云月英，韓鋮鋮，王文龍

（內(nèi)蒙古科技大學(xué)a.數(shù)理與生物工程學(xué)院;b.生物工程與技術(shù)研究所 內(nèi)蒙古 包頭014010； ）

低脂菊苣膳食纖維凝固型酸奶的生產(chǎn)工藝

云月英a,b，韓鋮鋮a，王文龍a,b

（內(nèi)蒙古科技大學(xué)a.數(shù)理與生物工程學(xué)院;b.生物工程與技術(shù)研究所 內(nèi)蒙古 包頭014010； ）

以菊苣膳食纖維和脫脂乳粉為原料，通過乳酸菌發(fā)酵生產(chǎn)一種低脂凝固型酸奶。通過單因素試驗(yàn)和均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)，初步確定最佳發(fā)酵工藝條件為：菊苣膳食纖維2.08%，脫脂乳粉12.7%，蔗糖7.06%，發(fā)酵劑接種量為0.8 g/L，發(fā)酵溫度為42.8℃，發(fā)酵時(shí)間為7.5 h。

菊苣膳食纖維；凝固型酸奶；生產(chǎn)工藝；均勻設(shè)計(jì)

0 引 言

菊苣膳食纖維是一種天然的碳水化合物，幾乎不會(huì)被胃酸水解和消化，在結(jié)腸中被大量有益微生物發(fā)酵，具有多重生理功能[1]，己在美、英、法等國(guó)應(yīng)用于食品行業(yè)，被認(rèn)為是食品和營(yíng)養(yǎng)的增補(bǔ)劑。酸奶已由原味酸奶向調(diào)味酸奶、果粒酸奶、功能性酸奶轉(zhuǎn)化[2-3]，未來的發(fā)展趨勢(shì)是品種多樣化、口味多樣化、功能多樣化，低脂菊苣膳食纖維凝固型酸奶正是適應(yīng)社會(huì)及消費(fèi)者需要而出現(xiàn)的一種低脂、高纖維功能性食品。

均勻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是研究多因素多水平實(shí)驗(yàn)最優(yōu)組合的一種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在科學(xué)實(shí)驗(yàn)以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可用較少的實(shí)驗(yàn)次數(shù)，完成復(fù)雜的因素、水平間的最優(yōu)搭配。

1 材料與設(shè)備

1.1 材料

菊苣膳食纖維、伊利脫脂乳粉、蔗糖、川秀乳酸菌發(fā)酵劑，固體MRS培養(yǎng)基。

1.2 儀器設(shè)備

LS-30型立式壓力蒸汽滅菌器筒、SW-CF-2FD雙人單面垂直潔凈工作臺(tái)、BC/BD-220GS型海爾電冰柜、PSX-250SC型智能恒溫恒濕培養(yǎng)箱、厭氧培養(yǎng)箱、JA5003電子分析天平、TD4Z離心機(jī)、5.4-7.0精密pH試紙。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 工藝流程

2.2 操作要點(diǎn)

2.2.1 脫脂乳的制備

選用伊利脫脂乳粉，用50～60℃左右自來水，將其溶解，靜止放置半小時(shí)，使其充分復(fù)水。

2.2.2 配料

將菊苣膳食纖維、蔗糖用90℃熱水溶解在燒杯中，80℃水浴加熱保持30 min，讓其充分溶解并殺死其中微生物，然后將其混入已預(yù)熱好的復(fù)原乳中。

2.2.3 殺菌、冷卻

混合料液在95℃的條件下保持5 min進(jìn)行殺菌。經(jīng)殺菌后的原料基液馬上冷卻至45℃，以便于接種發(fā)酵劑。

2.2.4 接種和發(fā)酵

生產(chǎn)酸奶時(shí)，發(fā)酵劑是關(guān)鍵的一步，接種時(shí)應(yīng)注意無菌操作，防止雜菌污染。接種后充分?jǐn)嚢杈鶆?，然后倒入?jīng)過高壓滅菌（121℃，15 min）的燒杯中，用保鮮膜封口，放入恒溫箱進(jìn)行靜止發(fā)酵。

