魏彥梅，吉璠

(臨汾職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 臨汾 041000)

藜麥(ChenopodiumquinoaWilld.)是一種全面均衡營養(yǎng)的假谷物。藜麥中含有豐富的膳食纖維[1]、蛋白質(zhì)[2-4]、多糖[5-7]、多酚[8-9]、皂苷[10]、黃酮[11]等功能活性物質(zhì)，及多種維生素和礦物質(zhì)。藜麥營養(yǎng)豐富易消化，具有補(bǔ)充機(jī)體營養(yǎng)、增強(qiáng)免疫力、抗氧化、防癌、減肥、防治“三高癥”，降低心血管疾病等的功效。2013年，被聯(lián)合國糧農(nóng)組織推薦為最適宜人類食用的全營養(yǎng)食品[12-15]。

紅棗是中國的特色產(chǎn)品，因其風(fēng)味獨(dú)特，營養(yǎng)豐富，紅棗自古便被視作滋補(bǔ)佳品而被廣泛食用[16]。紅棗含有大量的膳食纖維、鈣、磷等營養(yǎng)成分，并且具有多種人體必需氨基酸及活性成分。紅棗不僅可以作為食品，還可以作為藥品食用，具有藥食同源特性[17]。紅棗中的紅棗多糖可以提升人體免疫力，振奮精神抵抗疲勞。其含有的大量維生素C具有美容養(yǎng)顏的功效。此外，紅棗有強(qiáng)健脾胃、養(yǎng)護(hù)肝臟、防治貧血、降低心血管疾病等重要的食療作用[18]。

本試驗(yàn)將藜麥與紅棗、牛奶進(jìn)行混合發(fā)酵，進(jìn)行藜麥紅棗酸奶的制作工藝研究。所得制品兼具有藜麥及紅棗的多種營養(yǎng)成分，提高原味酸奶的營養(yǎng)價(jià)值。紅棗的香甜口感也可以降低藜麥入口的澀感，使發(fā)酵成品伴有藜麥、紅棗的清香，味道酸甜可口，風(fēng)味濃郁，并具有多種健康價(jià)值，是一款前景廣闊的新型食品。

1 材料與方法

1.1 材料

藜麥粉，河南九龍食品有限公司；紅棗，陜西花開花果商貿(mào)有限公司；純牛奶，內(nèi)蒙古蒙牛乳業(yè)股份有限公司；酸奶發(fā)酵劑，青島優(yōu)比特生物技術(shù)有限公司；白糖，南寧糖業(yè)股份有限公司。

1.2 主要儀器

FA2104N電子分析天平，蘇州順強(qiáng)機(jī)電設(shè)備有限公司；JYZ-V18A破壁機(jī)，九陽股份有限公司；SN-10J91酸奶機(jī)，九陽股份有限公司；FJ200均質(zhì)機(jī)，上海滬析實(shí)業(yè)有限公司

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

工藝流程見圖1。

1.3.2 操作要點(diǎn)

藜麥粉預(yù)處理。將藜麥粉用破壁機(jī)多次打碎后，用200目網(wǎng)過篩。

紅棗汁制備。選取完整無傷、個(gè)體飽滿、色澤紅潤的干紅棗，清洗干凈后，去除紅棗核。將去核紅棗放入榨汁機(jī)，按果肉質(zhì)量加入7～8倍的純凈水[19]，進(jìn)行榨汁。榨汁所得紅棗漿液用3層紗布進(jìn)行過濾，得紅棗汁。

混合。將純牛奶與藜麥粉、紅棗汁按一定比例混合后過濾。

調(diào)配。用破壁機(jī)將白糖打成細(xì)膩糖粉，加入混合乳后攪拌均勻。

均質(zhì)、殺菌、冷卻。將配制好的復(fù)合乳在60 ℃，200 MPa條件下進(jìn)行5 min均質(zhì)，再以90 ℃殺菌5 min，殺菌結(jié)束后，自然冷卻。

接種和發(fā)酵。加入一定比例的發(fā)酵劑在牛奶中，充分進(jìn)行攪拌后于酸奶機(jī)中40 ℃恒溫發(fā)酵8 h。

成品。發(fā)酵完成后，將酸奶置于0～5 ℃冰箱內(nèi)冷藏一天，即得成品酸奶。

1.4 單因素實(shí)驗(yàn)

在預(yù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以牛奶為50 g為基準(zhǔn)，考察藜麥粉的添加量(20%、25%、30%、35%、40%)、紅棗汁的添加量(9%、12%、15%、18%、21%)、發(fā)酵劑的添加量(2%、2.5%、3%、3.5%、4%)、白糖的添加量(6%、8%、10%、12%、14%)、發(fā)酵溫度(38、39、40、41、42 ℃)、發(fā)酵時(shí)間(6、7、8、9、10 h)對藜麥紅棗酸奶的感官評價(jià)，來確定各添加物的最佳添加量。

