菱角-蓮子酸奶的生產(chǎn)工藝研究

魏海香，梁寶東，李湘利，朱九濱，趙 敏，吳自峰

（濟(jì)寧學(xué)院 生命科學(xué)與工程系，山東 曲阜 273155）

酸奶中的碳水化合物容易被人體消化，蛋白質(zhì)易于吸收，維生素和礦物質(zhì)代謝含量豐富。并且酸奶對(duì)腸道菌群有改善作用，可降低血清中膽固醇含量，預(yù)防心血管疾??；具有抗腫瘤效果和抗氧化功效，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高，已經(jīng)成為人們生活中不可缺少的一種食品和飲料[1]。近20年來(lái)，全世界酸奶的消費(fèi)量逐步提高，酸奶的花色品種也逐漸增多[2]。國(guó)外已生產(chǎn)出多種專用酸奶，如減肥酸奶、糖尿病酸奶、胃腸疾病療效酸奶[3]。蓮子性平，味干澀[4]，除含有各種營(yíng)養(yǎng)素外，還含有許多活性成分如荷葉堿，氧化黃心樹寧堿，蓮心堿等生物堿。氧化黃心堿有抑制鼻咽癌的作用，蓮心堿有降壓作用[5]。菱角營(yíng)養(yǎng)豐富，食菱角可以安中補(bǔ)五臟，不饑輕身[6]，生吃菱能消暑解熱，除煩止渴；熟食之則益氣健脾，怯病強(qiáng)身[7]。此外，菱角可用于預(yù)防胃癌等癌癥[8]。

本研究通過(guò)用乳酸菌發(fā)酵的方法，研制出一種集菱角、蓮子和酸奶的保健功能于一體的新型保健酸奶。不僅豐富了酸奶的種類，同時(shí)拓寬了鮮菱角和鮮蓮子的利用范圍，對(duì)提高農(nóng)民收入有著較大的經(jīng)濟(jì)效益和現(xiàn)實(shí)意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮菱角、蓮子、佳寶純牛奶：市售；蔗糖脂肪酸酯：上海鈺通化工科技有限責(zé)任公司；分子蒸餾單甘酯：河南省億特化工產(chǎn)品有限公司；保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）和嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus）混合干粉劑：北京市中關(guān)村科技貿(mào)易有限公司。

濃硫酸、硫酸銅、硫酸鉀、硼酸、氫氧化鈉、鹽酸：天津市化學(xué)試劑六廠分廠；無(wú)水乙醇、氨水、乙醚：萊陽(yáng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)精心化工。以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

HZF-A200電子天平：福州華志科學(xué)儀器有限公司；C21-RH2104美的多功能電磁爐：廣東美的生活電器制造有限公司；JYL-C020九陽(yáng)料理機(jī)：九陽(yáng)股份有限公司；BCD-206TM海爾冰箱：青島海爾股份有限公司；YXQ-SG46手提式壓力蒸汽滅菌器：上海印溪儀器儀表有限公司；HZQ-X160恒溫振蕩培養(yǎng)箱：蘇州培英實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；SRH-60均質(zhì)機(jī)：溫州奧盛機(jī)械科技有限公司；BANT-922 pH酸度計(jì)：廣州罡然機(jī)電設(shè)備有限公司；LB-80手持糖度計(jì)：廣州市銘睿電子科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 菱角-蓮子酸奶加工工藝流程

1.3.2 操作要點(diǎn)

菱角汁的制備：挑選無(wú)污染、無(wú)病蟲害、七八成熟的的新鮮菱角[9]，放入蒸鍋中在電磁爐上蒸煮30 min，剝?nèi)ネ鈿ぜ皻堄鄡?nèi)表皮，用流水沖洗干凈。按菱角∶水為1∶12（g∶mL）的比例[10]，用九陽(yáng)料理機(jī)進(jìn)行打漿，將漿液過(guò)濾后煮20 min，冷卻待用。

蓮子汁的制備：挑選新鮮的無(wú)蟲蛀，無(wú)變質(zhì)的嫩蓮子，去皮，按蓮子∶水為1∶8（g∶mL）的比例用九陽(yáng)料理機(jī)進(jìn)行打漿，將漿液過(guò)濾。

