松仁油微胶囊酸奶的研制

包洪涛,骆嘉原,彭新柔,包怡红*,蒋士龙

(1.黑龙江省轻工科学研究院，哈尔滨 150010；2.东北林业大学林学院，哈尔滨 150040;3.黑龙江飞鹤乳业有限公司，北京 100015)

酸奶是以生鲜牛乳为原料，经过一定杀菌程序后添加发酵剂，经一段时间发酵后，冷却灌装的一种含有活性益生菌的发酵乳制品[1-2]。目前，开发具有营养保健功能且具有特殊风味的功能性酸奶已经成为研究热点，如添加芸香苷、杜仲叶提取物等辅助降血压功能性酸奶、添加单不饱和脂肪酸、卵磷脂等辅助改善记忆的功能性酸奶[3-6]。现有研究表明采用微胶囊技术包埋功能活性物质，不仅能解决常温保存等业内棘手问题，而且还提高了营养成分的含量和吸收率，酸奶感官也不受添加的营养物质干扰[7-9]。

红松籽又称为海松籽、新罗松籽，是我国东北部重要的乡土树红松的果实[10]。红松松仁油含有丰富的不饱和脂肪酸，具有软化血管、降低血脂、胆固醇、甘油三脂及防止衰老的功能[11]。但松仁油易氧化，将松仁油微胶囊化，可以避免其发生氧化变质，同时便于加工、利用、贮藏和运输[12-13]。研究以松仁油和牛乳为原料，将松仁油微胶囊化后加入到牛乳中，通过发酵制备酸奶，避免了油脂对酸奶风味和组织状态的影响。通过单因素和正交试验对发酵工艺进行了优化，不仅提高了酸奶中的不饱和脂肪酸含量，同时令酸奶具有更高的营养价值，为开发新功能性酸奶提供参考。

1 材料与试剂

1.1 材料与试剂

松籽油：吉林省姜炳堂商贸有限公司；牛乳：黑龙江省完达山乳业股份有限公司；酸奶复合乳酸菌剂(保加利亚乳杆菌、嗜热链球箘、干酪乳杆菌、嗜酸乳杆菌)：北京川秀科技有限公司。

1.2 仪器与设备

恒温磁力搅拌器：上海精科实业有限公司；YP2002 电子天平：上海佑科仪器仪表有限公司；DY04-13-44-00 立式压力蒸汽灭菌锅：上海东亚压力容器制造有限公司；RST-CC旋转流变仪，H/T20MM台式高速离心机：湖南赫西仪器装备有限公司；PHS-3E pH计，DH6000A 型电热恒温培养箱：天津市泰斯特仪器有限公司；YTLG-12A冷冻干燥机：上海叶拓有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 松仁油微胶囊的制作

采用复合凝聚法制作松仁油微胶囊，选用明胶和阿拉伯树胶为壁材，分别以2%质量分数溶于水后混合，按壁材：芯材为3∶2的质量比将松仁油加入到壁材溶液中，通过磁力搅拌器搅拌使溶液分散均匀，形成稳定乳状液，即为松仁油微胶囊乳液，离心后得浓缩膏状松仁油微胶囊离心液，冷冻干燥后得松仁油微胶囊冻干粉[14-16]。

1.3.2 成品质量评价

1.3.2.1 酸奶pH值测定：测定酸奶的pH：用去离子水按照1∶1的比例稀释酸奶样品，利用pH计测定酸奶样品的pH[17]。

1.3.2.2 感官评价：采用感官评分法，对酸奶的组织状态、口感、色泽、风味进行综合评分，总分100分，评定时对同一样品重复进行三次评分，取平均值[18-19]。酸奶感官检验评价标准见表1。

表1 酸奶感官评价标准

1.3.3 发酵底物对酸奶品质的影响

1.3.3.1 微胶囊添加方式对酸奶品质的影响：微胶囊分别以乳状液、离心液、粉末状加入到牛乳中进行发酵，添加量为0.15 g/mL，发酵剂4%，白砂糖8%，42 ℃发酵7 h，在4 ℃下后熟24 h，不同添加方式的微胶囊做3组平行试验，考察不同微胶囊添加形式对酸奶pH与感官品质的影响。