2.2.5 冷卻后熟

香味物質(zhì)的高峰期一般在終止發(fā)酵后的第4 h，而形成酸奶特征風(fēng)味是多種風(fēng)味物質(zhì)相互平衡的結(jié)果，一般為4℃、24 h完成，這段時(shí)間被稱為酸奶的后熟期。

2.3 酸奶貯存期各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定

將成品置于4℃冰箱中進(jìn)行貯存，分別測(cè)定7 d內(nèi)總酸度、持水力、乳酸菌總數(shù)的值，觀察變化趨勢(shì)。

2.3.1 酸度測(cè)定

稱取10 g（精確到0.001 g）已混勻的試樣，置于150 mL錐形瓶中，加20 mL新煮沸冷卻至室溫的水，混勻，加入2.0 mL酚酞指示液，混勻后用濃度為0.1 mol/L氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至微紅色，并在30 s內(nèi)不褪色，記錄消耗的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液毫升數(shù)，代入式（1）中進(jìn)行計(jì)算[4]。

式中：Vl為滴定結(jié)束時(shí)氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積；V2為滴定開始時(shí)氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積。

2.3.2 持水力測(cè)定

取一定量的待測(cè)樣品放入離心管中，并稱量樣品W0后，放入離心機(jī)，以3 000 r/min離心20 min后，取出離心管，靜置10 min后，除去上清液，稱量殘余物的質(zhì)量W，酸奶的持水力為[5]。

2.3.3 乳酸菌總數(shù)的測(cè)定

在無菌操作條件下，吸取充分?jǐn)嚢杈鶆虻乃崮檀龣z樣25 mL，加到225 mL滅菌生理鹽水的試管內(nèi)，依次做10倍梯度稀釋，選取10-6、10-7兩個(gè)梯度，分別吸取0.1 mL加入到MRS固體培養(yǎng)基進(jìn)行涂布，在37℃恒溫厭氧培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48 h，最后進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)[6]。

產(chǎn)品的感官評(píng)價(jià)如表1所示。

表1 感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

3 結(jié)果與分析

3.1 單因素實(shí)驗(yàn)

利用單因素實(shí)驗(yàn)，以產(chǎn)品感官質(zhì)量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究了脫脂乳粉添加量、蔗糖添加量、菊苣膳食纖維添加量、發(fā)酵劑用量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間對(duì)菊苣膳食纖維酸奶品質(zhì)的影響。

3.1.1 脫脂乳粉添加量對(duì)酸奶感官影響

研究表明，牛奶總干物質(zhì)直接決定酸奶凝固質(zhì)地狀態(tài)[7]。脫脂乳粉添加量對(duì)酸奶品質(zhì)有很大影響，可影響其凝固時(shí)間、乳清析出量及質(zhì)地和口感，脫脂乳粉濃度還對(duì)乳酸菌具有良好的營(yíng)養(yǎng)作用，直接影響酸奶中的活菌數(shù)及產(chǎn)品風(fēng)味。

表2為脫脂乳粉添加量對(duì)酸奶感官的影響。由表2可以看出，脫脂乳粉添加量低于11%的酸奶，發(fā)酵效果較差，乳清析出現(xiàn)象較嚴(yán)重，酸度較低，總體接受度極差。脫脂乳粉添加量高于11%的酸奶，雖然發(fā)酵狀態(tài)良好，乳清析出量很少，滴定酸度較高，但凝乳塊過硬，總體接受度差。所以確定最佳脫脂乳粉添加量為11%。

