新疆红枣膳食纤维酸奶的制备工艺

徐天旭，王伟华*

塔里木大学 生命科学学院（阿拉尔 843300）

红枣是鼠李科枣属植物，具有丰富的营养价值还具有极高的药用价值[1]，因此被称为天然“维生素药丸”。同时红枣本身还是药食同源食品[2]，有抗炎、抗氧化、改善胃肠道环境、免疫调节及抗肿瘤、保护肝脏、降血糖等作用[3-4]，我国红枣产量庞大，但红枣本身有着不耐贮藏的劣势[2]，所以红枣相关产品才会不断涌现。

红枣之所以被称为天然“维生素药丸”，是因其含有大量的维生素C，含量是桃子和苹果含量100倍之多。与此同时红枣中的维生素P含量是百果之冠，除此之外红枣中还含有极其丰富的膳食纤维[5]。膳食纤维对健康有很多的益处[6]，其主要益处是可以改善肠道菌群、改善便秘、抗氧化[7-10]。

酸奶是一款老少皆宜的乳制品[11-12]，其不仅具有风味独特和营养丰富两大特点[13]，还有着增加胃肠道蠕动、促进食物消化吸收、改善乳糖不耐症和降低糖尿病风险的益生效果[14-16]。随着经济的高速发展，大众更青睐于口味与品种都丰富的功能型复合酸奶[17]。目前市面上已有以核桃油为原料制备的多风味并可减缓酸奶品质劣变速度的复合酸奶[18]、以香蕉和咖啡为原料制得同时具有香蕉和咖啡风味的复合酸奶[19]、以牦牛奶为主要原料制备营养丰富并适用于乳糖不耐受人群的功能性沙棘雪梨牦牛酸奶[20]、以金针菇多糖为主要原料研制的功能性酸奶，为丰富酸奶的花色品种提供参考[21]。由此可见功能型复合酸奶将成为酸奶今后研究的重点与趋势。

研究选以新疆红枣为主要辅料，考察生牛乳原料量、红枣浓缩汁添加量、菌种添加量和木糖醇添加量4个单因素对红枣膳食纤维酸奶的影响，结合响应面分析对影响因素进行优化，最终得到红枣膳食纤维酸奶的最佳配方。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

生牛乳（阿拉尔新农乳业有限责任公司）；红枣浓缩汁（阿拉尔新农乳业有限责任公司实验室自制）；蔗糖、635稳定剂（阿拉尔新农乳业有限责任公司）；温型菌种YF-L812（阿拉尔新农乳业有限责任公司微生物实验室保存）。

1.2 仪器与设备

SK3411乳成分分析仪（北京林音科技有限公司）；YXQ-LS-100SⅡ高压灭菌锅（上海楚柏公司）；ZL-150高速多功能粉碎机（泰州金诚公司）；DL-3366榨汁机（广州联动公司）；BPH-9042恒温培养箱（上海一恒科公司）；SRH60-70高压均质机（上海申鹿公司）；SW-CJ-2FD超净操作台（苏州净化设备有限公司）；PK-001盖勃式离心机（上海安亭科学仪器厂）；BPG-9240A恒温干燥箱（上海一恒公司）；Kjeltec8400凯氏定氮仪（福斯华北京公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 红枣浓缩汁的制备工艺及操作要点

1.3.1.1 工艺流程

筛选品质优良红枣→浸泡清洗→去除枣核→浸泡→加热软化→打浆→过筛→离心→超滤→浓缩→杀菌

1.3.2 红枣膳食纤维酸奶生产工艺及操作要点

1.3.2.1 生产工艺

新鲜生牛乳→净化→标准化→预热→加白砂糖、木糖醇、稳定剂等辅料→搅拌→过滤→均质→灭菌→冷却→接种→灌装→恒温发酵→冷却→后熟→成品

1.3.2.2 操作要点

标准化：成品酸奶中的蛋白质、脂肪和非脂乳固体的含量均有含量标准要求，分别为蛋白质含量≥2.9%、脂肪含量≥3.1%、非脂乳固体含量≥8.1%。

预热：温度60～65 ℃。

辅料：加入的辅料以一定比例配成混合液，温度不可高于55 ℃，连续搅拌使其充分混合均匀。

均质：将搅拌充分的物料放入高压均质机进行均质，参数设定：温度65 ℃，压力18～20 MPa，均质次数为1次。

杀菌：均质后的物料立即密封，并加热至90～100℃，保温5～10 min。

冷却接种发酵剂：将上步杀菌后的物料冷却至40～50 ℃后，按照4%的体积分数加入菌种。

发酵：将接种好的物料装罐，置于恒温箱中42 ℃进行发酵5 h。

后熟：发酵完成后，将酸奶放入冰箱，温度为0～4 ℃，时间为16 h。

1.3.3 单因素试验

基础配方：白砂糖添加量为6%，635复合稳定剂为0.25%，发酵温度为44 ℃，发酵剂添加量为2.5%，发酵时间为5 h，所有配料均按照物料总和的百分比添加。

1.3.3.1 生牛乳原料量对红枣膳食纤维酸奶的影响

在基础配方上，添加红枣浓缩汁2 g，添加菌种3%，木糖醇添加量8 g，考察生牛乳原料量分别为800，850，900，950和1 000 g时对酸奶感官评分的影响。

