基于標準化法評估的牦牛酸奶加工工藝

李升升， 靳義超

（青海大學 畜牧獸醫(yī)科學院，青海 西寧，810016）

牦牛生活在青藏高原3 000～5 000 m海拔的高寒地帶，被譽為雪域高原的“生命之舟”[1]。有人這樣形容牦牛的生活：“喝的是礦泉水，吃的是中草藥，住的是風景區(qū)”，純凈的奶源環(huán)境造就了綠色的牦牛奶。在氧氣稀薄的世界屋脊，牦牛常年野牧于自然草場之上，以天然牧草和草原上多種名貴的天然中藥材（如雪蓮、蟲草、貝母等）為食，常年飲用冰山雪水，牦牛奶也因此被譽為“奶中極品”[2-3]。

酸奶是新鮮牛奶經過殺菌后，添加蔗糖、發(fā)酵劑后制成的發(fā)酵乳制品，口味酸甜細滑，營養(yǎng)豐富，深受人們喜愛[4]。專家稱它是“21世紀的食品”，是—種“功能獨特的營養(yǎng)品”，能調節(jié)機體內微生物的平衡。和新鮮牛奶相比，酸奶不但具有新鮮牛奶的全部營養(yǎng)成分，而且酸奶能使蛋白質結成細微的乳塊，乳酸和鈣結合生成的乳酸鈣更容易被消化吸收，利用乳酸菌分解乳中的糖類產生酸奶的風味，還能產生對人體有益的物質[5-6]。

牦牛奶營養(yǎng)豐富，酸奶產品形式利于人體消化吸收，使得牦牛酸奶成為了牦牛奶的主要產品形式之一，也是青藏高原地區(qū)農牧民最喜愛的食物之一。為了優(yōu)化牦牛酸奶的發(fā)酵工藝，作者結合標準化評估法[7]研究了牦牛奶的殺菌、接種體積分數、發(fā)酵溫度及后酸化過程對牦牛酸奶品質的影響，以期為牦牛酸奶的工業(yè)化、標準化、規(guī)模化生產提供理論依據和技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

牦牛奶：采自青海省天峻縣；乳酸菌：北京川秀科技有限公司；酚酞、氫氧化鈉等：均為分析純。

1.2 主要設備

DNP-9272電熱恒溫培養(yǎng)箱：寧波東南儀器有限公司；HH-6電熱恒溫水浴鍋：上海比朗儀器有限公司；TP-3001中心溫度計：蘇州市滄浪區(qū)泰式電子經營部；LH-T80糖度儀：杭州陸恒生物科技有限公司；HI98128pH計：意大利哈納儀器有限公司；H/T16MM臺式高速離心機：湖南赫西儀器裝備有限公司；NDJ-1旋轉黏度計：上海昌吉地質儀器有限公司；YP402N電子天平：上海精密科學儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 牦牛奶殺菌條件的選擇 選擇80℃/15 min、90℃/10 min、100℃/5 min三種殺菌方式對原料奶進行殺菌，冷卻至發(fā)酵溫度接種，于42℃條件下發(fā)酵，4℃條件下后酸化24 h測定成品的酸度、持水力、黏度和感官品質，結合標準化評估確定適宜的殺菌條件。

1.3.2 接種體積分數對牦牛酸奶品質的影響 在90℃對原料奶殺菌10 min，冷卻至發(fā)酵溫度，分別按 0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%的比例進行接種，于42℃條件下發(fā)酵，4℃條件下后酸化24 h后測定成品酸度、持水力、黏度和感官品質，結合標準化評估確定適宜的接種體積分數。

1.3.3 發(fā)酵溫度對牦牛酸奶品質的影響 在90℃對原料奶殺菌10 min，冷卻至發(fā)酵溫度，按0.15%的比例進行接種，于 38、40、42、44、46 ℃條件下發(fā)酵，4℃酸化24 h后測定成品酸度、持水力、黏度和感官品質，結合標準化評估確定適宜的發(fā)酵溫度。

1.3.4 后酸化時間對牦牛酸奶品質的影響 在90℃對原料乳殺菌10 min，冷卻至發(fā)酵溫度，按0.15%的比例進行接種，于42℃條件下發(fā)酵，4℃酸化0、12、24、36、48 h 后測定成品酸度、持水力、黏度和感官品質等指標，結合標準化評估確定適宜的后酸化時間。

1.3.5 與現有工藝的比較 將本試驗所得工藝1與企業(yè)普遍采用的生產工藝2（原料乳煮沸，接種0.2%的乳酸菌，在44℃條件下發(fā)酵，后酸化12 h）進行對照，測定成品酸度、持水力、黏度和感官品質等指標，對比不同工藝條件下生產的牦牛酸奶品質差異。

