海藻糖复合果蔬酸奶的研制

2020-10-30宗洪凤马添怡

辽宁科技大学学报 2020年4期

高静，高云，宗洪凤，马添怡，王欣，高妍

（辽宁科技大学化学工程学院，辽宁鞍山 114051）

海藻糖是一种味道甜美、食用安全的天然糖类［1］，在自然界中广泛存在，在植物、动物、真菌和细菌中均有发现。海藻糖是由两个葡萄糖分子通过半缩醛羟基缩合而成的非还原性双糖［2-3］，具有极高的稳定性。近年来海藻糖替代白砂糖是一个热门的研究领域。食品中添加适量海藻糖可有效防止食品变质［4］，延长保质期，保持风味及提高品质［5］。研究表明酸奶中的益生菌具有改善乳糖吸收、增强免疫力、调整肠道菌群［6-7］、降低血液胆固醇、缓解心血管疲劳、抗氧化、抗发炎［8-10］等保健功效。经常食用益生菌酸奶能够减少腹泻，合成身体所需多种维生素，促进矿物质吸收［11］。胡萝卜可提高机体抗癌能力，具有抗氧化、延缓衰老及对VA进行安全补充的功能［12-13］。枸杞中含有多糖、黄酮、类胡萝卜素活性成分，具有降血糖、增强免疫力、抗氧化等功效［14］。胡萝卜枸杞复合果蔬酸奶的研制生产不仅丰富了市场上酸奶的品种，也会增进人体健康［15］。

本文采用牛奶、胡萝卜、海藻糖为原料，经过双歧杆菌的发酵制得酸奶。通过单因素实验确定香精类型、海藻糖添加量、蔬菜添加量及发酵时间对酸奶质量的影响。在实验过程中明确工艺流程中各个操作的工艺要点和最佳的工艺条件。依据单因素实验结果进行L9（33）的正交试验，确定蔬菜酸奶最优化发酵条件。

1 材料与方法

1.1 材料

纯牛奶，双歧杆菌酸奶发酵剂，食用香精，海藻糖，枸杞干，胡萝卜，均为市售。

1.2 仪器设备

MLS-3780高温瞬时灭菌锅，松下电器；JS25均质机，扬州均瑞机电设备制造厂；HH-8数显恒温水浴锅，国华电器有限公司。

1.3 酸奶的工艺流程

酸奶的工艺流程如图1所示。

（1）牛乳的预处理。实验所用牛乳为超市购买的普通牛乳，已经过原料乳的预处理、均质和稀释。在本次实验中对其进行适当预浓缩处理，浓缩过程为95～100℃微火加热，将其中的部分水分蒸发，增加鲜牛奶的浓度和纯度。在进行浓缩的过程中注意不停搅拌，防止糊底。

（2）胡萝卜枸杞混汁的制备。选择新鲜肥大、纤维少的胡萝卜，去掉须根和茎，洗净，用4%氢氧化钠（90℃）浸泡2 min，捞出后置于清水中冲洗，即可去掉外皮，切成2～3 mm薄片，在0.15 MPa压力下蒸8～10 min，软化组织并间歇排气，以除去胡萝卜的异味，冷却后，按1：1比例添加水榨汁，浸泡一夜后过滤即得到胡萝卜汁。将枸杞干放入7～8倍的水加热煮制10 min后打浆过滤得枸杞汁。将胡萝卜汁与枸杞汁按照2：1比例混合制得胡萝卜枸杞混汁［16］。

（3）发酵剂添加和牛乳的发酵。对牛乳进行加热杀菌之后，加入海藻糖、蔬菜汁等，搅拌均匀后装入消完毒的密封瓶中。待其放凉后，加入适量发酵剂，43℃发酵6 h。

（4）灌装。装罐时液面与瓶口应保持留有3～5 cm的距离，使发酵菌有足够的氧气进行有氧呼吸生长、繁殖，之后进行无氧呼吸，将乳糖转化成半乳糖和乳酸。

（5）发酵终止的标志。当发酵到液体全部转化成凝固状，轻微摇晃不改变固体形状时，停止发酵。也可以根据发酵乳的味道与口感继续发酵。

（6）冷藏。发酵好的发酵乳应立即放入0～4℃环境中冷藏16～24 h，抑制发酵菌的生长。冷藏期间，发酵仍然在进行，酸度仍会上升，但相对于最适温度的发酵速度降低，并有特殊的风味物质乙醛生成，因此冷藏后的发酵乳口味更好。

1.4 单因素试验设计

实验主要研究产品的口味，故发酵剂量和发酵温度为不变量。控制发酵剂与原料液比例为0.1：100，发酵温度为43℃。研究的单一变量为海藻糖添加量、蔬菜汁添加量、香精类型和发酵时间。

（1）香精的选取。固定牛奶120 mL，海藻糖15 g，加入50%胡萝卜枸杞混汁30 g，发酵剂0.15 g，在43℃下发酵6 h，冷藏12 h后，分别加入1滴菠萝、葡萄、草莓、水蜜桃、橙子、白香瓜、芒果、香蕉、绿茶、玉米、山楂口味的香精。本实验保留空白试验，即不添加香精的对照组。选出3种最佳香精口味进行混合口味测试。

（2）固定牛奶120 mL，发酵剂0.15 g，海藻糖添加量8%、9%、10%、11%、12%，胡萝卜枸杞混汁添加量8%、9%、10%、11%、12%，发酵时间4、5、6、7、8 h条件下，43 ℃ 下发酵6 h，冷藏12 h。加入水蜜桃香精进行实验。以感官评价结果为指标，分别确定最佳的海藻糖添加量、胡萝卜枸杞混汁添加量、发酵时间3个因素。