1.3.3.2 微胶囊添加量对酸奶品质的影响：微胶囊添加量分别选取0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、30 g/mL 6个水平添加在牛乳中,发酵剂4%，白砂糖8%，42 ℃发酵7 h ,在4 ℃下后熟24 h，不同添加量的微胶囊做3组平行试验,考察不同微胶囊添加量对酸奶pH与感官品质的影响。

1.3.3.3 白砂糖添加量对酸奶品质的影响：白砂糖添加量分别为6%、7%、8%、9%、10%添加在牛乳中，其他条件为微胶囊添加量0.15 g/mL，发酵剂4%，42 ℃发酵7 h，在4 ℃下后熟24 h；每种白砂糖添加量做3组平行试验,考察不同白砂糖添加量对酸奶的pH与感官品质的影响。

1.3.3.4 发酵底物正交试验：在单因素的基础上，对微胶囊添加量(A)、稳定剂添加量(B)、白砂糖添加量(C)进行三因素三水平的 L9(34)实验，以酸奶pH、感官评分为考察指标，确定酸奶的最佳工艺配方。

1.3.4 稳定剂对酸奶品质的影响

1.3.4.1 稳定剂种类对酸奶品质的影响：选用CMC、明胶、魔芋胶作为稳定剂，添加量为0.20%，微胶囊添加量0.15 g/mL，发酵剂4%，白砂糖8%，42 ℃发酵7 h，在4 ℃下后熟24 h；每种稳定剂做3组平行试验，考察不同稳定剂对酸奶pH和感官品质的影响。

1.3.4.2 稳定剂添加量对酸奶品质的影响：向酸奶中添加CMC作为稳定剂，添加量选取0.05%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30% 5个水平，其他因素水平不变，每种添加量做3组平行实验，考察不同稳定剂添加量对酸奶pH和感官品质的影响。

1.3.5 发酵工艺对酸奶品质的影响

1.3.5.1 发酵时间对酸奶品质的影响：微胶囊添加量为0.15 g/mL，发酵剂添加量4%，白砂糖添加量8%与牛乳混合后放在42 ℃的恒温培养箱内，分别发酵6、7、8 h后在4 ℃下后熟24 h，每个发酵时间做三组平行实验，考察不同发酵时间对酸奶的pH与感官品质的影响。

1.3.5.2 发酵温度对酸奶品质的影响：微胶囊添加量0.15 g/mL，发酵剂4%，白砂糖8%，与牛乳混合后,分别在38、42、45 ℃三个温度水平下发酵7 h，在4 ℃下后熟24 h，每种发酵温度做3组平行试验， 考察不同发酵温度对酸奶的pH与感官品质的影响。

1.3.5.3 发酵剂添加量对酸奶品质的影响：微胶囊添加量0.15 g/mL，白砂糖8%，42 ℃发酵7 h，在4 ℃下后熟24 h，发酵剂添加量分别为2%、3%、4%、5%、6%，每种发酵剂添加量做3组平行试验,考察不同发酵剂添加量对酸奶的pH与感官品质的影响。

1.3.5.4 发酵工艺条件正交试验：在单因素的基础上，对发酵时间(A)、发酵温度(B)、发酵剂添加量(C)进行 L9(34)实验，以酸奶pH、感官评分为考察指标，确定酸奶的最佳工艺配方。

1.3.6 贮藏时间对酸奶品质影响

以最优工艺配方制作酸奶后，4 ℃下冷藏后熟24 h后于37 ℃恒温培养箱内恒温保存，分别在第0、3、6、9、12 d测定酸奶的pH、滴定酸度、粘度、持水力和乳酸菌数，并设置空白为对照，即不添加松仁油微胶囊组，观察酸奶品质变化，考察不同贮藏时间对酸奶品质的影响。

