柑橘汁木糖醇酸奶的工藝

熊榮園，王黎明，羅通彪，尚英，冉茂中，康林芝

1.南充職業(yè)技術(shù)學(xué)院（南充 637000）；2.四川省南充市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局（南充 637000）；3.韶關(guān)學(xué)院英東食品學(xué)院（韶關(guān) 512000）

柑橘是柑、桔、橙等水果的總稱，其優(yōu)良品種較多，是世界上第一大水果。柑橘酸甜可口、營養(yǎng)豐富，具有很高的食藥用價值[1]。柑橘中不僅含有蛋白質(zhì)、脂肪、糖、多種礦物質(zhì)，以及蘋果酸、檸檬酸等有機(jī)酸，還含有多種生物活性物質(zhì)，如類黃酮、單萜、香豆素、類胡蘿卜素等[2-3]。為提高柑橘的附加值，柑橘常被用來加工成柑橘果酒[4]、柑橘罐頭[5]、柑橘果汁[6]等。南充素有“果城”之稱，柑橘的品種多，產(chǎn)量大，優(yōu)果適于鮮售，選擇殘次的柑橘加工酸奶可提升其經(jīng)濟(jì)價值。

酸奶的生產(chǎn)制作核心技術(shù)是乳酸菌發(fā)酵，它決定著酸奶的口味與質(zhì)量。乳酸菌具有改善胃腸道功能、降低血清膽固醇、增強(qiáng)免疫力、增加營養(yǎng)等功效[7-10]。發(fā)酵酸奶的菌種來源不同，其發(fā)酵特性，酸奶的品質(zhì)、風(fēng)味也各不相同[11]。目前生產(chǎn)上，發(fā)酵酸奶常用的菌種有嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌兩類。發(fā)酵酸奶也添加各種配料來調(diào)整酸奶的口味和品質(zhì)，多數(shù)添加果蔬，如紅棗[12]、石榴[13]、綠豆[14]等，豐富酸奶的口感及營養(yǎng)。

試驗(yàn)以南充的殘次柑橘作為原料，取汁為發(fā)酵基質(zhì)，選擇植物乳桿菌、嗜熱鏈球菌、德氏乳桿菌保加利亞亞種作為發(fā)酵菌種進(jìn)行混合發(fā)酵，用木糖醇代替?zhèn)鹘y(tǒng)的蔗糖作為甜味劑，通過單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)，以模糊數(shù)學(xué)法進(jìn)行感官評定，確定柑橘汁木糖醇酸奶的最佳工藝條件，并對發(fā)酵成熟的酸奶進(jìn)行理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)測定，為柑橘汁木糖醇酸奶的工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

柑橘：采用本地質(zhì)地新鮮、無污染、無腐爛的殘次柑橘。

植物乳桿菌（泡菜中分離得到，實(shí)驗(yàn)室自行保存）；嗜熱鏈球菌、德氏乳桿菌保加利亞亞種（山東悠樂滋生物科技有限公司）；木糖醇（食品級，購于山東龍力生物科技股份有限公司）；黃原膠、果膠（食品級，市售）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

電子天平；榨汁機(jī)；恒溫發(fā)酵箱；均質(zhì)機(jī)；凱氏定氮儀；超凈工作臺；等。

1.3 工藝流程及工藝要點(diǎn)

柑橘汁的制備→發(fā)酵菌種的制備→原料混合→裝瓶→均質(zhì)→巴氏滅菌（95 ℃、5 min）→冷卻（42℃）→加發(fā)酵液→恒溫發(fā)酵→冷卻后熟→成品

1.3.1 柑橘汁的制備

原料選擇→預(yù)處理→榨汁→滅酶→澄清→冷卻備用

1) 原料選擇：選用新鮮、無污染、無腐爛的殘次柑橘。

2) 預(yù)處理：清洗、去皮、去籽。

3) 榨汁：放入榨汁機(jī)中，破碎榨汁，再用過濾網(wǎng)過濾取汁，加入適量的抗壞血酸進(jìn)行護(hù)色。

4) 滅酶：于100 ℃煮沸2 min，滅酶、殺菌，并快速冷卻至室溫。

5) 澄清：柑橘汁中添加0.2%果膠酶，溫度50℃，時間3 h，分解柑橘汁中的果膠物質(zhì)而使得柑橘汁澄清。

1.3.2 發(fā)酵菌種的制備

將低溫下保存的植物乳桿菌、嗜熱鏈球菌、德氏乳桿菌保加利亞亞種以1∶1∶1比例添加至滅菌純牛乳中，于42 ℃進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，作為接種柑橘汁的發(fā)酵劑備用。

1.3.3 原料混合

按設(shè)計(jì)的濃度梯度添加純牛乳、木糖醇、柑橘汁及0.3%穩(wěn)定劑，裝瓶并攪拌。

1.3.4 均質(zhì)

