牡丹花蕊酸奶加工工艺参数优化*

李 敏，魏春秀,金春艳，曹舒舒，高 霞

(1.菏泽学院农业与生物工程学院微生物重点实验室,山东 菏泽 274015; 2.山东省农业技术推广总站,山东 济南 250100;3.滨州市农业农村局,山东 滨州256600)

酸奶是牛奶经乳酸菌发酵而制成的一种奶制品.酸奶在发酵的过程中，乳中脂肪被分解为脂肪酸，乳糖转化成乙醇、乳酸等小分子物质，酸奶比鲜奶更有易于身体健康，且质地细腻，风味浓郁等特点，深受国内外消费者的喜好，自2017年以来，酸奶消费额增长速度远超纯牛奶[1].

牡丹(PaeoniasuffruticosaAndr.)是多年生灌木，具有较高的观赏和药用价值，在中国已有2 000年的栽培历史，分布于全国各地.牡丹浑身都是宝，中医古书记载牡丹根用在桂附地黄丸[2]、肝康复水丸剂[3]和其他中药方剂中，主治寒热，中风，惊痫邪气，除瘀血，安五脏，疗痈疮,心脑血管等疾病[4].牡丹籽油因含有较高的亚麻酸，于2011年3月被中国卫生部列入“新资源食品”——食用油之一,被有关专家称为“世界上最好的油”[5].牡丹花被开发成花脯[6]、牡丹花茶[7]等产品.在牡丹花中占较大比例的牡丹花蕊研究主要有：牡丹花蕊醇提取物的有效成分(如：芦丁、槲皮素和芍药苷等)，具有显著降低小鼠的血糖指数，提高HUVEC 细胞的抗氧化能力[8-9].罗磊从牡丹花蕊中提取黄酮，发现其具有提高RAW264.7巨噬细胞抗氧化性，并存在剂量的依赖性[10].研究发现，牡丹花蕊中还含有一定含量的角鲨烯[11]、阿拉伯糖、没食子酸、亚麻酸等营养成分[8].总的来看，牡丹花蕊的研究主要集中在功能成分提取、含量测定及其生理功能.将牡丹花蕊的功能成分开发成产品鲜有报道，本文将牡丹花蕊提取液按一定的比例与牛奶混合，在乳酸发酵剂作用下形成具有天然、营养、健康和保健功能的牡丹花蕊酸奶，本研究旨在为牡丹花蕊酸奶工业化生产提供理论支持.

1 材料与方法

1.1 材料

牡丹花蕊、乳酸发酵剂、蔗糖、奶粉.

1.2 方法

1.2.1 牡丹花蕊提取液制备

取牡丹花花蕊→40 ℃下烘干至恒重→去除花药→获得干燥的花蕊→浸泡30 min(牡丹花蕊∶水=1∶4)→榨汁→过滤→获得牡丹花蕊提取液.

1.2.2 酸奶制作过程

牛奶→按一定比例与牡丹花蕊提取液混合→均质→加入蔗糖、乳酸发酵剂→混合均匀→灌装→发酵→冷藏→牡丹花蕊酸奶成品.

1.3 实验设计

1.3.1 单因素实验设计

1) 奶水比对牡丹花蕊酸奶的影响

将奶粉与水按1∶4，1∶5，1∶6，1∶7，1∶8比例混合形成液态奶，添加牡丹花蕊提取液为5%、乳酸发酵剂添加量为1%、蔗糖添加量为6%，置于42 ℃下发酵，4 ℃下冷藏6 h，即得到不同奶水比的牡丹花蕊酸奶.不同处理进行三次重复，后面所有实验处理均进行三次重复.

2) 蔗糖添加量对牡丹花蕊酸奶的影响

将奶粉与水按1∶6比例混合形成液态奶，添加牡丹花蕊提取液为5%、乳酸发酵剂添加量为1%、蔗糖添加量为2%,4%,6%,8%,10%，置于42 ℃下发酵，4 ℃下冷藏6 h，即得到不同蔗糖添加量的牡丹花蕊酸奶.