1.3.6.1 滴定酸度的测定：称取10 g已混匀的试样于锥形瓶中，加20 mL蒸馏水，搅拌使其均匀混合，后滴加2.0 mL酚酞指示剂，混合均匀后用0.1 mol/L 氢氧化钠标准溶液滴定，滴至溶液颜色呈微红色且30 s内不褪色，计录NaOH消耗体积V[20]。按照如下公式计算酸度OT：

X=V/m×100%

式中：X为试样的酸度 ( OT) V为滴定时所消耗NaOH标准溶液的体积 (mL)m为试样的质量 (g)

1.3.6.2 粘度：采用RST-CC旋转流变仪，在(15±2) ℃下，以5 min内剪切速率(γ)从0变化到300 s-1获取流变曲线，取转速100 s-1时的粘度[21]。

1.3.6.3 持水力：取10 g样品于离心管内，测量其重量W0，放入离心机，以3000 r/min离心20 min后取出，静置10 min后除去上清液，测量剩余重量W[22]。持水力按照如下公式计算：

持水力=W/W0×100%

1.3.6.4 乳酸菌数：采用平板倾注法检验酸奶中的乳酸菌数，按GB4789.35-2016配置相关溶液。用无菌生理盐水稀释酸奶，取适当稀释度的稀释液1.0 mL加入无菌空平皿内，将溶化并保温在45～48 ℃的MC培养基倾注到平皿内，边倾注边摇匀，倾注后翻转平皿，在37 ℃恒温箱中培养48 h，计算菌落数[23]。

1.3.7 数据统计分析

采用Excel 2016作图，所有试验重复三次，结果为平均值±标准差(mean ± SEM)表示。

2 结果与分析

2.1 发酵底物对酸奶品质的影响

2.1.1 微胶囊添加方式对酸奶品质的影响。从图1可以看出，不同微胶囊添加方式对酸奶的pH影响不显著，但对酸奶感官评价分数有较大影响，且当微胶囊以乳状液形式添加到酸奶中时，感官评价分数最高，原因是当微胶囊乳状液中含有一定的水份，加入到原料乳中时，与原料乳之间的接触更为紧密，分散状态好，从而使酸奶在发酵凝固过程中能保持均匀的状态，故确定微胶囊以乳状液形式添加。

图1 微胶囊添加方式对酸奶品质的影响

2.1.2 微胶囊添加量对酸奶品质的影响。从图2可以看出，当微胶囊添加量在0.05～0.10 g/mL时，随着添加量增加感官评价分数升高，但当添加量大于0.10 g/mL时，添加量增加则感官评价分数下降，因为随着微胶囊添加量增加，松仁油的腥味过大，掩盖了松仁和酸奶的清香，使产品风味下降；而随着微胶囊添加量增加，pH也呈下降趋势，所以微胶囊添加量应在0.10 g/mL左右。

图2 微胶囊添加量对酸奶品质的影响

2.1.3 白砂糖添加量对酸奶品质的影响。从图3可以看出，白砂糖添加量小于8%时，随着白砂糖添加量增加，感官评价分数逐渐升高，当白砂糖添加量大于8%时，添加量的增加感官评价分数变化不大，可能由于随着添加量的增加，渗透压的逐渐增大，乳酸菌的生长收到了抑制，乳酸产生降低，pH升高，进而导致酸甜度不当而影响了感官评价得分；在白砂糖添加量低于8%时，渗透压在乳酸菌能承受的范围内，白砂糖为酸奶发酵提供了更多碳源，乳酸菌繁殖加快，产生了更多的酸而使pH下降，由此可以认为白砂糖添加量8%较好。

图3 白砂糖添加量对酸奶品质的影响

2.1.4 发酵底物正交试验结果。在单因素的基础上，以微胶囊添加量、稳定剂添加量、白砂糖添加量为影响因素，以酸奶pH、感官评分为考察指标，通过三因素三水平的 L9(34)实验，确定最佳发酵底物配比，具体试验方案和结果如表2所示。

