无糖奶啤的研制

牟泓羽，李 媛，余智瑾，赵存朝，彭 磊

1 云南农业大学，云南昆明 650201

2 昆明生物制造研究院有限公司，云南昆明 650201

3 云南省高原特色农业产业研究院，云南昆明 650201

4 云南省特色资源食品生物制造工程研究中心，云南昆明 650201

0 引言

奶啤是一种以牛奶和小麦为主要原料，经乳酸菌和酵母发酵而成的低酒精乳饮料，其风味独特，还富含丰富的营养物质[1~3]。近年来，随着消费水平的提升以及大健康产业的发展多糖食品引起肥胖、龋齿和影响钙吸收[4，5]的问题得到普遍重视，消费者越来越倾向于低糖的消费习惯，对低糖食品的需求量越来越大。为满足多样的消费市场，市面上已经出现了大量无糖类食品[6]，但还未出现无糖奶啤的产品。木糖醇的热量是蔗糖的60%，并且木糖醇不需要胰岛素来参与代谢，不会升高血糖，还有保肝护肝等功能[7，8]。本研究在前人奶啤生产工艺、配方、发酵菌株等方面研究的基础上进行优化[9~12]，首创以木糖醇代替蔗糖的一款无糖特色奶啤，研制出的无糖奶啤营养丰富、风味独特、口感良好，丰富了乳饮料的种类。

1 试验与方法

1.1材料

鲜牛乳，优牧品源有限公司；小麦、萨兹啤酒花、卡斯卡特啤酒花、艾尔酵母，烟台帝伯仕自酿机有限公司；木糖醇，南京甘汁园糖业有限公司；保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌混合菌，帝斯曼公司；酚酞，上海碧云天生物技术有限公司；NaOH、硫酸铜、硫酸钾、甲基红溴甲酚绿指示剂，天津市凤船化学试剂科技有限公司；硫酸、硼酸，川东化工有限公司；三氯蔗糖，山东萍聚生物科技有限公司：复配乳化增稠剂，丹尼斯克（中国）有限公司。

1.2 仪器与设备

HJJ-6数显恒温水浴锅，常州智博瑞仪器制造有限公司；WT20002电子天平，杭州万特衡器有限公司；WT20002高压均质机，杭州万特衡器有限公司：粉碎机，永康市铂欧五金制品有限公司；pH计，上海越平仪器有限公司；DPX-9162B-1恒温培养箱，上海福玛试验设备有限公司；ATN-300型全自动凯式定氮仪，上海一恒科学仪器有限公司；电热鼓风干燥箱，其林贝尔仪器制造有限公司。

1.3方法

1.3.1 工艺流程

工艺流程图见图1。

图 1 工艺流程图

1.3.2 操作要点（1）发酵乳的制备：鲜牛乳预热，添加10%木糖醇后均质，灭菌冷却后在温度37~42 ℃时加入1‰嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、乳酸菌，将其移至恒温培养箱中于42 ℃的温度发酵5 h，酸奶刚凝固时移至冰箱冷却后熟12 h取出，常温破乳，冷藏备用。

（2）糖化：将粉碎好的麦芽加入约50 ℃的恒温水浴锅中，先将其在52 ℃加热20 min，再65 ℃加热30 min；然后将温度调整到78 ℃加热10min，完成糖化。

（3）麦汁煮沸和酒花添加：煮沸5 min后按添加0.2 g/L卡斯卡特啤酒花，煮沸30 min，再添加0.2 g/L萨兹啤酒花，煮沸45 min。

（4）小麦啤酒发酵：添加0.2%艾尔酵母，20 ℃发酵5 天，啤酒中二氧化碳气泡减少，析出物增多，液面覆有一层浅色盖泡，停止发酵。

（5）啤酒原液与发酵乳后酵（二次发酵）：啤酒原液与发酵乳按照5∶1的比例混合，在28 ℃下二次发酵10 h。

（6）添加复配增稠剂、均质：发酵液中添加5%木糖醇，0.3%复配乳化增稠剂，并在20 Mpa条件下均质两次。

1.3.3 单因素试验设计

以感官评分为主要指标，探究考察啤酒原液与发酵乳的体积比（3∶1、4∶1、5∶1、6∶1、7∶1）；后酵温度（24 ℃、26 ℃、28 ℃、30 ℃、32 ℃）；后酵时间（6 h、8 h、10 h、12 h、14 h）；木糖醇添加量（3%、4%、5%、6%、7%）；复配乳化增稠剂（0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%）等因素对奶啤感官品质及滴定酸度的影响。在单因素基础上，结合响应面对奶啤的制备工艺进行优化，确定最佳工艺。