將原料預(yù)熱并控制原料溫度低于70 ℃進(jìn)行均質(zhì)勻漿，并裝瓶。

1.3.5 巴氏殺菌

將瓶裝原料在95 ℃下殺菌5 min，迅速冷卻至42 ℃。

1.3.6 加發(fā)酵液

按設(shè)計(jì)的濃度梯度添加發(fā)酵菌種至發(fā)酵瓶，混勻，加蓋密封。

1.3.7 恒溫發(fā)酵

將接種后的發(fā)酵瓶置于42 ℃培養(yǎng)箱中進(jìn)行恒溫發(fā)酵。

1.3.8 冷卻后熟

將發(fā)酵后的酸奶置于4 ℃冰箱中冷卻后熟12 h。

1.4 發(fā)酵條件的單因素試驗(yàn)

以純牛乳為基質(zhì)，添加0.3%穩(wěn)定劑，選用柑橘汁添加量（2%，4%，6%，8%和10%）、木糖醇添加量（2%，4%，6%，8%和10%）、發(fā)酵菌種添加量（1%，2%，3%，4%和5%）、發(fā)酵時間（4，5，6，7和8 h）為考察因素，混合均勻后進(jìn)行均質(zhì)，殺菌冷卻，在42 ℃下恒溫發(fā)酵，取出冷卻后熟12 h，并進(jìn)行感官評定。

1.5 發(fā)酵條件的正交試驗(yàn)

選取柑橘汁添加量、木糖醇添加量、發(fā)酵菌種添加量、發(fā)酵時間4個因素，每因素3個水平，對發(fā)酵條件進(jìn)行L9(34)正交試驗(yàn)及驗(yàn)證試驗(yàn)，并進(jìn)行感官評定。

表1 正交試驗(yàn)的因素水平

1.6 感官檢測

1.6.1 感官檢驗(yàn)的方法

采用模糊數(shù)學(xué)法進(jìn)行感官評定[15-16]。

1.6.2 感官檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)

以色澤、香味、滋味、組織狀態(tài)為基本評定指標(biāo)，具體評定標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 感官檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)

1.7 酸奶品質(zhì)的測定

1.7.1 理化指標(biāo)的測定

總蛋白、總酸的測定參照GB 19302—2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵乳》。

1.7.2 微生物指標(biāo)的測定

乳酸菌活菌數(shù)的測定參照GB 4789.35—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 乳酸菌檢驗(yàn)》；大腸菌群的測定參照GB 4789.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 大腸菌群計(jì)數(shù)》的平板計(jì)數(shù)法；致病菌金黃色葡萄球菌的測定參照GB 4789.10—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 金黃色葡萄球菌檢驗(yàn)》定性檢驗(yàn)，沙門菌的測定參照GB 4789.4—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn)沙門氏菌檢驗(yàn)》。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 柑橘汁添加量的單因素試驗(yàn)結(jié)果

不同柑橘汁添加量對酸奶的模糊感官評定結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，不同柑橘汁添加量對發(fā)酵酸奶的模糊感官評分具有一定影響，隨著柑橘汁添加量增加，酸奶品質(zhì)呈現(xiàn)先升高后降低趨勢，柑橘汁添加量過少或過多，酸奶的品質(zhì)都略差，柑橘汁添加量6%時，模糊評分最高，為84.00分，品質(zhì)最好。柑橘汁中含有大量果膠物質(zhì)、有機(jī)酸、芳香物質(zhì)、苦味物質(zhì)等，不同柑橘汁添加量對酸奶的香味、滋味及組織狀態(tài)具有不同程度影響[17]。

圖1 柑橘汁添加量的模糊感官評分

2.1.2 木糖醇添加量的單因素試驗(yàn)結(jié)果

不同木糖醇添加量對酸奶的模糊感官評定結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，通過模糊數(shù)學(xué)法的感官評分結(jié)果可以看出，以不同木糖醇添加量進(jìn)行酸奶發(fā)酵，酸奶品質(zhì)先升高后降低，木糖醇添加量過少或過多，其酸奶滋味及組織狀態(tài)等品質(zhì)都較差。木糖醇添加量太少，酸奶滋味較酸；木糖醇添加量過多，乳酸菌對木糖醇的消耗少，且木糖醇在低溫下甜度較高，導(dǎo)致酸奶比較甜膩，滋味不協(xié)調(diào)[18]。木糖醇添加量6%時，酸奶的模糊感官評分最高，為83.00分，品質(zhì)最佳。

圖2 木糖醇添加量的模糊感官評分

2.1.3 發(fā)酵菌種添加量的單因素試驗(yàn)結(jié)果

不同發(fā)酵菌種添加量對酸奶的模糊感官評定結(jié)果如圖3所示。

由圖3可知，不同發(fā)酵菌種添加量對酸奶的品質(zhì)影響較大。發(fā)酵菌種添加量1%～2%時，隨著發(fā)酵菌種添加量增加，酸奶的模糊感官評分升高；發(fā)酵菌種添加量2%時，酸奶的模糊感官評分達(dá)到最高，為83.70分，酸奶的綜合品質(zhì)最好；發(fā)酵菌種添加量3%～5%時，酸奶品質(zhì)呈現(xiàn)明顯降低趨勢；發(fā)酵菌種添加量5%時，酸奶的模糊感官評分最低，為73.80分，酸奶的品質(zhì)最差。發(fā)酵菌種對于酸奶的發(fā)酵來說，其影響是明顯的，添加量越多，發(fā)酵酸奶產(chǎn)生的有機(jī)酸乳酸含量越多，對于酸奶的酸甜風(fēng)味影響越大。