1.5 Plackett-Burman 因素篩選試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，進(jìn)行Plackett-Burman試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以感官評分為評價(jià)指標(biāo)，對影響藜麥紅棗酸奶品質(zhì)的6個(gè)因素：藜麥粉添加量(Z1)、發(fā)酵時(shí)間(Z2)、發(fā)酵劑添加量(Z3)、白糖添加量(Z4)、紅棗汁添加量(Z5)、發(fā)酵溫度(Z6)進(jìn)行探究，每個(gè)因素分別取低(-1)和高(+1)兩個(gè)水平，共計(jì)12組試驗(yàn)[20]。利用Design-Expert 13軟件對上述影響因素進(jìn)行篩選，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果來確定影響顯著的因素。試驗(yàn)因素與水平見表1。

表1 Plackett-Burman 試驗(yàn)因素水平

1.6 Box-Behnken 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

使用響應(yīng)面分析軟件中Box-Benhnken進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，對Plackett-Burman試驗(yàn)選定的3個(gè)顯著因素及3個(gè)水平開展試驗(yàn)，選擇感官評分作為試驗(yàn)響應(yīng)值(Y)，研究藜麥紅棗酸奶的最佳配方。

1.7 藜麥紅棗酸奶品質(zhì)評價(jià)方法

1.7.1 感官評價(jià)

由15位食品檢驗(yàn)員用盲評計(jì)分方式對藜麥紅棗酸奶進(jìn)行品嘗并依次做出分?jǐn)?shù)評價(jià)，最后整理得分，取平均值。感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2[21]。

表2 評分標(biāo)準(zhǔn)

1.7.2 理化指標(biāo)的測定

依照GB-19302—2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵乳》中規(guī)定，對藜麥紅棗酸奶的脂肪、非脂乳固體、蛋白質(zhì)、酸度進(jìn)行理化檢驗(yàn)。脂肪的測定，依照GB-5009.6—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪的測定》進(jìn)行檢驗(yàn)；非脂乳固體的測定，依照GB-5413.39—2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)乳和乳制品中非脂乳固體的測定》進(jìn)行檢驗(yàn)；蛋白質(zhì)的測定，依照GB-5009.5—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測定》進(jìn)行檢驗(yàn)；酸度的測定，依照GB 5009.239—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品酸度的測定》進(jìn)行檢驗(yàn)。

1.7.3 微生物限量

藜麥紅棗酸奶中的大腸埃希菌數(shù)量的測定應(yīng)依照GB 4789.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)大腸菌群計(jì)數(shù)》中規(guī)定的大腸菌群平板計(jì)數(shù)法進(jìn)行檢驗(yàn)；金黃色葡萄球菌數(shù)量依照GB 4789.10—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)金黃色葡萄球菌檢驗(yàn)》中規(guī)定的定性檢驗(yàn)進(jìn)行測定；沙門氏菌的測定應(yīng)依照GB 4789.4—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)沙門氏菌檢驗(yàn)》；酵母和霉菌的測定應(yīng)依照GB 4789.15—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)霉菌和酵母計(jì)數(shù)》。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 藜麥粉添加量對藜麥紅棗酸奶品質(zhì)的影響

由圖2可知，藜麥粉添加量在20%～30%時(shí)，感官評分呈現(xiàn)逐漸上升趨勢。當(dāng)藜麥粉添加量在30%時(shí)，感官評價(jià)最優(yōu)，酸奶的風(fēng)味和口感達(dá)到了最佳水平，藜麥粉的添加豐富了酸奶的風(fēng)味。但過多的藜麥粉會導(dǎo)致成品口感澀感明顯，質(zhì)地粗糙，影響感官評價(jià)。

圖2 藜麥粉添加量對酸奶品質(zhì)的影響

2.1.2 不同的紅棗汁添加量對藜麥紅棗酸奶品質(zhì)的影響

由圖3可知，紅棗汁添加量在9%～15%時(shí)，隨著紅棗汁添加量增加，會引起感官評價(jià)相應(yīng)提升。當(dāng)添加量提升至15%時(shí)，感官評分最優(yōu)。酸奶的色澤，風(fēng)味都達(dá)到最佳。酸奶氣味協(xié)調(diào)，色澤均勻，有明顯的紅棗與藜麥風(fēng)味，如果紅棗汁添加量大于15%，會壓過藜麥香味，并且紅棗本身的甜味會造成酸奶過甜，影響口感，造成感官評價(jià)下降。故紅棗汁的最佳添加量應(yīng)是15%。

