滇紅茶凝固型發(fā)酵乳的研制及工藝的優(yōu)化

代佳和，趙存朝，畢 威，陶 亮，周 艷，田 洋，2，3*

（1.云南農(nóng)業(yè)大學 食品科學技術(shù)學院，云南 昆明 650201；2.國家辣木加工技術(shù)研發(fā)專業(yè)中心，云南 昆明 650201；3.云南省生物大數(shù)據(jù)重點實驗室，云南 昆明 650201）

滇紅茶（Dian black tea）是世界上消費最多的一種茶類[1]，滇紅茶的品類較多，其中滇紅茶是紅茶中最具特色的滇紅茶之一。滇紅茶是通過萎凋、揉捏、發(fā)酵、干燥等加工工藝制作而成具有特色紅湯和香甜味道的全發(fā)酵茶類[2]，富含多種微量元素、多酚類化合物和兒茶素[3-5]。這些物質(zhì)的存在使滇紅茶具有止渴消暑、提神消疲、生津清熱、利尿、舒張血管、有益心臟健康等作用[6-7]。目前，各種發(fā)酵乳的研制主要集中在以牛乳作為主要原料或牛乳與水果等物質(zhì)進行復配、工藝條件優(yōu)化、發(fā)酵菌種等方面[8]，對主要原料的改進與創(chuàng)新方面的研究較少，其中以滇紅茶為原料與牛乳結(jié)合的產(chǎn)品主要為奶茶系列，其口感、風味均較其他品種的奶茶風味更佳。但關(guān)于滇紅茶與生牛乳混合后發(fā)酵制備發(fā)酵乳的研究鮮有報道。

隨著發(fā)酵乳需求量的增加，人們對新產(chǎn)品、新品類的需求越來越高，利用滇紅茶的特殊風味和發(fā)酵乳的有機結(jié)合可以開發(fā)一款具有一定特色的發(fā)酵乳產(chǎn)品，因此本試驗以滇紅茶粉和鮮牛乳作為原料經(jīng)發(fā)酵制備出凝固型云南滇紅茶發(fā)酵乳，通過單因素和響應面優(yōu)化試驗研究確定凝固型滇紅茶發(fā)酵乳的加工工藝，并對產(chǎn)品的感官、理化、微生物指標進行測定，開發(fā)一款風味獨特的滇紅茶發(fā)酵乳，可擴大滇紅茶的應用范圍，同時對發(fā)酵乳新品種的開發(fā)具有一定的指導意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

滇紅茶、蔗糖：市售；生鮮乳：云南省昆明市嵩明牧場；淡奶油：青島雀巢有限公司；濃縮乳清蛋白粉WPC-5011；保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）和嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus）：云南農(nóng)業(yè)大學食品科技學院微生物實驗室提供；其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設備

HJJ-6水浴恒溫電動攪拌器：常州華奧儀器制造有限公司；GMSX-280立式高壓滅菌鍋：北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司；GYB60-68高壓均質(zhì)機：上海東華高壓均質(zhì)機；SC-60商用發(fā)酵乳機控制器：廣東冰天制冷設備有限公司；GZX-GF101-3-BS-2電熱恒溫鼓風干燥箱：上海躍進醫(yī)療器械有限公司；HPX-9272ME恒溫培養(yǎng)箱：上海博訊實業(yè)有限公司；NDJ-8S數(shù)顯黏度計、AR224CN電子天平：奧豪斯儀器（常州）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程及操作要點

生鮮乳→驗收與標準化→50～60 ℃預熱→8～12 MPa均質(zhì)→85 ℃、30 min殺菌→45 ℃以下冷卻→調(diào)配→接種→40 ℃發(fā)酵→冷藏后熟→產(chǎn)品質(zhì)量檢測→凝固型酸奶

生鮮乳檢測：測定原料乳pH6.85左右，過濾除去雜質(zhì)，按照國家相關(guān)理化、衛(wèi)生安全標準要求。

預熱、均質(zhì)：將生鮮乳預熱至50～60 ℃，在8～12 MPa條件下均質(zhì)10～15 min。

殺菌、冷卻：將均質(zhì)后的生鮮乳在（85±2）℃殺菌25～30 min，冷卻至45 ℃以下。

調(diào)配：加入蔗糖、滇紅茶粉、淡奶油攪拌均勻，至無凝乳狀態(tài)。

接種、發(fā)酵：將殺菌后冷卻的生鮮乳接種保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌（質(zhì)量比1∶2，添加量為0.01 g/kg牛奶）。