3) 牡丹花蕊提取液添加量对牡丹花蕊酸奶的影响

将奶粉与水按1∶6比例混合形成液态奶，添加牡丹花蕊提取液为0%，5%，10%,15%,20%、乳酸发酵剂添加量为1%、蔗糖添加量为6%，置于42 ℃下发酵，4 ℃下冷藏6 h，即得到不同牡丹花蕊提取液的牡丹花蕊酸奶.

4) 乳酸发酵剂添加量对牡丹花蕊酸奶的影响

将奶粉与水按1∶6比例混合形成液态奶，添加牡丹花蕊提取液为5%、乳酸发酵剂添加量为0.5%，1%，1.5%,2%，2.5%、蔗糖添加量为6%，置于42 ℃下发酵，4 ℃下冷藏6 h，即得到不同发酵剂添加量的牡丹花蕊酸奶.

5) 发酵温度对牡丹花蕊酸奶的影响

将奶粉与水按1∶6比例混合形成液态奶，添加牡丹花蕊提取液为5%、乳酸发酵剂添加量为1%、蔗糖的添加量为6%，分别置于34 ℃、38 ℃、42 ℃、46 ℃、50 ℃下发酵，4 ℃下冷藏6 h，即得到不同温度下的牡丹花蕊酸奶.

1.3.2 牡丹花蕊酸奶优化

在单因素实验的基础上，通过正交试验对奶水比，牡丹花蕊提取液添加量，蔗糖添加量，乳酸发酵剂添加量，发酵温度等5因素进行优化实验，各因素水平表，见表1所示.

表1 正交因素水平表

1.3.3 牡丹花蕊酸奶的感官评价和理化指标

1) 牡丹花蕊酸奶的感官评价

牡丹花蕊酸奶的感官评价由本专业老师和学生共15人对其进行品评和打分，处理评价结果取平均值，评价标准见表2.

表2 牡丹花蕊酸奶感官评价标准

续表

2) 牡丹花蕊酸奶理化指标

a. 乳清析出测定

将成品酸奶杯轻轻倾斜，观察是否有乳清析出，若有乳清析出，收集乳清称重，用公式 (1)计算乳清析出率.

(1)

b.失重测定

失重为酸奶发酵前:奶+瓶的质量为M1，酸奶发酵后:奶+瓶的质量为M2，二者差值即为失重，即公式(2).

失重=M1-M2

(2)

c.酸度测定

根据 GB 5009.239-2016《食品安全国家标准食品酸度的测定》测定酸奶酸度.

d.酸奶持水性测定

准确称取成品酸奶20 g，置于3 000 r/min离心20 min，倾出上清液，称量M1.计算公式如下.

持水性(%)=[(20-M1)/20]×100%

(3)

e.脱水收缩值测定

称取10 g成品酸奶，置于装有定量滤纸的漏斗中过滤，漏斗下放置刻度试管，静止2 h，读取试管体积V，按公式(4)计算酸奶脱水收缩值.

脱水收缩值(%)=(V/10)×100%

(4)

2 结果分析

2.1 不同单因素对牡丹花蕊酸奶的影响

从表3可以看出，随着奶水比的增加，牡丹花蕊酸奶失重呈现先增加后下降的趋势，在奶水比为1∶7时失重达到最大为1.14±0.205 g，但与其他处理相比不呈现显著性差异；酸度随着奶水比增加呈现逐渐下降趋势，各处理差异显著，这可能是因为1∶4奶水比的干物质含量高，利于微生物的生长和繁殖，从而产酸较多；牡丹花蕊酸奶持水性随着奶水比的增加呈现下降趋势，且奶水比超过1∶6时，各处理持水性差异不显著；奶水比1∶4的脱水收缩值与其他处理相比呈现显著性差异，1∶5和1∶6的奶水比差异不显著.1∶8奶水比有乳清析出，乳清析出率为0.89%，其他配比均无乳清析出.因此适宜奶水比为1∶6.

