鐵皮石斛凝固型酸奶工藝優(yōu)化研究

于金輝，高 晗，崔勝文，賀億杰

（1.河南科技學(xué)院，河南 新鄉(xiāng)453003；2.漯河食品職業(yè)學(xué)院，河南 漯河462300）

酸奶是由鮮牛奶或乳粉發(fā)酵而成的，富含蛋白質(zhì)、鈣和維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。酸奶是一種集營(yíng)養(yǎng)與保健為一體的乳制品，其中含有的益生菌和其代謝產(chǎn)物對(duì)人體的腸道有益，能抑制腸道內(nèi)有害微生物的繁殖，具有預(yù)防疾病和促進(jìn)消化等作用[1]。酸奶不僅營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富，而且能夠滿足乳糖不耐癥人群對(duì)酸奶的需求。近年來，功能性酸奶日益被追捧，越來越多研究人員和生產(chǎn)廠家關(guān)注功能性酸奶的開發(fā)和生產(chǎn)，如黑木耳多糖酸奶[1]、紅棗酸奶[2]、枸杞酸奶[3]等。

石斛（Dendrobium officinale）為蘭科石斛屬多種植物的莖供用。中國(guó)藥典（2005年版）中主要以金釵石斛（Dendrobium nobile）、鐵皮石斛（D.candidum，亦稱“耳環(huán)石斛”）、馬鞭石斛（D.fimbriatum）3種為主，此外又環(huán)草石斛（D.loddigesii）、黃草石斛（D.chrysanthum）等約21種近似種可用[4]。其中鐵皮石斛（干品習(xí)稱“鐵皮楓斗”或“耳環(huán)石斛”）以其成活率低、生長(zhǎng)緩慢、功能成分含量高等特點(diǎn)被視為珍稀藥材。鐵皮石斛具有獨(dú)特的藥用價(jià)值，其主要有效成分是多糖，多糖含量高達(dá)20%～30%，其所含的石斛多糖、生物堿、氨基酸、微量元素等成分可增強(qiáng)機(jī)體免疫力[5]、緩解白內(nèi)障、抗氧化、抑制腫瘤、改善糖尿病、防止萎縮性胃炎；中醫(yī)一致認(rèn)為鐵皮石斛有養(yǎng)陰益胃、生津止渴等功能[6]。隨著健康產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，越來越多的消費(fèi)者開始關(guān)注自身健康，因此以鐵皮石斛為原料的功能性產(chǎn)品應(yīng)勢(shì)而生。試驗(yàn)以鐵皮石斛水提物和奶粉為原料，經(jīng)乳酸菌等腸道益生菌發(fā)酵制得凝固型酸奶，為鐵皮石斛作為藥食同源植物原料在功能食品的應(yīng)用上提供一種新途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鐵皮石斛、奶粉、蔗糖，均為市售；保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌，山東君樂生物技術(shù)有限公司提供。

1.2 儀器與設(shè)備

HZT-A+300型電子天平，福州華志科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；HH型水浴鍋，金壇市中大儀器廠產(chǎn)品；BCD-220WMGL型冰箱，海爾智家股份有限公司產(chǎn)品；電磁爐，廣東美的盛會(huì)電器制造有限公司產(chǎn)品；XF-86型酸奶機(jī)，廣州市艾拓機(jī)電制造有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)方法

根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，選出影響鐵皮石斛凝固型酸奶品質(zhì)的4個(gè)最主要因素，即鐵皮石斛提取物添加量、蔗糖添加量、菌接種量和發(fā)酵時(shí)間進(jìn)行單因素試驗(yàn)、正交試驗(yàn)和模糊數(shù)學(xué)綜合感官評(píng)價(jià)。

1.3.1 鐵皮石斛水提物的提取方法

鐵皮石斛水提物的制備按照Luo Q L等人[7]的方法并稍作改動(dòng)。將鐵皮石斛的干燥莖（1 kg）研成粉末，并在室溫下用85%乙醇提取1 d，將其過濾以除去脂溶性成分，再將獲得的乙醇萃取殘留物干燥，并用熱水（81℃）萃取2次，每次88 min；合并所有水提取物并過濾，并將混合物儲(chǔ)存在4℃的冰箱中，以備下一步研究。

1.3.2 工藝流程

原料提取→過濾→調(diào)配（添加奶粉、蔗糖）→攪拌均勻→殺菌（溫度95℃，時(shí)間10 min）→經(jīng)水浴冷卻（溫度42℃）→接菌→分裝→酸奶發(fā)酵→冷藏（溫度2～4℃）→成品。

1.3.3 感官評(píng)價(jià)

由專業(yè)人員（10人）組成評(píng)定小組，對(duì)鐵皮石斛凝固型酸奶進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，建立一個(gè)模糊數(shù)學(xué)綜合感官評(píng)價(jià)的方法進(jìn)行評(píng)價(jià)[8-9]。

