糜子酸奶加工工藝及穩(wěn)定性研究

關(guān)正萍，劉清菁，牛巖泉，王 倩，李晨飛，姜?jiǎng)P璇

（山西師范大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，山西臨汾 041000）

糜子屬禾本科黍?qū)?，糜子耐干旱、耐土壤薄，生長(zhǎng)周期短，山西糜子主要種植在晉西北地區(qū)，是當(dāng)?shù)刂饕耘嗟男‰s糧之一[1]。糜子營(yíng)養(yǎng)豐富，不僅具有食用價(jià)值，還有藥用、飼用、天然著色劑等應(yīng)用價(jià)值。糜子米含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、膳食纖維和亮氨酸、纈氨酸等人體必需氨基酸，同時(shí)其中富集B族維生素，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高，其營(yíng)養(yǎng)成分和大米等種植范圍廣的大宗谷物可相較量[2]；除此之外，糜米性味甘、平、微寒，可以補(bǔ)氣益血、健脾益肺、除熱愈創(chuàng)，具有良好保健功能。糜子開發(fā)加工的對(duì)象主要是種子,這樣就產(chǎn)生很多皮殼而成為糜子加工的廢棄物。隨著人們對(duì)糧食作物皮殼研究的深入，糜子皮殼中的生物活性物質(zhì)尤其是天然抗氧化劑（如類胡蘿卜素等）逐漸受到關(guān)注[3]。目前，糜子米的開發(fā)利用價(jià)值比較廣泛，但是糜子的利用主要集中為糜子面粉，是制革工業(yè)的一種常用原料，內(nèi)蒙古、陜西、山西等地常用糜子面粉熟制羊皮[4-5]。但是，糜子的食用價(jià)值尤其糜子酸奶未見報(bào)道。

酸奶是乳制品中相當(dāng)重要的一類，不僅減輕乳糖不耐癥，而且酸奶中含豐富的乳酸，能維持腸道菌群平衡，有益于人體健康[6-7]。

試驗(yàn)首先將營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較全面的糜子和酸奶結(jié)合，通過嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌等混合發(fā)酵劑進(jìn)行發(fā)酵，研發(fā)出了風(fēng)味獨(dú)特的保健型糜子酸奶。設(shè)計(jì)了單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，探究了糜子酸奶的最優(yōu)加工工藝，進(jìn)行了穩(wěn)定劑復(fù)配試驗(yàn)，以避免產(chǎn)品制作過程中出現(xiàn)分層、乳清析出等問題，確保產(chǎn)品的順滑口感和良好品質(zhì)。其次，進(jìn)行了理化指標(biāo)及微生物指標(biāo)的檢測(cè)，均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。最后，通過保水性、模擬運(yùn)輸條件及貯藏等方面對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，為進(jìn)一步開發(fā)糜子保健產(chǎn)品提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

糜子（河曲一號(hào)），購(gòu)于當(dāng)?shù)剞r(nóng)貿(mào)市場(chǎng)；伊利純牛奶、白砂糖，購(gòu)于當(dāng)?shù)爻小?/p>

酸奶發(fā)酵劑，江蘇紫事微康生物科技有限公司提供；果膠、瓊脂，河南豫興生物科技有限公司提供；酪蛋白酸鈉，河南恩茂化工有限公司提供。以上添加劑均為食品級(jí)添加劑。

改良MC培養(yǎng)基，廣東環(huán)凱微生物科技有限公司提供；VRBA（結(jié)晶紫中性膽鹽瓊脂） 平板、BGLB（煌綠乳糖膽鹽） 肉湯管、Bird-Parker平板，青島高科園海博生物技術(shù)有限公司提供；牛血清蛋白，上海源葉生物科技有限公司提供。

蒸餾水，實(shí)驗(yàn)室自制；氨水、氫氧化鈉、考馬斯亮藍(lán)G-250染料、磷酸、乙醇，洛陽(yáng)市化學(xué)試劑廠提供；乙醚、石油醚，天津光復(fù)科技發(fā)展有限公司提供；海砂，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供。所用試劑均為分析純。