脫脂乳粉／%791 1 13 15色澤/分15.4±0.55c 16.6±0.55b 18.7±0.50a 16.4±0.55b 13.7±0.50d組織狀態(tài)/分13.4±0.55d 17.0±0.81c 26.8±0.84a 23.2±0.84b 22.5±0.58b氣味/分15.7±0.58c 17.2±0.84b 22.4±0.55a 22.5±0.58a 22.2±0.84a滋味/分20.2±0.84b 20.8±0.84ab 21.6±0.55a 21.4±0.55a 21.4±0.55a總體接收度/分65.0±1.00e 71.5±1.90d 89.5±2.38a 83.7±1.50b 79.7±0.95c

3.1.2 蔗糖添加量對(duì)酸奶感官的影響

加糖量一般控制在3%～10%之間，糖太多，會(huì)對(duì)乳酸發(fā)酵產(chǎn)生不良的影響，影響產(chǎn)品風(fēng)味，也會(huì)影響乳酸菌的生長(zhǎng)繁殖，但是質(zhì)量分?jǐn)?shù)過低會(huì)造成酸奶尖酸味道過重，如表3所示。

表3 蔗糖添加量對(duì)酸奶感官的影響

由表3可以看出，當(dāng)蔗糖的添加量低于5%時(shí)，酸奶味酸，而且質(zhì)地較差，總體接受度極差；當(dāng)添加量高于5%時(shí)，酸奶味過甜，總體接受度差，且對(duì)人體的健康也不利，特別是對(duì)糖尿病患者有不利的影響。因此確定蔗糖的添加量為5%。

3.1.3 菊苣膳食纖維添加量對(duì)酸奶感官的影響

將菊苣膳食纖維添加到酸奶中增加了消費(fèi)者對(duì)于膳食纖維的攝取量，結(jié)果如表4所示。由表4可以看出，產(chǎn)品感官得分最高、總體接受度最佳時(shí)，菊苣膳食纖維的添加量為1.5%，所以確定最佳的菊苣膳食纖維添加量為1.5%。

3.1.4 發(fā)酵劑用量對(duì)酸奶感官的影響

乳酸菌發(fā)酵劑接種量直接關(guān)系到菌種在牛乳中的生長(zhǎng)和繁殖情況，對(duì)產(chǎn)酸速度有大的影響。同時(shí)，在不影響產(chǎn)酸速度的前提下，要控制成本是選擇發(fā)酵劑用量的原則，如表5所示。

由表5可以看出，接種量過低時(shí)，一定的發(fā)酵時(shí)間內(nèi)產(chǎn)品酸度不夠，總體接受度極差。接種量過高時(shí)，發(fā)酵初期酸度上升太快，不利于風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生，使產(chǎn)品酸度過大，酸味太濃，香氣較差，總體接受度差。當(dāng)接種量質(zhì)量濃度為0.9 g/L時(shí)，總體接受度最佳，所以確定發(fā)酵劑的添加量為0.9 g/L。

表4 菊苣膳食纖維添加量對(duì)酸奶感官的影響

表5 發(fā)酵劑用量對(duì)酸奶感官的影響

3.1.5 發(fā)酵溫度對(duì)酸奶感官的影響

發(fā)酵溫度對(duì)于酸奶的產(chǎn)酸量、產(chǎn)品風(fēng)味等影響很大。川秀乳酸菌發(fā)酵劑含有保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌兩種菌，保加利亞乳桿菌的最適宜生長(zhǎng)溫度是40～43℃，嗜熱鏈球菌最適宜生長(zhǎng)溫度是40～45℃，如表6所示。

表6 發(fā)酵溫度對(duì)酸奶感官的影響

由表6可以看出，發(fā)酵溫度為46℃時(shí)凝塊硬度大，產(chǎn)品的風(fēng)味不佳，有明顯的尖酸味，而且在后熟過程中酸度增加較高。發(fā)酵溫度38℃產(chǎn)酸最慢，引起酸奶風(fēng)味不佳，酸味不夠，而且也影響生產(chǎn)的效率。42℃條件下發(fā)酵是比較適宜的，并且酸奶風(fēng)味濃郁，酸味適中，總體接受度最佳，冷藏過程中酸度增加少，后酸化能力弱，所以確定最佳的發(fā)酵溫度為42℃。