1.3.3.2 红枣浓缩汁添加量对红枣膳食纤维酸奶的影响

在基础配方上，生牛乳900 g，添加菌种3%，木糖醇添加量8 g，考察红枣浓缩汁添加量分别为1，1.5，2，2.5和3 g时对酸奶感官评分的影响。

1.3.3.3 菌种添加量对红枣膳食纤维酸奶的影响

在基础配方上，生牛乳900 g，添加红枣浓缩汁2 g，木糖醇添加量8 g，考察菌种添加量分别为1%，2%，3%，4%和5%时对酸奶感官评分的影响。

1.3.3.4 木糖醇添加量对红枣膳食纤维酸奶的影响

在基础配方上，生牛乳900 g，添加红枣浓缩汁2 g，添加菌种3%，考察木糖醇添加量分别为2，4，6，8和10 g时对酸奶感官评分的影响。

1.3.4 响应面试验设计

在单因素试验的基础上，根据Box-Behnken试验设计原理，以生牛乳原料量（A）、红枣浓缩汁添加量（B）、菌种添加量（C）为3个主要因素，以感官评分为响应值（Y）进行响应面优化试验，因素与水平如表1所示。

表1 响应面试验因素水平

1.3.5 感官评分标准

1.3.6 膳食纤维测定的方法

根据GB 5009.88—2014《食品安全国家标准 食品中膳食纤维的测定》[22]进行红枣膳食纤维酸奶中的膳食纤维测定。

表2 红枣膳食纤维酸奶感官评分标准

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 生牛乳原料量对红枣膳食纤维酸奶感官评分的影响

由图1可知，随着生牛乳原料量逐渐增加，酸奶感官评分逐渐升高后逐渐递减，当生牛乳原料量为900 g时，感官评分最高，此时酸奶口感最好。当生牛乳的原料量过小时，凝乳状态明显不好，且口感较粗糙；当原料量过多时，生牛乳的味道较重，略有乳清析出。因此，生牛乳最佳原料量为900 g。

图1 生牛乳的原料量对酸奶感官评分的影响

2.1.2 红枣浓缩汁添加量对红枣膳食纤维酸奶感官评分的影响

由图2可知，酸奶感官评分随着红枣浓缩汁添加量逐渐增加，呈现出逐渐升高后逐渐递减的趋势。当红枣浓缩汁添加量为2 g时，感官评分最高，此时酸奶口感最好。当红枣浓缩汁添加量过低时，就会有大量的乳清析出，且酸奶香气不够浓郁，口感粗糙；当红枣浓缩汁的添加量过多时，凝乳不均匀，且红枣本身带有的香气过于浓烈，掩盖了其他味道。由此可得，最佳红枣浓缩汁添加量为2 g。

图2 红枣浓缩汁添加量对酸奶感官评分的影响

2.1.3 菌种添加量对红枣膳食纤维酸奶感官评分的影响

由图3可知，酸奶感官评分随着菌种添加量逐渐增加而呈现出先升高后逐渐递减的趋势且递减趋势明显，当菌种添加量为3%时，感官评分最高，此时酸奶口感最好。菌种添加量较少时，发酵凝乳的时间相对较长，产生的乳酸菌总数偏低；当酸奶菌种添加量过多时，凝乳时间会相应缩短，但是发酵后的酸度值偏大，酸奶成品偏酸，香气寡淡。因此，最佳菌种添加量为3%。

图3 菌种添加量对酸奶感官评分的影响

2.1.4 木糖醇添加量对红枣膳食纤维酸奶感官评分的影响

由图4可知，随着酸奶中木糖醇添加量逐渐增加，酸奶感官评分逐渐升高后逐渐递减，当木糖醇添加量为8 g时，感官评分最高，此时酸奶口感最好。当木糖醇添加量过少时，酸奶甜度较低，酸味较重，口感单薄；当木糖醇添加量过多时，酸奶甜度高，口感较为甜腻。由此可得，最佳木糖醇添加量为8 g。

图4 木糖醇添加量对酸奶感官评分的影响

2.2 响应面试验分析

2.2.1 响应面优化试验结果

在单因素试验的基础上，利用Box-Behnken设计原理，以生牛乳原料量（A）、红枣浓缩汁添加量（B）、菌种添加量（C）为影响因素，以感官评分（Y）作为响应值，设计三因素三水平响应面试验，从而确定红枣膳食纤维酸奶最优工艺。试验设计及结果见表3。

表3 响应面分析实验结果

2.2.2 模型建立及方差分析

利用Design-Expert 8.06软件，对试验测得的数据进行响应面值的回归分析，建立相关二次回归模型，其回归方程为Y=+94.60+2.00A-1.25B-0.50C-7.68A2-6.18B2-5.67C2。