調(diào)配：按比例將菱角汁、蓮子汁原料乳中制成混合原料液，再按一定比例加入穩(wěn)定劑和蔗糖，充分?jǐn)嚢韬缶鶆颉?/p>

均質(zhì)：將上述混合原料液預(yù)熱到60～70 ℃后，在20 MPa條件下均質(zhì)。

滅菌、冷卻：將均質(zhì)后的料液放入100 ℃下高壓蒸汽滅菌鍋中滅菌15 min[11]，滅菌后迅速冷卻至40 ℃左右。

接種發(fā)酵：接入保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）和嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus）混合干粉劑后進(jìn)行攪拌，使料液與菌種充分混合，密封。于最適溫度42 ℃條件下在培養(yǎng)箱中發(fā)酵[12]；發(fā)酵結(jié)束后，將產(chǎn)品取出冷卻至室溫。

后熟：在4～6 ℃條件下進(jìn)行后發(fā)酵冷藏，12 h后成品[13]，目的在于促進(jìn)芳香物質(zhì)產(chǎn)生，增加制品的黏稠度以提高品質(zhì)。

檢驗(yàn)：對(duì)成品進(jìn)行感官指標(biāo)、理化指標(biāo)及微生物指標(biāo)檢測(cè)。

1.3.3 配方優(yōu)化單因素試驗(yàn)

菱角汁添加量的確定：分別將菱角汁按10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%的添加量加入牛乳中，接入0.2%的發(fā)酵劑，42 ℃發(fā)酵5 h，以感官評(píng)價(jià)和乳酸菌數(shù)進(jìn)行評(píng)定。

蓮子汁添加量的確定：分別將蓮子汁按2%、3%、4%、5%、6%、8%、10%的添加量加入牛乳中，接入0.2%的發(fā)酵劑，42 ℃發(fā)酵5 h，以感官評(píng)價(jià)和乳酸菌數(shù)進(jìn)行評(píng)定。

蔗糖添加量的確定：分別將蔗糖按4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%的添加量加入牛乳中，接入0.2%的發(fā)酵劑，42 ℃發(fā)酵5 h，以感官評(píng)價(jià)和乳酸菌數(shù)進(jìn)行評(píng)定。

1.3.4 配方優(yōu)化正交試驗(yàn)

由于菌種的添加量對(duì)酸奶的品質(zhì)及凝固效果非常重要，根據(jù)傳統(tǒng)酸奶的菌種的添加量，試驗(yàn)選擇菌種的添加量為0.1%、0.2%、0.3%。以牛乳為基本原料，分別按比例加入菱角汁，蓮子汁、蔗糖、接種量4個(gè)因素進(jìn)行L9（34）的正交試驗(yàn)，因素與水平見(jiàn)表1。以酸奶的感官評(píng)分為指標(biāo)，確定菱角蓮子酸奶的最佳配方。

表1 酸奶配方優(yōu)化正交試驗(yàn)因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for yogurt formula optimization

1.3.5 穩(wěn)定劑和發(fā)酵時(shí)間的確定

試驗(yàn)中由于添加了菱角汁和蓮子汁，所以需要添加一定量的穩(wěn)定劑促進(jìn)產(chǎn)品的形態(tài)和口感。試驗(yàn)中加入蔗糖脂肪酸酯和分子蒸餾單甘酯，以乳清析出量和感官評(píng)分為標(biāo)準(zhǔn)確定穩(wěn)定劑的用量和復(fù)配比例。

按正交試驗(yàn)確定的最佳工藝組合在42 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵，通過(guò)考察pH及感官評(píng)分確定發(fā)酵時(shí)間。

1.3.6 檢測(cè)指標(biāo)

（1）感官指標(biāo)

參考常海軍等[14]感官評(píng)價(jià)方法，選取10人，按表2中具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)分，滿分100分，結(jié)果取平均值[15]。

表2 菱角-蓮子酸奶感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation criterion of water chestnut-lotus seed yoghurt

（2）理化指標(biāo)

乳脂肪的測(cè)定采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)法羅茲-哥特里法；pH測(cè)定采用pH計(jì)；乳清析出量的測(cè)定：在4 ℃條件下，將100 g凝固酸奶析出的乳清用膠頭滴管析出，收集并測(cè)定乳清量（mL）；糖度的測(cè)定采用糖度計(jì)；蛋白質(zhì)的測(cè)定采用凱氏定氮法。