圖3 紅棗汁添加量對酸奶品質(zhì)的影響

2.1.3 不同的發(fā)酵劑添加量對藜麥紅棗酸奶品質(zhì)的影響

由圖4可知，發(fā)酵劑添加量在2%～3%，感官評分呈現(xiàn)上升趨勢。添加量提升至3%時(shí)，感官評分最佳。這是由于試驗(yàn)開始時(shí)發(fā)酵劑添加量不足，導(dǎo)致成品酸奶質(zhì)地較軟，乳清有析出現(xiàn)象發(fā)生。隨著當(dāng)發(fā)酵劑添加量的增加，原料乳充分發(fā)酵，酸奶質(zhì)地達(dá)到最佳，味道酸甜適中。若繼續(xù)提升發(fā)酵劑添加量，會導(dǎo)致酸奶質(zhì)地變硬，影響成品口感，造成感官評價(jià)下降。

圖4 發(fā)酵劑添加量對酸奶品質(zhì)的影響

2.1.4 不同的白糖添加量對藜麥紅棗酸奶品質(zhì)的影響

由圖5可知，白糖用量在6%～12%時(shí)，白糖添加量的增加引起感官評價(jià)相應(yīng)提升。這是因?yàn)殚_始時(shí)白糖添加量過少而使酸奶過酸，成品幾乎沒有甜度。當(dāng)白糖添加量提升至12%時(shí)，白糖與紅棗的甜味逐漸融合，使得成品風(fēng)味協(xié)調(diào)，提升了酸奶品質(zhì)。感官評分最佳。若繼續(xù)提升白糖添加量，則會引起感官評分降低，過多的糖會造成酸奶過甜，口感發(fā)膩。

圖5 白糖添加量對酸奶品質(zhì)的影響

2.1.5 發(fā)酵溫度的變化對藜麥紅棗酸奶品質(zhì)的影響

由圖6可知，發(fā)酵溫度在38～40 ℃時(shí)，感官評分呈現(xiàn)上升趨勢。當(dāng)溫度升至40 ℃時(shí)，酸奶發(fā)酵速度適中，成品滋味協(xié)調(diào)，感官評分最優(yōu)。發(fā)酵溫度繼續(xù)提升，會因?yàn)檫^高的溫度而導(dǎo)致酸奶過快發(fā)酵，風(fēng)味未得到充分的釋放，而造成酸奶滋味不足。因此，酸奶最適宜的發(fā)酵溫度應(yīng)是40 ℃。

圖6 發(fā)酵溫度對酸奶品質(zhì)的影響

2.1.6 不同發(fā)酵時(shí)間對藜麥紅棗酸奶品質(zhì)的影響

由圖7可知，發(fā)酵時(shí)間的延長，使得感官評分呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。發(fā)酵時(shí)間不足8 h的情況下，發(fā)酵時(shí)間和感官評分表現(xiàn)為顯著的正相關(guān)。原因是發(fā)酵剛開始，時(shí)間不足，發(fā)酵劑暫時(shí)沒有和原料乳內(nèi)反應(yīng)物反應(yīng)充分，感官評價(jià)較低。當(dāng)發(fā)酵時(shí)間提升到8 h，原料乳充分發(fā)酵，酸奶的質(zhì)地均勻，奶香持久，風(fēng)味達(dá)到最佳。如果發(fā)酵時(shí)間超出8 h，酸奶的過度發(fā)酵會導(dǎo)致酸味或甜味過分突出，影響風(fēng)味，致使感官評分下降。因此，酸奶最佳的發(fā)酵時(shí)間應(yīng)為8 h。

圖7 發(fā)酵時(shí)間對藜麥紅棗酸奶品質(zhì)的影響

2.2 Plackett-Burman 試驗(yàn)結(jié)果與分析

Plackett-Burman 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果見表3。從表4可得，P值為0.000 3<0.01，則此模型顯著。藜麥粉添加量(Z1)(P=0.000 1)、發(fā)酵時(shí)間(Z2)(P=0.002 1)、紅棗汁添加量(Z5)(P=0.002 3)對藜麥紅棗酸奶感官評分影響極顯著，可用于進(jìn)一步優(yōu)化工藝參數(shù)；發(fā)酵劑添加量(Z3)和發(fā)酵溫度(Z6)對藜麥紅棗酸奶感官評分影響不顯著。

表3 Plackett-Burman 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

表4 Plackett-Burman 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方差分析

2.3 Box-Benhnken Design響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.3.1 顯著性檢驗(yàn)

以發(fā)酵時(shí)間(A)、藜麥粉添加量(B)、紅棗汁添加量(C)為自變量，以感官評分為響應(yīng)值，設(shè)計(jì)三因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn)(表5)，Box-Benhnken試驗(yàn)結(jié)果見表6，方差分析見表7。

