低聚木糖番茄酸奶的工藝研究

◎ 黎素玲，余森艷，何渺源，袁柳鳳，朱金蓮，張?jiān)娏?/p>

（廣西民族師范學(xué)院 化學(xué)與生物工程學(xué)院，廣西 崇左 532200）

番茄，又稱西紅柿，屬茄科，一年生或多年生草本植物，色澤鮮美，番茄含有豐富的胡蘿卜素、維生素C、B族維生素、番茄紅素，其中維生素C含量較高，可以彌補(bǔ)牛乳中維生素C的不足。番茄所富含的番茄紅素可以預(yù)防心腦血管疾病、提高免疫力、延緩衰老等，對(duì)各種癌癥及動(dòng)脈硬化等病癥也有顯著的預(yù)防效果，有“植物黃金”之稱[1]。傳統(tǒng)酸奶生產(chǎn)常使用的菌種是嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌，這兩種菌均無法耐受胃酸和膽汁的破壞作用，即使有少量活菌進(jìn)入腸道內(nèi)也不能定殖而被排出體外，起生理作用的只有發(fā)酵產(chǎn)物。因此，本研究在酸奶中添加低聚木糖，不僅可起到促進(jìn)體內(nèi)雙歧桿菌增殖的作用，還可提高腸道內(nèi)有益菌的比例[2]，同時(shí)也能彌補(bǔ)酸奶中維生素不足的缺點(diǎn)，以期進(jìn)一步提高酸奶的功能性。

在乳酸發(fā)酵過程中，鮮牛奶中的酪蛋白遇酸凝固，成為有彈性的凝塊，顏色乳白、氣味清香、酸甜可口[3]，酸奶作為功能保健食品[4]，比鮮奶更易于被人體腸道吸收，人們也越來越追求健康、美味、具有功能性的復(fù)合型酸奶。目前市場(chǎng)上主要以果味型酸奶居多，蔬菜型酸奶鮮有。為此，本實(shí)驗(yàn)在酸奶研制中添加番茄，以拓展酸奶花色品種，同時(shí)也為番茄的深加工和應(yīng)用開辟新途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與菌種

番茄、伊利純牛奶、蔗糖：均為市售；低聚木糖：山東龍力生物科技有限公司；木薯變性淀粉：河南萬邦化工科技有限公司；發(fā)酵菌種（嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌）：安琪酵母股份有限公司。

1.1.2 儀器與設(shè)備

JYZ-E3C原汁機(jī)：九陽股份有限公司；C21-WT21O3A電磁爐：廣東美的生活電器制造有限公司；YP5002型電子天平：上海佑科儀器儀表有限公司；RCD-1A高速均質(zhì)乳化機(jī)：常州越新儀器制造有限公司；LRH-400A生化培養(yǎng)箱：廣東泰宏君科學(xué)儀器股份有限公司；BD-320HEM冰箱：青島海爾特種電冰柜有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程

低聚木糖番茄酸奶生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

圖1 低聚木糖番茄酸奶生產(chǎn)工藝流程圖

1.2.2 操作要點(diǎn)

（1）番茄的選擇。應(yīng)選擇新鮮飽滿，果形中等，果面光滑，果蒂小、淺，顏色鮮紅而全果著色均勻、果肉厚實(shí)的成熟番茄。

（2）番茄汁的制備。番茄去蒂、洗凈后，采用95 ℃熱力去皮，切塊，打漿過濾，得到番茄原汁。

（3）混料、均質(zhì)。將低聚木糖、蔗糖、木薯變性淀粉加入牛奶中，再與番茄汁混合，預(yù)熱后對(duì)混合液進(jìn)行均質(zhì)。

（4）殺菌、冷卻。滅菌溫度為85 ℃，保持15 min。由于高溫對(duì)番茄的營養(yǎng)成分尤其是維生素的破壞較大，而番茄汁屬于酸性食品，故可采用低溫巴氏殺菌處理[5]。殺菌后立即冷卻到40～45 ℃。

（5）恒溫發(fā)酵。在無菌條件下添加發(fā)酵菌種（保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌），到混合液中攪拌均勻，迅速裝罐密封，置于43 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵時(shí)間為7～8 h。在發(fā)酵期間注意避免產(chǎn)品振動(dòng)，保持溫度恒定，以免影響酸奶的組織狀態(tài)。

（6）冷卻后熟。發(fā)酵結(jié)束后迅速將成品冷卻至10～15 ℃，然后置于4～7 ℃的冷藏室內(nèi)冷藏后熟24 h，以更好地促進(jìn)酸奶風(fēng)味物質(zhì)形成。

1.3 成品質(zhì)量評(píng)價(jià)

1.3.1 感官評(píng)定方法

采用感官評(píng)定法，參考相關(guān)感官評(píng)價(jià)資料制定酸奶的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，由20位具有感官評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)人員，對(duì)酸奶產(chǎn)品的組織狀態(tài)、口感、色澤、風(fēng)味4個(gè)方面進(jìn)行綜合評(píng)定，滿分100分，評(píng)定時(shí)對(duì)同一樣品按順序重復(fù)進(jìn)行兩次評(píng)分，取平均值。酸奶感官檢驗(yàn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

