牛蒡蘋果蜂蜜復(fù)合酸奶發(fā)酵工藝的初步研究

王曉麗，薛 毅，魚佳新，張馨尹，張晉榮，羅 歡，高建華

(1.太原工業(yè)學(xué)院 環(huán)境與安全工程系，太原 030008；2.山西省農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全中心，太原 030001)

牛蒡(ArctiumLappaL.)又名東洋參、牛鞭菜，為菊科牛蒡?qū)賰赡晟荼局参?牛蒡含有豐富的胡蘿卜素、蛋白質(zhì)、維生素、纖維素、黃酮類、多糖及鈣、磷、鐵等多種礦物質(zhì)[1].牛蒡具有食用和藥用雙重價值，研究表明，牛蒡具有調(diào)節(jié)腸道菌群、降血糖、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、抗氧化及抗炎等作用[2-5].我國蘋果栽培地域廣闊、產(chǎn)量豐盛.蘋果味道酸甜適口，營養(yǎng)豐富，含有多種維生素、糖類、碳水化合物以及鉀、鐵、鋅、鈣、碘、硒等多種礦物質(zhì)[6].酸奶含有豐富的營養(yǎng)元素，酸甜適口，受到眾多消費(fèi)者的喜愛.純牛奶經(jīng)過發(fā)酵不僅保留了原有的營養(yǎng)價值，且在發(fā)酵過程中進(jìn)一步將乳糖分解為乳酸和B族維生素等活性物質(zhì)，特別適合乳糖不耐受的消費(fèi)者.添加果蔬成分的復(fù)合型酸奶具有特殊的保健功能，研究價值頗高.

本研究以牛蒡、蘋果為原料，通過單因素試驗和正交試驗研究牛蒡蘋果蜂蜜復(fù)合酸奶發(fā)酵的最佳工藝條件，旨在豐富酸奶市場，并為牛蒡、蘋果的開發(fā)利用提供一條新思路.

1 材料與方法

1.1 材料

牛蒡、蘋果均新鮮、無霉?fàn)€、無病蟲害，分別采購于徐州市場和太原市場；純牛奶，伊利實業(yè)集團(tuán)股份有限公司；椴樹蜂蜜，上海冠生園蜂制品有限公司；保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌，安琪酵母股份有限公司；鹽酸：西隴科學(xué)股份有限公司；檸檬酸、抗壞血酸均為食用級.

1.2 儀器

XFS-280MB型滅菌鍋：浙江新豐醫(yī)療器械有限公司； HU-100型Hurom原汁機(jī)：韓國Hurom有限公司；HPX-9162MBE型電熱恒溫培養(yǎng)箱：上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；KA62NV01TI型冰箱：西門子(中國)有限公司；CA-1390-1型垂直層流潔凈工作臺：上海上凈凈化設(shè)備有限公司.

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

牛蒡、蘋果→清洗、切塊→原汁機(jī)壓汁→護(hù)色→加入純牛奶、蜂蜜→調(diào)配→殺菌冷卻→接種→裝罐→發(fā)酵→冷卻后熟→檢驗→成品.

1.3.2 操作要點

將新鮮牛蒡分揀，去皮，切塊，加入0.1%的檸檬酸和0.05%的抗壞血酸溶液進(jìn)行護(hù)色，用原汁機(jī)榨取汁液，制得牛蒡原汁；將蘋果用濃度為1%～2%的鹽酸浸洗去除農(nóng)藥殘留，再用清水多次沖洗，切塊、去核，加入0.1%的抗壞血酸溶液進(jìn)行護(hù)色，用原汁機(jī)榨取汁液，制得蘋果原汁.將牛蒡原汁和蘋果原汁密封后置于4 ℃冰箱中貯藏備用.在純牛奶中加入一定量的牛蒡汁、蘋果汁和椴樹蜂蜜，混勻.90 ℃殺菌10 min，冷卻至42 ℃左右，將保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌按一定比例接種到已調(diào)好的牛奶中，搖勻，灌入發(fā)酵杯中，密封后置于42 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵6 h.將發(fā)酵好的酸奶置于0～4 ℃冰箱中12 h以提升其粘稠度和口感.