1.3.4 响应面优化

采用单因素试验结果，利用响应面Box-Behnken设计试验，以啤酒原液与发酵乳的体积比、后酵温度、后酵时间作为试验因素，感官评分作为响应值，进行3因素3水平的试验设计，并挑选出最适合的试验数据。响应面分析因素及水平见表1。

表1 Box-Behnken 因素水平表

1.3.5 感官评分

无糖奶啤感官评定参照《Q/EMYR 0002 S-2020 发酵型奶啤酒》和《Q/NXDY 0001 S-2019奶啤（乳酸菌饮料）》中的相关方法进行评定，分别从色泽（25分），口感（30分），风味（25分），组织状态（20分）4 个方面进行无糖奶啤的感官评定。组织10 位具有一定专业知识的人员经培训组成感官评定小组对本次研究所做的奶啤进行打分及综合评价。

表2 无糖奶啤感官评分标准

1.3.6 奶啤理化测定

酒精度的测定：采用《GB/T4928—2001啤酒分析方法》中的蒸馏法；酸度的测定：《GB5009.239—2016食品安全国家标准食品 酸度的测定》中的酚酞指示剂法；蛋白质的测定：采用《GB 5009.5—2016 食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》中的凯氏定氮法。

1.3.7 微生物测定

大肠杆菌的检测参照《GB4789.3—2016食品安全国家标准 食品微生物学检验大肠菌群计数；金黄色葡萄球菌的检测参照《GB 4789.10—2016食品安全国家标准 食品微生物学检验金黄色葡萄球菌检验》中的平板计数法；菌落总数参照《GB 4789.2—2016食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》；沙门氏菌的检测参照《GB 4789.4—2016食品安全国家标准 食品微生物学检验沙门氏菌检验》；霉菌的检测参照《GB 4789.15—2016食晶安全国家标准 食晶微生物学检验霉菌和酵母计数》。

1.3.8 数据处理

采用Excel2019对单因素的试验数据进行分析和整理，采用SPSS21.0软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

如图1所示，随着啤酒原浆与发酵乳的体积比增大，奶啤的感官评分呈先升高后下降的趋势，啤酒与酸奶的比例在3∶1时，奶啤的酒味不足，奶酸味较重，且有一些絮凝物[13]，在啤酒与酸奶的体积比为5∶1时感官评分达到最高值，奶啤的风味有浓郁的发酵乳香和啤酒香、色泽均匀、色泽呈乳白色，乳香较适宜，酒香宜人，随后感官评价呈现下降趋势，随着啤酒的添加量增加，奶啤的酒味过重，奶味不足，酒精度数也逐渐增加，且颜色偏褐色。因此，综合考虑，选择啤酒与酸奶的体积比为5∶1。

随着发酵温度的增加，奶啤的感官评价先上升后下降。在28 ℃发酵条件下，风味协调，甜味较适中，在这个温度下，感官得分最高。随着温度升高，滴定酸度也随之增加，在32 ℃时酸度达到69.16 °T，此时酸味较重，成品偏酸，且温度过高易造成杂菌污染[14]。因此，综合考虑，选择后酵温度为28 ℃。

发酵时间低于10 h时，发酵时间短，后发酵不充分，奶啤特有的酒香味和乳味不够明显，当发酵温度时间至10 h时，酒味及乳味协调，酸度和甜度较为适宜，感官评分最高。发酵时间超过10 h时，滴定酸度不断增加，导致成品的酸度太高，会有较明显的酸味和酵母味，口感粗糙且风味差。因此，综合考虑，选择后酵时间为10 h。

