花生芽鹰嘴豆复合酸奶的发酵工艺优化

袁辛锐，廖秋红，王 芳，杨其长，林致通

（中国农业科学院 都市农业研究所，四川 成都 610065）

花生芽是花生仁发芽长成的嫩苗，被誉为“万寿果芽”[1]，是一种食疗兼备的蔬菜，其蛋白质含量位居各蔬菜之首，不仅富含各种维生素和矿物质，还含有比花生高出100多倍的白藜芦醇，具有抗癌、增强免疫[2]、改善肥胖[3]、抗疲劳[4]、抗菌[5]等功效。花生发芽过程中，其中的部分蛋白质转化为人体更易于吸收的氨基酸，油脂含量显著降低，此外，大部分人体必需微量元素的利用率得到提高[6]。鹰嘴豆不仅含有丰富的优质蛋白、维生素和矿物质等多种营养素[7]，还含有黄酮、多酚等多种活性成分，具有降血压[8]、调节胆固醇、抗骨质疏松[9]等功能，具有良好的加工前景。大麦蛋白含量在10%左右，淀粉含量60%左右，蛋白含量较为丰富；大麦在发芽过程中会合成并激活多种糖化所需水解酶，使得大麦在糖化过程中被水解，获得大量可溶性糖，为微生物的生长繁殖提供能源[10]，具有优越的加工性能。

传统酸奶以动物源（牛乳）为原料[11]，而植物基酸奶是以植物成分为原料，采用生物发酵技术以“植物蛋白”替代“动物蛋白”制作的发酵乳[12]。但由于植物原料与动物乳本身特性的区别，仅利用植物原料制作的酸奶存在明显分层现象。因此，将植物原料与动物原料相结合，制作的酸奶不仅拥有动物酸奶的质地，还具有低脂、低热量的优势。目前，随着植物基风潮席卷全球，关于利用豆类、坚果类作为原料的植物酸奶的研究屡见不鲜，但关于利用花生芽作为原料制作酸奶的研究鲜见报道。仅有王芳等[13]以花生芽和大豆芽为主要原料，优化了两者质量比、料液比及糖添加量，但未对乳酸菌接种量、发酵温度等条件进行优化；KIM J Y等[14]将花生芽冻干打粉，与牛奶混合后发酵制成酸奶，探究了花生芽酸奶抗氧化活性，并利用模糊数学得出最佳发酵参数为乳酸菌接种量0.4%，白糖添加量8%，花生芽冻干粉添加量2%。

本研究以奶粉、花生芽和鹰嘴豆为主要原料，安琪12菌型酸奶发酵剂为发酵菌种，制备花生芽鹰嘴豆复合酸奶。以酸度、黏度、乳酸菌数、感官评分为评价指标，探究了接种量、糖添加量、发酵温度和发酵时间对花生芽鹰嘴豆复合酸奶品质的影响，并采用正交试验优化其发酵条件，以期为花生芽鹰嘴豆复合酸奶和其他植物酸奶的生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

花生芽、白砂糖、鹰嘴豆、大麦、全脂奶粉（蛋白质24.0 g/100 g，脂肪28.2 g/100 g，碳水化合物37.0 g/100 g，钠390 mg/100 g）：市售；复合乳酸菌（嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）、保加利亚乳杆菌（Lactobacillus bulgaricus）、长双歧杆菌（Bifidobacterium longum）、乳双歧杆菌（Bifidobacterium lactis）、短双歧杆菌（Bifidobacterium breve）、婴儿双歧杆菌（Bifidobacterium infantis）、青春双歧杆菌（Bifidobacterium adolescentis）、嗜酸乳杆菌（Lactobacillus acidophilus）、鼠李糖乳杆菌（Lactobacillus rhamnosus）、罗伊氏乳杆菌（Lactobacillus reuteri）、植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）、干酪乳杆菌（Lactobacillus casei））：安琪酵母股份有限公司；氢氧化钠（分析纯）：成都科龙化学品有限公司；MRS培养基：北京索莱宝科技有限公司。其他试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

