攪拌型高粱酸奶加工工藝初探

溫賀，石麗娟，朱琴，張騰，尹夢嬌，王艷勝,李新基，朱俊玲，張春來,3*

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院/山西省旱作農(nóng)業(yè)與作物生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗室，山西 太谷 030801； 2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太谷 030801； 3.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 高粱研究所，山西 晉中 030600)

高粱，別名茭子，是我國重要的禾谷類作物之一[1]。高粱抗逆性強(qiáng)(耐澇、抗旱、耐鹽堿和耐貧瘠)，在一些鹽堿和春旱、秋澇的地區(qū)種植高粱也能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)，是產(chǎn)業(yè)脫貧的首選作物之一，在我國北方及西南地區(qū)栽培較廣。高粱籽粒有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，包括淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪等，可釀酒、造醋和食用；經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，高粱籽粒富含花青素和多酚，也可藥用，具有清熱解毒的作用。

酸奶是一種營養(yǎng)價值高和風(fēng)味特殊的營養(yǎng)食品，它與牛奶比起來更容易被人體消化吸收，可以提高食欲，它還有醫(yī)療中的保健功效，調(diào)節(jié)人體腸道中微生物菌落平衡，分解毒素，降低膽固醇和防癌抗癌等作用。

國際上高粱已經(jīng)廣泛用來制作多種食品，如餅干和飲料[2～5]。在我國高粱用在食品制作方面卻很少，前人在研究高粱食品制作方面也較少。近幾年，隨著遺傳育種技術(shù)的進(jìn)步，培育出很多優(yōu)質(zhì)、專用的新品種，提高了高粱的經(jīng)濟(jì)價值[6]，因此，急需在高粱食品制作方面探索新的途徑。

高粱酸奶是將高粱和酸奶兩者的營養(yǎng)價值結(jié)合起來，在保留高粱功效的同時，還具有酸奶的保健作用，是一種新型的保健食品。長期食用，能抑制腸道中的有害菌生長，保持腸道中菌落平衡，所以高粱酸奶有使人類健康長壽的作用[6]；高粱與酸奶的巧妙結(jié)合，兼具兩者的豐富營養(yǎng)，應(yīng)開發(fā)成新型產(chǎn)品，為高粱食品的制作開拓一條新途徑。

本文初步研究了高粱酸奶的原料配方及制作工藝。通過試驗研究了原料配方中的添加比例，確定了高粱汁添加量、乳酸菌接種量、蔗糖添加量、發(fā)酵時間，高粱品種等因素對高粱酸奶的感官影響，并在單因素試驗基礎(chǔ)上做了正交試驗，確定了最佳工藝配方，找到制作高粱食品的又一條途徑。

1 材料與方法

1.1 材料及儀器設(shè)備

1.1.1 材料

制作材料包括白果皮和紅果皮高粱籽粒(分別用晉農(nóng)粱1號和晉雜22號于2015年在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)場試驗田生產(chǎn))、鮮牛奶(農(nóng)大動科院提供)、菌種和蔗糖。

1.1.2 儀器設(shè)備

高壓滅菌鍋、電熱鍋、恒溫培養(yǎng)箱、均質(zhì)機(jī)、打漿機(jī)、無菌操作臺、燒杯、過濾網(wǎng)、保鮮盒等。

1.2 制作方法

1.2.1 高粱汁的制作

工藝流程:高粱種子→去殼→清洗→煮熟→打漿→過濾→殺菌→高粱汁

操作步驟:高粱的選取，選用2個不同的品種，分別為白果皮(晉農(nóng)粱1號)、紅果皮(晉雜22號)，高粱加工品質(zhì)的2個主要影響因素為紅色素和單寧，單寧在谷類作物中在高粱中含量最高，高粱籽粒中單寧的含量與籽粒的種皮顏色有關(guān)[7]。

去殼：去掉籽粒最外邊的表皮，即穎殼。

清洗：用清水洗去籽粒中的雜質(zhì)以及漂浮在水面的劣質(zhì)顆粒。

煮熟：高粱中的單寧具有澀味，不容易被人體吸收與利用，降低了高粱的食用品質(zhì)。高溫水煮高粱后，可以去除部分紅色素和單寧。高粱中的單寧主要是縮合單寧[8]，在高溫煮熟的過程中單寧在熱水中會與水分離。同時，一部分紅色素也被帶入水中，使清水變成紅色，煮熟后的高粱籽粒顏色將變深，白果皮的為紅色，紅果皮的為烏紅色。