冷藏后熟：將發(fā)酵好的發(fā)酵乳在1～2 ℃儲藏12 h以上。

1.3.2 單因素試驗

取100 g生鮮乳，以牛奶質(zhì)量為基準考察滇紅茶粉添加量（0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%）、蔗糖添加量（7.5%、8.0%、8.5%、9.0%、9.5%、10.0%）、發(fā)酵時間（6h、8h、10h、12h、14h）[9]，每組設置3個平行試驗，對感官評分的影響，確定各原料的最適添加量。

1.3.3 響應面條件優(yōu)化

在單因素試驗的基礎上，利用響應面中心復合設計試驗（central composite design，CCD）以凝固型滇紅茶發(fā)酵乳感官評分（Y1）為響應值，設置滇紅茶粉添加量（X1）、蔗糖添加量（X2）、發(fā)酵時間（X3）3個因素為變量，進行3因素5水平的試驗條件優(yōu)化，明確滇紅茶發(fā)酵乳的工藝參數(shù)[10-12]，響應面分析因素與水平見表1。

表1 滇紅茶凝固型發(fā)酵乳發(fā)酵條件優(yōu)化響應面試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of response surface experiments for fermentation conditions optimization of Dian black tea set fermented milk

1.3.4 測定方法

感官評定：組織10位具有一定專業(yè)知識的人員經(jīng)培訓后組成評價小組，進行感官評價，依據(jù)色澤（20分）、氣味（30分）、口味（30分）、組織形態(tài)（20 分）4個方面對調(diào)味型發(fā)酵乳進行評定，最后取算術(shù)平均值取平均值表示，滿分100分[13-15]，發(fā)酵乳感官評分標準如表2所示。

表2 滇紅茶凝固型發(fā)酵乳感官評定標準Table 2 Sensory evaluation standards of Dian black tea set fermented milk

脂肪：參照GB 5413.3—2010《食品安全國家標準嬰幼兒食品和乳品中脂肪的測定》中的方法進行檢測；非脂乳固體：參照GB 5413.39—2010《食品安全國家標準嬰幼兒食品和乳品中脂肪的測定》中的方法進行檢測；蛋白質(zhì)：參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質(zhì)的測定》中的方法進行檢測；酸度：參照GB 5413.34—2010《食品安全國家標準乳和乳制品酸度》的測定中的方法進行檢測。黏度：發(fā)酵乳發(fā)酵結(jié)束并后熟24 h之后立即用黏度計在室溫條件下，采用3號轉(zhuǎn)子，固定轉(zhuǎn)速12 r/min測定其黏度[16-17]。

酸度達到60°T所需時間：樣品發(fā)酵后，測定其酸度，直至酸度達到（60±1）°T為止，記錄其時間；其中酸度的測定根據(jù)國標GB/T 5009.239—2016《食品安全國家標準食品酸度的測定》測定[18]。

持水力[19]：樣品發(fā)酵結(jié)束后并后熟24 h之后，稱取5 g樣品，4 000 r/min離心10 min，靜置10 min，除去透明液體，測殘余物的質(zhì)量，計算持水力，其計算公式如下：

式中：m代表殘余物的質(zhì)量，g；m0代表樣品的質(zhì)量，g。微生物指標：參照GB 4789.35—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗乳酸菌檢驗》測定乳酸菌數(shù)[20]。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗優(yōu)化

2.1.1 滇紅茶粉添加量對凝固型滇紅茶發(fā)酵乳感官評分影響

滇紅茶具有特殊的香味，特別適合與牛奶搭配，產(chǎn)生特殊的奶茶香味，但發(fā)酵乳與奶茶最大的區(qū)別是滇紅茶與牛奶聯(lián)合發(fā)酵過程中可能會由于滇紅茶中茶褐素的抑菌作用進而會影響到菌種的活力及發(fā)酵品質(zhì)。但經(jīng)預試驗發(fā)現(xiàn)，滇紅茶確實會影響牛奶的發(fā)酵速率，但影響的程度較小且產(chǎn)品的感官品質(zhì)更佳。由圖1可知，發(fā)酵乳的感官評分隨著滇紅茶粉添加量的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，添加量為0.2%時感官評分達到最大，為86.0分，品質(zhì)最佳。當?shù)峒t茶粉添加量較低時色澤較差，沒有滇紅茶的特殊風味，而滇紅茶粉添加量過多時，滇紅茶當中的澀味較為明顯，顏色較淺，入口的口感較差，且回味茶澀味較重，故選擇凝固型發(fā)酵乳滇紅茶粉添加量0.2%為宜。