1.4 指標測定

1.4.1 凝乳時間 將酸奶碗傾斜30°觀察無液體流動時確定為發(fā)酵終點，即凝乳正常。以發(fā)酵開始至凝乳正常的時間為凝乳時間。

1.4.2 酸度 依照食品安全國家標準GB5413-2010《乳和乳制品酸度的測定》測定牦牛酸奶的酸度。

1.4.3 黏度 參考冶成君[8]的方法，用NDJ-1旋轉黏度計在4℃下測定，根據被測流體的黏度大小，選取3號轉子和6 r/min的轉速，計時30 s后讀取數據，重復3次，平均值為樣品的黏度。

1.4.4 持水性 采用Hassan[9]的方法。取15～20 g樣品，10℃、13 500 g離心30 min，傾去上清液，使離心管保持倒置狀態(tài)10 min，稱量沉淀物質量，按下式計算酸奶的持水性：

1.4.5 感官評價 為確定牦牛酸奶適宜的制作參數，分別從發(fā)酵后酸奶的色澤、口感、組織狀態(tài)、風味等4方面進行感官評定[10]。邀請相關專業(yè)人員組成8人感官評定小組，根據表1感官評分表對產品進行評分，然后加權平均得出各組的分值。

1.5 數據分析

采用SPSS17.0對數據進行統(tǒng)計分析。方差分析中的多重比較采用Duncan法。標準化評估采用“0-1”標準化，酸度、黏度、持水力和感官評價等數值越高品質越好的指標以公式：（指標-最小值）/（最大值-最小值）（數值最大者評分為1）進行標準化，凝乳時間數值越低品質越好的指標以公式：（最大值-指標）/（最大值-最小值）（數值最小者評分為 1）進行標準化。

表1 感官評分標準Table 1 Sensory evaluation standards of yak milk yogurt

2 結果與分析

2.1 殺菌條件對牦牛酸奶品質的影響

殺菌主要目的是殺滅原料奶中的雜菌利于后續(xù)發(fā)酵和使蛋白質變性以改善酸奶組織結構[11-13]。由表2可知，殺菌條件對凝乳時間、酸度和持水性影響不顯著（p＞0.05），對黏度和感官評價影響顯著（p＜0.05）。說明3種殺菌條件都達到了殺菌目的，然而由于100℃/5 min殺菌導致乳中的蛋白質變性，導致酸奶的黏度較80℃/15 min和90℃/10 min差；同時100℃/5 min殺菌使酸奶有淡淡的焦味，影響風味，初步分析認為高溫引起原料奶發(fā)生美拉德反應。從圖1也可以看出，80℃/15 min和90℃/10 min條件下制得的牦牛酸奶的各項指標顯著優(yōu)于100℃/5 min條件下制得的酸奶，結合生產效率選擇90℃/10 min進行牦牛奶的殺菌。

表2 殺菌對牦牛酸奶品質的影響Table 2 Effect of different sterilization conditions on quality of yak yogurt

圖1 殺菌對牦牛酸奶品質影響的標準化評分雷達圖Fig.1 Radar diagram of standardized evaluation of sterilization on quality of yak yogurt

2.2 接種體積分數對牦牛酸奶品質的影響

由表3可以看出，接種體積分數對牦牛酸奶的持水力影響不顯著（p＞0.05），對牦牛酸奶的凝乳時間、酸度、黏度和感官品質影響顯著（p＜0.05）。在接種體積分數為0.05%～0.20%范圍時，隨著接種體積分數的增加，牦牛酸奶的凝乳時間整體表現為縮短、酸度和黏度增加、感官品質向好；當接種體積分數繼續(xù)增加至0.25%時，酸度、黏度、感官品質下降。分析認為，菌種的接種需要適宜的量，當接種體積分數小時，原料乳中的營養(yǎng)成分被菌種用來自身的增殖，導致營養(yǎng)物質不能用來產生風味物質和次級代謝產物，導致酸奶的品質下降，隨著接種體積分數的增加，菌種達到穩(wěn)定生長期的時間縮短，奶中的營養(yǎng)物質更大限度地轉化為風味物質。當接種體積分數超過一定范圍時，菌種體積分數對發(fā)酵進程影響很少，而且產酸量過多，造成凝乳中蛋白質脫水收縮嚴重，使乳清析出較多，質地粗燥，使產品的風味變差[14-15]。在圖2接種體積分數對牦牛酸奶品質影響的標準化評分雷達圖中也可以看出，接種體積分數為0.15%和0.20%時，牦牛酸奶的標準化評分較高且相近。結合生產成本推薦0.15%接種體積分數制作牦牛酸奶。

表3 接種體積分數對牦牛酸奶品質的影響Table 3 Effect of different starter culture on quality of yak yogurt

