椰子植物酸奶制備工藝優(yōu)化研究

韓喜艷，宋菲，趙松林*，王媛媛，趙曉明，曾煒韜

（1.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院椰子研究所/海南省椰子深加工工程技術(shù)研究中心/國家重要熱帶作物工程技術(shù)研究中心（椰子分中心），海南文昌571339；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北武漢430070；3.廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院，廣東湛江524088）

酸奶具有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，包括碳水化合物、生物活性蛋白、脂質(zhì)和活的微生物[1-2]，是維生素B、葉酸、煙酸、核黃素、硫銨素、鈣、磷、鎂、鋅等的極好來源[3]，非常易于被人體消化吸收[4]。此外，酸奶的酸性pH值使鈣離子化，能夠促進腸道對鈣的吸收[5-6]。經(jīng)常食用酸奶，可以增強免疫力、調(diào)節(jié)血糖、血壓，對便秘、肝病等有著重要的療效[7-9]，故人們將其作為一種功能性食品而廣泛地食用。然而出于對自身健康和食品安全等方面的考慮，人們越來越擔(dān)心乳制品中使用激素及抗生素等有關(guān)的食品安全問題，于是人們越來越傾向于植物基產(chǎn)品。

椰子由于其不尋常的營養(yǎng)成分和風(fēng)味特征，在許多地區(qū)和國家被廣泛食用[10-11]。椰漿由新鮮成熟的椰子經(jīng)過剝殼、削皮、除椰子水，然后對椰肉進行壓榨提取獲得。椰漿營養(yǎng)成分豐富，具有大量的脂肪、蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)等[12]。相關(guān)研究表明，椰子蛋白能夠預(yù)防和治療高血脂[13]，在降低血壓和膽固醇等方面也有一定的作用[14-15]。椰漿中氨基酸含量豐富，各氨基酸比例適宜，能夠提供人體內(nèi)無法合成的必需氨基酸[16]。椰漿中的脂肪酸占比最高的是月桂酸，含量約為46%[17]，因其是中鏈脂肪酸，不會引起膽固醇水平的升高，且具有抗菌等生理功能[18]，能夠?qū)π难芗靶呐K健康產(chǎn)生積極的影響[19]。以椰子為原料生產(chǎn)酸奶產(chǎn)品，開發(fā)利用價值大，市場前景廣闊，但目前市場上以椰漿為原料開發(fā)的純植物基酸奶產(chǎn)品很少。因此，本文從脂肪含量、均質(zhì)壓力、加糖量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間、接種量等方面出發(fā)，采用單因素及正交試驗優(yōu)化椰子植物酸奶的制備工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮榨椰漿（脂肪含量31.45%，蛋白質(zhì)含量2.95%，固形物含量44.50%）：海南省文昌南椰實業(yè)有限公司；白砂糖：市售；大豆蛋白、單硬脂酸甘油酯、乙?；矸哿姿狨ァ⒐z、黃原膠：河南凱邦生物科技有限公司；保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌：西安千葉草生物科技有限公司；氫氧化鈉（分析純）：廣東廣試試劑科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

高速冷凍離心機（Avanti J-26S）：貝殼曼庫爾特（美國）有限公司；均質(zhì)機（AH-2010）：鄭州科泰實驗設(shè)備有限公司；卡士發(fā)酵箱（Couss CF-3500）：中山卡士電器有限公司；雷磁型pH計（PHS-3C）：上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；食品物性分析儀（TMS-PRO）：北京盈泰科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 椰子植物酸奶的制備工藝

取鮮榨椰漿，10 000 r/min條件下4℃離心15 min，除去一定量的上層脂肪，混合均勻后獲得脫除部分脂肪的椰漿。加入一定量的添加劑（大豆蛋白1.00%，單硬脂酸甘油酯0.22%、乙?；矸哿姿狨?.13%、果膠0.10%、黃原膠0.15%）和白砂糖，混合均勻，利用高壓均質(zhì)機均質(zhì)，對均質(zhì)后的椰漿進行65℃、30 min殺菌，殺菌后冷卻，接種保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌（質(zhì)量比1∶1）后放入發(fā)酵箱中進行發(fā)酵。將發(fā)酵好的酸奶迅速冷卻到10℃以下，然后放入4℃的冰箱中冷藏后熟24 h，得到椰子植物酸奶成品。