表3 不同奶水比对牡丹花蕊酸奶的影响

从表4可以看出，随着蔗糖添加量的增加，牡丹花蕊酸奶均无乳清析出，失重和脱水收缩值并无显著差异，但是脱水收缩值随蔗糖添加量的增加而增加，这可能是因为蔗糖促进乳酸菌快速生长，产酸量过多所致；牡丹花蕊酸奶酸度呈现下降趋势，蔗糖添加量2%或4%的酸奶酸度略高于其他的添加量，但二者差异不显著.随着蔗糖添加量的增加，持水性呈现增加趋势，2%蔗糖添加量的持水性与其他处理相比呈现显著差异.考虑各理化指标，适宜的蔗糖添加量为4%.

表4 不同蔗糖添加量对牡丹花蕊酸奶的影响

从表5可以看出，随着牡丹花蕊提取液添加量的增加，牡丹花蕊酸奶失重、酸度和脱水收缩值无显著性差异，牡丹花蕊提取液0～5%添加量酸奶酸度显著高于10%以上的添加量；脱水收缩值呈现先上升后下降趋势，当添加量为15%时，脱水收缩值达到最大为32%±0.045%.持水性随着添加量的增加呈现下降趋势，添加量0～5%、10%～15%和20%之间均呈现显著性差异，牡丹花蕊提取液添加量为20%时，酸奶的持水性最差为58.19%±0.021%，酸奶质地不均匀.根据酸度和持水性，牡丹花蕊提取液的适宜添加量为5%.

表5 不同牡丹花蕊提取液添加量对牡丹花蕊酸奶的影响

从表6可以看出，随着乳酸发酵剂添加量的增加，牡丹花蕊酸奶均无乳清析出，失重、酸度和脱水收缩值均无显著性差异，酸奶酸度随乳酸发酵剂添加量的增加而增加，这可能与乳酸菌数量的增加使其产酸较多而致；乳酸发酵剂添加量2.5%与0.5%的持水性呈现显著差异，而其他三个处理无显著性差异.

表6 不同乳酸发酵剂添加量对牡丹花蕊酸奶的影响

从表7可以看出，随着牡丹花蕊酸奶发酵温度的增加，牡丹花蕊酸奶失重和脱水收缩值无显著性差异.酸度则随着温度的增加呈现先上升后下降的趋势，38～46 ℃发酵酸奶的酸度显著高于34 ℃和50 ℃，这可能是因为温度过高或过低均抑制微生物的生长，微生物的数量少，产酸略低.在34～38 ℃下发酵形成的酸奶持水性无差异，但其持水性显著优于50 ℃.所有温度处理下的牡丹花蕊酸奶均无乳清析出.综合考虑各指标，牡丹花蕊酸奶的适宜发酵温度为42 ℃.

表7 不同温度对牡丹花蕊酸奶的影响

2.2 牡丹花蕊酸奶优化

在单因素实验的基础上对5因素(奶水比、蔗糖、牡丹花蕊提取液、乳酸发酵剂和温度)进行正交优化，以感官评价为标准,如表8所示.牡丹花蕊酸奶的最佳配方为奶水比1∶7，蔗糖添加量3%，牡丹花蕊提取液添加量5%，乳酸发酵剂添加量0.8%，42 ℃时的发酵温度最佳.5因素对牡丹花蕊酸奶感官品质影响的大小顺序为：温度>牡丹花蕊提取液>蔗糖添加量>乳酸发酵剂添加量>奶水比.

表8 牡丹花蕊酸奶正交优化表

3 结论

本文通过5因素进行牡丹花蕊酸奶的单因素实验，获得相对适宜的单因素分别为 奶水比为1∶6，蔗糖添加量为4%，牡丹花蕊提取液添加量为5%，乳酸发酵剂添加量为1%，在42 ℃下发酵较好.在单因素的基础上进行优化实验获得牡丹花蕊酸奶的最佳配方和最佳发酵温度为奶水比1∶7，蔗糖添加量3%，牡丹花蕊提取液添加量5%，乳酸发酵剂的添加量为0.8%，发酵温度42 ℃.