打漿及過濾：在煮熟的高粱中加水，用打漿機(jī)磨漿，倒到過濾網(wǎng)上，過濾到保鮮盒中，剩余濾渣加入水重復(fù)上述操作2～3次后，停止過濾，把所有的濾汁都倒入保鮮盒，冷藏后備用。

殺菌：將過濾后的高粱汁置于水浴鍋中，設(shè)置時間和溫度分別為15 min和90 ℃，然后冷卻到室溫[9]。

1.2.2 其它材料的選擇

(1)鮮牛奶 要制作好的酸奶，必須選用不含防腐劑、不含抗菌素、酸度較小、脂肪含量較低的新鮮牛奶為材料。牛奶煮沸后，在高溫下牛奶中的絕大部分非病原菌和全部病原菌將會被殺死，同時還能提高酸奶的穩(wěn)定性，使酸奶的貯藏期更長[10]。

(2)蔗糖 選用顆粒狀較小的白砂糖，而不能用綿白糖，因為綿白糖粒細(xì)，容易受潮，不宜用來制作酸奶。

(3)菌種 乳酸菌能使乳糖發(fā)酵后產(chǎn)香變酸[11]。將嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌結(jié)合起來使用，會減少酸奶的凝固時間[12]。

1.2.3 制作高粱酸奶

工藝流程:

準(zhǔn)備鮮牛奶→混合調(diào)配(加蔗糖)→加高粱汁→均質(zhì)→殺菌→冷卻→接種→發(fā)酵→冷藏→攪拌型高粱酸奶。

操作步驟：

混合調(diào)配：新鮮的牛奶在不銹鋼電熱鍋中煮沸后，分成若干等份，把2個品種的高粱汁添加量，蔗糖，接種量，按一定比例混合調(diào)配。

均質(zhì)：將混合調(diào)配好的高粱酸奶放進(jìn)均質(zhì)機(jī)中使其混合均勻，溫度設(shè)定為60 ℃，壓力設(shè)定為20 MPa。

殺菌、冷卻：在高壓滅菌鍋中滅菌后(在0.1 MPa的壓力下，鍋內(nèi)溫度達(dá)121 ℃)，冷卻到室溫。

接種：將發(fā)酵劑與酸奶均勻攪拌，使菌體從凝乳塊中游離分散出來。在無菌操作臺上給高粱酸奶接種乳酸菌。

發(fā)酵：把接種好的高粱酸奶放到恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵，溫度為42 ℃，時間為4～8 h,發(fā)酵時應(yīng)避免搖晃、震動，否則會影響酸奶的組織狀態(tài)[13]。

冷卻：先將發(fā)酵好的酸奶冷卻到室溫，再放入冰箱冷卻。使酸奶逐漸凝固成光滑的組織狀態(tài)[14]；酸奶會產(chǎn)生一種入口后清涼可口的感覺。

破乳：手工攪拌進(jìn)行破乳，使凝乳變得更穩(wěn)定，保水性加強(qiáng)。把酸奶冷藏于冰箱中，有助于酸奶凝固，同時防止酸奶發(fā)酵過度。并且在冷藏后飲用時有一種清爽的感覺。

2 試驗結(jié)果與評價

2.1 感官評價

根據(jù)氣味、口感、色澤、組織狀態(tài)等方面來進(jìn)行評分。總分為100分，氣味、口感、色澤、組織狀態(tài)的評分比例分別為20%、30%、20%、20%、10%，見表1。

表1 高粱酸奶感官指標(biāo)評分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory index scoring criteria for sorghum yogurt

2.2 不同因素對高粱酸奶評價影響

2.2.1 高粱汁添加比例

取6份鮮牛奶，分別倒入玻璃瓶中，每份100 mL，在每份牛奶中分別加入0、10、20、30、40、50 g白果皮高粱汁，同時加入其他添加劑，蔗糖添加量8%，乳酸菌接種量1%，放到42 ℃的恒溫箱進(jìn)行發(fā)酵6 h，得到高粱酸奶后以感官得分為評價標(biāo)準(zhǔn)，確定高粱汁的添加量對酸奶感官評價的影響。

由表2可見，當(dāng)白果皮高粱汁添加量在30%時，酸奶顏色呈淡粉色，并有濃濃的奶香味。添加量在10%、20%時，酸奶顏色為乳白色或略帶粉色，高粱的口感不夠突出。添加量為40%、50%時，酸奶顏色為紅褐色，高粱的口感逐漸變重，綜合風(fēng)味變差，隨著高粱汁的添加，酸奶的發(fā)酵受到影響。