（3）微生物指標(biāo)

乳酸菌活菌數(shù)的測(cè)定采用GB 4789.35—2010《乳酸菌檢驗(yàn)》中的平板計(jì)數(shù)法；大腸桿菌的測(cè)定采用GB 4789.3—2010《大腸菌群計(jì)數(shù)》中的平板計(jì)數(shù)法；金黃色葡萄球菌采用GB 4789.10—2010《金黃色葡萄球菌檢驗(yàn)》中的方法進(jìn)行檢測(cè)；沙門氏菌采用GB 4789.4—2010《沙門氏菌檢驗(yàn)》中的方法進(jìn)行檢測(cè)。

2 結(jié)果與分析

2.1 菱角汁添加量的確定

分別將10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%的菱角汁添加到原料乳中，考察菱角汁添加量對(duì)酸奶感官質(zhì)量及乳酸菌數(shù)的影響，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 菱角汁添加量對(duì)感官評(píng)分和乳酸菌數(shù)的影響Fig.1 Effect of water chestnut juice addition on sensory evaluation score and lactic acid bacteria number

由圖1可知，當(dāng)菱角汁添加量是10%，雖然活菌數(shù)很多，但幾乎沒(méi)有菱角汁的風(fēng)味。當(dāng)菱角汁是15%時(shí)，酸奶的感官評(píng)分最高。當(dāng)添加量＞20%時(shí)，酸奶的感官評(píng)分隨著菱角汁添加量的增加而降低；酸奶中乳酸菌數(shù)隨著菱角汁的添加量增加而減少。這是由于菱角汁添加量＞20%時(shí)，牛奶的比例減少，整體的蛋白質(zhì)和乳糖含量降低，不利于乳酸菌的生長(zhǎng)。所以，菱角的添加量選擇10%～20%。

2.2 蓮子汁添加量的確定

分別將2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%的蓮子汁添加到原料乳中，考察蓮子汁添加量對(duì)酸奶感官質(zhì)量及乳酸菌數(shù)的影響，結(jié)果見(jiàn)圖2。

由圖2可知，當(dāng)蓮子汁添加量是2%時(shí)，沒(méi)有蓮子汁的清香味，當(dāng)添加量是3%時(shí)，略有蓮子的清香味，而且酸奶凝固效果很好，當(dāng)添加量是4%時(shí)，蓮子清香味較明顯，但整體風(fēng)味不如添加3%的量風(fēng)味好。當(dāng)蓮子汁的添加量＞3%時(shí)，雖然蓮子的味道濃郁，但口感不佳，而且乳酸菌數(shù)下降幅度很大，凝固效果不佳。所以蓮子的添加量應(yīng)控制在2%～4%。

圖2 蓮子汁添加量對(duì)感官評(píng)分和乳酸菌數(shù)的影響Fig.2 Effect of lotus seed juice addition on sensory evaluation score and lactic acid bacteria number

2.3 蔗糖添加量的確定

將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%的蔗糖添加到原料乳中，考察蔗糖添加量對(duì)酸奶感官質(zhì)量及乳酸菌數(shù)的影響，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 蔗糖添加量對(duì)感官評(píng)價(jià)和菌種數(shù)量的影響Fig.3 Effect of sucrose addition on sensory evaluation score and lactic acid bacteria number

由圖3可知，蔗糖的添加量＜7%時(shí)，活菌數(shù)數(shù)量增加，但添加量少時(shí)，酸奶口味太酸，當(dāng)添加量為8%時(shí)，感官評(píng)分最高，這時(shí)活菌數(shù)雖然稍有下降，但酸奶口感爽滑，酸甜適當(dāng)。當(dāng)蔗糖的添加量＞8%時(shí)，隨著添加量的增加，活菌數(shù)下降明顯，酸奶口感太甜，乳清析出量明顯增多。因此，蔗糖的添加量可選擇6%～8%。

2.4 配方優(yōu)化正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以感官評(píng)分為考察指標(biāo)，菱角汁、蓮子汁、蔗糖、接種量4個(gè)因素進(jìn)行正交試驗(yàn)，結(jié)果與分析見(jiàn)表3，方差分析見(jiàn)表4。