1.3.3 發(fā)酵工藝的優(yōu)化試驗

1.3.3.1 單因素試驗

分別考察不同V(牛蒡汁)∶V(蘋果汁)(2∶1,1∶1,1∶2,1∶3,1∶4)、蜂蜜添加量(3%,6%,9%,12%,15%)及菌種接種量(0.1%,0.2%,0.3%,0.4%,0.5%)對牛蒡蘋果蜂蜜復(fù)合酸奶發(fā)酵的影響，并進(jìn)行感官評分.

1.3.3.2 正交試驗

在單因素試驗考察V(牛蒡汁)∶V(蘋果汁)、蜂蜜添加量及菌種接種量對牛蒡蘋果蜂蜜復(fù)合酸奶發(fā)酵影響的基礎(chǔ)上，按照正交表L9(33)進(jìn)行正交優(yōu)化試驗，利用極差分析確定最佳發(fā)酵條件.

1.3.4 感官評價

選擇10位具有酸奶品鑒經(jīng)驗的人員進(jìn)行綜合評分，根據(jù)成品的滋味、組織狀態(tài)和色澤進(jìn)行綜合評分[7]，各自打分后求平均值.評分標(biāo)準(zhǔn)見表1.

表1 牛蒡蘋果蜂蜜復(fù)合酸奶感官評分標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

影響牛蒡蘋果蜂蜜復(fù)合酸奶發(fā)酵工藝的因素較多，試驗主要考察了V(牛蒡汁)∶V(蘋果汁)、蜂蜜添加量及菌種接種量等3個因素，并通過單因素試驗確定了正交試驗因素的水平.

2.1 不同V(牛蒡汁)∶V(蘋果汁)對牛蒡蘋果蜂蜜復(fù)合酸奶發(fā)酵的影響

蜂蜜添加量6%，菌種接種量0.2%，發(fā)酵溫度42 ℃，發(fā)酵時間6 h，研究V(牛蒡汁)∶V(蘋果汁)=2∶1，1∶1，1∶2，1∶3，1∶4對酸奶品質(zhì)的影響.成品的感官評分結(jié)果見圖1.

圖1 不同V(牛蒡汁)∶V(蘋果汁)對牛蒡蘋果蜂蜜復(fù)合酸奶發(fā)酵的影響

從圖1可知，牛蒡汁的添加量要適度，牛蒡汁的配比過高或者過低都會影響酸奶的品質(zhì).V(牛蒡汁)∶V(蘋果汁)=2∶1時，會有牛蒡汁的土腥味，且色澤呈灰色，遮蓋了蘋果的醇香味.V(牛蒡汁)∶V(蘋果汁)=1∶4時，酸奶的牛蒡汁味道太淡，主要呈蘋果汁的醇香味，且牛蒡汁含量太低難以實現(xiàn)其保健價值.

2.2 不同蜂蜜添加量對牛蒡蘋果蜂蜜復(fù)合酸奶發(fā)酵的影響

V(牛蒡汁)∶V(蘋果汁)=1∶3，菌種接種量0.2%，發(fā)酵溫度42 ℃，發(fā)酵時間6 h，研究蜂蜜添加量為3%，6%，9%，12%，15%時對酸奶品質(zhì)的影響.成品的感官評分結(jié)果見圖2.

由圖2可知，當(dāng)蜂蜜添加量為12%時，成品酸奶的感官評分最高.當(dāng)蜂蜜添加量較低時，乳酸菌在繁殖過程中缺乏足夠的碳源，發(fā)酵不充分，且甜度較低，導(dǎo)致口感差.而當(dāng)蜂蜜添加量較高時，乳酸菌在繁殖過程中具備足夠的碳源，發(fā)酵速度較快，組織狀態(tài)較厚重不夠細(xì)膩，且甜度高導(dǎo)致品質(zhì)不佳.

