无花果风味酸奶的研制

高冬腊,王伟华,*,孟玉昆,张春疆,刘 莹,张胜福

(1.塔里木大学生命科学学院,新疆阿拉尔 843300;2.阿拉尔新农乳业有限责任公司,新疆阿拉尔 843300)

现代医学研究发现,无花果具有广谱抗癌的作用,其中含有的羟基苯甲醛、补骨脂素、香豆素等成分对于癌细胞活性有一定的抑制作用[1-5]。无花果为低糖高纤维食物,含有丰富的维生素C,糖尿病人日常适当吃,可以帮助提高机体免疫力[6-7],同时无花果中含有的脂肪酶和水解酶还具有分解血脂的作用,能够帮助减少脂肪堆积,在一定程度上起到降压降脂的作用[8]。

随着生活水平的提高,口味和营养单一的普通酸奶已经无法满足人们对食品的需求,研究开发具有特殊风味和营养保健功能的酸奶新品种已经成为一种研究热点[9-11]。阴芳冉等[12]研究了树莓果渣风味的酸奶,既保留了树莓独特的风味又具备超高的抗氧化功能;石彬等[13]研究了佛手瓜酸奶,同时兼具佛手瓜的怡人清香和助消化的作用;冯哲等[14]研究了黄精功能性酸奶,不仅健脾润肺更能降低血脂;周鲜娇等[15]研究了百香果风味酸奶不仅具有浓郁的百香果香味,还兼有百香果养颜抗衰老、安神的保健功效,且外观食欲性较强。

无花果成熟后口味甜且爽口,是滋补的佳品。无花果果实的加工产品有很多如:刘煜祥等[16]研究的无花果果干,汪莉莉等[17]研究的无花果果糕,还有果脯、果酒、果醋、无花果酵素饮料、口服液等[18-22],但是关于无花果风味的酸奶研究却很少[23]。

本文以新疆特色无花果为主要辅料,考察无花果汁添加量、蔗糖添加量、发酵接种量、发酵时间的单因素对无花果风味酸奶的影响,并在此基础上进行响应面分析,以感官评分为指标确认最佳配方,以期开发出风味良好的无花果风味酸奶。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

无花果干(新鲜、无病虫害) 塔里木超市;新鲜牛乳 无凝块、无沉淀、无正常视力可见异物,具有乳固有的奶香味,无异味,色泽均匀亮丽呈乳白色;蛋白质含量不低于2.9%,脂肪含量不低于3.1%,酸度在12～18 °T,阿拉尔新农乳业有限责任公司;635复合稳定剂 嘉吉亚太食品系统(北京)有限公司;阿斯巴甜、安赛蜜 江苏维多股份有限公司;明胶 罗赛洛(温州)明胶有限公司;蔗糖(白砂糖) 塔里木超市;嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌混合菌粉 阿拉尔新农乳业有限责任公司微生物试验室保存;MRS培养基、MC培养基、结晶紫中性红胆盐琼脂 北京陆桥技术股份有限公司;其他试剂 均为国产分析纯。

C21-WK2102电磁炉 广东美的公司;SRH60-70高压均质机 上海申鹿公司;BCD-636WD11HPA冰箱 海信容声公司;SW-CJ-2FD超净工作台 郑州宏朗公司;BPH-9042精密恒温培养箱 上海一恒公司;LRH-250生化培养箱 上海重逢公司;YXQ-LS-100SII高压灭菌锅 上海楚柏公司;6006-3335FOSS消化炉 福斯华公司;Kjeltec8400自动凯氏定氮仪 福斯华公司;SuperVario-N盖勃离心机 南京铭奥公司;MT4-ME2002电子天平 梅特勒-托利多公司。

1.2 实验方法

1.2.1 无花果汁的制备工艺及操作要点 工艺流程:无花果干→清水洗涤→加热蒸煮→捣烂→过滤→静置→冷藏备用

操作要点:选取果实饱满、无病虫害、无损伤的优质无花果干,用清水反复清洗三次,随即将无花果与水以1∶3比例煮沸30 min,再用双层纱布对无花果汁进行两遍过滤,过滤完后的汁液静置24 h。