1.3.2 感官評定

選取10名評審員組成評定小組，分別從組織狀態(tài)、口感、香氣、色澤4個方面對酸奶產(chǎn)品品質(zhì)進行評定。感官評定按表1進行[20]。

表1 椰子植物酸奶感官評價Table 1 Coconut plant-based yoghurt sensory evaluation

1.3.3 單因素試驗

1.3.3.1 脂肪含量對椰子植物酸奶品質(zhì)的影響

酸奶制備方法主要參考1.3.1，在均質(zhì)壓力25 MPa、加糖量4%、發(fā)酵溫度40℃、發(fā)酵時間8 h、接種量2.5%的條件下，考察不同脂肪含量的椰漿（30%、20%、15%、10%、5%）對椰子植物酸奶品質(zhì)的影響。

1.3.3.2 均質(zhì)壓力對椰子植物酸奶品質(zhì)的影響

酸奶制備方法主要參考1.3.1，在脂肪含量10%、加糖量4%、發(fā)酵溫度40℃、發(fā)酵時間8 h、接種量2.5%的條件下，考察不同均質(zhì)壓力（15、20、25、30、35 MPa）對椰子植物酸奶品質(zhì)的影響。

1.3.3.3 加糖量對椰子植物酸奶品質(zhì)的影響

酸奶制備方法主要參考1.3.1，在脂肪含量10%、均質(zhì)壓力25 MPa、發(fā)酵溫度40℃、發(fā)酵時間8 h、接種量2.5%的條件下，考察不同加糖量（0%、2%、4%、6%、8%）對椰子植物酸奶品質(zhì)的影響。

1.3.3.4 發(fā)酵溫度對椰子植物酸奶品質(zhì)的影響

酸奶制備方法主要參考1.3.1，在脂肪含量10%、均質(zhì)壓力25 MPa、加糖量4%、發(fā)酵時間8 h、接種量2.5%的條件下，考察不同發(fā)酵溫度（37、38、39、40、41℃）對椰子植物酸奶品質(zhì)的影響。

1.3.3.5 發(fā)酵時間對椰子植物酸奶品質(zhì)的影響

酸奶制備方法主要參考1.3.1，在脂肪含量10%、均質(zhì)壓力25 MPa、加糖量4%、發(fā)酵溫度40℃、接種量2.5%的條件下，考察不同發(fā)酵時間（7、8、9、10、11 h）對椰子植物酸奶品質(zhì)的影響。

1.3.3.6 接種量對椰子植物酸奶品質(zhì)的影響

酸奶制備方法主要參考1.3.1，在脂肪含量10%、均質(zhì)壓力25 MPa、加糖量4%、發(fā)酵溫度40℃、發(fā)酵時間8 h的條件下，考察不同接種量（1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%）對椰子植物酸奶品質(zhì)的影響。

1.3.4 正交試驗

分析單因素試驗結(jié)果，進行六因素三水平正交試驗，對椰子植物酸奶的工藝參數(shù)進行優(yōu)化，通過測定與分析椰子植物酸奶的感官評分和持水力，確定最優(yōu)的工藝組合。正交試驗因素及水平的選擇見表2。

表2 正交試驗水平因素Table 2 Level factors of orthogonal test

1.3.5 指標(biāo)測定

1.3.5.1 椰子植物酸奶pH值、酸度及持水力的測定

用pH計對酸奶樣品的pH值進行測定。酸度采用0.1 mol/L的氫氧化鈉溶液，按照GB 5009.239—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品酸度的測定》中的方法直接滴定。

椰子植物酸奶的持水力參考文獻[21]中的方法進行測定[21]，取20 mL的酸奶樣品倒入離心管中，離心管質(zhì)量記為W0，調(diào)平，將酸奶樣品和離心管的總質(zhì)量記為W，5000r/min離心15 min，去除上清液，將剩余的總質(zhì)量記為W1，椰子植物酸奶的持水力計算公式如下。

持水力/%=（W1-W0）/（W-W0）×100

式中：W0為離心管質(zhì)量，g；W為離心前酸奶樣品及離心管總質(zhì)量，g；W1為離心后剩余酸奶樣品及離心管總質(zhì)量，g。

1.3.5.2 脂肪含量、蛋白質(zhì)含量及乳酸菌活菌數(shù)的測定

參考GB 5009.6—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪的測定》及GB 5009.5—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測定》對酸奶樣品中脂肪及蛋白質(zhì)含量進行測定。