表5 設(shè)計(jì)因素與水平

表6 藜麥紅棗酸奶響應(yīng)面設(shè)計(jì)與結(jié)果

表7 回歸模型方差分析

使用Design Expert8.0.6軟件，對表6數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸分析，得出響應(yīng)值回歸方程為：Y+95.88+2.81×A+3.83×B+1.44×C-1.75×A×B-1.67×A×C-0.35×B×C-5.28×A2-5.75×B2-4.78×C2。

2.3.2 響應(yīng)面分析

Design-Expert軟件產(chǎn)生的響應(yīng)面三維曲面圖以及等高線圖，通過固定藜麥粉添加量、紅棗汁添加量、發(fā)酵時(shí)間3個(gè)因素中的某一個(gè)因素，可以展示出其他因素兩兩之間的交互作用。等高線圖中各等高線的輪廓越趨近橢圓，則相應(yīng)兩因素的交互作用越顯著，在三維曲面圖中，圖形的坡度變化越急劇，則表示相應(yīng)兩因素之間的交互作用越顯著[22]。

圖8表示當(dāng)紅棗汁添加量在中心水平時(shí)，A(發(fā)酵時(shí)間)、B(藜麥粉添加量)兩兩交互作用對酸奶品質(zhì)的影響。交互作用下的等高線圖接近橢圓形，且三維曲面陡峭，表明藜麥粉添加量和發(fā)酵時(shí)間兩個(gè)因素兩兩交互作用對感官評價(jià)影響明顯。圖9表示當(dāng)藜麥粉添加量在中心水平時(shí)，A(發(fā)酵時(shí)間)、C(紅棗汁添加量)兩兩交互作用對酸奶品質(zhì)的影響。等高線圖接近橢圓形，而且三維曲面圖較陡峭，表明發(fā)酵時(shí)間和紅棗汁添加量兩個(gè)因素交互作用對感官評價(jià)影響顯著。圖10表示當(dāng)發(fā)酵時(shí)間在中心水平時(shí)，C(紅棗汁添加量)、B(藜麥粉添加量)兩兩交互作用對酸奶質(zhì)量的影響?？捎^察到等高線圖中圖形的長半軸只是略大于短半軸，等高線圖更近似圓形而非橢圓，且三維曲面圖較緩，表明紅棗汁添加量和藜麥粉添加量兩個(gè)因素交互作用對感官評價(jià)影響不明顯。

圖8 藜麥粉添加量和發(fā)酵時(shí)間兩兩交互作用下的響應(yīng)面圖

圖10 藜麥粉添加量和紅棗汁添加量兩兩交互作用下的響應(yīng)面圖

2.3.3 優(yōu)化配方的確定及驗(yàn)證

采用Design Expert軟件對預(yù)試驗(yàn)結(jié)果優(yōu)化后可得：藜麥粉添加量為31.49%，紅棗汁添加量為15.31%，發(fā)酵時(shí)間為8.2 h，感官評分預(yù)測數(shù)值96.808 2分。考慮到實(shí)際操作，在其余因素不發(fā)生變化情況下，調(diào)整藜麥粉添加量為31%，紅棗汁添加量為15%，發(fā)酵時(shí)間為8 h，測得感官評分為96.7分，與感官評分預(yù)測數(shù)值僅有0.11%的相對誤差(<5%)，進(jìn)一步驗(yàn)證模型所得最佳參數(shù)的準(zhǔn)確性。

2.4 質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果

2.4.1 理化指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表8可知，該產(chǎn)品符合GB19302—2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵乳》規(guī)定，是合格產(chǎn)品。

表8 理化指標(biāo)測定結(jié)果

2.4.2 微生物量檢驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表9可知，該產(chǎn)品符合GB 19302—2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵乳》規(guī)定，是合格產(chǎn)品。

表9 微生物量測定結(jié)果 單位：CFU·mL-1

2.4.3 乳酸菌數(shù)檢測結(jié)果

該產(chǎn)品乳酸菌數(shù)檢測結(jié)果1.44×106CFU·mL-1，符合GB 19302—2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵乳》規(guī)定，是合格產(chǎn)品。

3 結(jié)論與討論

本研究通過單因素試驗(yàn)、Plackett-Burman試驗(yàn)設(shè)計(jì)和響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，對藜麥紅棗酸奶的工藝配方進(jìn)行優(yōu)化，確定藜麥紅棗酸奶的最佳工藝配方為藜麥粉添加量為31%，紅棗汁添加量為15%，發(fā)酵時(shí)間為8 h，發(fā)酵劑添加量為3%，白糖添加量為12%，發(fā)酵溫度為40 ℃。按此配方制作的酸奶有淡淡的藜麥和紅棗的清香，酸甜可口，有很高的營養(yǎng)及保健價(jià)值。該制品符合GB 19302—2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵乳》質(zhì)量要求，為進(jìn)一步探索藜麥紅棗酸奶規(guī)模化、工業(yè)化生產(chǎn)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。