全大豆豆酸乳制作工艺优化及营养成分分析

于春涛 张中兴 朱凤林 张娟 李胜利

摘 要：目的：优化全大豆豆酸乳制作工艺，并测定成品营养成分。方法：以全大豆为基本原料，在单因素试验的基础上，以感官评分为响应值，通过响应面法优化制作工艺，参照《食品营养成分标示准则》测定成品的营养成分。结果：确定优化工艺为干豆∶水=1∶7.78、乳糖添加量3.26%、发酵温度37.24 ℃、发酵时间12.07 h，该工艺感官评分88.89，与模型预测值88.85接近，干豆水比影响较为显著（P<0.05）;营养成分：能量272 kJ/100 g、蛋白质3.8 g/100 g、脂肪1.7 g/100 g、碳水化合物8.5 g/100 g、钠8 mg/100 g 。结论：全大豆豆酸乳属高蛋白、低脂肪、低盐乳制品。

关键词：全大豆豆酸乳;高压均质;发酵工艺;营养成分;感官评价

大豆蛋白含量丰富，且氨基酸种类齐全，还含有低聚糖、异黄酮、磷脂、皂苷等功能性物质[1-4]。以全大豆为原料，煮沸后使用胶体磨磨成粗豆浆，既能去除豆腥味，又能保证营养成分不丢失，感官品质好，增加营养，节约资源[5]。但粗豆浆储存时间过短，且不能满足各类人群的需求，全大豆豆酸乳是利用粗豆浆经均质机高压研磨为细豆浆，高温灭菌，加入少量乳糖，经益生菌发酵而得到的乳制品，“香甜可口，回味绵长”能满足不同人群需求，且保质期较长。细豆浆颗粒均在10 μm以下，颗粒直径大大减小，不产生豆渣，也不会发生固液分层，口感柔和。全大豆豆酸乳营养价值进一步提高：大豆蛋白分解为小分子肽和游离氨基酸更有利于吸收[6]，豆酸乳中的异黄酮对预防肿瘤、心血管等疾病以及缓解更年期症状等有积极的作用[7]，发酵后可生成更多的维生素和矿物质、大量益生菌对调节肠道菌群及增强机体的免疫功能有非常积极的作用[8-9]，此外豆酸乳有较强的抗氧化能力[10]。本研究对全大豆豆酸乳的操作过程和发酵条件进行优化，并阐述了其发酵优势菌属。通过对其有害物质检测，全大豆豆酸乳符合国家标准;通过对其主要营养成分检测，全大豆豆酸乳属高蛋白、低脂肪、低盐乳制品。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

大豆，黑龙江产市售大豆;乳糖，美国Leprino Foods生产;饮用纯净水;乳酸菌混合冻干菌粉，北京川秀科技有限公司。

1.2 主要儀器设备

JMS～80A胶体磨，廊坊市惠友机械有限公司;BT224S型电子天平，赛多利斯科学仪器有限公司;JJ-0.1/60均质机，廊坊市冠通机械有限公司;LS-B50 L高压蒸汽灭菌锅，上海华线医用核子仪器有限公司;BSG-1100IIB2-X生物安全柜，济南鑫贝西生物科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 全大豆豆酸乳主要制作工艺

1.3.2 粗豆浆的制备 大豆定量，去杂洗净，室温下加水浸泡（豆水比为1∶1）12 h。将泡好的大豆加水（泡豆与水的比例为1∶4）置于不锈钢锅中煮豆，沸腾后再煮25～30 min，因煮豆损失的水分要补齐（确保干豆与水的比例为1∶8），将煮好的大豆与煮豆水缓缓加入胶体磨中研磨2～3 min，制成全豆粗豆浆（大豆皮具有丰富的膳食纤维，营养价值高，采用全大豆制作，省去脱渣环节，以胶体磨反复研磨代替）。

1.3.3 细豆浆的制备 粗豆浆加入均质机，60 ℃，25 MPa下，均质2次，使豆浆细化，制成全豆细豆浆，115 ℃高压灭菌20 min备用。

1.3.4 菌种活化 将乳酸菌混合冻干菌粉1 g，接种至100 mL全豆细豆浆中，搅拌均匀，38 ℃培养30 min。

1.3.5 单因素试验 以干豆与水的比例、乳糖添加量、发酵温度、发酵时间进行单因素试验，每个水平重复3次，取平均值。在其他因素不变的情况下，评分小组分别对每个因素4个不同水平的全大豆豆酸乳进行感官评定。