鐵皮石斛凝固型酸奶感官品質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

評(píng)價(jià)因素集M的確立：選擇鐵皮石斛酸奶的色澤（m1）、組織狀態(tài)（m2）、口感（m3）、風(fēng)味（m4）構(gòu)成模糊數(shù)學(xué)綜合感官評(píng)價(jià)的因素集，得到成品的評(píng)價(jià)因素集M={m1，m2，m3，m4}。

評(píng)價(jià)等級(jí)集N的確立：評(píng)價(jià)等級(jí)集N為對(duì)上述因素集M中每個(gè)因素的評(píng)價(jià)，經(jīng)過感官評(píng)定組的討論，確定成品的評(píng)價(jià)為優(yōu)（n1）、良（n2）、中（n3）、差（n4），即酸奶的評(píng)價(jià)等級(jí)集為N={n1，n2，n3，n4}。

評(píng)價(jià)權(quán)重集A的確立：評(píng)價(jià)權(quán)重實(shí)際上就是各因素的重要程度。4個(gè)指標(biāo)的感官得分與總分?jǐn)?shù)的比值即為權(quán)重。由表1可知，酸奶各因素的權(quán)重分別為色澤0.20，組織狀態(tài)0.30，口感0.30，風(fēng)味0.20，即得權(quán)重集A={0.20，0.30，0.30，0.20}。

1.3.4 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

（1）鐵皮石斛水提物添加量。鐵皮石斛凝固型酸奶制作中分別加入鐵皮石斛水提物添加量（5%，10%，15%，20%，25%，30%），蔗糖添加量8%，菌接種量1%，發(fā)酵時(shí)間8 h，考查其對(duì)感官品質(zhì)的影響。

表1 鐵皮石斛凝固型酸奶感官品質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

（2）蔗糖添加量。鐵皮石斛凝固型酸奶制作中分別加入蔗糖添加量（4%，6%，8%，10%，12%，14%），鐵皮石斛水提物添加量15%，菌種接種量1%，發(fā)酵時(shí)間8 h時(shí)，考查其對(duì)感官品質(zhì)的影響。

（3）菌接種量。鐵皮石斛凝固型酸奶制作中菌種接種量分別是（0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%，3.0%)，鐵皮石斛水提物添加量15%，蔗糖添加量8%，發(fā)酵時(shí)間8 h時(shí)，考查其對(duì)感官品質(zhì)的影響。

（4）發(fā)酵時(shí)間。鐵皮石斛凝固型酸奶制作中發(fā)酵時(shí)間分別為（5，6，7，8，9，10 h），鐵皮石斛水提物添加量15%，蔗糖添加量8%，菌種接種量1%時(shí)，考查其對(duì)感官品質(zhì)的影響。

1.3.5 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在上述單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取鐵皮石斛水提物添加量、蔗糖添加量、菌接種量和發(fā)酵時(shí)間為考查因素，采用L9（34）的正交試驗(yàn)對(duì)鐵皮石斛凝固型酸奶進(jìn)行工藝優(yōu)化。

正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表2。

表2 正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

1.4 數(shù)據(jù)處理

感官評(píng)價(jià)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)滿分為100分，試驗(yàn)結(jié)果是各自評(píng)分總分的平均值（10人）。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)研究

2.1.1 最佳鐵皮石斛水提物添加量的確定

鐵皮石斛水提物添加量對(duì)凝固型酸奶品質(zhì)的影響見表3。

表3 鐵皮石斛水提物添加量對(duì)凝固型酸奶品質(zhì)的影響

由表3可知，鐵皮石斛水提物添加量過低時(shí)，成品酸奶顏色較淺，風(fēng)味不明顯；鐵皮石斛水提物添加量過高時(shí)，鐵皮石斛凝固型酸奶顏色較深，組織狀態(tài)較差；當(dāng)鐵皮石斛水提物添加量為20%時(shí)，成品酸奶具有良好的色澤，均勻的質(zhì)地和明顯的酸奶及鐵皮石斛的風(fēng)味，得分最高為92分。故選取鐵皮石斛水提物添加量20%。

2.1.2 最佳蔗糖添加量的確定

蔗糖添加量對(duì)凝固型酸奶品質(zhì)的影響見表4。

表4 蔗糖添加量對(duì)凝固型酸奶品質(zhì)的影響

由表4可知，過低的蔗糖添加量，會(huì)導(dǎo)致成品風(fēng)味過酸，組織狀態(tài)和口感都較差；當(dāng)蔗糖添加量為8%時(shí)，成品奶口感較佳，具有均勻的質(zhì)地，得分最高為93分；當(dāng)蔗糖添加量過高時(shí)，成品酸奶口感過甜，組織狀態(tài)和風(fēng)味下降。故取蔗糖添加量8%。

