柠檬果粒凝固型发酵乳的工艺研究及质构分析

陈嘉慧，顾欣*，李迪，汪开拓，张帮奎，马莉

1. 重庆三峡学院生物与食品工程学院，三峡研究院（重庆 404000）；2. 重庆汇达柠檬科技集团有限公司（重庆 402660）

柠檬[Citrus limon（L.）Burm. f]为芸香科植物黎（Citrus）属常绿小乔木，因其有较高的营养价值，又称宜母子、里木子、药果等。柠檬富含有较高含量的Ca、Mg、Fe、Mn等多种微量元素，可以满足人体对这些营养元素的需求[1-2]。此外，柠檬富含维生素C、黄酮醇、芦丁、橙皮苷、柠檬酸等多种功能成分，药用价值较高[3-4]。池闽川等[5]通过给予60例乳腺癌化疗患者嗅闻柠檬皮切片气味及给予新鲜柠檬汁含漱及服用，发现柠檬对乳腺癌患者化疗所致恶心呕吐有一定防治效果。翟培等[6]发现扁实柠檬汁对羟基自由基和DPPH自由基具有较好的清除能力。除此之外，柠檬具有降低肾结石含量、抗炎症、降血压、降血脂等功效[7-10]。柠檬因其较高的营养价值，被广泛应用于餐饮、美容、化工、制药等行业。

酸奶是以纯牛乳为主要原材料，通过添加一定比例的保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌发酵后而产生的乳制品。酸奶因其酸甜的口感和丰富的营养而受到欢迎。研究发现，酸奶在发酵过程中可以产生许多功能性成分，具有抗菌、防止便秘、抑制病菌、抗癌、防衰老、降血压并治疗糖尿病等保健功效[11]。新鲜的酸奶中存在乳糖酶活性，能够促进乳糖的分解，防止乳糖不耐症[14]。近年来，随着健康意识提高，越来越多的植物性产品被运用在酸奶中，使得各种营养成分得到充分利用，极大丰富了酸奶的营养价值[12-13]。

以新鲜的柠檬果粒和纯牛乳为原料对酸奶的发酵工艺进行探究，通过探究不同发酵条件对酸奶综合评分的影响，确定最佳发酵工艺条件，制作出一种具有市场潜力的新型柠檬果粒凝固型发酵乳，为该类产品提供可行性的理论性依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 试验材料

柠檬（重庆汇达柠檬科技有限公司）；白砂糖（市售）；203食品级柠檬香精（杭州天艺香精有限公司）；纯牛乳（内蒙古伊利实业集团股份有限公司）。发酵剂：保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌（北京川秀科技有限公司）。氢氧化钠（四川西陇科学有限公司）；酚酞（北京瀛海精细化工厂）；磷酸二氢钾（四川省高新技术企业）；邻苯二甲酸氢钾（汕头市西陇化工厂有限公司）。

1.1.2 试验设备与仪器

智能酸奶机（潍坊华亿康电子科技有限公司）；FA2004电子天平（上海舜宇恒平科学仪器有限公司）；ATAGO pocket refractometer PAL-1手持式数显糖度计（日本艾拓）；C21-RH2133型电磁炉（广东美的生活电器制造有限公司）；FOSS-凯式定氮仪（上海技越国际贸易有限公司）；食品物性分析仪（美国TA）。

1.2 试验方法

1.2.1 柠檬果粒凝固型发酵乳的生产工艺

柠檬果粒凝固型发酵乳的工艺流程如图1所示。

图1 柠檬果粒凝固型发酵乳工艺流程

1.2.2 柠檬果粒凝固型发酵乳单因素试验

分别改变发酵时间（4，6，8，10和12 h）、柠檬果粒添加量（4%，6%，8%，10%和12%）、白砂糖添加量（4%，6%，8%，10%和12%）和接种量（0.025%，0.05%，0.10%，0.20%和0.30%）探究各个因素对柠檬果粒凝固型发酵乳的影响。