303-0型臺(tái)式培養(yǎng)箱，北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司產(chǎn)品；752N型紫外可見分光光度計(jì)，湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開發(fā)有限公司產(chǎn)品；TDZ5-WS型臺(tái)式低速離心機(jī)、pH計(jì)，上海儀電分析儀器有限公司產(chǎn)品；恒溫培養(yǎng)振蕩器，天津市歐諾儀器儀表有限公司產(chǎn)品；均質(zhì)機(jī)，溫州桑田流體自控設(shè)備有限公司產(chǎn)品；超凈工作臺(tái)，蘇州凈化設(shè)備有限公司產(chǎn)品；恒溫培養(yǎng)箱、立式壓力蒸汽滅菌器，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠產(chǎn)品。

1.2 工藝流程

糜子→粉碎→糊化→過濾

牛乳+白砂糖+穩(wěn)定劑→調(diào)配→均質(zhì)→殺菌→冷卻→接種→發(fā)酵→后熟→成品→檢測(cè)。

1.3 操作要點(diǎn)

1.3.1 糜子的處理

選取飽滿無害的糜子，將糜子在水中清洗，待其干燥后，進(jìn)行粉碎（120目篩子），在105℃水中糊化10 min，冷卻后用細(xì)孔紗布過濾，取過濾后的糜子顆粒[7]。

1.3.2 調(diào)配

把糜子顆粒、白砂糖和穩(wěn)定劑按照一定比例加入牛奶中，進(jìn)行混合調(diào)配。

1.3.3 均質(zhì)

在高壓均質(zhì)機(jī)上以30 MPa的壓力均質(zhì)1次。

1.3.4 殺菌

于85℃，30 min條件下進(jìn)行高溫巴氏滅菌[8]。

1.3.5 接種、發(fā)酵、后熟

殺菌后將料液冷卻至42℃，在無菌操作下接種0.1%的酸奶發(fā)酵劑，并攪拌5～10 min，待其溶解均勻后置于43℃條件下恒溫培養(yǎng)，按照特定時(shí)間發(fā)酵后，立即取出，置于0～4℃冰箱內(nèi)冷藏后熟，后熟時(shí)間為 12～16 h。

1.4 感官評(píng)價(jià)

用五分標(biāo)度法對(duì)糜子酸奶感官品質(zhì)進(jìn)行分析，根據(jù)組織特性，選擇組織狀態(tài)、凝乳狀態(tài)、口感、香氣、滋味色澤和酸甜度共7個(gè)能反映其品質(zhì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，由隨機(jī)挑選食品專業(yè)的10名學(xué)生組成評(píng)定小組進(jìn)行評(píng)分[8-10]。

酸奶感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 酸奶感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

1.5 酸奶穩(wěn)定劑復(fù)配評(píng)價(jià)

根據(jù)單因素試驗(yàn)，確定各因素最適量為糜子添加量10%，白砂糖添加量8%，發(fā)酵時(shí)間6 h，發(fā)酵溫度43℃，經(jīng)過感官評(píng)定試驗(yàn)，最初選用的穩(wěn)定劑是果膠、瓊脂、酪蛋白酸鈉、羥丙基二淀粉磷酸酯，通過單因素試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)添加羥丙基淀粉磷酸酯的糜子酸奶比較黏稠[7]，并不適合糜子酸奶。此外，也發(fā)現(xiàn)單因素穩(wěn)定劑的添加整體效果沒有復(fù)合穩(wěn)定劑的好。最終確定的復(fù)合穩(wěn)定劑添加量為瓊脂0.09%，酪蛋白酸鈉1%，果膠0.1%[11-12]，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)L9（34）正交試驗(yàn)。

酸奶穩(wěn)定劑正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表2。

1.6 產(chǎn)品工藝配方的確定

表2 酸奶穩(wěn)定劑正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)/%

1.6.1 單因素試驗(yàn)

（1） 不同糜子添加量對(duì)糜子酸奶品質(zhì)的影響。糜子添加量分別為9%，10%，11%，12%，13%8個(gè)水平，白砂糖添加量8%，發(fā)酵時(shí)間6 h，發(fā)酵溫度43℃。每個(gè)試樣做3個(gè)平行樣，經(jīng)品嘗者感官評(píng)定后得到結(jié)果。

（2）不同白砂糖添加量對(duì)糜子酸奶品質(zhì)的影響。白砂糖添加量分別為5%，6%，7%，8%，9%8個(gè)水平，糜子添加量10%，發(fā)酵時(shí)間6 h，發(fā)酵溫度43℃。每個(gè)試樣做3個(gè)平行樣，經(jīng)品嘗者感官評(píng)定后得到結(jié)果。