參考GB 4789.35—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗乳酸菌檢驗》，利用莫匹羅星鋰鹽和半胱氨酸鹽酸鹽改良的MRS瓊脂培養(yǎng)基和MC瓊脂培養(yǎng)基對酸奶樣品中的嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌進行計數(shù)。

1.3.5.3 微生物指標(biāo)的測定

采用GB 4789.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗大腸菌群計數(shù)》平板劃線法對大腸菌群進行檢測，采用GB 4789.10—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗金黃色葡萄球菌檢驗》對金黃色葡萄球菌進行檢測，采用GB 4789.4—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗沙門氏菌檢驗》對沙門氏菌進行檢測，采用GB 4789.15—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗霉菌和酵母計數(shù)》對酵母和霉菌進行檢測。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有試驗均做3個平行，采用Excel軟件和SPSS軟件對試驗數(shù)據(jù)進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1 脂肪含量對椰子植物酸奶品質(zhì)的影響

原料乳中脂肪的含量對酸奶產(chǎn)品的硬度、質(zhì)地、色澤和口感具有重要的影響。椰漿原料中的脂肪含量為31.45%，遠(yuǎn)高于牛乳中的脂肪含量，但椰漿中的脂肪酸主要為中碳鏈脂肪酸（月桂酸含量約為46%），具有抗菌、抗氧化、降血脂和降膽固醇等多種生理活性。從椰肉中提取的脂肪（椰子油）本身作為一種功能性油脂被廣泛應(yīng)用。本文研究了不同的脂肪含量對椰子植物酸奶品質(zhì)的影響。采用不同脂肪含量的椰漿制備椰子植物酸奶，其指標(biāo)測定結(jié)果見表3。

表3 脂肪含量對椰子植物酸奶品質(zhì)的影響Table 3 The effect of fat content on the quality of coconut plant-based yoghurt

如表3所示，不同脂肪含量的椰子植物酸奶的品質(zhì)存在顯著性差異（P＜0.05）。不同脂肪含量酸奶產(chǎn)品的 pH 值在 4.50～4.61，酸度范圍為 74.34 °T～92.00 °T，符合T/WSJD 12—2020《植物蛋白飲料植物酸奶》的要求。脂肪含量為30%的椰子植物酸奶雖然持水力顯著高于其他處理組，但酸度及感官評分較低。脂肪含量為30%、20%、15%時，產(chǎn)品油感較重，口感較厚，味道不佳，造成感官評分較低，脂肪含量較低（5%）時，發(fā)酵的酸奶產(chǎn)品持水力低于其它處理組，組織狀態(tài)不佳，不夠黏稠，因此感官評分也較低。脂肪含量為10%的椰漿制備的椰子植物酸奶，其產(chǎn)品感官評分最高，為84.09，酸度和持水力較高，分別為90.34°T和87.62%，因此，結(jié)合感官評分與理化指標(biāo)的分析，選擇脂肪含量為10%。

2.1.2 均質(zhì)壓力對椰子植物酸奶品質(zhì)的影響

均質(zhì)是酸奶生產(chǎn)的關(guān)鍵步驟，椰漿經(jīng)過均質(zhì)后脂肪球受到破壞，比表面積增加，均質(zhì)后的脂肪球與蛋白質(zhì)相連接，對于酸奶凝膠網(wǎng)絡(luò)的形成具有重要作用。椰漿經(jīng)過不同均質(zhì)壓力的處理，制備成椰子植物酸奶，品質(zhì)指標(biāo)測定結(jié)果見表4。

表4 均質(zhì)壓力對椰子植物酸奶品質(zhì)的影響Table 4 The effect of homogenization pressure on the quality of coconut plant-based yoghurt

由表4可知，不同均質(zhì)壓力處理的椰漿制備的椰子植物酸奶的品質(zhì)存在顯著性差異（P＜0.05）。不同酸奶產(chǎn)品的 pH 值（4.33～4.53）及酸度（86.00 °T～108.77 °T）均符合 T/WSJD 12—2020的要求。15、20、35 MPa的壓力均質(zhì)時，椰子植物酸奶的持水力表現(xiàn)相近，且顯著低于其它處理組；25 MPa和30 MPa的壓力下均質(zhì)的椰子植物酸奶持水力較高，分別為87.62%和83.77%，且25 MPa的壓力下均質(zhì)時酸奶產(chǎn)品感官評分最高（84.09），結(jié)合感官評分與理化指標(biāo)的分析，選擇均質(zhì)壓力為25 MPa。