再取6份100 mL的鮮牛奶，在每份牛奶中分別加入0、10、20、30、40、50 g紅果皮高粱汁，同時加入其他添加劑，蔗糖添加量8%，乳酸菌接種量1%，放到42 ℃的恒溫箱進(jìn)行發(fā)酵6 h，得到高粱酸奶后以感官評價為指標(biāo)，確定高粱汁的添加量對酸奶的影響。

由表2可見，高粱汁添加量在30%時，酸奶顏色呈粉紅色，并且有濃濃的奶香味。添加量在10%、20%時，酸奶顏色為乳白色或略帶粉色，高粱的口感不夠突出。添加量為40%、50%時，酸奶顏色為紫褐色，高粱的口感逐漸變重，綜合風(fēng)味變差，隨著高粱汁的添加，酸奶的發(fā)酵受到影響。

表2 高粱汁添加量對產(chǎn)品的影響Table 2 The effect of sorghum juice on the product

2.2.2 蔗糖添加量

取6份鮮牛奶，分別倒入玻璃瓶中，每份100 mL，在每份牛奶中分別加入10、12、14、16、18 g蔗糖，高粱汁添加量30%，乳酸菌接種量1%，42 ℃的恒溫箱發(fā)酵6 h。

由圖1可見，加糖量過低酸奶的味道過酸。蔗糖添加量為7%時，酸奶具有酸酸甜甜的風(fēng)味，產(chǎn)品組織狀態(tài) 細(xì)膩光滑，粘稠度適宜，凝固狀態(tài)穩(wěn)定。當(dāng)繼續(xù)增加蔗糖添加量時，乳酸菌的生長將會被抑制，從而使酸奶的品質(zhì)下降。

圖1 蔗糖添加量對產(chǎn)品的影響Fig.1 The effect of sucrose addition on the product

2.2.3 接種量

取6份鮮牛奶，分別倒入玻璃瓶中，每份100 mL,在每份牛奶中分別加入1、1.5、2、2.5、3、3.5 g乳酸菌粉，高粱汁添加量30%，蔗糖添加量7%，42 ℃的恒溫箱發(fā)酵6 h。結(jié)果如圖2所示。接種量較低，產(chǎn)酸容易被抑制，乳酸菌不能很好的生長，產(chǎn)酸不穩(wěn)定，酸奶風(fēng)味較差。隨著接種量的增多，酸奶有少量的乳清 析出，酸甜適中，色澤均勻，接種量為2%時，酸奶的味道最好。接種量較多，酸奶產(chǎn)品的組織狀態(tài)變硬，產(chǎn)酸較多較快，甜味消失，酸味增強(qiáng)，大量乳清析出。

圖2 乳酸菌接種量對產(chǎn)品的影響Fig.2 Effect of lactic acid bacteria inoculation on the product

2.2.4 發(fā)酵時間

取鮮牛奶5份，每份100 mL，添加高粱汁30 g，白砂糖7 g，乳酸菌2 g，分別發(fā)酵4、5、6、7、8 h，確定最佳發(fā)酵時間。結(jié)果由圖3表明，發(fā)酵時間為6 h時，酸奶的綜合品質(zhì)最佳，酸甜合適，組織狀態(tài)較好，發(fā)酵時間過短，則酸奶組織稀薄，凝固性差，風(fēng)味差，品相不佳；發(fā)酵時間越長，酸度越高，乳清析出也多，口感較差。

圖3 發(fā)酵時間對產(chǎn)品的影響Fig.3 Effect of fermentation time on quality of the product

2.2.5 品種

本次單因素試驗選用了2個高粱品種，晉農(nóng)粱1號(白果皮)跟晉雜22號(紅果皮)，加相同重量的水打漿出來的高粱汁晉農(nóng)粱1號偏白，晉雜22號偏紅，高粱汁有正常的谷物味道，口感綿延，但味道平淡。相同濃度的高粱汁制作出來的酸奶，白果皮高粱的顏色較淺，紅果皮的顏色較深。但是都沒有明顯的單寧澀味。

2.2.6 最佳配方

以高粱汁的添加量、蔗糖添加量、接種量、發(fā)酵時間為單因素，以此為基礎(chǔ)設(shè)計4因素3水平的正交試驗，研究其最佳配方。經(jīng)參考感官評分標(biāo)準(zhǔn)，在單因素的基礎(chǔ)上做正交試驗確定高粱酸奶的優(yōu)化配方，結(jié)果見表3和表4。