1.2.3 柠檬果粒凝固型发酵乳正交试验设计

以感官评分为指标，选择柠檬果粒添加量、白砂糖添加量、接种量及发酵时间作为影响因素进行L9(34)正交试验，正交试验的因素水平见表1。

表1 柠檬果粒凝固型发酵乳正交试验的因素水平

1.3 指标测定方法

1.3.1 感官分析方法

选择20名食品专业相关人员对柠檬果粒凝固型发酵乳进行感官评价，评定标准见表2。

1.3.2 理化指标测定方法

持水性采用何余堂测定方法测定[15]；可溶性固形物含量采用手持便捷式糖度计进行测定，结果用%表示[16]；总酸度按照GB 5413.34—2010食品酸度方法测定[17]；蛋白质含量按照GB 5009.5—2016食品中蛋白质的测定方法测定[18]；脂肪含量按照GB 5413.3—2016食品中脂肪的测定方法测定[19]。

表2 柠檬果粒凝固型发酵乳感官评定标准表

1.3.3 微生物指标检测

细菌总数，采用平板计数法；大肠杆菌，采用MPN计数法。

1.3.4 物性指标测定

利用TPA质构分析法，对柠檬果粒凝固型发酵乳的弹性、硬度、黏性等进行分析，同时与市售同类凝固型酸奶进行比较研究。物性质构分析仪的测试条件：柱形探头平端直径50 mm，形变量20%，触发点负载5 g，测试速率1 mm/s。

2 结果与讨论

2.1 单因素试验结果与分析

2.1.1 发酵时间对柠檬果粒凝固型发酵乳品质的影响

由图2可知，发酵时间低于8 h时，柠檬果粒凝固型发酵乳的感官评分值随发酵时间增长显著提高，但发酵时间8 h时感官评分值达到峰值，继续增长发酵时间，其感官评分值逐渐降低；通过观察成品发现，发酵时间少于8 h的柠檬果粒凝固型发酵乳的组织状态较差，发酵不完全，因而影响其口感和风味；发酵时间超过8 h以后，柠檬果粒凝固型发酵乳的酸度较高，乳清析出较多，导致柠檬果粒凝固型发酵乳的整体风味较差。因此，柠檬果粒凝固型发酵乳的发酵时间8 h时风味最佳。

2.1.2 柠檬果粒添加量对柠檬果粒凝固型发酵乳品质的影响

由图3可知，柠檬果粒添加量对酸奶的影响呈S型曲线，柠檬果粒添加量较少时，虽然感官评分值最高，但通过感官评定发现，由于酸乳发酵时自身产生的风味会掩盖柠檬果粒的风味，故该组探究结果对于柠檬果粒凝固型发酵乳工艺条件的研究意义不大；柠檬果粒添加量大于6%时，随着柠檬果粒添加量增加，柠檬果粒凝固型发酵乳感官评分值逐步增加，并在柠檬果粒添加量10%时达到峰值。柠檬果粒添加量大于10%时，由于柠檬果粒含有丰富的柠檬酸，导致柠檬果粒凝固型发酵乳的酸度偏高，感官评分值有所下降。因此，柠檬果粒凝固型发酵乳的柠檬果粒添加量10%时风味最佳。

图2 发酵时间对柠檬果粒凝固型发酵乳品质的影响

图3 柠檬果粒添加量对柠檬果粒凝固型发酵乳品质的影响

2.1.3 白砂糖添加量对柠檬果粒凝固型发酵乳品质的影响

由图4可知，白砂糖添加量少于8%时，柠檬果粒凝固型发酵乳的感官评分值随着白砂糖添加量增多而增加，但白砂糖添加量8%时感官评分值达到峰值；通过现场评分可知，白砂糖添加量越大，柠檬果粒凝固型发酵乳的甜度就越高，符合大众口味，但白砂糖添加量大于8%时，柠檬果粒凝固型发酵乳的甜度偏高而使感官评分值呈下降趋势。因此，白砂糖添加量8%时，柠檬果粒凝固型发酵乳的口感最佳。