1.2.2 无花果风味酸奶生产工艺及操作要点 工艺流程:新鲜牛奶→预热→配料→添加无花果果汁→均质→杀菌→冷却→接种→发酵→冷藏后熟→无花果风味酸奶

操作要点:将称量好的阿斯巴甜、安赛蜜、635稳定剂、明胶及一定量的蔗糖加入已经预热至65～70 ℃的新鲜牛乳中,连续搅拌20 min,使其充分混匀溶解,无悬浮或沉淀颗粒形成。将物料温度预热到65 ℃时,通过工作压力为56 MPa的实验型均质机均质10 min,均质后的物料用塑料薄膜密封后迅速升温至95～100 ℃,保温5～10 min进行杀菌处理。为保证菌种活力同时使菌种充分溶解,接种时温度保持在43～45 ℃。拧松瓶盖,均匀放于42 ℃的恒温培养箱中发酵一定时间至凝乳形成,取出后立即冷却至14～20 ℃,终止发酵。

冷却后将产品放入冰箱,在温度为0～4 ℃条件下,放置16 h进行冷藏后熟。

1.2.3 感官评分标准 选10名感官评定人员,其中2名中学生、4名大学生、2名上班族、2名中老年人,男女比例为1∶1。主要从无花果风味酸奶的组织状态、色泽、口感和风味等四个指标进行感官评分[24],具体评分标准见表1。

表1 无花果风味酸奶感官评分标准(分)

1.2.4 单因素实验 基础配方:新鲜牛奶、0.3% 635稳定剂、0.006%阿斯巴甜、0.006%安赛蜜、0.1%明胶,所有配料均按照物料总和的百分比添加。

1.2.4.1 无花果汁添加量对无花果风味酸奶品质的影响 在发酵温度42 ℃、发酵时间4 h、5%的蔗糖添加量,接种量0.03%条件下,考察无花果汁添加量分别为4%、6%、8%、10%和12%的影响,进行感官评定。

1.2.4.2 蔗糖添加量对无花果风味酸奶品质的影响 在发酵温度42 ℃、发酵时间4 h、8%的无花果汁添加量,接种量0.03%条件下,考察蔗糖添加量分别为3%、4%、5%、6%和7%的影响,进行感官评定。

1.2.4.3 发酵接种量对无花果风味酸奶品质的影响 在发酵温度42 ℃、发酵时间4 h、5%的蔗糖添加量,8%的无花果汁添加量条件下,考察发酵剂接种量分别为0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%的影响,进行感官评定。

1.2.4.4 发酵时间对无花果风味酸奶品质的影响 在发酵温度42 ℃、5%的蔗糖添加量,8%L的无花果汁添加量、接种量0.03%条件下,考察发酵时间分别为2、3、4、5和6 h的影响,进行感官评定。

1.2.5 响应面试验分析 四因素三水平做响应面分析,在单因素试验结果的基础上,根据Box-Behnken的中心组合设计原理,将四个主要因素无花果汁添加量(A)、蔗糖量(B)、发酵剂接种量(C)、发酵时间(D),分别以-1、0、+1进行水平编码,以试验所得对无花果风味酸奶的感官评分值为因变量值(Y),如表2所示[25]。

表2 响应面试验因素水平表

1.2.6 理化微生物检验指标检测 对影响酸奶营养价值和安全性的主要指标进行检测,酸度根据GB 5009.239-2016中的第一法酚酞指示剂法测定,测定结果以吉尔涅尔度(°T)表示。蛋白质采用GB 5009.5-2016中的自动凯氏定氮仪法测定。脂肪依据GB 5009.6-2016中的第四法盖勃氏法测定。总固体根据GB 5413.39-2010恒重测定。大肠菌群数根据GB 4789.3-2016中的第二法大肠菌群平板计数法检测。乳酸菌数根据GB 4789.35-2016采用稀释平板菌落计数法检测。

1.3 数据处理

3次重复实验,单因素试验数据采用SPSS 17.0软件进行统计分析,响应面分析结果用Design Expert V 8.0.6进行分析。

2 结果与分析

2.1 单因素实验结果

2.1.1 无花果汁添加量对酸奶感官评分的影响 由图1可知,当其他因素一定时,随着无花果汁添加量的逐渐增加,感官评分先增加后减小,当无花果汁添加量为4%时,酸奶中基本尝不出无花果的香味,当无花果汁添加量增加至8%时,评分最高,酸奶具有良好的无花果风味,外观平整、组织状态稳定,当无花果汁添加量继续增加至12%时,由于无花果本身很甜,所以酸奶口感变得甜腻,失去其原有的乳香风味,因此确定无花果汁的添加量8%为最佳水平。

图1 无花果汁添加量对酸奶感官评分的影响

2.1.2 蔗糖添加量对酸奶感官评分的影响 由图2可知,在其他因素一定的条件下,当蔗糖添加量逐渐增加时,无花果风味酸奶的感官评分呈先增大后减小趋势。当蔗糖添加量为3%时,酸奶口味太酸,而酸奶中缺少蔗糖会造成体系不稳定。当蔗糖添加量增加至5%时,酸奶具有良好的无花果风味,口味适宜,组织状态稳定。当蔗糖添加量继续增加至7%时,酸奶中蔗糖含量过高,不仅会抑制乳酸菌的发酵,延长发酵时间,还会降低酸奶的酸度,使无花果风味的酸奶风味较差,口感过甜。故确定无花果风味酸奶的蔗糖最佳添加量为5%。