表3 高粱酸奶的正交試驗設(shè)計Table 3 Orthogonal design of sorghum yogurt

表4 高粱酸奶的正交試驗結(jié)果表Table 4 Orthogonal test results of sorghum yogurt

由表4感官評分極差可得，4個單因素對高粱酸奶總體影響的重要性依次為A>B>D>C，即高粱汁的添加量>接種量>發(fā)酵時間>蔗糖添加量。得到的高粱酸奶的最佳配方為A2B1C2D3，即高粱汁的添加比例30%，乳酸菌的接種量2%，蔗糖的添加比例7%，發(fā)酵時間6 h。

3 討論

制作富于營養(yǎng)、多種類型食品以滿足不同消費(fèi)群體，一直是國內(nèi)外科研重要內(nèi)容[17～21]。王麗爽和趙秀紅研究了燕麥膳食纖維酸奶最適配方與最佳工藝條件為:燕麥粉添加量3%,酸奶添加量20%,白砂糖添加量6%;發(fā)酵時間4.5 h,發(fā)酵溫度42 ℃[17]。魏秋紅和張美艷報導(dǎo)的凝固型香芋玉米酸奶制作的最佳配方為:在鮮牛奶中添加30%香芋漿、15%玉米漿、7.5%蔗糖和5%乳酸菌[18]。謝勇等報導(dǎo)的刺梨凝固型酸奶最佳發(fā)酵條件為:刺梨汁添加量30%、蜂蜜添加量10%、乳酸菌接種量0.15%、發(fā)酵溫度42 ℃和發(fā)酵時間9 h[19]。上述酸奶加工工藝所加主料成分變化達(dá)3%～30%。高粱酸奶的加工工藝在文獻(xiàn)中未見報道，需對高粱酸奶加工過程的各個因素進(jìn)行優(yōu)化。

3.1 高粱酸奶最佳發(fā)酵時間的確定

通過研究發(fā)現(xiàn)高粱酸奶發(fā)酵6 h時酸奶酸甜適中，組織狀態(tài)較好，綜合風(fēng)味最佳。發(fā)酵時間過短，則酸奶組織軟嫩，風(fēng)味差；發(fā)酵時間越長，酸度越高，乳清 析出也多，口感較差。

3.2 不同因素對高粱酸奶的影響

高粱汁添加比例是影響高粱酸奶色澤和口感的一個重要條件。高粱汁添加比例較低時，酸奶的顏色為乳白色，高粱的口感不夠突出。高粱汁添加比例過高，酸奶的顏色則變?yōu)楹稚?，酸奶的澀味加重?/p>

蔗糖添加量也會影響高粱酸奶的口感，加糖量過低酸奶的味道過酸。蔗糖添加量為7%時，酸奶具有酸酸甜甜的風(fēng)味，產(chǎn)品組織狀態(tài) 細(xì)膩光滑。

接種量的多少也會影響高粱酸奶的風(fēng)味，接種量較低，產(chǎn)酸容易被抑制，乳酸菌不能很好的生長，產(chǎn)酸不穩(wěn)定，酸奶風(fēng)味較差。隨著接種量的增多，酸奶有少量的乳清析出，酸甜適中，色澤均勻，接種量為2%時，酸奶的味道最好。這一結(jié)果與郝為民攪拌型酸奶的加工技術(shù)研究結(jié)果一致[16]。

食品專家已在研究功能成分對酸奶加工工藝和產(chǎn)品影響，如茶多酚添加量為0.20%時促進(jìn)乳酸菌生長作用達(dá)到最佳;同時對乳酸菌產(chǎn)酸有一定抑制作用,可延長酸奶的保質(zhì)期[22]；添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的人參多糖可促進(jìn)保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌這兩種乳酸菌產(chǎn)酸及其菌數(shù)增殖[23]，因此需要深入研究高粱籽粒成分對酸奶加工工藝和產(chǎn)品影響。制作凝固型高粱酸奶是下個目標(biāo)。聚合乳清蛋白已經(jīng)開發(fā)為新的凝固劑[24]，值得在高粱上進(jìn)一步試驗。

4 結(jié)論

本文初步研究了高粱酸奶的原料配方及制作工藝。通過試驗研究了原料配方中的添加比例，確定了高粱汁添加量、乳酸菌接種量、蔗糖添加量、發(fā)酵時間，高粱品種等因素對高粱酸奶的感官影響，并在單因素試驗基礎(chǔ)上做了正交試驗，確定了最佳工藝配方為：高粱汁添加量30%，乳酸菌接種量2%，蔗糖添加量7%，發(fā)酵時間為6 h。