（3）不同發(fā)酵溫度對(duì)糜子酸奶品質(zhì)的影響。發(fā)酵溫度分別為38，40，42，44，46℃8個(gè)水平，白砂糖添加量8%，發(fā)酵時(shí)間6 h，糜子添加量10%。每個(gè)試樣做3個(gè)平行樣，經(jīng)品嘗者感官評(píng)定后得到結(jié)果。

（4）不同發(fā)酵時(shí)間對(duì)糜子酸奶品質(zhì)的影響。發(fā)酵時(shí)間分別為5.5，6.0，6.5，7.0，7.5 h 8個(gè)水平，白砂糖添加量8%，發(fā)酵溫度43℃，糜子添加量10%。每個(gè)試樣做3個(gè)平行樣，經(jīng)品嘗者感官評(píng)定后得到結(jié)果。

1.6.2 正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)中分別選取糜子添加量、白砂糖添加量、發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度中較優(yōu)的3個(gè)添加量進(jìn)行正交試驗(yàn)。

L9（34）正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表3。

表3 L9（34）正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

1.7 理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)檢測(cè)

添加糜子發(fā)酵的糜子酸奶成品，按照GB 19302—2010檢驗(yàn)是否符合國(guó)家發(fā)酵乳的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。檢測(cè)方法如下。

1.7.1 理化指標(biāo)檢測(cè)

感官檢查：參照GB 19302中的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)成品進(jìn)行外觀等檢查；蛋白質(zhì)：考馬斯亮藍(lán)染料比色法[13]；脂肪：參照GB/T 5009.46哥特里-羅紫法；非脂乳固體：GB/T 5009.46第一種方法；酸度：酸堿滴定法[14]；pH值：精密pH計(jì)法。

1.7.2 微生物指標(biāo)檢測(cè)

乳酸菌檢驗(yàn)：參照GB/T 4789.35—2010；大腸桿菌檢驗(yàn)：參照GB/T 4789.3—2010；致病菌（金黃色葡萄球菌）：參照GB 4789.10—2010。

1.8 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

選擇4種不同成分的糜子酸奶進(jìn)行穩(wěn)定性比較[9]。

4種不同成分的糜子酸奶見表4。

表4 4種不同成分的糜子酸奶/%

1.8.1 保水性測(cè)試

準(zhǔn)備好不同的樣品，分別吸取5 mL樣品放入刻度離心管中，以轉(zhuǎn)速4 000 r/min離心20 min，取出后靜置1 min，測(cè)定其乳清析出率。乳清析出率用離心后乳清體積的百分?jǐn)?shù)表示。

1.8.2 模擬運(yùn)輸對(duì)糜子酸奶品質(zhì)的影響

將4組不同樣品放入振蕩培養(yǎng)箱，設(shè)定溫度為室溫（18℃），將盛酸奶的杯子立放，設(shè)定轉(zhuǎn)速150 r/min，時(shí)間20 min；之后將杯子斜放，保持轉(zhuǎn)速不變，時(shí)間10 min，結(jié)束后將樣品取出進(jìn)行保水性測(cè)試。

1.8.3 貯藏對(duì)糜子酸奶品質(zhì)的影響

按照酸奶的制作流程，制作4種不同的酸奶，將4組樣品同時(shí)放在4℃冰箱里進(jìn)行貯藏，分別在貯藏的1，5，10 d進(jìn)行保水性測(cè)試。

2 結(jié)果及分析

2.1 糜子酸奶穩(wěn)定劑復(fù)配評(píng)價(jià)

糜子酸奶穩(wěn)定劑復(fù)配的正交試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 糜子酸奶穩(wěn)定劑復(fù)配的正交試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表5中感官評(píng)定結(jié)果，綜合可知A2B3C1為最優(yōu)組合，即果膠添加量0.13%，瓊脂添加量0.1%，酪蛋白酸鈉添加量0.8%。在此參數(shù)下得到的產(chǎn)品口感細(xì)膩、酸甜適口，有良好的感官品質(zhì)。

凝固型酸奶生產(chǎn)中，乳清析出和凝乳不結(jié)實(shí)是2個(gè)主要的物理缺陷[10]，單獨(dú)使用一種穩(wěn)定劑與混合使用時(shí)用量不盡相同[15]，糜子酸奶生產(chǎn)過程中使用的穩(wěn)定劑是親水膠體，適量復(fù)合穩(wěn)定劑的加入可以析出乳清，使糜子酸奶口感質(zhì)地更佳。