表2 发酵底物正交试验结果

由表2可知，对比各因素R值与k值，根据综合平衡法，对于pH和感官评分，稳定剂CMC添加量都是主要影响因素；对于pH， CMC添加量取B2水平最优，对于感官评价分数，CMC添加量取B1水平最优，综合考虑，CMC添加量取B2水平；对于pH，白砂糖添加量取C3水平最优，对于感官评分，白砂糖添加量取C2水平最优，而白砂糖添加量对pH的影响大于对感官评分的影响，故白砂糖添加量取C3水平；对于pH和感官评分，微胶囊添加量都是取A1水平最优，则微胶囊添加量取A1水平。

综上，最优方案为A1B2C3，即微胶囊添加量为0.05 g/mL，稳定剂添加量为0.15%，白砂糖添加量为9%。

2.2 稳定剂对酸奶品质的影响

2.2.1 稳定剂种类对酸奶品质的影响。虽然凝固型酸奶自身有一定自凝性，相对搅拌型酸奶更稳定，但由于松仁油微胶囊乳液与牛乳具有密度差，易产生分层，所以在其他因素水平不变的情况下，选用生产中较为常见的三种稳定剂，通过单因素试验选择其中一种。

图4 稳定剂种类对酸奶品质的影响

由图4可知，表明三种稳定剂对酸奶pH影响不大，对感官评价分数影响也无较大差异，但添加CMC时酸奶感官评价分数高于添加明胶和魔芋胶，因此选用CMC作为稳定剂。

2.2.2 稳定剂添加量对酸奶品质的影响。由图5可以发现，稳定剂添加量由0.05%增加到0.15%的过程中pH和感官评价分数都随着添加的增加而升高，但当稳定剂添加量大于0.15%时感官评价得分下降，且pH出现先降低后升高。添加稳定剂的主要目的是防止酸奶发酵凝固过程中微胶囊乳液与奶分层，添加量过多则导致体系过于粘稠、质地硬度增加，失去了酸奶蛋白凝胶状态。综上，稳定剂添加量在0.05%～0.20%较好。

图5 稳定剂添加量对酸奶品质的影响

2.3 发酵工艺对酸奶品质的影响

2.3.1 发酵时间和温度对酸奶品质的影响。结合图6、图7可以看出仅改变发酵时间或发酵温度对酸奶感官评价分数有一定的影响，但是影响不大，对酸奶pH有一定影响，随着发酵时间的延长pH值逐渐降低，发酵温度升高也促进pH值的降低，尤其是温度升高到45 ℃时，pH值降低的很快，可见当发酵时间和发酵温度在一定范围内变化时，应当着重考虑其相互间的影响。

图6 发酵时间对酸奶品质的影响

图7 发酵温度对酸奶品质的影响

2.3.2 发酵剂剂添加量对酸奶品质的影响。从图8可以看出，随着发酵剂添加量增加，pH呈下降趋势，这是由于发酵剂添加量增加，乳酸菌数量多而且繁殖速度增加，相同发酵时间内产生更多的乳酸，则pH随着降低，但由于发酵底物限制，pH降低到一定程度后则不再变化，而且降低的幅度较小。随着发酵剂添加量增加，感官评价分数先增高，后由于底物限制趋于平缓。因此发酵剂添加量3%为宜。

图8 发酵剂添加量对酸奶品质的影响

2.3.3 发酵工艺条件正交试验结果。发酵工艺条件正交试验由表3可知，对比各因素k值与R值，根据综合平衡法，对于pH，发酵时间为主要因素，对于感官评分发酵温度为主要影响因素；对于pH，发酵时间取D1水平最优，对于感官评价分数，发酵时间取D2水平最优，由于发酵时间对pH影响大于对感官评分影响，综合考虑，发酵时间取D1水平；对于pH，发酵温度取E3水平最优，对于感官评分，发酵温度取E1水平最优，而发酵温度对感官评分的影响大于对pH的影响，故发酵温度取E1水平；对于pH，发酵剂添加量取F2水平最优，对于感官评分，发酵剂添加量取F1水平最优，综合考虑，发酵剂添加量取F1水平。