圖2 不同蜂蜜添加量對牛蒡蘋果蜂蜜復(fù)合酸奶發(fā)酵的影響

2.3 不同菌種接種量對牛蒡蘋果蜂蜜復(fù)合酸奶發(fā)酵的影響

V(牛蒡汁)∶V(蘋果汁)=1∶3，蜂蜜添加量6%，研究菌種接種量0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%對酸奶品質(zhì)的影響.成品的感官評分結(jié)果見圖3.

圖3 不同菌種接種量對牛蒡蘋果蜂蜜復(fù)合酸奶發(fā)酵的影響

由圖3可知，當(dāng)菌種接種量為0.3%時，成品酸奶的感官評分最高.菌種接種量較低時，發(fā)酵不完全，乳酸生成量較少，有較多乳清析出，酸奶組織狀態(tài)欠佳.菌種接種量較高時，乳酸生成較多，酸味明顯，影響感官評分.

2.4 發(fā)酵工藝條件的優(yōu)化

選用L9(33)正交試驗考察V(牛蒡汁)∶V(蘋果汁)、蜂蜜添加量及菌種接種量等3因素3水平對牛蒡蘋果蜂蜜復(fù)合酸奶發(fā)酵工藝的影響.正交試驗因素水平見表2，正交試驗及極差分析結(jié)果見表3.

表2 發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗的因素與水平

表3 L9 (33) 試驗結(jié)果

由表3可知，影響牛蒡蘋果蜂蜜復(fù)合酸奶感官評分的因素主次順序為：A>B>C，即V(牛蒡汁)∶V(蘋果汁)>蜂蜜添加量>菌種接種量，較優(yōu)組合為A2B3C3，即V(牛蒡汁)∶V(蘋果汁)=1∶3，蜂蜜添加量12%，菌種接種量0.4 g·L-1.取上述條件進(jìn)行3次重復(fù)試驗，發(fā)酵制得牛蒡蘋果蜂蜜復(fù)合酸奶的感官評分為97分.

2.5 感官指標(biāo)

成品組織狀態(tài)細(xì)膩，酸甜可口，無乳清析出，色澤呈乳白略帶淺灰色，兼具牛蒡和蘋果的特有香味，無雜質(zhì).

2.6 理化、微生物指標(biāo)

在最佳工藝條件下發(fā)酵一批牛蒡蘋果蜂蜜復(fù)合酸奶，采集5份樣品，從理化、微生物指標(biāo)及乳酸菌數(shù)等方面進(jìn)行綜合評價，其中理化指標(biāo)包括脂肪、蛋白質(zhì)、酸度等3個方面，微生物限量包括大腸桿菌、沙門氏菌、酵母、霉菌等5個方面[8].具體檢測結(jié)果見表4.

表4 理化、微生物指標(biāo)及檢測結(jié)果

3 結(jié)論

牛蒡、蘋果在我國資源較豐富，并具有較高的營養(yǎng)價值，可廣泛應(yīng)用于具有合理營養(yǎng)和保健價值的功能性食品的開發(fā).根據(jù)單因素、正交試驗得出牛蒡蘋果蜂蜜復(fù)合酸奶的最佳工藝條件為V(牛蒡汁)∶V(蘋果汁)=1∶3，蜂蜜添加量12%，菌種接種量0.4 g·L-1，按照此工藝條件發(fā)酵的復(fù)合酸奶色澤乳白稍呈灰色，組織狀態(tài)均勻細(xì)膩，酸甜可口，兼具牛蒡和蘋果的香味，且微生物指標(biāo)達(dá)到了國家標(biāo)準(zhǔn).該研究成果兼具牛蒡、蘋果和酸奶的多重營養(yǎng)保健作用，可為廣大消費(fèi)者提供多種乳制品的選擇空間，具有良好的應(yīng)用前景.