張文艷，李俊杰，楊一甜，李茂東，阮蘇夢(mèng)， 趙仲霞

（1.昭通學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，云南昭通 657000；2.云南三鑫職業(yè)技術(shù)學(xué)院醫(yī)藥健康學(xué)院，云南文山 663000）

在原味酸奶的基礎(chǔ)上，將昭通蘋(píng)果和藥食同源的黑枸杞添加到生牛乳中，將白砂糖替換為多元糖醇類物質(zhì)木糖醇[5]。通過(guò)單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面法優(yōu)化試驗(yàn)確定蘋(píng)果黑枸杞復(fù)合酸奶最佳制備工藝，并對(duì)酸奶的理化和微生物指標(biāo)及抗氧化活性進(jìn)行研究[7]。蘋(píng)果黑枸杞木糖醇酸奶的制備，不僅為酸奶的多樣性增添了新的活力，而且也為開(kāi)發(fā)更加健康、營(yíng)養(yǎng)豐富的復(fù)合酸奶產(chǎn)品提供了重要的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

昭通紅富士蘋(píng)果、寧夏黑枸杞、全脂乳粉、木糖醇、菌種（保加利亞乳酸桿菌∶嗜熱鏈球菌=1∶1）、飲用水、D -異抗壞血酸鈉（食品級(jí)）、檸檬酸（食品級(jí)）、L -抗壞血酸、DPPH 自由基與羥自由基清除能力試劑盒、無(wú)水乙醇、甲醇、鄰菲羅啉、硫酸亞鐵。

1.1.2 儀器與設(shè)備

恒溫培養(yǎng)箱、均質(zhì)機(jī)、酶標(biāo)儀、pH 計(jì)、高速冷凍離心機(jī)等。

1.2 試驗(yàn)方法

原料處理→加蘋(píng)果汁→加黑枸杞汁→加木糖醇→調(diào)配→均質(zhì)、殺菌→冷卻→接菌→發(fā)酵→灌裝→冷藏→成品。

1.2.1 單因素試驗(yàn)

根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，發(fā)酵時(shí)間為4 h，發(fā)酵溫度為42 ℃，各因素的添加量以菌種（保加利亞乳酸桿菌∶嗜熱鏈球菌=1∶1）、原料乳、蘋(píng)果果汁及黑枸杞粉總質(zhì)量100%計(jì)[20]。

（1）黑枸杞汁添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響。在添加蘋(píng)果果汁12%，木糖醇7%及菌種7.0%的前提下，以8%，10%，12%，14%，16%的黑枸杞果汁添加量進(jìn)行發(fā)酵處理，并對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行感官評(píng)分。

（2）蘋(píng)果果汁添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響。在黑枸杞汁、木糖醇、菌種的添加量分別為12%，7.0%，7.0%。在這種條件下，對(duì)蘋(píng)果果汁添加8%，10%，12%，14%，16%進(jìn)行發(fā)酵處理，并對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行感官評(píng)分。

（3）菌種添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響。在蘋(píng)果汁、黑枸杞汁和木糖醇的添加量分別為12%，12%，7%的情況下，選取了4.0%，5.0%，6.0%，7.0%，8.0%不同菌種添加量對(duì)酸奶進(jìn)行發(fā)酵，并對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行感官評(píng)分。

（4）木糖醇添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響。在蘋(píng)果果汁添加量12%、黑枸杞果汁添加量8%和菌種添加量7.0%的基礎(chǔ)上，分別添加6%，7%，8%，9%，10%的木糖醇進(jìn)行發(fā)酵處理，并對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行感官評(píng)分。

1.2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，參陳艾嘉等人[4]響應(yīng)面試驗(yàn)方法選擇黑枸杞汁添加量（A）、蘋(píng)果果汁添加量（B）、菌種添加量（C）、木糖醇添加量（D）4 個(gè)因素為自變量，每個(gè)因素取3 個(gè)水平，以-1，0，1為編碼，采用Design Expert13 軟件設(shè)計(jì)四因素三水平的響應(yīng)面分析試驗(yàn)。

