褐色凝固型酸奶的制备工艺研究

邓 凯，何相伟，李原野，陈文璐，栾晶华，刘妍妍

1 黑龙江惠丰乳品有限公司，黑龙江大庆 1633192 黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江大庆 1633193 威海职业学院，山东威海 264200

0 引言

酸奶是以牛乳为主要原料，经过巴氏杀菌后，在乳酸菌的作用下经发酵制成的一类乳制品[1]。其营养丰富，质地平滑，风味独特，长期饮用可降低血清中胆固醇的含量，平衡肠道菌群，促进人体消化吸收，增强机体免疫能力，因此深受人们喜爱[2～5]。

褐色酸奶是近年来兴起的一种新型酸奶，其源自俄罗斯的一种传统酸奶制作工艺，在制作过程中通过长时间高温热处理，使得牛奶中的蛋白质与还原糖发生美拉德反应，再经发酵制成褐色并伴有焦糖风味的酸奶[6，7]。与传统酸奶相比最大的特点为不添加任何色素，通过配料和优化工艺条件，使酸奶形成独有的风味和色泽[8]。褐色酸奶含有多种维生素，以及钾、钠、铁等多种微量生素，还富含糖和有机酸，并且发生美拉德反应所产生的一些中间产物如还原酮及挥发性的含氮、含硫杂环化合物具有抗氧化的作用[9，10]。

目前国内市场上已有炭烧酸奶、俄罗斯烤酸奶和褐色乳饮料等产品[11～16]，相同之处在于多为搅拌型褐色酸奶和褐色乳饮料，而凝固型褐色酸奶较少，凝固型酸奶以其特有的细腻滑爽，质地稠厚饱受消费者的喜爱。褐色酸奶制作过程中需要采用高温美拉德反应获得独特的颜色和香气，而一旦高温反应时间过长，则会产生大量的大分子风味物质5-羟甲基糠醛（5-HMF），对人体健康存在一定危害[17～19]，如何在保证褐色酸奶风味口感的同时降低有害物质的产生，成为了时下研究的热点。

本研究以鲜牛乳为原料，通过单因素及正交试验，对还原糖用量、褐变温度、褐变时间、发酵剂接种量、果胶添加量、发酵时间及发酵温度进行优化分析，确定最佳的褐色凝固型酸奶加工工艺，以期获得一款具有俄罗斯传统特色的褐色凝固型酸奶产品。

1 材料与方法

1.1 试验材料

鲜牛乳，黑龙江省完达山乳业股份有限公司；乳酸乳球菌乳脂亚种（Lactococcus lactissubsp. Cremoris），乳酸乳球菌乳酸亚种（Lactococcus lactissubsp. Lactis），嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus），俄罗斯索尤兹斯纳布集团提供；果胶，广东华盛食品有限公司；葡萄糖，山东祥瑞药业有限公司；白砂糖，市售。所有试剂均为分析纯。

1.2 主要仪器与设备

DK-S24电热水浴锅，上海森信实验仪器有限公司；AR323CN电子天平，奥豪斯仪器上海有限公司；DH-2509（303-0）恒温箱，北京科伟有限公司；SN-LSC离心机，上海尚仪有限公司；BCD-195QM电冰箱，青岛海尔股份有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程及操作要点

鲜牛乳→添加葡萄糖→预热均质→褐变→降温→配料（白砂糖与果胶）→均质→杀菌→冷却→接种→发酵→冷藏后熟→检验→成品

（1）预热均质：将适量葡萄糖倒入预热至65～75 ℃的鲜牛乳中混合，调节均质压力10～15 MPa，均质5～10 min。

（2）褐变：均质完成后，将温度升至80～100 ℃，褐变3～7 h，进行褐变反应。

（3）降温、配料：将褐变处理后的牛乳降温至45 ℃，添加适量白砂糖和果胶。

（4）杀菌：对褐色牛乳进行杀菌处理，处理条件为95 ℃、5～10 min。并保证处理后所有操作无菌。

（5）接种：将褐变牛乳降温至40 ℃左右，乳酸乳球菌乳脂亚种、乳酸乳球菌乳酸亚种和嗜热链球菌按1∶1∶1比例接种并搅拌均匀。

（6）发酵、冷藏后熟：将接种后的牛乳放入42 ℃恒温培养箱进行发酵培养，5～9 h后终止发酵，置于4 ℃冰箱冷藏后熟，以赋予酸奶良好的口感和风味，24 h取出即为褐色凝固酸奶成品。