2.1.3 加糖量對椰子植物酸奶品質(zhì)的影響

加工食品中糖的過量添加是影響人類健康的風(fēng)險因素，可能導(dǎo)致肥胖、糖尿病和心臟病等新陳代謝疾病[22]。適量的糖能夠掩蓋部分酸味，制備出酸甜可口的酸奶。采用不同加糖量的椰漿制備椰子植物酸奶，品質(zhì)指標(biāo)測定結(jié)果見表5。

由表5可知，不同加糖量椰漿制備的椰子植物酸奶的品質(zhì)存在顯著性差異（P＜0.05）。加糖量為8%時，椰子植物酸奶的酸度為64.00°T，低于其它處理組。加糖量為0%時制備的椰子植物酸奶持水力及感官評分表現(xiàn)較差，分別為77.01%和77.17。加糖量為2%和4%時酸奶口感較佳，組織狀態(tài)較好，無顯著性差異，但加糖量為4%時，所制備的椰子植物酸奶持水力最高，為87.62%。結(jié)合感官評分與理化指標(biāo)的分析，選擇加糖量為4%。

表5 加糖量對椰子植物酸奶品質(zhì)的影響Table 5 The effect of added sugar on the quality of coconut plant-based yoghurt

2.1.4 發(fā)酵溫度對椰子植物酸奶品質(zhì)的影響

酸奶發(fā)酵過程中，溫度過高會導(dǎo)致酸化過快，不利于揮發(fā)性物質(zhì)的產(chǎn)生，且口感變差，甚至導(dǎo)致乳酸菌失活，影響發(fā)酵的進行。采用不同發(fā)酵溫度制備椰子植物酸奶，品質(zhì)指標(biāo)的測定結(jié)果見表6。

表6 發(fā)酵溫度對椰子植物酸奶品質(zhì)的影響Table 6 Effect of fermentation temperature on the quality of coconut plant-based yoghurt

由表6可知，不同發(fā)酵溫度制備的椰子植物酸奶的品質(zhì)存在顯著性差異（P＜0.05）。不同酸奶產(chǎn)品的pH值和酸度均符合T/WSJD 12—2020的要求，分別在4.38～4.53、90.34 °T～102.67 °T。發(fā)酵溫度為 37、38、39、41℃時，制備的椰子植物酸奶持水力均低于70%，發(fā)酵溫度為38℃時，觀察到最低的持水力，為65.60%；發(fā)酵溫度為40℃時，觀察到最高的持水力為87.62%，且椰子植物酸奶無乳清析出、龜裂等現(xiàn)象，黏稠適度，凝固性好，感官評分最高為84.09。結(jié)合感官評分與理化指標(biāo)的分析，選擇發(fā)酵溫度為40℃。

2.1.5 發(fā)酵時間對椰子植物酸奶品質(zhì)的影響

酸奶發(fā)酵過程中會持續(xù)產(chǎn)酸，隨著發(fā)酵時間延長乳酸不斷積累，發(fā)酵時間較短產(chǎn)品酸度不夠，發(fā)酵時間過長乳酸積累過多會影響產(chǎn)品的口感及質(zhì)地，且容易受到雜菌的污染。采用不同發(fā)酵時間制備的椰子植物酸奶，品質(zhì)指標(biāo)測定結(jié)果見表7。

表7 發(fā)酵時間對椰子植物酸奶品質(zhì)的影響Table 7 The effect of fermentation time on the quality of coconut plant-based yoghurt

由表7可知，不同發(fā)酵時間制備的椰子植物酸奶的品質(zhì)存在顯著性差異（P＜0.05）。隨著發(fā)酵時間延長，觀察到產(chǎn)品有逐漸升高的酸度及逐漸降低的pH值；發(fā)酵11 h時，產(chǎn)品表現(xiàn)出最高的酸度及最低的pH值，分別為114.33°T和4.43。隨著發(fā)酵時間的延長，酸奶的持水力呈現(xiàn)出先升高后降低的變化，發(fā)酵8 h及11 h時，產(chǎn)品觀察到最高及最低的持水力，分別為87.62%和60.66%。隨著發(fā)酵時間的延長，椰子植物酸奶口感變酸，發(fā)酵時間過長，椰子植物酸奶狀態(tài)較硬，口感不佳。結(jié)合感官評分與理化指標(biāo)的分析，選擇發(fā)酵時間為8 h。