图2 蔗糖添加量对酸奶感官评分的影响

2.1.3 发酵剂接种量对酸奶感官评分的影响 由图3可知,在其他因素一定的条件下,当发酵接种量逐渐增加时,无花果风味酸奶感官评分呈现先增大后降低的趋势;当发酵接种量增加至0.03%时,感官评分最高;当发酵剂接种量继续增大时,感官评分逐渐减小。因为发酵剂接种量过小,酸奶发酵时间长,酸奶组织软嫩,风味差;接种量过大,则凝乳时间短,酸度高,乳清析出过多,风味也差。故将接种量0.03%确定为最佳水平。

图3 发酵剂接种量对酸奶感官评分的影响

2.1.4 发酵时间对酸奶感官评分的影响 由图4可知,在其他因素一定的条件下,随着发酵时间的增加,无花果风味酸奶的感官评分呈现先增大后降低的趋势。当发酵时间为4 h时,感官评分最高。发酵时间为5 h时,酸奶口感润滑度下降,发酵时间为6 h时,酸奶产生大量乳清,口感偏酸,酸奶原有乳香味改变。故确定无花果风味酸奶的最佳发酵时间为4 h。

图4 发酵时间对酸奶感官评分的影响

2.2 响应面试验分析

2.2.1 响应面分析试验结果 在单因素实验确定的各因素最佳水平的基础上,利用Box-Benhnken中心组合设计原理,以影响无花果酸奶风味的无花果汁添加量(A),蔗糖添加量(B),发酵接种量(C),发酵时间(D)为自变量,以感官评分为因变量,设计4因素3个水平响应面试验,来确定各因素对无花果风味酸奶感官评分的影响。试验设计方案和结果见表3。

表3 响应面分析试验结果

2.2.2 模型建立及方差分析 对表3数据进行多元回归拟合分析,得到的回归方程为Y=88.34-1.79A+1.62B+1.86C-2.86D-2.15AB-0.50AC+1.83AD+7.12BC+1.50BD+6.40CD-3.72A2-12.44B2-4.09C2-7.57D2

试验结果的方差分析见表4。由表4可知,模型的P值小于0.01,表明此模型的拟合程度良好,试验误差小。一次项A、B、C、D对响应值影响均显著(P<0.05);交互项BC、CD对响应值影响极显著(P<0.01),AB对响应值影响显著(P<0.05),其余都不显著;二次项B2、D2对响应值影响极显著(P<0.01),A2、C2对响应值影响显著(P<0.05);由F值可知,各因素对响应值感官评分的影响大小排序为:D>C>A>B,即发酵时间影响最大,其次是发酵接种量,蔗糖添加量对无花果风味酸奶品质的影响最小。

表4 无花果风味酸奶感官评分的ANOVA分析

2.2.3 响应面交互影响结果分析 如图5可知,在发酵接种量0.03%、发酵时间4 h的基础上,蔗糖添加量不变时,随着无花果汁添加量的增加,无花果风味酸奶的感官评分呈先增加后减小的变化趋势,并且变化范围较小;当无花果汁添加量不变,随着蔗糖添加量的增加,无花果风味酸奶的感官评分先增加后减小。由曲面的投影图5可知,当无花果汁添加量在7%～8%,蔗糖添加量在4.5%～5.5%时,感官评分较高处于投影的中心区域,等高线密集且呈椭圆,无花果果汁添加量与蔗糖添加量的交互作用对响应值的影响显著。

图5 无花果汁添加量和蔗糖添加量及交互作用对感官得分的响应面

如图6可知,在蔗糖添加量5%、发酵时间4 h的基础上,发酵接种量不变时,随着无花果汁添加量的增加,感官评分呈先增加后减小的变化趋势,并且感官评分变化范围较小;当无花果汁添加量不变时,随着发酵接种量的增加,无花果风味酸奶的感官评分先增加后减小。由曲面的投影图可知,无花果汁添加量在7%～8%,发酵接种量0.03%～0.04%时,感官评分较高,处于投影的中心区域,等高线呈圆形,无花果汁添加量与发酵接种量的交互作用对响应值的影响不显著。