響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)/%

1.2.3 感官評(píng)價(jià)

感官評(píng)定小組由10 名人員組成，分別對(duì)蘋(píng)果黑枸杞酸奶的組織狀態(tài)、口感、風(fēng)味和色澤進(jìn)行感官評(píng)分，取平均值作為最終得分，總分為100 分。

酸奶感官評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 酸奶感官評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

1.2.4 理化及微生物指標(biāo)的測(cè)定

按照國(guó)標(biāo)對(duì)酸奶的酸度[19]、乳酸菌數(shù)[20]、大腸菌群[21]、酵母菌和霉菌[22]、金黃色葡萄球菌[23]、沙門(mén)氏菌進(jìn)行測(cè)定[24]。

1.2.5 抗氧化活性測(cè)定

通過(guò)采用最優(yōu)工藝配比進(jìn)行制備，用蘋(píng)果果汁和黑枸杞汁替換純凈水，將蘋(píng)果黑枸杞酸奶與原味酸奶進(jìn)行含抗壞血酸的陽(yáng)性對(duì)照，比較DPPH 自由基和羥自由基的清除能力。參考趙仲霞等人[19]方法進(jìn)行DPPH 自由基清除能力和羥自由基清除能力檢測(cè)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采取使用Design Expert13 工具軟件，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)響應(yīng)面進(jìn)行具體分析。通過(guò)采用Graphpad Prism 9.5.0 作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

黑枸杞汁添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響見(jiàn)圖1。

圖1 黑枸杞汁添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響

由圖1 可知，當(dāng)黑枸杞汁添加量為12%時(shí)，評(píng)分最高。鑒于黑枸杞汁顏色較深，黑枸杞的添加量逐漸增加，原味酸奶的顏色逐漸變深。如果添加量過(guò)多或過(guò)少，酸奶的口感會(huì)偏澀。

蘋(píng)果果汁添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響見(jiàn)圖2。

圖2 蘋(píng)果果汁添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響

由圖2 可知，當(dāng)蘋(píng)果果汁的添加量為12%時(shí)，獲得了最高的感官得分。添加量過(guò)少會(huì)導(dǎo)致缺乏蘋(píng)果的香氣，而蘋(píng)果果汁口感為酸性，添加過(guò)量會(huì)使酸度增加，影響口感。因此，蘋(píng)果果汁的最宜添加量為12%。

菌種添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響見(jiàn)圖3。

圖3 菌種添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響

由圖3 可知，接種量為7%時(shí)，天然酸奶的口感和口感更符合預(yù)期，芳香物質(zhì)更足，得分最高。接種量過(guò)多或過(guò)少都會(huì)造成發(fā)酵不完全，使天然酸奶難以正常凝固。因此，最適接菌量為7%。

木糖醇添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響見(jiàn)圖4。

圖4 木糖醇添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響

由圖4 可知，木糖醇添加量過(guò)少，酸奶基本無(wú)甜味，整體味道偏酸，過(guò)多則過(guò)甜。因此，最適木糖醇添加量為7%。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

以蘋(píng)果黑枸杞酸奶的感官評(píng)分為響應(yīng)值（Y），選取黑枸杞汁添加量（A）、蘋(píng)果果汁添加量（B）、菌種添加量（C）、木糖醇添加量（D）為主要因素的自變量進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

2.2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及數(shù)值分析

利用Design Expert 13 軟件對(duì)表結(jié)果進(jìn)行回歸方程擬合，得到蘋(píng)果黑枸杞復(fù)合酸奶的響應(yīng)面回歸方程：