1.3.2 產(chǎn)品指標(biāo)測(cè)定

酸度參照國家標(biāo)準(zhǔn)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品酸度的測(cè)定》（GB 5009.239—2016）方法檢測(cè)。大腸菌群數(shù)根據(jù)GB 4789.3—2016中的第二法大腸菌群平板計(jì)數(shù)法檢測(cè)。

表1 低聚木糖番茄酸奶感官評(píng)分表

1.4 單因素試驗(yàn)

（1）木薯變性淀粉添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響。在低聚木糖添加量為0.45%、番茄汁添加量為30%、菌種添加量為3%、蔗糖添加量為7%條件下發(fā)酵，探究木薯變性淀粉添加量分別為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%時(shí)對(duì)酸奶品質(zhì)的影響，以確定適宜的木薯變性淀粉添加量。

（2）低聚木糖添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響。在番茄汁添加量為30%、菌種添加量為3%、蔗糖添加量為7%、木薯變性淀粉添加量為2%條件下發(fā)酵，探究低聚木糖添加量分別為0.25%、0.35%、0.45%、0.55%和0.65%時(shí)對(duì)酸奶品質(zhì)的影響，以確定適宜的低聚木糖添加量。

（3）番茄汁添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響。在低聚木糖添加量為0.45%、菌種添加量為3%、蔗糖添加量為7%、木薯變性淀粉添加量為2%條件下發(fā)酵，探究番茄汁分別為10%、20%、30%、40%和50%時(shí)對(duì)酸奶品質(zhì)的影響，以確定適宜的番茄汁添加量。

（4）菌種添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響。在低聚木糖添加量為0.45%、番茄汁添加量為30%、蔗糖添加量為7%、木薯變性淀粉添加量為2%條件下發(fā)酵，探究菌種添加量分別為1%、2%、3%、4%和5%時(shí)對(duì)酸奶品質(zhì)的影響，以確定適宜的菌種添加量。

（5）蔗糖添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響。在低聚木糖添加量為0.45%、番茄汁添加量為30%、菌種添加量為3%、木薯變性淀粉添加量為2%條件下發(fā)酵，探究蔗糖添加量分別為4%、5%、6%、7%和8%時(shí)對(duì)酸奶品質(zhì)的影響，以確定適宜的蔗糖添加量。

1.5 正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以低聚木糖（A）、番茄汁（B）、菌種（C）、蔗糖（D）為影響因素，以感官評(píng)分為指標(biāo)，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)L9（34）以確定低聚木糖番茄酸奶的最佳工藝條件。正交試驗(yàn)因素水平如表2所示。

表2 正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)表

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 木薯變性淀粉添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響

從圖2可見，感官評(píng)分隨著木薯變性淀粉添加量的增加先上升后下降，當(dāng)變性淀粉添加量為2%時(shí)，酸奶組織狀態(tài)均勻，有光澤，口感細(xì)膩，感官評(píng)分最高。由于變性淀粉添加量偏低時(shí)，酸奶組織不穩(wěn)定，有少量乳清析出；當(dāng)變性淀粉添加偏高時(shí)，酸奶口感較為粗糙，使感官評(píng)分降低。因此，在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中木薯變性淀粉均按2%比例添加。

圖2 木薯變性淀粉添加量對(duì)酸奶感官品質(zhì)的影響圖

2.1.2 低聚木糖添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響

從圖3可見，隨著低聚木糖添加量的增加，酸奶的感官評(píng)分呈先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)?shù)途勰咎翘砑恿繛?.45%時(shí)，感官評(píng)分最高，但繼續(xù)增加低聚木糖添加量時(shí)，其感官評(píng)分反而下降，其原因可能是低聚木糖添加量較多時(shí)，會(huì)抑制菌種的生長(zhǎng)[6]，使產(chǎn)酸能力變?nèi)?，?dǎo)致酸奶組織狀態(tài)不佳，風(fēng)味不足。因此選擇低聚木糖添加量為0.35%、0.45%、0.55%用于正交試驗(yàn)。

圖3 低聚木糖添加量對(duì)酸奶感官品質(zhì)的影響圖

2.1.3 番茄汁添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響

由圖4可以看出，當(dāng)其他因素一定時(shí)，隨著番茄汁添加量的逐漸增加，感官評(píng)分先增加后減少。當(dāng)番茄汁添加量為10%，酸奶中番茄的風(fēng)味明顯不足，且組織狀態(tài)不穩(wěn)定，這可能是因?yàn)榉阎嵝?，?huì)導(dǎo)致發(fā)酵乳pH值降低，使乳蛋白處于不穩(wěn)定狀態(tài)[7]。當(dāng)番茄汁添加量為30%時(shí)感官評(píng)價(jià)分最高，制得的酸奶富有番茄特有的清香味，保持了酸奶本身特性；但當(dāng)番茄汁添加量增加至40%～50%時(shí)，會(huì)出現(xiàn)乳清分離現(xiàn)象，且番茄風(fēng)味過于突出，失去酸奶原有的乳香風(fēng)味。因此，選擇番茄汁添加量為20%、30%、40%用于正交試驗(yàn)。