2.1.3 最佳接種量的確定

接種量對(duì)凝固型酸奶品質(zhì)的影響見表5。

菌種在酸奶發(fā)酵過程中起著至關(guān)重要的影響，菌種的多少會(huì)直接影響酸奶成品的品質(zhì)高低和凝固狀態(tài)。而且某種程度上，菌種的接種量與發(fā)酵時(shí)間成反比，菌種的接種量過低，會(huì)使得發(fā)酵時(shí)間增長(zhǎng)，資源浪費(fèi)；菌種的接種量較高，會(huì)影響酸奶凝乳狀態(tài)變差容易導(dǎo)致乳清析出。由表5可知，當(dāng)接種量為0.5%時(shí)，成品酸奶的風(fēng)味及組織狀態(tài)較差；當(dāng)添加量為1.5%時(shí)，成品酸奶的風(fēng)味和組織狀態(tài)較好，石斛風(fēng)味較濃，得分最高；接種量大于1.5%后，再繼續(xù)增加接種量，得分反而下降。故選取接種量1.5%。

表5 接種量對(duì)凝固型酸奶品質(zhì)的影響

2.1.4 最佳發(fā)酵時(shí)間的確定

發(fā)酵時(shí)間對(duì)凝固型酸奶品質(zhì)的影響見表6。

表6 發(fā)酵時(shí)間對(duì)凝固型酸奶品質(zhì)的影響

發(fā)酵時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)酸奶的凝固狀態(tài)影響較為突出，酸奶的發(fā)酵時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致后酸化，不僅降低酸奶的口感，還會(huì)降低乳酸菌的活性。試驗(yàn)在發(fā)酵溫度為42℃時(shí)，研究了5～10 h發(fā)酵時(shí)間對(duì)酸奶成品品質(zhì)的影響。由表6可知，發(fā)酵時(shí)間為4 h時(shí)，成品酸奶有較差的凝固性；當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為7 h時(shí)，成品酸奶有較好的凝固性、均勻的質(zhì)地、濃郁的風(fēng)味，得分最高；但當(dāng)發(fā)酵時(shí)間大于7 h時(shí)，感官得分逐漸降低。故選取發(fā)酵時(shí)間7 h。

2.2 鐵皮石斛凝固型酸奶工藝優(yōu)化研究

正交試驗(yàn)結(jié)果與分析見表7。

由表7可知，各因素對(duì)成品酸奶的影響依次為A>C>B=D，即鐵皮石斛水提物添加量>接種量>蔗糖添加量=發(fā)酵時(shí)間；根據(jù)正交試驗(yàn)的結(jié)果分析最佳組合為A2B2C3D3，即鐵皮石斛水提物添加量20%，蔗糖添加量8%，接種量2%，發(fā)酵時(shí)間8 h為鐵皮石斛凝固型酸奶的最佳工藝配方。

2.3 模糊數(shù)學(xué)綜合感官結(jié)果分析

模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果見表8。

由表8可知，1～9號(hào)酸奶樣品的模糊矩陣：

表7 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

表8 模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)模糊變換的原理，將權(quán)重A與模糊關(guān)系矩陣Rj相乘得到綜合評(píng)價(jià)結(jié)果Yj。

Y1=(0.52 0.19 0.13 0.16)，為1號(hào)酸奶樣品的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。結(jié)果表明，在鐵皮石斛水提物添加量15%，蔗糖添加量6%，接種量1%，發(fā)酵時(shí)間6 h的條件下獲得的酸奶，52%的人認(rèn)為它很出色，19%的人認(rèn)為它很好，13%的人認(rèn)為它是中等，16%的人認(rèn)為它很差。采用相同的運(yùn)算方法來獲得通過其他8組試驗(yàn)制備的酸奶樣品的綜合評(píng)估結(jié)果：Y2=（0.55 0.16 0.16 0.13），Y3=（0.59 0.17 0.22 0.02），Y4=（0.60 0.19 0.21 0），Y5=（0.69 0.18 0.13 0），Y6=（0.51 0.16 0.20 0.13），Y7=（0.45 0.14 0.15 0.26），Y8=（0.46 0.16 0.23 0.15），Y9=（0.38 0.16 0.23 0.23）。

從上述綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果可以看出，認(rèn)為通過5號(hào)測(cè)試產(chǎn)生的樣品最優(yōu)異的人數(shù)為69%。優(yōu)良率是87%，沒有人認(rèn)為是差。因此，確定具有最佳綜合評(píng)估結(jié)果的5號(hào)測(cè)試的工藝參數(shù)。其中，在鐵皮石斛水提物添加量20%，蔗糖添加量8%，接種量2%，發(fā)酵時(shí)間6 h的條件下獲得的酸奶工藝參數(shù)最佳。

3 結(jié)論

以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)鐵皮石斛凝固型酸奶的指標(biāo)，對(duì)鐵皮石斛凝固型酸奶的配方和工藝進(jìn)行正交試驗(yàn)優(yōu)化，最佳工配方和工藝參數(shù)為鐵皮石斛水提物添加量20%，蔗糖添加量8%，接種量2%，在42℃條件下發(fā)酵8 h后于4℃冰箱冷藏12 h。試驗(yàn)為鐵皮石斛凝固型酸奶制備提供一種新的工藝方法。