圖1 滇紅茶粉添加量對發(fā)酵乳感官評分的影響Fig.1 Effect of the Dian black tea powder addition on the sensory score of fermented milk

2.1.2 蔗糖糖添加量對凝固型滇紅茶發(fā)酵乳感官評分影響

由圖2可知，發(fā)酵乳的感官評分隨蔗糖添加量的增加先升高后降低，添加量為9.0%時感官評分達到最大為89.0分。蔗糖添加量過小，奶中的甜味不能中和發(fā)酵乳中的發(fā)酵酸味，導致酸味過重；添加量過多，發(fā)酵乳口感太甜，發(fā)酵乳風味不夠濃郁，影響口感。故選擇凝固型滇紅茶發(fā)酵乳蔗糖添加量9.0%為宜。

圖2 蔗糖添加量對發(fā)酵乳感官評分的影響Fig.2 Effect of sucrose addition on the sensory score of fermented milk

2.1.3 發(fā)酵時間對凝固型滇紅茶發(fā)酵乳感官評分影響

由圖3可知，隨著發(fā)酵時間的延長，發(fā)酵乳的感官評分呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，發(fā)酵時間在6 h，發(fā)酵乳已初步凝固，但形成的凝塊質(zhì)地太軟，且未形成發(fā)酵乳獨特的風味；發(fā)酵時間達到8 h后形成的凝塊較高，但是感官品質(zhì)還未達到最佳，發(fā)酵時間達到10 h后，發(fā)酵乳的凝固狀態(tài)較好，評分為88分，且并未出現(xiàn)乳清析出的現(xiàn)象，因此確定凝固型滇紅茶發(fā)酵乳的最佳發(fā)酵時間為10 h。

圖3 發(fā)酵時間對發(fā)酵乳感官評分的影響Fig.3 Effect of fermentation time on sensory score of fermented milk

2.2 凝固型滇紅茶發(fā)酵乳工藝配方優(yōu)化響應面試驗

2.2.1 響應面試驗設計及結(jié)果分析

以單因素試驗中獲得的最適條件為基礎，進行響應面試驗優(yōu)化，考察滇紅茶粉添加量、蔗糖添加量、發(fā)酵時間3 個工藝參數(shù)對發(fā)酵乳發(fā)酵的影響，以感官評分（Y1）為評價指標，確定最佳的工藝配方，試驗方案及結(jié)果見表3，回歸模型方差分析見表4。

利用Design-expert 8.0.6中的Central Composite Design中心復合設計試驗對表3進行結(jié)果分析，得到Y(jié)1/凝固型滇紅茶發(fā)酵乳感官評分與滇紅茶粉添加量（X1）、蔗糖添加量（X2）、發(fā)酵時間（X3）的二次方程模型為：Y1=81.11+0.69X1-0.14X2-0.024X3+0.74X1X2+0.83X1X3+0.13X2X3+0.073X12-0.71X22-0.078X3。

表3 滇紅茶凝固型發(fā)酵乳發(fā)酵條件優(yōu)化響應面試驗設計及結(jié)果Table 3 Design and results of response surface experiments for fermentation conditions optimization of Dian black tea set fermented milk

表4 響應面試驗回歸模型方差分析Table 4 Variance analysis of regression model of response surface experiments

由表4方差分析可知，凝固型滇紅茶發(fā)酵乳感官評分回歸模型顯著性檢驗P=0.007 4＜0.05，模型極顯著；凝固型滇紅茶發(fā)酵乳感官評分回歸模型失擬性檢驗P=0.682 8＞0.05，凝固型滇紅茶發(fā)酵乳感官評分失擬項不顯著；凝固型滇紅茶發(fā)酵乳感官評分回歸診斷決定系數(shù)為R2=0.853 9，表明預測效果較好，可用于預測凝固型滇紅茶發(fā)酵乳感官評分受各因素的影響情況。凝固型滇紅茶發(fā)酵乳感官評分擬合變異系數(shù)（coefficient of variance，CV）值分別為0.85%，表明試驗誤差小、可信度高，具有一定的實踐指導意義。由表4可知，在所取因素水平范圍內(nèi)，各因素對凝固型滇紅茶發(fā)酵乳感官評分影響的順序分別為X1滇紅茶粉添加量＞X2蔗糖添加量＞X3發(fā)酵時間。