表3 发酵工艺条件正交试验结果

综上，得出最优方案为D1E1F1，即发酵时间为6 h，发酵温度为38 ℃，发酵剂添加量为3%。

2.4 正交试验结果分析

在正交试验结论条件下进行3次验证实验，验证实验结果见表4。

表4 验证实验结果

根据两次正交实验结果，并经过验证实验可以得出松仁油微胶囊酸奶的最优制作工艺为：松仁油微胶囊以乳液形式添加，添加量为0.05 g/mL，稳定剂CMC添加量为0.15%，白砂糖添加量为8.5%，发酵剂添加量为3%，并在38 ℃下恒温发酵6 h。在此条件下制作的松仁油微胶囊酸奶凝固状态较好，口感酸甜，具有独特松仁清香。

2.5 贮藏时间对酸奶品质的影响

2.5.1 贮藏时间对pH和酸度的影响。由图9可知，随着保质期时间增加，实验组和对照组酸奶pH均下降，但实验组与对照组相比下降趋势更为平缓，对照组pH在第3～6 d出现急剧下降，而实验组在贮存期间出现pH的下降较慢；由图10可知，随着保质期时间增加，实验组和对照组酸奶酸度均升高，但实验组的曲线斜率要小于对照组，可见实验组酸度升高比对照组缓慢；说明添加松仁油微胶囊的凝固型酸奶的稳定性要好于普通对照组酸奶。

图9 贮藏时间对pH值的影响

图10 贮藏时间对酸度的影响

2.5.2 贮藏时间对持水力的影响。由图11可知，恒温条件下贮藏时间越长，酸奶持水力越弱，但实验组持水力始终高于对照组，说明添加松仁油微胶囊后酸奶中水与其他成分结合更紧密，水分子不易游离，则持水力相对空白对照组高；

图11 贮藏时间对持水力的影响

2.5.3 贮藏时间对粘度的影响。由图12可知，随着保存时间增加，酸奶粘度一直降低，第0～6 d降低的速率快，6 d后降低速率慢，9 d后实验组粘度与对照组相比无显著差异，说明松仁油微胶囊的添加可令酸奶短时间内粘度降低减缓，但对贮藏时间长的酸奶无显著影响。

图12 贮藏时间对粘度的影响

2.5.4 贮藏时间对乳酸菌菌落数的影响。由图13可知，保存时间越长，乳酸菌菌落数越少；但由于实验组与对照组的发酵剂添加量、发酵底物、发酵温度和时间条件相同，第0～6 d实验组与对照组乳酸菌菌落数无明显差异；6 d后实验组的乳酸菌菌落数明显多于对照组，原因是添加松仁油微胶囊后酸奶pH和酸度变化更稳定，对乳酸菌抑制作用比对照组小，则乳酸菌比对照组中活跃，产生更多菌落。

图13 贮藏时间对乳酸菌菌落数的影响

3 结论

本课题研究松仁油微胶囊酸奶的制备工艺，通过单因素试验和正交试验确定最佳制作工艺，并在最优工艺条件下进行贮藏实验，探究松仁油微胶囊酸奶在贮藏期间的性质变化，结果表明：正交试验结果得出最佳制作工艺为：向牛乳中加入0.05 g/mL松仁油微胶囊、0.15%稳定剂、8.5%白砂糖和3%发酵剂后再38 ℃下发酵6 h。松仁油微胶囊酸奶在贮藏其间pH、粘度、持水力、乳酸菌菌落数随时间增加而下降，酸度随时间增加而升高，但总体表明添松仁油微胶囊酸奶储藏稳定性较高。该酸奶酸甜适口、色泽均匀且无分层,并具有较高的营养价值。