表3 酸奶配方優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for yogurt formula optimization

由表3可知，對(duì)酸奶的品質(zhì)影響順序?yàn)锳＞C＞B＞D，即菱角汁添加量對(duì)產(chǎn)品影響最顯著，接種量次之，蔗糖添加量影響最小。試驗(yàn)得出的最佳配方為A2B1C3D3，即菱角汁添加量為15%，蓮子汁添加量為2%，接種量為0.3%，蔗糖加量為8%。在此最佳配方下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，產(chǎn)品色澤均勻，口感柔和細(xì)膩，擁有菱角、蓮子的獨(dú)特清香味，感官評(píng)分為97分。

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal experiment results

由表4可知，菱角汁，蓮子汁和菌種添加量對(duì)產(chǎn)品影響極顯著，蔗糖添加量影響顯著，與正交試驗(yàn)極差分析結(jié)果相同。

2.5 穩(wěn)定劑的種類及用量的試驗(yàn)結(jié)果

取發(fā)酵好的酸奶在冷藏條件放置72 h，通過(guò)觀察分層現(xiàn)象和測(cè)定析水量確定蔗糖脂肪酸酯和分子蒸餾單甘酯穩(wěn)定劑的復(fù)配效果，結(jié)果見(jiàn)表5。

由表5可知，發(fā)現(xiàn)1～3號(hào)出現(xiàn)分層現(xiàn)象，乳清析出量較多；4～8號(hào)分層不明顯，乳清析出量也比較多；9號(hào)未出現(xiàn)分層現(xiàn)象，只有微量的乳清析出。因此，最終選取的穩(wěn)定劑即用量為0.3%的蔗糖脂肪酸酯，1.2%的分子蒸餾單甘酯。

表5 穩(wěn)定劑的種類及用量的試驗(yàn)結(jié)果分析Table 5 Results and analysis of stabilizer kind and quantity

2.6 發(fā)酵時(shí)間的確定

按照正交試驗(yàn)得出的最佳工藝組合，加入0.3%的蔗糖脂肪酸酯和1.2%的分子蒸餾單甘酯，在42 ℃條件下發(fā)酵，考察發(fā)酵時(shí)間對(duì)酸奶pH值和感官品質(zhì)的影響，結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 發(fā)酵時(shí)間的確定Table 6 Determination of fermentation time

由表6可知，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間＜4.0 h時(shí)，酸奶不凝固，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為4.0 h時(shí)，雖然已經(jīng)凝固，但凝固效果不好，風(fēng)味不佳。發(fā)酵時(shí)間為5.0 h時(shí)，凝固良好，所得酸奶口感潤(rùn)滑，酸甜適當(dāng)，風(fēng)味良好。因此最終選擇發(fā)酵時(shí)間為5.0 h。

3 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)

3.1 感官指標(biāo)

菱角蓮子酸奶為乳白色，色澤均勻有光澤，凝固良好，質(zhì)地均勻；口感柔和潤(rùn)滑，味道純正，酸甜適當(dāng)，有獨(dú)特的菱角、蓮子的香氣。

3.2 理化指標(biāo)

蛋白質(zhì)3.3%，脂肪3.1%，酸度88.9°T，非脂肪乳固體為10.2%，達(dá)到國(guó)標(biāo)要求。

3.3 微生物指標(biāo)

乳酸菌數(shù)≥1×106CFU/mL，大腸桿菌群≤90MPN/100 mL，無(wú)金黃色葡萄球菌和沙門氏菌，符合國(guó)標(biāo)GB 19302—2010《發(fā)酵乳》的要求。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)最終確定的菱角-蓮子發(fā)酵酸乳的最優(yōu)生產(chǎn)工藝為：15%的菱角汁，2%的蓮子汁，0.3%的接種量，8%的蔗糖。菱角汁對(duì)產(chǎn)品影響最顯著，接種量次之，蔗糖影響最小。穩(wěn)定劑為0.3%的蔗糖脂肪酸酯及1.2%的分子蒸餾單甘脂，在42 ℃下發(fā)酵5.0 h。此條件下發(fā)酵的酸奶口味純正，組織狀態(tài)穩(wěn)定，產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)符合國(guó)標(biāo)。

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