2.2 糜子添加量對(duì)糜子酸奶品質(zhì)的影響

選擇糜子添加量為9%，10%，11%，12%，13%5個(gè)水平，白砂糖添加量8%，發(fā)酵時(shí)間6 h，發(fā)酵溫度43℃。結(jié)果表明，糜子最佳添加量為10%，此時(shí)糜子酸奶口感較細(xì)滑，沒有糜子顆粒的粗糙感，顏色淡黃，有奶香味，組織較細(xì)膩。糜子添加量過多時(shí)，口感較為粗糙，而且顏色偏深；當(dāng)添加量較少時(shí)則沒有糜子味，風(fēng)味不佳，因此適宜的糜子添加量尤為重要。

2.3 白砂糖添加量對(duì)糜子酸奶品質(zhì)的影響

選擇白砂糖添加量為5%，6%，7%，8%，9%5個(gè)水平，糜子添加量10%，發(fā)酵時(shí)間6 h，發(fā)酵溫度43℃。結(jié)果表明，白砂糖最佳添加量為8%，此時(shí)酸甜可口、口感細(xì)膩。當(dāng)添加白砂糖過少時(shí)，酸奶口味偏酸，而過多時(shí)則會(huì)使其偏甜，無奶香味。

2.4 發(fā)酵溫度對(duì)糜子酸奶品質(zhì)的影響

選擇發(fā)酵溫度為38，40，42，44，46℃5個(gè)水平，白砂糖添加量8%，發(fā)酵時(shí)間6 h，糜子添加量10%。結(jié)果表明，發(fā)酵溫度為42℃時(shí)，產(chǎn)品的感官評(píng)價(jià)最高，酸甜可口，糜子和奶的香氣協(xié)調(diào)。糜子酸奶口感在一定溫度范圍內(nèi)隨著發(fā)酵溫度升高而變差，發(fā)酵溫度過高使酸度增長(zhǎng)快但不利于風(fēng)味物質(zhì)形成[15]。

2.5 發(fā)酵時(shí)間對(duì)糜子酸奶品質(zhì)的影響

選擇發(fā)酵時(shí)間為5.5，6.0，6.5，7.0，7.5 h 5個(gè)水平，白砂糖添加量8%，發(fā)酵溫度43℃，糜子添加量10%。結(jié)果表明，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，糜子酸奶的酸度上升，pH值降低；當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為6 h時(shí)，酸奶感官得分最高。這是因?yàn)闀r(shí)間延長(zhǎng)，糜子酸奶中微生物產(chǎn)酸增加，使產(chǎn)品酸度增加，提升了糜子酸奶的質(zhì)地；若時(shí)間過長(zhǎng)，則導(dǎo)致乳清過度析出，使糜子酸奶組織狀態(tài)不佳，影響口感[16-17]。

2.6 正交試驗(yàn)結(jié)果

糜子酸奶最佳工藝配方的正交試驗(yàn)見表6，正交試驗(yàn)單項(xiàng)得分見表7。

綜合表6的感官評(píng)價(jià)結(jié)果和極差分析得出影響因素為 D'＞C'＞A'＞B'，即發(fā)酵溫度 ＞ 發(fā)酵時(shí)間 ＞ 糜子添加量＞白砂糖添加量，由此說明影響產(chǎn)品的主要因素是發(fā)酵溫度，其次為發(fā)酵時(shí)間，且A'2B'1C'2D'3為最佳工藝配方，即糜子添加量11%，白砂糖添加量6%，發(fā)酵時(shí)間6.5 h，發(fā)酵溫度44℃。此參數(shù)制得的產(chǎn)品具有較好的感官品質(zhì)，色澤柔和、口感順滑，具有獨(dú)特的糜子味和奶香味[18-20]。

2.7 糜子酸奶理化指標(biāo)及微生物指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

2.7.1 感官指標(biāo)結(jié)果

色澤呈均一的淡黃色；口感爽滑不粗糙，酸甜適中，具有糜子獨(dú)有的香氣，無異味；凝乳狀態(tài)較好，無分層現(xiàn)象，無異物，無或少量乳清析出；符合GB 19302對(duì)酸奶品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.7.2 糜子酸奶理化指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