3.1.6 發(fā)酵時(shí)間對(duì)酸奶感官的影響

發(fā)酵時(shí)間對(duì)酸奶的質(zhì)量和口感都有較大的影響，從表7的結(jié)果可知，發(fā)酵6 h的酸奶質(zhì)量最好，7 h質(zhì)量為良好，7.5 h以上凝乳質(zhì)地較硬，產(chǎn)酸量過多，風(fēng)味不佳；發(fā)酵4h組織狀態(tài)松軟，風(fēng)味不足。因此，確定最佳的發(fā)酵時(shí)間為6 h。

3.2 均勻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

表7 發(fā)酵時(shí)間對(duì)酸奶感官的影響

3.2.1 均勻?qū)嶒?yàn)表設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果

參照方開泰均勻?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)表[8]進(jìn)行6因素6水平U12（66）均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)，結(jié)果如表8所示。

表8 均勻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案與實(shí)驗(yàn)結(jié)果U12（66）

用DPS軟件數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)感官評(píng)分結(jié)果進(jìn)行二次多項(xiàng)式逐步回歸分析，并對(duì)該模型進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，結(jié)果如表9所示。得二次多項(xiàng)式回歸方程：

此回歸方程相關(guān)系數(shù)R=1.0000，調(diào)整后的相關(guān)系數(shù)Ra=1.0000，F(xiàn)=19999.9250， 顯 著 水 平P=0.0035（＜0.05），剩余標(biāo)準(zhǔn)差S=0.0159，因此該方程的可信度高。

表9 均勻設(shè)計(jì)逐步回歸分析結(jié)果

從表9各變量顯著性檢驗(yàn)P值的大小，可以知道，對(duì)菊苣膳食纖維酸奶感官評(píng)分的影響大小為：X1=X12=X4X6＞X2＞X2X4＞X22＞X42＞X1X6＞X62＞X1X2，因素之間存在交互作用。

3.2.2 6因素6水平均勻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證試驗(yàn)

用DPS軟件進(jìn)行二次多項(xiàng)式逐步回歸，得出菊苣膳食纖維酸奶生產(chǎn)工藝的優(yōu)化條件：脫脂乳粉添加量為12.7%，蔗糖添加量為7.06%，菊苣膳食纖維添加量為2.08%，發(fā)酵劑的用量為0.8 g/L，發(fā)酵溫度為42.8℃，發(fā)酵時(shí)間為7.5 h。

經(jīng)驗(yàn)證，優(yōu)化條件下產(chǎn)品的感官評(píng)分為86，比均勻試驗(yàn)中的12組試驗(yàn)結(jié)果都高，與回歸模型的預(yù)測(cè)值（85.7）相對(duì)誤差為0.3。

3.3 菊苣膳食纖維酸奶貯藏期理化指標(biāo)變化

酸奶在冷藏條件下，乳酸菌生長(zhǎng)繁殖受到抑制，但是乳酸菌仍具有活性，同時(shí)貯存期內(nèi)酸奶的理化性質(zhì)也會(huì)產(chǎn)生變化，這種變化會(huì)影響酸奶在貨架期的貯藏性能[10]。通過對(duì)菊苣膳食纖維酸奶7天內(nèi)滴定酸度、持水力、菌落計(jì)數(shù)等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，可以為菊苣膳食纖維酸奶的生產(chǎn)和貯存提供一定的指導(dǎo)。

3.3.1 酸度變化

表10 為實(shí)驗(yàn)在貯存期總酸度變化。由表10可以看出，在貯存期間總酸度呈上升趨勢(shì)，表示乳酸菌在低溫環(huán)境下依舊具有微弱的生長(zhǎng)繁殖能力，乳糖繼續(xù)被代謝為乳酸。