由图1可以看出，木糖醇的添加量5%，复配乳化增稠剂的添加量0.3%时，感官评价最好，在此条件下的成品，甜味适中，组织形态最好，具有很好的稳定性[15]。

图1 不同因素对产品感官评价的影响

2.2 响应面优化与结果分析

2.2.1 响应优化及结果

基于Box-Behnken设计，在单因素试验的基础上，利用Design Expert 软件进行分析，选取啤酒原液与发酵乳体积比、后酵温度、后酵时间3 个因素进行分析，以感官评分（Y）为响应值，采用响应面对制备工艺进行优化。试验设计及结果见表3。

表3 响应面试验方案及结果

2.2.2 模型的建立及显著的性检验

响应曲面法的试验设计及结果见表3，对试验数据进行多元回归拟合，设啤酒与酸奶体积比、二次发酵温度和二次发酵时间分别为A、B、C，以感官评分为响应值进行多元回归拟合，回归模型系数及显著性检验结果见表4，得到二次多项回归模型：Y=90.29+0.95A+2.17B+1.92C-1.36AB+0.71AC+1.34BC-3.15A2-4.49B2-3.63C2。

进一步对该模型及回归系数进行回归分析，结果见表4，从表4可以看出该回归模型P<0.0001（极显著），其失拟项P=0.27090.05（不显著），说明模型拟合程度良好，可以对回归方程相应回归值进行预测，同时模型回归系数R2=0.9855，调节后的R2=0.9668（大于0.8000），表明96.68%的数据可用该模型解释，这说明该模型能很好地解释这一模型。通过分析相关数据可以看出，一次项后酵温度、后酵时间对感官评分具有极显著影响（P<0.01），啤酒原液与发酵乳体积比对感官评分具有显著影响（P<0.05），分析各因素的主效应关系为：B>C>A，即后酵温度>后酵时间>啤酒原液与发酵乳体积比。其二次项交互作用BC、AB对感官评分具有极显著的影响（P<0.05），AC对感官评分的影响不显著（P>0.05），且二次项交互作用对感官评分影响大小程度为BC>AB>AC。

表4 回归模型方差分析表

2.2.3 验证试验结果

根据回归方程模型，得到预测的最优条件为：啤酒原液与发酵乳体积比为5.129、后酵温度为28.541 ℃、后酵时间为10.654 h，根据试验实际条件，将条件修正为啤酒原液与发酵乳体积比5.1∶1、后酵温度为28.5 ℃、后酵时间为10.7 h，在此最优条件下经3 次平行试验实际感官评分为91分，与预测值总感官评分为90.954分相差在5%范围内，证实了预测值和试验值之间的良好相关性。

表5 最佳条件的确定和回归模型验证

2.3 无糖奶啤的理化和微生物检测结果

经检测，无糖奶啤的蛋白质含量为0.9%，可溶性固形物8.9%，酸度为55°T，未检测出有害菌，菌落总数再规定范围内，酒精度为1.212%，理化指标和微生物指标均符合国家标准，是一款口感风味良好，安全健康的产品。

表6 理化卫生指标结果

3 结论

无糖奶啤是以鲜牛奶、麦芽、酒花为主要原料，利用以木糖醇替代蔗糖通过二次生物发酵技术酿制的一种高附加值，低醇的乳制饮品。通过单因素和响应面试验确定最佳工艺为：小麦料液比为1∶5（kg/L），将麦芽料液进行糖化、过滤、麦芽汁煮沸后，投入0.2 g/L卡斯卡特啤酒花、添加0.2 g/L捷克萨兹啤酒花煮沸45 min，将0.2%的艾尔酵母液添加在过滤冷却的麦汁中，20 ℃的条件下发酵5 天，然后与发酵乳（5∶1）混合，在28 ℃下后酵10 h后过滤，加入1‰的三氯蔗糖、5%木糖醇、0.3%复配乳化增稠剂，20 Mpa均质两次，灭菌后得到成品。通过对无糖奶啤饮料的蛋白质，可溶性固形物，滴定酸度，大肠杆菌，细菌总数，酒精度等方面进行检测，均符合要求。