.22AB-0.100AC-0.33AD+1.15BC+0.72BD+1.05CD-1.86A2-2.86B2+0.76C2-2.76D2

式中：Y为红树莓发酵乳饮料感官品质评分；A为红树莓果汁添加量，%；B为发酵乳添加量，%；C为白砂糖添加量，%；D为pH值。

对回归方程进行方差分析，结果见表3。

表3 响应面回归模型的方差分析Table 3 Analysis of variance of response surface regression model

续表3 响应面回归模型的方差分析Continue table 3 Analysis of variance of response surface regression model

由表3可知，模型P＜0.01，说明该模型极其显著，失拟项P=0.598 98＞0.05，即模型失拟项不显著，表明理论与实际的拟合性大，该方程对试验结果拟合良好，试验误差小，可用该回归方程代替试验真实点对试验结果进行分析和预测。由A，B，C，D的P值可知4种因素的添加量对红树莓发酵乳饮料的影响程度为：发酵乳添加量＞红树莓果汁添加量＞白砂糖添加量＞pH值。

3.2.2 响应面交互作用分析

根据Design-Expert8.0.6软件分析试验数据并获得响应模型，保持4个变量因素中的一个不改变，得到红树莓果汁添加量、发酵乳添加量、白砂糖添加量、pH值之间及每两个因素之间的三维响应面曲线和等高线图，所得结果见图5。

从响应面曲线可以看出，图（a）、图（d）和图（e）的三维图较陡，说明发酵乳添加量和红树莓果汁添加量、发酵乳添加量和白砂糖添加量、发酵乳添加量和pH值的交互作用对红树莓发酵乳饮料的感官品质影响较显著。而图（b）、图（c）、图（f）的三维图较平缓，说明白砂糖添加量和红树莓果汁添加量、红树莓果汁添加量和pH值、白砂糖添加量和pH值的交互作用对红树莓发酵乳饮料的感官品质影响较弱。

图5 各参数交互作用对红树莓发酵乳饮料感官品质的影响Fig.5 Effect of interaction of various parameters on sensory quality of red raspberry blended milk beverage

3.2.3 最佳配方及验证试验

根据响应面试验得到红树莓发酵乳饮料的最佳配方为：红树莓果汁添加量为15%，发酵乳添加量为30%，白砂糖的添加量为8%，pH4.0，预测感官品质评分为88.65分。在此条件下，进行3次验证试验，制得的红树莓发酵乳饮料感官品质评分平均值为88.30分，与预测值相差不大。

4 结论

本研究首先通过单因素试验对红树莓果汁添加量、发酵乳添加量、白砂糖添加量和pH值对红树莓发酵乳饮料感官品质的影响进行了研究，然后利用响应面法对这4个因素进行Box-Behnken设计，建立了红树莓发酵乳饮料感官品质评分的二次多项式回归方程模型。运用该模型进行方差分析，得到最佳配方为：红树莓果汁添加量15%，发酵乳添加量30%，白砂糖的添加量8%，pH4.0，得到的产品组织状态均匀，呈淡淡的树莓粉色，且酸甜适口，口感细腻。