MJ-BL1206A破壁机：美的集团有限公司；XHF-D-XZ高速分散器：宁波新芝生物科技股份有限公司；HWS-250恒温恒湿培养箱：绍兴苏珀仪器有限公司；TD50002A电子天平：力辰科技（宁波市鄞州华丰仪器厂）；SHJ-6AB磁力搅拌水浴锅：常州金坛良友仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 花生芽鹰嘴豆复合酸奶的加工工艺流程及操作要点

操作要点：

制芽：将洗净浸泡后大麦置于温度为25 ℃环境下，避光培养72 h，得到0.5～1.0 cm 的大麦芽。

糖化：采用梯度糖化，将大麦芽与纯净水以料液比1∶10（g∶mL）混合，先在40 ℃下保持30 min，接着在60 ℃下保持20 min，最后在70 ℃下保持20 min。

打浆：将花生芽、鹰嘴豆分别以料液比1∶10（g∶mL）加入纯净水后打浆；将糖化后的大麦芽直接打浆。

过滤：将花生芽浆、鹰嘴豆浆、大麦芽浆过100目纱布得到滤液。

混合：将花生芽浆、鹰嘴豆浆、大麦芽浆、奶粉按质量比10∶6∶3∶1混合。

均质：常温条件下6 000 r/min均质1 min。

杀菌：将混合液加热，于95 ℃下保持5 min。

冷却、接种：冷却到大约40 ℃，按4 g/L的比例直投接入发酵剂，并搅拌均匀。

发酵：在41 ℃条件下恒温发酵20 h，待混合液达到凝固状态，酸度达到70°T发酵结束。

后熟：发酵结束后将酸奶放入4 ℃冰箱，后熟24 h，即得花生芽鹰嘴豆复合酸奶成品。

1.3.2 分析检测

酸度测定：参照GB 5009.239—2016《食品安全国家标准食品酸度的测定》。

黏度测定：于4 ℃下取适量酸奶放入烧杯中，将NDJ-5S三号转子及温度探头插入酸奶中平衡5 min，以12 r/min转速对样品进行测定，测定结果根据黏度计说明书进行调整[15]。

乳酸菌数测定：根据GB 4789.35—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验乳酸菌检验》，取适量样品经梯度稀释后，接入平板，再倒入MRS培养基，于40 ℃培养30 h后，选择30～300 CFU平皿进行计数。

感官评定：参照王芳等[13，16]的方法制定花生芽鹰嘴豆复合酸奶的感官评分标准。以色泽、风味、口感、组织状态为感官评价指标。邀请10名经过感官评价训练的师生进行评价，男性女性各一半，满分为100分，花生芽鹰嘴豆复合酸奶的感官评分标准见表1。

表1 花生芽鹰嘴豆复合酸奶感官评分标准Table 1 Sensory evaluation standards of peanut sprouts and chickpea compound yoghurt

1.3.3 花生芽鹰嘴豆复合酸奶发酵工艺优化单因素试验

分别考察不同接种量（1 g/L、2 g/L、3 g/L、4 g/L、5 g/L）、白砂糖添加量（6%、7%、8%、9%、10%）、发酵温度（37 ℃、39 ℃、41 ℃、43 ℃、45 ℃）、发酵时间（18 h、20 h、22 h、24 h、26 h）对复合酸奶感官质量和理化指标的影响。

1.3.4 花生芽鹰嘴豆复合酸奶发酵工艺优化正交试验。

在单因素试验基础上，以接种量（A）、白砂糖添加量（B）、发酵温度（C）、发酵时间（D）为影响因素，以乳酸菌数和感官评分为评价指标，选择4因素3水平的正交试验对花生芽鹰嘴豆复合酸奶发酵条件进行优化，正交试验因素与水平见表2。

表2 花生芽鹰嘴豆复合酸奶发酵工艺优化正交试验因素与水平Table 2 Factors and levels of orthogonal experiments for fermentation technology optimization of peanut sprouts and chickpea compound yoghurt

1.3.5 数据分析

所有试验数据平行测定3次，试验结果均以“平均值±标准差”表示；利用SPSS 21.0软件对试验数据进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 接种量对花生芽鹰嘴豆复合酸奶品质的影响