糜子酸奶理化性質(zhì)檢測(cè)結(jié)果見表8。

表6 酸奶最佳工藝配方的正交試驗(yàn)

表7 正交試驗(yàn)單項(xiàng)得分/分

表8 糜子酸奶理化性質(zhì)檢測(cè)結(jié)果

表明糜子酸奶的理化指標(biāo)符合GB19302—2010的規(guī)定。

2.7.3 糜子酸奶微生物檢測(cè)指標(biāo)結(jié)果

糜子酸奶微生物檢測(cè)結(jié)果見表9。

表9 糜子酸奶微生物檢測(cè)結(jié)果/CFU·mL-1

表明產(chǎn)品微生物指標(biāo)完全符合國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。

2.8 糜子酸奶穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果

2.8.1 乳清析出率

保水性測(cè)試結(jié)果見圖1。

圖1 保水性測(cè)試結(jié)果

對(duì)4組樣品分別進(jìn)行保水性測(cè)試，4組不同產(chǎn)品的構(gòu)成如表4所示。結(jié)果如圖1所示，糜子酸奶的穩(wěn)定性要優(yōu)于1組，2組樣品的穩(wěn)定性，但略差于3組樣品的穩(wěn)定性。說明產(chǎn)品穩(wěn)定性相對(duì)較好，可能由于糜子與穩(wěn)定劑相互作用，使其穩(wěn)定性較只加穩(wěn)定劑的酸奶差一些。

2.8.2 模擬運(yùn)輸對(duì)糜子酸奶品質(zhì)的影響

模擬運(yùn)輸結(jié)果見圖2。

圖2 模擬運(yùn)輸結(jié)果

將4組樣品分別進(jìn)行模擬運(yùn)輸試驗(yàn)，4組不同產(chǎn)品的構(gòu)成如表4所示，保水性測(cè)試結(jié)果如圖1所示。

在模擬運(yùn)輸過程中，糜子酸奶有較好的穩(wěn)定性。酸奶在運(yùn)輸過程中總會(huì)不可避免地受到劇烈晃動(dòng)，從而會(huì)對(duì)其品質(zhì)產(chǎn)生不同程度的影響。通過模擬運(yùn)輸條件表明糜子酸奶有較好的穩(wěn)定性。

2.8.3 貯藏對(duì)糜子酸奶品質(zhì)的影響

貯藏影響的結(jié)果見圖3。

圖3 貯藏影響的結(jié)果

將4組樣品在貯藏后的1，5，10 d分別進(jìn)行保水性測(cè)試，4組不同產(chǎn)品的構(gòu)成如表4所示，結(jié)果如圖3。在4℃條件下隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，4組樣品的乳清析出率均減小，第3組和第4組糜子酸奶乳清析出率與第1組和第2組相比，比例有所降低。說明了貯藏溫度對(duì)糜子酸奶的品質(zhì)會(huì)產(chǎn)生影響。有研究表明，隨著貯藏溫度的不斷升高，糜子酸奶的品質(zhì)會(huì)不斷降低，且最佳貯藏溫度為4℃[19]。原因可能是冷藏使水分子和酪蛋白結(jié)合的更堅(jiān)固，使蛋白質(zhì)的凝膠結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定[9]。

3 結(jié)論

試驗(yàn)首先通過單因素試驗(yàn)（糜子添加量、白砂糖添加量、發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度）確定了每個(gè)因素的適宜配比，在這個(gè)基礎(chǔ)上，進(jìn)行穩(wěn)定劑復(fù)配試驗(yàn)，得出穩(wěn)定劑復(fù)配最佳配方為果膠添加量0.13%，瓊脂添加量0.1%，酪蛋白酸鈉添加量0.8%；之后進(jìn)行正交試驗(yàn)得到最佳酸奶工藝配方為糜子添加量11%，白砂糖添加量6%，發(fā)酵時(shí)間6.5 h，發(fā)酵溫度44℃；獲得產(chǎn)品之后進(jìn)行理化性質(zhì)和微生物指標(biāo)檢測(cè)，均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?；诿幼铀崮虒?shí)際生產(chǎn)流通過程中可能存在的穩(wěn)定性問題，進(jìn)行穩(wěn)定性分析，測(cè)定結(jié)果表明該產(chǎn)品具有良好的穩(wěn)定性。

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