由表4可知：模型的p值为0.000 3，表明该模型是极显著的，失拟项p=0.261 0＞0.05，不显著，表示此模型拟合程度良好，试验误差小；根据方差分析中F值的大小，可知各因素对红枣膳食纤维酸奶品质的影响大小排序：A＞B＞C，即生牛乳原料量影响最大，其次是红枣浓缩汁添加量，菌种添加量对红枣膳食纤维酸奶感官评分的影响最小。

表4 响应面设计结果方差分析

2.2.3 多因素交互响应面结果分析

如图5所示，响应面图形走势陡峭，等高线图呈圆形，说明红枣浓缩汁添加量和生牛乳原料量之间的交互作用不显著。在菌种添加量3%，其他条件不变时，红枣浓缩汁添加量不变，随着生牛乳原料量的增加，红枣膳食纤维酸奶的感官评分先增大后减小，并且感官评分的变化区间较小。当生牛乳原料量不变，随着红枣浓缩汁添加量的增加，酸奶的感官评分先增大后减小。由曲面投影可知，在生牛乳原料量900 g附近，红枣浓缩汁添加量3 g附近时评分最佳，处于投影中心。

图5 生牛乳原料量和红枣浓缩汁添加量交互作用对酸奶感官评分影响的响应面图和等高线图

如图6所示，响应面图形走势陡峭，等高线图呈圆形，说明红枣浓缩汁添加量和菌种添加量之间的交互作用不显著。在生牛乳原料量900 g，其他条件不变时，菌种添加量不变，随着红枣添加量的增加，红枣膳食纤维酸奶的感官评分先增大后减小，并且感官评分的变化区间较小。当红枣浓缩汁添加量不变时，随着菌种添加量的增加，酸奶的感官评分先增大后减小。由曲面投影可知，在红枣浓缩汁添加量3 g附近，菌种添加量3%附近时评分最佳，处于投影中心。

图6 红枣浓缩汁添加量和菌种添加量交互作用对酸奶感官评分影响的响应面图和等高线图

如图7所示，响应面图形走势陡峭，等高线图呈圆形，说明生牛乳原料量和菌种添加量之间的交互作用不显著。在红枣浓缩汁添加量2 g，其他条件不变时，生牛乳原料量不变，随着菌种添加量的增加，红枣膳食纤维酸奶的感官评分先增大后减小，并且感官评分的变化区间较小。当菌种添加量不变时，随着生牛乳原料量的增加，酸奶的感官评分先增大后减小。由曲面投影可知，在生牛乳原料量900 g附近，菌种添加量3%附近时评分最佳，处于投影中心。

图7 生牛乳添加量和菌种添加量交互作用对酸奶感官评分影响的响应面图和等高线图

2.2.4 验证试验

通过对响应面的分析，最佳工艺条件为生牛乳原料量913.43 g，红枣浓缩汁添加量1.89 g，菌种添加量2.97%，此时感官评分为94.8。为了进行验证和后续试验，调整生牛乳原料量900 g，红枣浓缩汁添加量2 g，菌种添加量3%。做3次平行试验，测得的感官评分接近94分，与预测值相接近，说明优化试验得到的参数可靠。

2.2.5 膳食纤维测定结果

根据GB 5009.88—2014[22]中膳食纤维含量测定公式，计算研究工艺下得到的三批次红枣酸奶膳食纤维含量。结果显示，膳食纤维含量分别为1.18，1.24和1.20 g，平均值约为1.21 g。

3 结论

试验选用新疆红枣为主要原料，在单因素试验的基础上，确定了木糖醇添加量8 g，通过响应面优化了红枣膳食纤维酸奶的最佳工艺参数。在白砂糖添加量6%，稳定剂0.25%，发酵温度44 ℃、发酵剂添加量2.5%、发酵时间5 h的条件下，确定了酸奶的最佳工艺条件：生牛乳原料量900 g，红枣浓缩汁添加量2 g，菌种添加量3%。在此发酵工艺下，红枣膳食纤维酸奶呈淡红色，组织状态稳定，口感细腻，酸甜可口，营养丰富，且具有红枣独特的风味。此酸奶产品富含膳食纤维，其膳食纤维含量为1.21 g。根据《中国居民膳食指南2021》建议成年人适宜摄入量为每日不低于30 g，但目前我国国民从日常果蔬及食物中摄取的膳食纤维量只能达到每日平均8 g左右，远低于摄入标准。食用果蔬、谷物及相应保健产品是摄取膳食纤维的有效途径。研究制得的红枣膳食纤维酸奶因富含膳食纤维，可为国民日常膳食纤维的摄取提供新的可食产品。

试验仅对生牛乳原料量、红枣浓缩汁添加量、木糖醇添加量和菌种添加量为因素进行分析，未对稳定剂添加量、发酵温度、发酵剂添加量和发酵时间进行探究，后期应分析这些因素对酸奶感官评分的影响来进行工艺优化，进一步提高产品的品质并增强其在产业化生产中的作用。