按照上述試驗中的加工工藝流程，初步試驗得到的最佳配方制得的高粱酸奶，質(zhì)地緊密光滑，色澤均勻，口感綿延，存在微量小顆粒感，與其他酸奶相比別有一番風(fēng)味。高粱酸奶在高粱食用加工領(lǐng)域是新探索，是繼高粱釀酒、制醋和面制品加工之后，開發(fā)出的又一新食品，會在功能保健食品領(lǐng)域得到開發(fā)利用。

[1] 丁國祥，趙甘霖，何希德.高粱栽培技術(shù)集成與應(yīng)用[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2010：15-18.

[2] Akissoé N H，Sacca C，Declemy A L，et al.Cross-cultural acceptance of a traditional yoghurt-like product made from fermented cereal[J].Journal of the Science of Food and Agriculture，2015，95(9):1876.

[3] Chelule P K，Mokgatle M M，Zungu L I，et al.Caregivers’ knowledge and use of fermented foods for infant and young children feeding in a rural community of odi，gauteng province，South Africa[J].Health Promotion Perspectives，2014，4(1):54-60.

[4] Ng S W，Slining M M，Popkin B M.Use of caloric and noncaloric sweeteners in US consumer packaged foods，2005-2009.[J].Journal of the Academy of Nutrition and Dietetics，2012，112(11):1828.

[5] 杜連起.谷物雜糧食品加工技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004:58-62.

[6] 白文斌,張福躍,焦曉燕，等.中國高粱產(chǎn)業(yè)工程技術(shù)研究的定位思考[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2013,29(11):107-110.

[7] 馬春麗.酸奶高產(chǎn)酸能力生產(chǎn)菌株的誘變選育[D].哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué),2003.

[8] 湯兆錚.雜糧主食品及其加工新技術(shù)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2001:102-106.

[9] 徐懷德，梁靈，張國權(quán).雜糧食品加工工藝與配方[M].北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2001：67-75.

[10] 陳智斌，張筠，趙晶.食品加工學(xué)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2012:26-34.

[11] 李思光，周慶華.農(nóng)副產(chǎn)品加工技術(shù)233例[M].江西科學(xué)技術(shù)出版社，1994：87-92.

[12] 周家春.食品工藝學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003:43-45.

[13] 趙晉府.食品工藝學(xué)(第二版)[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2005:21-23.

[14] 謝宇.飲食的變革食品加工[M].南昌：百花洲文藝出版社，2010：10-15.

[15] 高曉平,黃現(xiàn)青,孫靈霞，等.凝固型酸奶在不同貯藏條件下的品質(zhì)變化研究[J].現(xiàn)代食品科技，2011，27(5):517-519.

[16] 郝為民.攪拌型酸奶的加工技術(shù)[J].現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，1997(4):38.

[17] 王麗爽,趙秀紅.燕麥膳食纖維酸奶的研制[J].食品研究與開發(fā)，2017，38(3)：91-95.

[18] 魏秋紅，張美艷.凝固型香芋玉米酸奶制作工藝的優(yōu)化[J].中國食物與營養(yǎng) 2015，21(8)：61-64.

[19] 謝勇，張榕，施伽，等.刺梨凝固型酸奶的發(fā)酵工藝研究[J].中國釀造，2017，36(10)：181-185.

[20] Aryana K，Greenway F，Dhurandhar N，et al.A resistant-starch enriched yogurt:fermentability，sensory characteristics，and a pilot study in children[J].F1000 Research，2015，4:139.

[21] Ai J，Li A，Su B，et al.Multi‐Cereal Beverage Fermented by Lactobacillus Helveticus and Saccharomyces Cerevisiae[J].Journal of Food Science，2015，80(6):M1259-M1265.

[22] 梁海艷，張鐵華，鄭健，等.人參多糖對乳酸菌發(fā)酵及酸奶質(zhì)構(gòu)特性的影響[J].中國乳品工業(yè) 2013，41(1)：21-24.

[23] 馬宇驥，張巖，李鍵，等.茶多酚對乳酸菌發(fā)酵及酸奶品質(zhì)的影響[J].黑龍江畜牧獸醫(yī) 2016(11)：105-108.

[24] 張鐵華，姜楠，張興，等.聚合乳清蛋白包埋油脂功能特性的研究[J].食品科學(xué)技術(shù)學(xué)報 2013，31(2)：21-25.