2.2.2 影響因素交互作用

由表4可知，X1與X2、X1與X3之間交互作用顯著（P＜0.05），對凝固型滇紅茶發(fā)酵乳感官品質(zhì)影響較大。由圖4可知，凝固型滇紅茶發(fā)酵乳感官評分隨滇紅茶粉的添加量和蔗糖添加量的增加而增加的趨勢，在滇紅茶粉的添加量和蔗糖添加量為0.3%及9.2%時，凝固型滇紅茶發(fā)酵乳感官評分值最大，之后隨著蔗糖添加量的增加，凝固型滇紅茶發(fā)酵乳感官評分開始呈現(xiàn)下降趨勢，與方差分析結(jié)果相符。凝固型滇紅茶發(fā)酵乳感官評分隨著滇紅茶粉添加量以及發(fā)酵時間的增加呈現(xiàn)先略微下降而后慢慢增高的趨勢，滇紅茶粉添加量以及發(fā)酵時間為0.3%及11 h時，凝固型滇紅茶發(fā)酵乳的感官評分值最大；交互作用顯著與方差分析結(jié)果一致。

圖4 滇紅茶粉添加量與蔗糖添加量、滇紅茶粉添加量與發(fā)酵時間交互作用對滇紅茶凝固型發(fā)酵乳感官評分影響的響應曲面與等高線Fig.4 Response surface plots and contour lines of effects of interaction between Dian black tea powder and sucrose addition,Dian black tea powder addition and fermentation time on the sensory score of Dian black tea set fermented milk

2.2.3 最佳條件的確定和回歸模型的驗證

本次試驗中回歸模型通過響應面法得到最優(yōu)凝固型滇紅茶發(fā)酵乳為滇紅茶粉添加量0.3%，蔗糖添加量9.21%，發(fā)酵時間11.09 h，凝固型滇紅茶發(fā)酵乳的感官評分理論值為82.45分?？紤]實際操作情況與設備參數(shù)狀況，調(diào)整凝固型滇紅茶發(fā)酵乳工藝條件為滇紅茶粉添加量0.3%，蔗糖添加量9.2%，發(fā)酵時間11 h，在上述最佳條件下進行驗證試驗，得到凝固型滇紅茶發(fā)酵乳的感官評分實際值為（82.33±1.47）分，與理論值接近。

2.3 產(chǎn)品質(zhì)量

2.3.1 凝固型滇紅茶發(fā)酵乳感官指標

凝固型滇紅茶發(fā)酵乳呈茶棕色、色澤均勻一致，黏附性較強，無乳清分離的現(xiàn)象，口感較為黏稠，入口后能夠很好地呈現(xiàn)滇紅茶風味。

2.3.2 理化指標和微生物指標

對普通發(fā)酵乳和滇紅茶味發(fā)酵乳進行質(zhì)量檢驗，相關(guān)理化和微生物指標結(jié)果如表5所示。

表5 滇紅茶凝固型發(fā)酵乳理化指標和微生物指標檢測結(jié)果Table 5 Detection results of physicochemical indicators and microbial indicators of Dian black tea set fermented milk

由表5可知，凝固型滇紅茶發(fā)酵乳的脂肪含量為（3.17±0.27）g/100g、非脂乳固體為（8.33±0.19）g/100 g、蛋白質(zhì)為（3.22±0.14）g/100 g、pH為4.1±0.2、酸度91.3°T、持水力84.9%、黏度9 100 mPa·s，乳酸菌數(shù)達到1.0×107～1.0×108CFU/mL，符合國家標準要求。

3 結(jié)論

本研究以滇紅茶粉、生鮮牛乳為原料，接種乳酸菌發(fā)酵生產(chǎn)凝固型滇紅茶發(fā)酵乳。在單因素試驗結(jié)果的基礎上，利用響應面中心復合設計試驗，對凝固型滇紅茶發(fā)酵乳的制作工藝條件進行優(yōu)化。結(jié)果表明，凝固型滇紅茶發(fā)酵乳的最佳工藝條件確定為滇紅茶粉添加量0.3%，蔗糖添加量9.2%，發(fā)酵時間11 h。在此優(yōu)化工藝條件下，所得凝固型滇紅茶發(fā)酵乳感官評分為82.33分，質(zhì)地均勻、酸甜適中、口感細膩、凝結(jié)狀態(tài)良好，且有濃郁的乳香味和滇紅茶獨特的風味。脂肪含量為3.17 g/100 g，非脂乳固體為8.33 g/100 g，蛋白質(zhì)為3.22 g/100 g，酸度為91.3 °T，pH值4.1，持水力為84.9%，黏度為9 100 mPa·s，微生物指標符合相關(guān)國標要求，為發(fā)酵乳品類的增加及滇紅茶資源的開發(fā)利用提供參考。