圖4 番茄汁添加量對(duì)酸奶感官品質(zhì)的影響圖

2.1.4 菌種添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響

由圖5可見，隨著菌種添加量的增加，酸奶的感官評(píng)分呈先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)菌種添加量為1%時(shí)，酸奶的凝固性較差，且有乳清析出。當(dāng)菌種添加量增加到3%時(shí)，酸奶的口感細(xì)膩光滑，酸甜適中，凝固狀態(tài)穩(wěn)定，無乳清析出，感官評(píng)分最高。當(dāng)菌種添加量增加至5%時(shí)，酸度過高，會(huì)有乳清析出。因此，選擇菌種添加量為2%、3%、4%用于正交試驗(yàn)。

圖5 菌種添加量對(duì)酸奶感官品質(zhì)的影響圖

2.1.5 蔗糖添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響

由圖6可見，酸奶的感官評(píng)分隨著蔗糖添加量的增加先上升而降低。番茄中含有豐富的葡萄糖和果糖，發(fā)酵過程呈上升趨勢(shì)的原因可能是番茄中有機(jī)酸的增加促進(jìn)了蔗糖的水解[8]。蔗糖添加量為4%時(shí)，酸奶甜度不足，風(fēng)味較差，隨著蔗糖添加量增加，酸甜味逐漸調(diào)和，當(dāng)添加量為6%時(shí)，感官評(píng)分最高，酸奶口感光滑細(xì)膩，酸甜適中，組織狀態(tài)良好，無乳清析出。當(dāng)酸奶的添加量繼續(xù)增加，會(huì)導(dǎo)致酸奶甜度過高，酸度不足，感官評(píng)分反而下降。因此，選擇蔗糖添加量為5%、6%、7%用于正交試驗(yàn)。

圖6 蔗糖添加量對(duì)酸奶感官品質(zhì)的影響圖

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

從表3的極差分析可知，影響酸奶感官品質(zhì)因素的主次順序是：B＞C＞A＞D，即番茄汁的添加量是主要因素，菌種添加量次之，隨后是低聚木糖添加量，蔗糖添加量影響因素最小。A2B1C2D1為最優(yōu)因素組合，即低聚木糖0.45%，番茄汁20%，菌種3%，蔗糖5%。

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果表

由于正交試驗(yàn)的最優(yōu)因素組合A2B1C2D1并未出現(xiàn)在正交試驗(yàn)表中，為了更好地探究低聚木糖番茄酸奶的最佳工藝參數(shù)，按照A2B1C2D1組合進(jìn)行3次平行驗(yàn)證試驗(yàn)取平均值，得到產(chǎn)品的感官評(píng)分為92.5分，高于正交試驗(yàn)表中其他方案。在此最優(yōu)工藝條件下所制得的酸奶呈均勻淡粉色，組織狀態(tài)良好，口感質(zhì)地細(xì)膩，酸甜適中，風(fēng)味獨(dú)特，品質(zhì)最佳。

2.3 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)

以最佳工藝參數(shù)生產(chǎn)的低聚木糖番茄酸奶為樣品，測(cè)定得到其主要質(zhì)量指標(biāo)。色澤：呈淡粉色，色澤均勻，有光澤；風(fēng)味：具有酸奶特有的濃郁香氣及番茄汁的清香，氣味協(xié)調(diào)；口感：酸甜適中，滋味柔和；組織狀態(tài)：質(zhì)地細(xì)膩，整體均勻，無乳清析出。酸度為87°T，大腸菌群≤2 MPN·mL-1，符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

低聚木糖番茄酸奶的最優(yōu)生產(chǎn)工藝參數(shù)為：當(dāng)發(fā)酵溫度為43 ℃時(shí)，木薯變性淀粉添加量2%，低聚木糖0.45%，番茄汁20%，菌種3%，蔗糖5%，在此最優(yōu)工藝條件下研制的低聚木糖番茄酸奶呈淡粉色，組織狀態(tài)良好，無乳清析出，口感細(xì)膩，酸甜適宜，兼具酸奶與番茄的獨(dú)特風(fēng)味。

目前市面上的酸奶主要以蔗糖作為甜味劑，且以果味型酸奶居多，本研究添加對(duì)腸道雙歧桿菌具有增殖效應(yīng)的功能性低聚木糖，并加入番茄汁，一方面可以減少蔗糖的使用量，另一方面對(duì)蔬菜風(fēng)味酸奶的研制進(jìn)行了嘗試，增加了酸奶的花色品種，所制得的酸奶集美味、營養(yǎng)、健康于一體，作為一種功能性酸奶具有較好的開發(fā)前景。