（7）检验：对酸奶进行感官评定并检测酸奶的乳清析出率，找到制作褐色酸奶因素中的最适水平。

1.3.2 褐变条件的研究

（1）葡萄糖添加量对褐变程度的影响

在90 ℃下褐变5 h，葡萄糖添加量分别为2%、4%、6%、8%、10%，观察牛乳的褐变程度，以确定葡萄糖最佳添加量。

（2）褐变温度对褐变程度的影响

在褐变时间为5 h，葡萄糖添加量为6%，调整反应温度分别为80 ℃、85 ℃、90 ℃、95 ℃、100 ℃，观察牛乳的褐变程度，以确定褐变最佳温度。

（3）褐变时间对褐变程度的影响

在褐变温度为90 ℃，葡萄糖添加量为6%，调整褐变反应时间分别为3 h、4 h、5 h、6 h、7 h，观察牛乳的褐变程度，以确定褐变最佳时间。

1.3.3 褐色凝固型酸奶单因素试验

（1）接种量对褐色凝固型酸奶的影响

在42 ℃发酵7 h，添加0.2%的果胶，研究接种量分别为1%、3%、5%、7%、9%时对褐色凝固型酸奶品质的影响，通过测定产品的乳清析出率及感官得分，来判断最佳接种量。

（2）果胶添加量对褐色凝固型酸奶的影响

在42 ℃发酵7 h，接种5%的发酵剂，研究果胶添加量分别为0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%时对褐色凝固型酸奶品质的影响，通过测定产品的乳清析出率及感官得分，来判断果胶最佳添加量。

（3）发酵时间对褐色凝固型酸奶的影响

在发酵温度为42 ℃，添加0.2%的果胶，接种50%的发酵剂，研究发酵时间分别为5 h、6 h、7 h、8 h、9 h时对褐色凝固型酸奶品质的影响，通过测定产品的乳清析出率及感官得分，来判断发酵最佳时间。

（4）发酵温度对褐色凝固型酸奶的影响

在发酵时间为7 h，添加0.2%的果胶，接种5.0%的发酵剂，研究发酵温度分别为40 ℃、41 ℃、42 ℃、43 ℃、44 ℃时对褐色凝固型酸奶品质的影响，通过测定产品的乳清析出率及感官得分，来判断发酵最佳温度。

1.3.4 褐色凝固型酸奶正交设计试验

在确定褐色牛乳的最佳葡萄糖添加量、褐变时间和褐变温度后，以接种量、果胶添加量、发酵时间、发酵温度四因素，进行L9（34）的正交试验。正交试验因素水平表见表1。

表1 正交实验因素水平

1.4 指标测定方法

1.4.1 牛乳褐变的程度

牛乳褐变的程度如表2所示，以“+”的多少表示色泽变化程度，以“★”的多少表示风味变化程度。褐变的程度适中最好，色泽为褐色为最好，用3 个“+”表示，风味为焦甜味适中为最好，用3 个“★”表示。

表2 牛乳褐变的程度

1.4.2 褐色凝固型酸奶的感官评定

由10 人组成的评定小组对褐色凝固型酸奶的色泽、风味、黏稠、爽滑感、组织状态、整体喜好度进行感官评价，依据表3的评价体系对褐色凝固型酸奶进行打分，总分为100分，10 人分别进行打分，最后得分取平均值。褐色凝固型酸奶的感官评定标准如表3所示。

表3 褐色凝固型酸奶的感官评分标准

1.4.3 乳清析出率的测定

选择玻璃离心管，并取5 mL酸奶，用离心机以1000 r/min离心15 min，测定乳清析出质量，计算乳清析出率[18]。

乳清析出率（%）=乳清析出质量/标品质量×100%

2 结果与分析

2.1 褐变条件的优化

2.1.1 葡萄糖添加量对褐变程度的影响

葡萄糖添加量对褐变程度的影响如表4所示。

表4 葡萄糖添加量对褐变程度的影响

不同葡萄糖添加量会影响成品的色泽、风味等品质，葡萄糖添加量过少则会使成品不够甜，且褐变反应弱；葡萄糖添加量过高会使成品过甜，且褐变过度。由表4可知，在90 ℃褐变5 h时，当葡萄糖添加量为6%时，褐变程度适中，色泽为褐色，风味是适中焦甜味，感官最优。

2.1.2 褐变温度对褐变程度的影响

褐变温度对褐变程度的影响如表5所示。

表5 褐变温度对褐变程度的影响

不同褐变温度会影响产品的色泽、香味等品质，褐变温度过低会使产品褐变程度弱，香气少，不香甜；褐变温度过高会使产品褐变过度，且产生不良物质。由表5可知，在褐变时间为5 h，添加6%的葡萄糖时，褐变温度为95 ℃时，褐变程度适中，色泽为褐色，风味是适中焦甜味，感官最优。

2.1.3 褐变时间对褐变程度的影响

褐变温度对产品的感官影响如表6所示。

表6 褐变时间对褐变程度的影响

不同褐变时间会影响产品的色泽、风味等品质，褐变时间过短会使产品褐变程度弱，颜色浅，焦甜味不足；褐变时间过长会使产品褐变过度，颜色过深。由表6可知，在葡萄糖的添加量为6%，褐变温度为90 ℃的条件下，当褐变时间为5 h时，褐变程度适中，色泽为褐色，风味是适中焦甜味，感官最优。