（1）干豆与水的比例对感官评定的影响：以乳糖添加量为5%、发酵温度为37 ℃、发酵时间为10 h，测定不同干豆与水的比例（1∶4、1∶6、1∶8、1∶10、1∶12）对感官评定的影响。（2）乳糖添加量对感官评定的影响：以干豆与水的比例为1∶10、发酵温度为37 ℃、发酵时间为10 h，测定不同乳糖添加量（1%、3%、5%、7%、9%）对感官评定的影响。（3）发酵温度对感官评定的影响：以干豆与水的比例为1∶10、发酵时间为10 h、乳糖添加量为5%，测定不同发酵温度（33、35、37、39、41 ℃）对感官评定的影响。（4）发酵时间对感官评定的影响：以干豆与水的比例为1∶10、发酵温度为37 ℃、乳糖添加量为5%，测定不同发酵时间（8、10、12、14、16 h）对感官评定的影响。

1.3.6 响应面法优化制作工艺 综合单因素试验结果，以干豆与水的比例、乳糖添加量、发酵温度、发酵时间为自变量，以感官评定为响应值，根据Box-Benhnken设计原理设计4因素3水平的响应面分析试验（表1）[11-12]。

1.3.7 感官评分方法 邀请10位具有一定专业素养的人员组成感官评分小组，分别从全大豆豆酸乳气味（25分）、色泽（25分）、组织形态（25分）、口感（25分）四个评价项目进行打分，每个评价项目分3个等级（表2），取平均值作为最终感官评定结果。

1.3.8 全大豆豆酸乳营养成分检测 参照《食品营养成分标示准则》，分别检测全大豆豆酸乳中能量（GB/Z 21922—2008）、碳水化合物（GB/Z 21922—2008）、蛋白质（GB 5009.5—2016 第一法）、脂肪（GB 5009.6—2016 第二法）、钠（GB 5009.268—2016）含量。

1.4 数据处理

每个试验进行3次重复，取其平均值进行相关分析。单因素试验各组间采用方差分析，全大豆豆酸乳制作工艺采用响应面法优化。

2 结果与分析

2.1 全大豆豆酸乳制作工艺单因素试验分析

2.1.1 干豆与水的比例对感官评定的影响 由图1可以看出，干豆与水的比例在1∶8时，平均感官得分最高（89.7）。如表3所示，P<0.05说明5个组之间是有差异的，即不同的干豆与水的比例对感官评价有影响。比例过高或过低分值均有所下降。比例越高，豆酸乳浓度越大，口感不佳，并且在均质时容易堵塞;比例越低，口感稀稠，营养较差。

1∶121084.10±1.60

2.1.2 乳糖添加量对感官评定的影响 由图2可以看出，乳糖添加量在3%时，平均感官得分最高（88）。如表4所示，P<0.05说明5个组之间是有差异的，即不同的乳糖添加量对感官评价有影响。乳糖提供了乳酸菌发酵的主要碳源物质，可产生口感良好的发酵风味—酸涩味。乳糖添加过少，产酸量减少，影响风味;乳糖添加量过多，可引起乳糖不耐者腹部不适。

2.1.3 发酵温度对感官评定的影响 由图3可知，发酵温度在37 ℃时，平均感官得分最高（89.7）。如表5所示，P<0.05说明5个组之间是有差异的，即不同的发酵温度对感官评价有影响。33 ℃时，乳酸菌不活跃，发酵产酸不足，影响风味;41 ℃时，产酸过多，酸味偏重。

2.1.4 发酵时间对感官评定的影响 由图4得知，发酵12 h感官评分最高（87.3）。如表6所示，P<0.05说明5个组之间是有差异的，即不同的发酵时间对感官评价有影响。8 h时发酵时间过短，乳酸菌数量较少，产酸量低，影响口感;随着培养时间的延长，酸度不断升高，16 h时酸乳逐渐析出乳清，酸涩味加重，口感较差。

2.2 响应面法优化制作工艺

如表7所示，将29个试验点的数据运用Design-Expert 8.0.6软件对试验数据进行回归分析，以最后的感官分值为响应值，经多元回归拟合，各个试验因子对感官得分的影响按编码因素计算回归关系式：Y=88.86-0.21A+0.16B+012C+0.01D-0.25AC+0.18CD-1.09A2-0.63B2-0.65C2-0.36D2。各因素的方差分析（表7）模型P<0.05，达到显著水平，失拟项P>0.05不显著，说明模型与实际试验拟合较好。其中，A（干豆水比）、AC（干豆水比与发酵时间的交互作用）项为显著的模型項（P<0.05）。其余各项对全豆豆酸乳的影响相对较小。