回歸模型的方差分析見(jiàn)表4。

表4 回歸模型的方差分析

對(duì)模型進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，由表4 可知，F(xiàn) 值為69.86，p 值小于0.000 1，表明該模型極顯著。而失擬項(xiàng)的F 值為3.07，p 值為0.145 6，p 值大于0.05，因此不具備顯著性，說(shuō)明該模型與實(shí)際情況相符，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。此外，決定系數(shù)R2=0.985 9，表明該模型具有良好的擬合度，試驗(yàn)誤差較小。C.V=1.47%，說(shuō)明模型試驗(yàn)穩(wěn)定性高，證明該模型能夠?qū)μO(píng)果黑枸杞復(fù)合酸奶的工藝進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。根據(jù)F值的大小，得出蘋(píng)果黑枸杞復(fù)合酸奶感官評(píng)分受各因素的影響次序?yàn)楹阼坭街砑恿浚ˋ）＞蘋(píng)果果汁添加量（B）＞菌種添加量（C）＞木糖醇添加量（D）。

2.2.3 多因素交互作用響應(yīng)面分析

為了排除重復(fù)性的干擾，利用Design Expert 13軟件對(duì)回歸方程進(jìn)行了計(jì)算，制作了2 個(gè)交互項(xiàng)之間的響應(yīng)面圖。

AB、AC、AD、BC、BD 和CD 因素之間對(duì)感官評(píng)分交互影響的響應(yīng)面圖見(jiàn)圖5。

圖5 AB、AC、AD、BC、BD 和CD 因素之間對(duì)感官評(píng)分交互影響的響應(yīng)面圖

由圖5 可知，在選擇的水平范圍內(nèi)，因素AC、AD、BC 和BD 之間的交互作用對(duì)于蘋(píng)果黑枸杞酸奶的感官評(píng)分都存在相似的影響，隨著因素水平的提高，感官評(píng)分先有所升高，然后達(dá)到最大值，再隨著水平的增加而降低，呈現(xiàn)最大的響應(yīng)值。黑枸杞汁和蘋(píng)果汁添加量之間交互作用較弱，等高線為圓形，對(duì)蘋(píng)果黑枸杞酸奶品質(zhì)的影響不顯著。黑枸杞汁添加量和蘋(píng)果果汁添加量分別與菌種添加量的交互作用較強(qiáng)，等高線趨近于橢圓，對(duì)蘋(píng)果黑枸杞酸奶品質(zhì)的影響顯著。

2.2.4 最佳工藝驗(yàn)證

利用Design Expert 13 軟件對(duì)回歸方程進(jìn)行優(yōu)化分析，得出制作工藝的最佳配方為黑枸杞果汁添加量12%，蘋(píng)果果汁添加量12%，菌種添加量7%，木糖醇添加量7%。該工藝條件下進(jìn)行了3 次平行驗(yàn)證試驗(yàn)，感官評(píng)分最終達(dá)到了86.9 分，與預(yù)測(cè)值88.5 分相近。結(jié)果表明，響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果可行，技術(shù)參數(shù)比較可靠。

2.3 復(fù)合酸奶抗氧化活性的測(cè)定

不同樣品對(duì)DPPH 自由基（a）、羥自由基（b）的清除率見(jiàn)圖6。

圖6 不同樣品對(duì)DPPH 自由基（a）、羥自由基（b）的清除率

由圖6 可知，測(cè)試樣品包括蘋(píng)果黑枸杞復(fù)合酸奶、2 mg/L 維C 及原味酸奶。酸奶具有抗氧化性，其中蘋(píng)果黑枸杞復(fù)合酸奶表現(xiàn)較好，DPPH 自由基和羥自由基抗氧化活性強(qiáng)于原味酸奶，但低于2 mg/L的維C。

3 結(jié)論

蘋(píng)果黑枸杞酸奶最佳工藝為添加12%黑枸杞汁和12%蘋(píng)果果汁，7%菌種和7%木糖醇。該工藝條件下，發(fā)酵得到的酸奶味道醇美、香氣獨(dú)特、質(zhì)地細(xì)膩且乳清析出較少。這款酸奶的理化及微生物指標(biāo)均達(dá)到了國(guó)家規(guī)范的要求，且具有很好的DPPH自由基和羥自由基清除能力。此酸奶包含蘋(píng)果、黑枸杞、木糖醇和酸奶的營(yíng)養(yǎng)成分，非常適合糖尿病患者、兒童、青少年等人群食用，并擁有廣闊的市場(chǎng)前景。