由表3可知，当接种量为1～4 g/L时，感官评分、酸度、黏度、乳酸菌数随着接种量的增加而提高；当接种量为4 g/L时，感官评分最高，为81.3分，酸度、黏度和乳酸菌数均较高，分别为73.39 °T、6.45 Pa·s、7.30×108CFU/mL；当接种量＞4 g/L之后，感官评分有所下降，酸度、黏度、乳酸菌数稍有增加。当接种量较低时，乳酸菌生长缓慢，酸奶发酵不完全，产酸不足，酸度较低，因而蛋白质也难以凝固，导致酸奶体系不够稳定，黏度过低[17]。当接种量过大，乳酸菌的生长受到抑制，产生了更多的乳酸[18]，过多的乳酸抑制了菌种的生长代谢[19-20]，导致蛋白质严重脱水，乳清析出，质地粗糙，降低了产品风味[21]。因此，确定最适接种量为4 g/L。

表3 接种量对花生芽鹰嘴豆复合酸奶品质的影响Table 3 Effect of inoculum on the quality of peanut sprouts and chickpea compound yoghurt

2.2 白砂糖添加量对花生芽鹰嘴豆复合酸奶品质的影响

由表4可知，当白砂糖添加量为6%～8%时，感官评分、酸度、黏度、乳酸菌数均随着接种量的增加而提高；当白砂糖添加量为8%时，感官评分最高，为85.2分，酸度、黏度、乳酸菌数较高，分别为75.51°T、6.61 Pa·s、7.57×108CFU/mL；当白砂糖添加量＞8%之后，感官评分和乳酸菌数有所下降，酸度和黏度均稍有增加后下降。这可能是因为当白砂糖添加量较低时，乳酸菌的繁殖和代谢较缓慢，产酸能力较弱，酪蛋白的分解和凝聚也受到影响，酸奶黏度不理想，且风味不佳[22-24]；当白砂糖添加量不断增加，糖促进了乳酸菌发酵，酸奶的酸度、黏度和乳酸菌数也随之增加，当增加到一定程度时，过高的糖含量导致发酵体系的渗透压增大，反而抑制了乳酸菌的生长代谢，使得酸度、乳酸菌数下降[25]。因此，确定最适白砂糖添加量为8%。

表4 白砂糖添加量对花生芽鹰嘴豆复合酸奶品质的影响Table 4 Effect of sugar addition on the quality of peanut sprouts and chickpea compound yoghurt

2.3 发酵温度对花生芽鹰嘴豆复合酸奶的影响

由表5可知，当发酵温度为37～41 ℃时，感官评分、酸度、黏度、乳酸菌数随着接种量的增加而提高；当发酵温度为41 ℃时，感官评分最高，为87.5分，酸度、黏度、乳酸菌数较高，分别为77.11°T、6.82 Pa·s、7.43×108CFU/mL；当发酵温度＞41 ℃之后，感官评分、黏度、乳酸菌数有所下降，酸度稍有增加后下降。当发酵温度较低时，乳酸菌生长代谢缓慢，酸奶发酵不充分，从而导致其酸度和黏度较低[26]；一定范围内，温度逐渐升高，酸奶的酸度、黏度、乳酸菌数逐渐增大，这与AKIN M S等[27-28]的研究结果一致；当发酵温度过高时，高温抑制了乳酸菌体内酶的活性甚至使酶失活，影响了乳酸菌的代谢[29]；同时高温会导致产生不良的风味，且不利于香气物质的形成[18]。因此，确定最适发酵温度为41 ℃。

表5 发酵温度对花生芽鹰嘴豆复合酸奶品质的影响Table 5 Effect of fermentation temperature on the quality of peanut sprouts and chickpea compound yoghurt