1.5 酸奶的感官评价标准

根据酸奶的口感、组织状态、凝乳状态、香味色泽方面制定评价标准，并邀请10名专业人士进行评分，结果取其平均值，满分为100分，详细分值见表1。

1.6 正交试验设计

在单因素实验的基础上进行L9（33）的正交试验，详见表2。

表1 蔬菜酸奶感官评价标准Tab.1 Sensory evaluation standard of vegetable yoghurt

2 结果与分析

2.1 香精添加对酸奶口味的影响

在复合果蔬酸奶香精的选取试验中，香精是在复合果蔬酸奶成品中添加以改变复合果蔬酸奶的风味，所以香精对复合果蔬酸奶的影响仅以口味评分，满分10分。

添加不同种类香精对酸奶口味的影响情况如表3所示，具体分值详见图2。不同香精对复合果蔬酸奶的口味影响很大，有的香精加入口味评分甚至低于空白试验，如绿茶香精、玉米香精；有的香精加入会掩盖酸奶的原味，如橙子香精；有的香精加入不仅会使酸奶变得好喝，其味道也会与酸奶的原味融合，气味协调，如菠萝香精和水蜜桃香精。本文依据口味评分，选取水蜜桃香精。

表2 发酵条件因素水平表Tab.2 Factor level table of fermentation conditions

表3 不同香精对酸奶风味的影响Tab.3 Effects of different essences on yogurt flavor

2.2 酸奶发酵条件的确定

2.2.1 海藻糖添加量对酸奶的影响牛奶120 mL，加入50%胡萝卜枸杞混汁30 g，发酵剂0.15 g，在43℃下发酵6 h，冷藏12 h的条件下，研究海藻糖用量8%、9%、10%、11%、12%对复合果蔬酸奶的影响。海藻糖添加量对复合果蔬酸奶的影响见表4和图3所示。

海藻糖的添加量为10%时，酸奶口味酸甜适口、与水蜜桃香精的味道配合协调，口感细腻润滑、色泽明亮、均匀一致，但是有少量乳清析出。当海藻糖添加量降低时，酸奶的口感偏酸，水蜜桃味道不是很好，但是质地最好。当海藻糖量增加时，不利于发酵，且口感偏甜。综合考虑，选择海藻糖的添加量为10%。

表4 海藻糖添加量对酸奶品质的影响Tab.4 Effects of trehalose additions on yogurt quality

表5 胡萝卜枸杞混汁添加量对酸奶品质的影响Tab.5 Effects of additive amount of mixed carrot and medlar juice on yogurt quality

2.2.2 胡萝卜枸杞混汁添加量对酸奶的影响牛奶120 mL，海藻糖15 g，发酵剂0.15 g，在43 ℃下发酵6 h，冷藏12 h的条件下，研究胡萝卜枸杞混汁添加量8%、9%、10%、11%、12%对复合果蔬酸奶的影响。实验结果如表5和图4所示。胡萝卜枸杞混汁添加量对酸奶的风味没有影响，但对酸奶的凝乳状态影响较大。混汁添加量越多，酸奶的凝乳状态越好，感官得分越高。当混汁添加量为12%时，酸奶的凝乳状态最好，质地均匀细腻、无气泡，表面柔滑晶莹。当混汁添加量减少时，水含量升高，不利于酸奶凝乳，会有少量的乳清析出。考虑到经济原因，实验选择胡萝卜枸杞混汁添加量为12%，即18g。

2.2.3 发酵时间对酸奶的影响牛奶120 mL，海藻糖15 g，加入50%胡萝卜枸杞混汁30 g，发酵剂0.15 g，研究发酵时间4、5、6、7、8 h对复合果蔬酸奶的影响，实验结果见表6和图5所示。

发酵时间为6 h，酸奶的口感细腻润滑、色泽明亮、均匀一致，酸奶的质地良好，乳清析出较少，感官得分最高；发酵时间短，其组织状态和风味都很差；发酵时间过长，酸奶的质地变差，乳清析出变多，且口感偏酸。香精的不同仅影响了酸奶的口感，对其他方面没有影响。所以，选择发酵时间在6 h较适宜。

表6 发酵时间对酸奶品质的影响Tab.6 Effects of fermentation time on yoghurt quality

2.3 最佳工艺条件的确定

为了选择出口感、组织状态、凝乳状态、色泽气味较好的复合果蔬酸奶的最佳配方，本文采用了正交试验，进一步调整和优化蔬菜酸奶的发酵条件。正交试验结果和分析如表7所示。

对复合果蔬酸奶影响因素的主次顺序为：发酵时间C＞胡萝卜枸杞混汁的添加量B＞海藻糖的添加量A。说明C因素发酵时间对复合果蔬酸奶感官影响最大，其次是B因素胡萝卜枸杞混汁的添加量，A因素海藻糖的添加量影响最小。选出最优的方案为A2B3C3：海藻糖的添加量为10%，胡萝卜枸杞混汁添加量为12%，发酵时间6 h，此时复合果蔬酸奶口感最好，发酵乳形态最佳。

3 结论

胡萝卜枸杞混汁是对人体健康有益的一种果蔬原料，具有丰富的维生素，不仅风味独特，也增加了传统酸奶的营养成分及保健功能，满足消费人群的心理。本文采用海藻糖代替传统酸奶配方中的白砂糖，通过单因素实验设计与正交试验设计相结合，优化复合果蔬酸奶制备的最佳条件，即每100 mL牛奶与胡萝卜枸杞混汁的混合液中含有海藻糖10%、胡萝卜枸杞混汁12%，在43℃恒温水浴发酵6 h，此条件下所得的复合果蔬酸奶口感浓郁，酸甜适口且营养价值丰富。