表10 貯存期總酸度變化（U12（66））oT

3.3.2 持水力變化

酸奶的持水力表示酸奶凝膠結(jié)合水的能力，對(duì)酸奶的口感和組織狀態(tài)有一定的影響。因?yàn)樗崮淘谫A存期內(nèi)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使其物理性質(zhì)發(fā)生改變，使得蛋白質(zhì)的膠粒網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)受到破壞，對(duì)水分的包容、束縛能力也不斷的減弱，使酸奶的持水力下降。菊苣膳食纖維化學(xué)結(jié)構(gòu)中含有很多親水基團(tuán)，它能夠使乳中的蛋白質(zhì)膠粒網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，對(duì)水分的包容、束縛能力增強(qiáng)，使凝膠網(wǎng)絡(luò)中的水分不容易析出，因此具有強(qiáng)的持水性能。

3.3.3 乳酸菌總數(shù)變化

乳酸菌活菌數(shù)的多少直接影響酸奶品質(zhì)及其生理功能，人體活菌的攝入量達(dá)到106mL-1才能充分發(fā)揮其健康促進(jìn)作用。表12為實(shí)驗(yàn)乳酸菌數(shù)的測(cè)定結(jié)果。由表12可以看出，乳酸菌數(shù)隨貯藏天數(shù)的增加而減少，這是因?yàn)榘l(fā)酵劑本身生長(zhǎng)繁殖過程產(chǎn)酸，所以產(chǎn)品的酸度升高，使乳酸菌生長(zhǎng)繁殖受到了抑制，所以乳酸菌菌數(shù)逐漸減少。但7 d內(nèi)乳酸菌數(shù)的下降并不是很大，第7天的乳酸菌數(shù)仍為108mL-1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于106mL-1。

表11 貯存期持水力變化（U12（66））%

表12 乳酸菌數(shù)的測(cè)定結(jié)果（U12（66））108mL-1

4 結(jié) 論

（1）通過單因素試驗(yàn)和均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)，得出最佳的生產(chǎn)工藝為：添加12.7%的脫脂乳粉、7.06%的蔗糖、2.08%的菊苣膳食纖維、0.8 g/L的發(fā)酵劑，42.8℃條件下發(fā)酵7.5 h。產(chǎn)品組織細(xì)膩，口感潤(rùn)滑，質(zhì)地均勻，具有低脂、高纖維的營(yíng)養(yǎng)保健功效。

（2）結(jié)果表明：產(chǎn)品在4℃下7 d的貯藏期內(nèi)，酸度有一定的上升，持水力和活菌數(shù)均呈下降趨勢(shì)，但都變化不大，其中活乳酸菌數(shù)7 d內(nèi)都可達(dá)到108mL-1，不僅賦予產(chǎn)品特殊風(fēng)味，更能抑制人體腸道內(nèi)腐敗微生物生長(zhǎng)繁殖，具有保健功效。

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[10]范瑞.酸奶發(fā)酵過程的理化特性研究[J].中國(guó)乳品工業(yè),2007,35（10）：8-11.

Study on production process of low-fat chicory dietary fiber set yogurt

YUN Yue-yinga,b,HAN Cheng-chenga,WANG Wen-longa,b
（Inner Mongolia University of Science and Technology a.School of Mathematics,Physics and Biological Engineering;b.The Institute of Bioengineering and Technology,Baotou 014010,China）

A low-fat set yoghurt was prepared with mixture of chicory dietary fiber and skimmed milk powder and by fermentation with Lactobacillus starter.The optimum fermentation conditions were determined by single factor and uniform design,which were as follows：chicory dietary fiber 2.08%,skimmed milk powder 12.7%,sugar 7.06%,Lactobacillus starter inoculum by 5%,fermentation under 42.8℃for 7.5 h.

chicory dietary fiber;set yogurt；production process；uniform design

TS252.54

A

1001-2230（2011）10-0056-04

2011-08-01

云月英（1980-），女，講師，研究方向?yàn)槭称芳庸ぜ夹g(shù)。