2.4 发酵时间对花生芽鹰嘴豆复合酸奶的影响

由表6可知，当发酵时间为18～22 h时，感官评分、酸度、黏度、乳酸菌数均随着接种量的增加而提高；当发酵时间为22 h时，感官评分最高，为90.2分，酸度、黏度、乳酸菌数较高，分别为81.33°T、6.69 Pa·s、7.32×108CFU/mL；当发酵时间＞22 h之后，感官评分有所下降，黏度、乳酸菌数稍有增加后下降，酸度有所增加。这是因为酸奶发酵过程中会持续产酸，发酵时间较短，酸奶酸度不足[30]；随着发酵时间的延长，乳酸不断积累，发酵时间过长导致乳酸积累过多，酸性的增强破坏了原来已形成的胶体结构，使其容纳的水分游离出来形成乳清上浮，从而破坏质地[31-33]，且长时间的发酵会增加杂菌污染的风险[22]，降低酸奶的口感；同时，长时间发酵会导致体系中糖浓度不足，无法为乳酸菌的生长繁殖提供充足的营养，导致乳酸菌数下降[28]。因此，花生芽鹰嘴豆复合酸奶适宜的发酵时间为22 h。

表6 发酵时间对花生芽鹰嘴豆复合酸奶品质的影响Table 6 Effect of fermentation time on the quality of peanut sprouts and chickpea compound yoghurt

2.5 花生芽鹰嘴豆复合酸奶发酵工艺优化正交试验

由单因素试验可知，接种量、白砂糖添加量、发酵温度及发酵时间对花生芽鹰嘴豆复合酸奶的品质影响较大。因此，选择接种量（A）、白砂糖添加量（B）、发酵温度（C）、发酵时间（D）作为影响因素，以乳酸菌数和感官评分为评价指标，进行了4因素3水平的正交试验，试验结果和方差分析分别见表7和表8。

由表7可知，各因素对乳酸菌数的影响依次接种量＞发酵时间＞发酵温度＞白砂糖添加量；各因素对感官评分的影响依次为接种量＞白砂糖添加量＞发酵温度＞发酵时间。以乳酸菌数为评价指标的最佳发酵工艺组合为A1B2C2D3，即接种量3 g/L，白砂糖添加量8%，发酵温度41 ℃，发酵时间24 h。此条件下的乳酸菌数为8.37×108CFU/mL，感官评分为87分；以感官评分为评价指标最佳发酵工艺组合为A3B2C1D3，即接种量5 g/L，白砂糖添加量8%，发酵温度39℃，发酵时间24h。此条件下乳酸菌数为8.11×108CFU/mL，感官评分为92分。

表7 花生芽鹰嘴豆复合酸奶发酵工艺优化正交试验结果与分析Table 7 Results and analysis of orthogonal experiments for fermentation technology optimization of peanut sprouts and chickpea compound yoghurt

由表8可知，接种量和白砂糖添加量会显著影响花生芽鹰嘴豆复合酸奶的感官评分（P＜0.05），而发酵温度、发酵时间对其影响不显著（P＞0.05）；接种量、发酵温度和发酵时间会显著影响乳酸菌数（P＜0.05），而白砂糖添加量对其影响不显著（P＞0.05）。

表8 正交试验结果方差分析Table 8 Variance analysis of orthogonal experiment results

感官评分是酸奶品质的重要体现及影响消费者选择的重要因素，因此，以感官评分为主要考虑因素，确定花生芽鹰嘴豆复合酸奶的最佳发酵工艺为接种量5 g/L，白砂糖添加量8%，发酵温度39 ℃，发酵时间24 h。该条件下花生芽鹰嘴豆复合酸奶的乳酸菌数为8.11×108CFU/mL，感官评分为92分，酸度为78.31°T。

3 结论

以奶粉、花生芽及鹰嘴豆为主要原料制备花生芽鹰嘴豆复合酸奶，通过单因素和正交试验研究了接种量、糖添加量、发酵温度和发酵时间对花生芽鹰嘴豆复合酸奶品质的影响，得到优化的发酵条件为接种量5 g/L，糖添加量8%，发酵温度39 ℃，发酵时间24 h。在此最佳发酵工艺条件下，花生芽鹰嘴豆复合酸奶的乳酸菌数为8.11×108CFU/mL，感官评分为92分，酸度为78.31°T。

花生芽鹰嘴豆复合酸奶作为一种植物酸奶，具有蛋白质种类丰富的营养学优势、低胆固醇的健康优势、易获取、原料范围广的原料优势以及环保优势；且在加工领域具有相对成熟的工艺；此外，食品健康已成为人们的消费导向之一。因此，在植物基食品浪潮的推动下，花生芽鹰嘴豆复合酸奶具有广阔的发展前景。