2.2 褐色凝固型酸奶单因素试验结果与分析

2.2.1 接种量对褐色凝固型酸奶品质的影响

接种量对产品的影响如图1所示。

图1 接种量对褐色凝固型酸奶品质的影响

不同接种量会影响产品的酸度、黏度、口感、风味等品质，接种量低会使产品酸度不够，酸奶香气不足；接种量高会使产品酸度高，口感变差。由图1可知，在42 ℃发酵7 h，添加0.2%的果胶时，当接种量为5%时，感官得分最高，乳清析出率最小。接种量的多少会影响乳清析出率，接种量过低对乳清析出率的影响较小，接种量过高对乳清析出率的影响较大，使乳清析出明显，使产品稳定性下降。因此，最适宜的接种量为5%。

2.2.2 果胶添加量对褐色凝固型酸奶品质的影响

果胶添加量对产品乳清析出率与感官得分的影响如图2所示。

不同果胶添加量会影响产品的黏度、稳定程度等品质，果胶添加量低会使产品稳定性差、组织状态不是很好；果胶添加量高使产品黏度高，口感不好，如果添加量过高，甚至还会使其凝固。由图2可知，在42 ℃发酵7 h，接种5%的发酵剂时，当果胶添加量为0.25%时，感官得分最高；当果胶添加量为0.3%时，乳清析出率最小。随果胶添加量提高，乳清析出率会逐渐减小，而添加量在0.25%和0.3%时的乳清析出率相差很小，因此，最适宜的果胶添加量为0.25%。

图2 果胶添加量对褐色凝固型酸奶品质的影响

2.2.3 发酵时间对褐色凝固型酸奶品质的影响

发酵时间对产品的影响如图3所示。

图3 发酵时间对褐色凝固型酸奶品质的影响

不同发酵时间会影响着产品口感、组织状况等性状，发酵时间短会使发酵不完全，得不到酸奶香气；发酵时间长会使产品出现析出水分，体系不稳定。由图3可知，在发酵温度为42 ℃，添加0.2%的果胶，接种5%的发酵剂时，当发酵时间为6 h时，乳清析出率最小且感官得分最高。发酵时间的长短会影响乳清析出率，发酵时间过短对乳清析出率的影响较小，发酵时间过短对乳清析出率的影响较大，使乳清析出明显，使产品稳定性下降。因此，最适宜的发酵时间为6 h。

2.2.4 发酵温度对褐色凝固型酸奶品质的影响

发酵温度对产品的影响如图4示。

图4 发酵温度对褐色凝固型酸奶品质的影响

不同发酵温度会影响产品酸度、口感、整体状态等品质。由图2可知，在发酵时间为7 h，添加0.2%的果胶，接种5.0%的发酵剂时，当发酵温度为42 ℃时，乳清析出率最小且感官得分最高。发酵温度的高低会影响乳清析出率，发酵温度过低对乳清析出率的影响较小，接种量过高对乳清析出率的影响较大，使乳清析出明显，使产品稳定性下降。因此，最适宜的发酵温度为42 ℃。

2.3 褐色凝固型酸奶正交试验结果与分析

在单因素试验的基础上，以接种量、果胶添加量、发酵时间、发酵温度为因素，选取L9（34）的试验方案进行正交试验，以褐色酸奶的感官评定得分和乳清析出率为指标，结果如表7所示。

由极差分析得，差值越大，对试验结果的影响也就越大，由表7可知，四种单因素对褐色酸奶感官评分影响的主次顺序为：接种量＞发酵温度＞果胶添加量＞发酵时间；影响褐色酸奶乳清析出率的主次顺序为：接种量＞果胶添加量＞发酵时间=发酵温度。所以接种量对褐色酸奶的影响最明显。

表7 正交试验结果分析表

以感官得分为指标的正交试验得出制作褐色酸奶的最佳条件为A2B3C1D2，以乳清析出率为指标的正交试验得出制作褐色酸奶的的最佳条件为A2B3C3D2，因为感官得分与乳清析出率相比，感官得分的影响较大，因此，得出褐色酸奶研发的最佳条件是A2B3C1D2，即接种量5%，果胶添加量0.2%，发酵时间6 h，发酵温度42 ℃。进行验证试验，此条件下得到的褐色酸奶感官评定分数为93分，乳清析出率为5.3%。以此配方得到的产品颜色呈褐色，有明显的酸奶香气和焦糖香味，口感顺滑，组织状态良好，无沉淀，无析出，酸甜适度。

3 结论

本研究通过试验确定了褐色酸奶的褐变条件，当葡萄糖添加量为6%，褐变温度95 ℃，褐变时间5 h时，酸奶颜色呈褐色，颜色适中，有浓郁焦糖味；之后在单因素基础上通过正交试验优化褐色凝固型酸奶的最佳条件为：接种量5%，果胶添加量0.2%，发酵时间6 h，发酵温度42 ℃。此条件下得到的褐色酸奶颜色适中，焦糖风味明显，质地均匀，酸甜适宜，口感爽滑细腻。感官评定分数为93分，乳清析出率为5.3%。