2.1.4 發(fā)酵時間的單因素試驗(yàn)結(jié)果

不同發(fā)酵時間對酸奶的模糊感官評定結(jié)果如下圖4所示。

由圖4可知，酸奶的發(fā)酵時間長短對于酸奶的模糊感官評分也非常明顯。發(fā)酵時間4～8 h，隨著發(fā)酵時間延長，酸奶的感官評分先增加后降低；發(fā)酵時間6 h，酸奶的模糊感官評分最高，為83.60分，品質(zhì)最佳；發(fā)酵時間6～8 h，酸奶的品質(zhì)逐漸降低，但降低不明顯，模糊感官評分比4 h都高。發(fā)酵時間太短，酸奶的香味、滋味及凝乳狀態(tài)都較差；發(fā)酵時間太長，酸奶的有機(jī)酸含量多，乳清析出較多，品質(zhì)也相對不佳。

圖4 發(fā)酵時間的模糊感官評分

2.2 發(fā)酵工藝的正交試驗(yàn)

根據(jù)1.5的方法，選取柑橘汁添加量、木糖醇添加量、發(fā)酵菌種添加量、發(fā)酵時間進(jìn)行四因素三水平正交優(yōu)化試驗(yàn)，9個發(fā)酵組合的模糊感官評分如表3所示。

由表3可知，在正交試驗(yàn)的4個因素中，對酸奶影響最大的是發(fā)酵菌種添加量，其次是發(fā)酵時間、柑橘汁添加量，影響最小的是木糖醇添加量。極差分析的最優(yōu)組合為A1B2C1D2，在酸奶的發(fā)酵過程中，發(fā)酵菌種添加量2%，酸奶制品的香味、滋味、凝乳狀態(tài)等感官品質(zhì)相對較好。發(fā)酵時間越長，乳酸產(chǎn)生越多，但同時增加了生產(chǎn)成本，最佳發(fā)酵時間為6 h。模糊感官評分最高分為84.30分，發(fā)酵條件組合為A2B3C1D2，即柑橘汁添加量6%、木糖醇添加量8%、發(fā)酵菌種添加量2%、發(fā)酵時間6 h。

表3 正交設(shè)計(jì)及結(jié)果分析

2.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

將正交試驗(yàn)中極差分析所得的發(fā)酵最佳組合與模糊感官評分最高的發(fā)酵條件組合同時分別進(jìn)行3次平行驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果如表4所示。

表4 驗(yàn)證試驗(yàn)

由表4可知，組合A1B2C1D2的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)?zāi)：泄僭u分較高，為83.93分，即柑橘汁添加量4%、木糖醇添加量6%、發(fā)酵菌種添加量2%、發(fā)酵時間6 h。在此條件下，發(fā)酵的酸奶成品沒有出現(xiàn)分層現(xiàn)象，且與木糖醇及乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸等呈味物質(zhì)協(xié)調(diào)性較好，具有淡淡的柑橘清香味，口感達(dá)到最佳。

2.4 酸奶品質(zhì)的測定

2.4.1 理化指標(biāo)的測定結(jié)果

以最佳發(fā)酵工藝條件平行發(fā)酵3瓶柑橘汁木糖醇酸奶，根據(jù)1.7.1測定酸奶的總酸含量，其平均值為80.6 °T，總蛋白質(zhì)含量＞2.9%，高于國標(biāo)要求。

2.4.2 微生物指標(biāo)的測定結(jié)果

根據(jù)1.7.2測定酸奶的微生物指標(biāo)，乳酸菌數(shù)1.8×108CFU/mL，大腸菌群40 MPN/100 mL，致病菌未檢出，因此，微生物指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

結(jié)果表明，發(fā)酵柑橘汁木糖醇酸奶的最佳工藝為：以純牛乳為原料，加入0.3%穩(wěn)定劑、4%柑橘汁、6%木糖醇、2%發(fā)酵菌種，發(fā)酵溫度42 ℃，發(fā)酵時間6 h。在該條件下發(fā)酵的酸奶品質(zhì)細(xì)膩，口感潤滑，酸甜適中，組織狀態(tài)穩(wěn)定，整體協(xié)調(diào)性好，并有淡淡的柑橘果香。柑橘本身含有有機(jī)酸以及類黃酮等多種營養(yǎng)成分，與植物乳桿菌、嗜熱鏈球菌、德氏乳桿菌保加利亞亞種混合菌種發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸等有機(jī)酸共同參與了酸奶酸度的調(diào)節(jié)。該酸奶產(chǎn)品兼具了柑橘、木糖醇及酸奶的營養(yǎng)成分，適于糖尿病人群及兒童青少年等，市場前景廣闊，也是解決柑橘采后保鮮加工的一種較好的加工方法。