图4 白砂糖添加量对柠檬果粒凝固型发酵乳品质的影响

2.1.4 接种量对柠檬果粒凝固型发酵乳品质的影响

由图5可知，发酵剂添加量较少时，柠檬果粒凝固型发酵乳的感官评分值变化不大。接种量较少，酸乳不能够完全发酵，从而影响酸乳的综合评分；发酵剂含量0.1%时，柠檬果粒凝固型发酵乳的感官评分达到最高值，随着接种量升高，发酵乳感官评分逐渐下降，这是由于发酵菌种添加量越大，酸乳发酵越快，导致柠檬果粒凝固型发酵乳酸度偏高，且乳清析出较严重[20]，产生不适宜的品质和风味。因此，接种量0.1%时柠檬果粒凝固型发酵乳的风味为最佳。

图5 接种量对柠檬果粒凝固型发酵乳品质的影响

2.2 正交试验结果与分析

由表3试验结果可知，柠檬果粒凝固型发酵乳的发酵条件的最优组合为A2B2C1D3，即柠檬果粒添加量10%、白砂糖添加量8%、接种量0.1%、发酵时间8 h；根据极差分析结果可知，各因素对柠檬果粒凝固型发酵乳感官影响程度的主次顺序是：D（发酵时间）＞A（柠檬果粒添加量）＞B（糖添加量）＞C（接种量）。按最优方案进行发酵，得到最优组合下的柠檬果粒凝固型发酵乳感官评分值为85分，比各组配方试验所得的综合评分更高，组织状态和口感更佳。故认为正交试验设计所得的参数为柠檬果粒凝固型发酵乳最佳发酵条件。

表3 柠檬果粒凝固型发酵乳正交设计试验结果

2.3 质量指标分析结果

2.3.1 柠檬果粒凝固型发酵乳的感官分析结果

在最佳发酵条件下所制得的柠檬果粒凝固型发酵乳色泽呈乳白色，表层带有柠檬果粒，光滑细腻，无杂质，组织状态良好，乳清析出较少，口感细腻，具有良好的乳酸风味和柠檬特有的清香。

2.3.2 柠檬果粒凝固型发酵乳的理化指标结果

根据测定，柠檬果粒凝固型发酵乳持水性69.455%，可溶性固形物含量13.9%，细菌总数≤100 CFU/100 g，致病菌未检出。均符合国标GB 19302—2010《发酵乳》的质量要求。

表4 柠檬果粒凝固型发酵乳的理化指标结果

2.3.3 柠檬果粒凝固型发酵乳的物性指标结果

将柠檬果粒凝固型发酵乳与市售普通酸奶进行TPA质构分析对比，得到结果如表5所示。

经TPA质构仪检测结果表明，柠檬果粒凝固型发酵乳的硬度71.363 g、咀嚼性10.632 mJ、胶着性32.348 g，均比普通酸乳高，表明柠檬果粒凝固型发酵乳咀嚼性较好，但弹性、内聚性、断裂性及黏性却低于市售普通酸奶，故柠檬果粒凝固型发酵乳在弹性、断裂性等方面有待加强。

表5 柠檬果粒凝固型发酵乳与普通酸奶的物性指标对比结果

3 结论

将新鲜柠檬果与纯牛乳结合，采用单因素试验法，并结合正交分析验证试验得出柠檬果粒凝固型发酵乳的最佳发酵条件为：柠檬果粒添加量10%、白砂糖添加量8%、接种量0.1%、发酵时间8 h。在此条件下发酵制得的柠檬果粒凝固型发酵乳的持水性69.455%、可溶性固形物含量13.9%、酸度117 °T，均符合国家发酵乳标准，并且组织状态细腻，口感爽滑，硬度、咀嚼性、胶着性均比普通市售酸乳高，但在弹性、断裂性等方面还有待加强。