图6 无花果汁添加量和接种量及交互作用对感官得分的响应面

如图7可知,在蔗糖添加量5%、发酵接种量0.03%的基础上,无花果汁添加量不变时,随着发酵时间的增加,感官评分呈先增加后减小的变化趋势,并且感官评分变化范围较小;当发酵时间不变时,随着无花果汁添加量的增加,无花果风味酸奶的感官评分先增加后减小。由曲面的投影图可知,无花果汁添加量6%～8%,发酵时间3～4 h时,感官评分较高,在投影的中心区域,等高线稀疏呈圆形,无花果汁添加量与发酵时间的交互作用对响应值的影响不显著。

如图8可知,在无花果汁添加量8%、发酵时间4 h的基础上,蔗糖添加量不变时,随着发酵接种量的增加,感官评分呈先增加后减小的变化趋势;当发酵接种量不变时,随着蔗糖添加量的增加,无花果风味酸奶的感官评分先增加后减小。由曲面的投影图可知,蔗糖添加量4%～5.5%,发酵接种量0.02%～0.03%时,感官评分较高,在投影的中心区域,等高线密集呈椭圆,蔗糖添加量与发酵接种量的交互作用对响应值的影响显著。

图8 蔗糖添加量和接种量及交互作用对感官得分的响应面

如图9可知,在无花果汁添加量8%、发酵接种量0.03%的基础上,蔗糖添加量不变时,随着发酵时间的增加,感官评分呈先增加后减小的变化趋势;当发酵时间不变时,随着蔗糖添加量的增加,无花果风味酸奶的感官评分先增加后减小。由曲面的投影图可知,蔗糖添加量4.5%～5.5%,发酵时间3～4 h时,感官评分较高,在投影的中心区域,等高线稀疏呈圆形,蔗糖添加量与发酵时间的交互作用对响应值的影响不显著。

图9 蔗糖添加量和发酵时间及交互作用对感官得分的响应面

如图10可知,在无花果汁添加量8%、蔗糖添加量5%的基础上,发酵时间不变时,随着发酵接种量的增加,感官评分呈先增加后减小的变化趋势;当发酵接种量不变时,随着发酵时间的增加,无花果风味酸奶的感官评分先增加后减小。由曲面的投影图可知,发酵接种量0.02%～0.03%,发酵时间3～4 h时,感官评分较高,在投影的中心区域,等高线呈椭圆,发酵接种量与发酵时间的交互作用对响应值的影响显著。

图10 接种量和发酵时间及交互作用对感官得分的响应面

2.2.4 最佳工艺参数及验证试验 由各响应曲面图可知,在各因素水平范围内,随着因素水平的不断增大,无花果风味酸奶的感官评分均是先增大后减小,且曲面有一个最高点,即感官评分有一个理论最大值。根据回归模拟方程及方差分析可以求得各因素的最佳工艺值分别是A=7.35%;B=5.21%;C=0.03%;D=3.96 h。即无花果酸奶的最佳生产工艺条件为:无花果汁添加量7.35%,蔗糖添加量5.21%,发酵剂接种量0.03%,发酵时间3.96 h,在此工艺条件下无花果风味酸奶的感官评分预测值为(89.23±0.72)分。为了满足实际的生产操作工艺,将响应面分析所得的最优工艺条件适当调整为无花果汁添加量8%,蔗糖添加量5%,发酵剂接种量0.03%,发酵时间为4 h。以此工艺条件做5组平行试验,得到每组的感官评分值均大于(89.8±0.53)分,充分证明了该试验模型的显著性和可靠性。

2.3 理化、微生物指标检测结果分析

在最优生产工艺条件下生产的无花果风味酸奶的各项关键性微生物、理化指标的检测结果如表5所示。根据表5可知,无花果风味酸奶的各项关键性指标:脂肪、蛋白质、总固体、酸度等均符合GB 19302-2010中对风味酸奶的营养指标要求,同时乳酸菌活菌数远大于国标中风味酸奶乳酸菌数的最低限量值,大肠菌群未检出。

表5 无花果风味酸奶微生物及理化指标检测结果

3 结论

本实验以鲜牛奶为主要原料,通过加入无花果汁,发酵后制作了一种无花果风味酸奶。实验对酸奶制作工艺条件进行了优化,确定了最佳工艺条件。即发酵时间4 h,蔗糖添加量5%,无花果汁添加量8%,接菌量0.03%时,发酵效果最佳,此时酸奶感官评分为(89.8±0.53)分。该无花果风味酸奶生产符合一般酸奶的生产条件,工艺简单可行。无花果风味酸奶中含有丰富的营养成分,且产品口感细腻,带有无花果特有的清香和乳香,酸甜适中,具有广阔的市场前景。