圖2 接種體積分數對牦牛酸奶品質影響的標準化評分雷達圖Fig.2 Radar diagram of standardized evaluation of starter culture on quality of yak yogurt

2.3 發(fā)酵溫度對牦牛酸奶品質的影響

發(fā)酵溫度直接影響菌種代謝活動，從而影響代謝產物的生成，繼而影響產品的風味品質[16]。從表4可以看出，發(fā)酵溫度對牦牛酸奶的黏度影響不顯著（p＞0.05），對牦牛酸奶的凝乳時間、酸度、持水性和感官品質影響顯著（p＜0.05）。在 38～46 ℃范圍內，隨著發(fā)酵溫度的升高，凝乳時間縮短、滴定酸度增大、持水性提高、感官品質向好；當溫度達到42～44℃時，酸奶的品質達到最佳，當溫度再提高時，牦牛酸奶相關品質呈下降趨勢。分析認為，42～44℃比較適合菌種的生長，菌種可迅速繁殖，并且快速產酸，使酸奶的品質達到最佳；溫度繼續(xù)提高不適于乳酸菌的生長和代謝物質的生成，導致酸奶品質下降。由圖3發(fā)酵溫度對牦牛酸奶品質影響的標準化評分雷達圖可見，在42～44℃發(fā)酵時牦牛酸奶的標準化評分高，因此建議牦牛酸奶在43±1℃條件下發(fā)酵。

表4 發(fā)酵溫度對牦牛酸奶品質的影響Table 4 Effect of different fermentation temperature on quality of yak yogurt

圖3 發(fā)酵溫度對牦牛酸奶品質影響的標準化評分雷達圖Fig.3 Radar diagram of standardized evaluation of fermentation temperature on quality of yak yogurt

2.4 后酸化時間對牦牛酸奶品質的影響

后酸化是酸奶凝固后風味形成的過程[17-18]。由表5后酸化對牦牛酸奶品質的影響可見，后酸化時間對牦牛酸奶的黏度和持水性影響不顯著 （p＞0.05），對牦牛酸奶的酸度和感官品質影響顯著（p＜0.05）。在0～24 h內，隨著后酸化時間的延長，牦牛酸奶的酸度、黏度、持水力和感官評價指標向好；隨后在24～48 h內，隨著后酸化時間的延長，牦牛酸奶的酸度持續(xù)增加，但黏度、持水性、感官評價下降，這是因為在4℃條件下，乳酸菌仍具產酸能力，使牦牛奶中的乳糖不斷轉化為乳酸，使酸度增加；同時由于酸度的增加，導致酸奶的口感下降，影響了牦牛酸奶的感官品質。結合圖4后酸化對牦牛酸奶品質影響的標準化評分雷達圖可見，在后酸化24 h后，牦牛酸奶的各項指標最好。推薦牦牛酸奶的后酸化時間為24 h。

表5 后酸化時間對牦牛酸奶品質的影響Table 5 Effect of different post-acidification time on quality of yak yogurt

圖4 后酸化對牦牛酸奶品質影響的標準化評分雷達圖Fig.4 Radar diagram of standardized evaluation of postacidification time on quality of yak yogurt

2.5 與現有工藝的比較

不同加工工藝生產的產品質量不同，通過比較不同工藝條件下產品品質可以確定不同工藝的差異。由表6不同工藝條件下制得的牦牛酸奶的品質可見，凝乳時間、黏度和持水性三者差異不顯著（p＞0.05），從數值上看，工藝1生產的牦牛酸奶在黏度和持水力上好于工藝2；酸度和感官評價差異顯著（p＜0.05），且表現為工藝 1優(yōu)于工藝 2，這是因為工藝2與工藝1相比原料乳殺菌溫度高、發(fā)酵溫度高、后酸化時間短，使得發(fā)酵過程中乳酸菌快速大量增殖，消耗大量營養(yǎng)物質導致牦牛酸奶的酸度低、感官品質較差。由此可見，在工藝1條件下生產的牦牛酸奶品質好。

表6 不同加工工藝對牦牛酸奶品質的影響Table 6 Effect of different producing technology on quality of yak yogurt

3 結 語

作者通過標準化評估法研究了牦牛酸奶加工流程中原料乳殺菌、接種體積分數、發(fā)酵溫度和后酸化時間對牦牛酸奶的品質影響。結果表明，原料乳在90℃/10 min條件下殺菌，接種0.15%的乳酸菌，在43±1℃條件下發(fā)酵，后酸化24 h制得的牦牛酸奶酸度適中、持水力、黏度和感官品質好。本試驗僅從感官評價研究了加工工藝對牦牛酸奶品質的影響，對于加工條件對牦牛酸奶風味物質的影響沒有深入研究，這將是我們下一步研究的重點。

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