2.3 优化工艺的验证

根据表8，综合评价各因素对全大豆豆酸乳品质的影响，确定最佳工艺条件。当干豆水比1∶7.78、乳糖添加量3.26%、发酵温度37.24 ℃、发酵时间12.07 h时，感官评分最高（88.893），即为最佳工艺条件。按此工艺重复试验5次，感官评分平均值为88.91，与预测值88.85接近，说明工艺优化成功。

由图5可以看出，响应曲面是开口想下的凸型曲面，说明感官分值存在最大值。由表7、8可知，干豆水比（A）和发酵温度（C）的交互项AC的“Pr>F”值=0.038 9<0.05，属于显著水平，说明AC交互作用属于影响显著的因素。

2.4 成品营养成分

全豆豆酸乳呈浅黄色，组织细腻，质地均匀，口感香甜可口，回味绵长。制作初期，将大豆浸泡、煮沸然后再磨浆，这样可有效去除豆腥味。如表9所示，全豆豆酸乳属高蛋白、低糖、低脂肪、低盐的乳制品。

3 结论

本试验采用全大豆制作工艺，大豆皮具有丰富的膳食纤维，具有较高的营养价值，因此没有进行脱渣处理。全豆豆酸乳最佳发酵工艺是干豆水比1∶7.78、乳糖添加量3.26%、发酵温度37.24 ℃、发酵时间12.07 h。应用胶体磨和均质机加工后发酵而成的全豆豆酸乳，由于在制作初期，先进行泡豆、煮豆环节，可有效去除豆腥味，使豆酸乳感官品质好，口感柔和，营养价值高。

干豆水比及与发酵温度的交互项是全豆豆酸乳感官评分的主要影响因素。干豆水比值越高，发酵后的全豆豆酸乳越浓稠，营养也会越高，但是高浓度的粗豆浆在均质机细化时容易堵塞，且不利于益生菌发酵。控制发酵温度也是在整个工艺过程中至关重要，温度过低，益生菌酶活性达不到峰值，影响发酵效率，温度过高会使蛋白变性而影响益生菌发酵。因此，干豆水比值大小和发酵温度的高低会直接影响全豆豆酸乳的感官评分。发酵时间越长积累的代谢产物越多，全豆豆酸乳的pH越低，发酵风味越浓厚，但根据细菌群体生长规律得知，到发酵后期，由于营养物质缺乏，代谢产物积累，细菌的数量会呈现下降趋势。因此发酵时间对感官评分的影响要排在干豆水比及发酵温度之后。通过对成品全豆豆酸乳营养成分分析，其蛋白含量高达3.8 g/100 g，属低糖、低脂肪、低盐乳制品。

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Processing Technology Optimization and Nutritional Component Analysis on Whole Soybean Yoghurt

YU Chun-tao，ZHANG Zhong-xing，ZHU Feng-lin，ZHANG Juan，LI Sheng-li

（Cangzhou Medical College，Cangzhou 061001，China）

Abstract：Objective To optimize the whole soybean yoghurt production process and determine the nutritional composition of the finished product.Method The whole soybean was used as the basic raw material，on the basis of single factor test the sensory score was used as the response value，the production process was optimized by the response surface method，and the nutritional composition of the finished product was determined according to the Guidelines for the Labeling of Food Nutritional Components.Result The optimized process were the ratio of dry bean and water was 1∶7.78，lactose added 3.26%，fermentation temperature 37.24 ℃，fermentation time 12.07 h，the sensory score was 88.89，which was close to the predicted value of 88.85，the ratio of dyr bean and water had significant influence on sensory score（P<0.05）.Nutrients：energy 272 kJ/100 g，protein 3.8 g/100 g，fat 1.7 g/100 g，carbohydrate 8.5 g/100 g，sodium 8 mg/100 g.Conclusion Whole soybean yoghurt belongs to high protein，low fat and low salt dairy products.

Keywords：whole soybean yogurt;high-pressure homogenization;fermentation process;nutritional component;sensory evaluation

基金项目：全豆类食品的综合开发与利用（项目编号：181303002D）。

作者简介：于春涛（1979— ），男，硕士，副教授，研究方向：微生物发酵及代谢产物。

通信作者：张中兴（1966— ），男，教授，研究方向：营养与健康。