2.1.6 接種量對椰子植物酸奶品質(zhì)的影響

接種量的多少對酸奶產(chǎn)品的相關(guān)品質(zhì)（乳酸菌活菌數(shù)、質(zhì)地、黏度）有重要的影響。采用不同接種量制備的椰子植物酸奶，其指標(biāo)測定結(jié)果見表8。

表8 接種量對椰子植物酸奶品質(zhì)的影響Table 8 Effect of inoculation amount on the quality of coconut plant-based yoghurt

由表8可知，不同接種量制備的椰子植物酸奶的品質(zhì)存在顯著性差異（P＜0.05）。當(dāng)接種量達(dá)到最高3.5%時，酸奶可觀察到最低的pH值（4.49）及最高的酸度（93.83°T）；當(dāng)接種量最低為1.5%時，酸奶可分別觀察到最高的pH值（4.65）及最低的酸度（81.33°T）。接種量為1.5%、2.0%、3.5%制備的椰子植物酸奶相較于其它處理，表現(xiàn)出較差的持水力，均低于70%。接種量為3.0%時，酸奶觀察到最大的持水力為88.75%，且產(chǎn)品酸甜可口，黏稠度適宜，具有椰子植物酸奶特有的風(fēng)味，狀態(tài)好組織細(xì)膩，感官評分最高為84.97。結(jié)合感官評分與理化指標(biāo)的分析，選擇接種量為3.0%。

2.2 正交試驗結(jié)果

正交試驗結(jié)果見表9。

通過計算各水平所對應(yīng)感官評分及持水力的和，挑選出較優(yōu)的水平，表9中數(shù)值顯示，對于感官評分及持水力影響較優(yōu)的水平為 A2、B2、C2、D2、E2、F2，對應(yīng)的加工工藝條件為脂肪含量10%、均質(zhì)壓力25 MPa、加糖量4%、發(fā)酵溫度40℃、發(fā)酵時間8 h、接種量3%，經(jīng)驗證試驗，此工藝下制備的椰子植物酸奶感官評分及持水力最高，分別為84.97和88.75%。根據(jù)各因素對椰子植物酸奶感官評分的極差R可知，對椰子植物酸奶感官評分影響程度為脂肪含量＞接種量＞均質(zhì)壓力＞發(fā)酵溫度＞發(fā)酵時間＞加糖量；根據(jù)各因素對椰子植物酸奶持水力的極差R可知，對椰子植物酸奶持水力影響程度為脂肪含量＞均質(zhì)壓力＞發(fā)酵溫度＞接種量＞發(fā)酵時間＞加糖量。綜合分析，各因素對椰子植物酸奶品質(zhì)的影響程度：脂肪含量＞均質(zhì)壓力＞接種量＞發(fā)酵溫度＞發(fā)酵時間＞加糖量。

表9 椰子植物酸奶正交試驗結(jié)果Table 9 Coconut plant-based yoghurt orthogonal experiment range analysis

對制備椰子植物酸奶的正交試驗結(jié)果進行方差分析，結(jié)果見表10。

表10 方差分析Table 10 Analysis of variance

結(jié)果顯示，不同脂肪含量（A）、均質(zhì)壓力（B）、接種量（F）制備的椰子植物酸奶的感官評分存在顯著性差異（P＜0.05），加糖量、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時間對椰子植物酸奶感官評分影響不顯著；不同脂肪含量（A）制備的椰子植物酸奶的持水力存在極顯著差異（P＜0.01），不同均質(zhì)壓力（B）制備的椰子植物酸奶持水力存在顯著性差異（P＜0.05），加糖量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間和接種量對椰子植物酸奶持水力影響不顯著。

2.3 椰子植物酸奶感官、理化及微生物指標(biāo)

最優(yōu)工藝條件下制備的椰子植物酸奶其感官評分及理化結(jié)果如表11所示。

由表11可知，椰子植物酸奶pH值為4.55，酸度為 92.67 °T，乳酸菌活菌數(shù)為 5.70×109CFU/g，蛋白含量為3.85 g/100g，椰子植物酸奶中酵母及其它致病菌均未檢出，均滿足T/WSJD 12—2020的要求。且酸奶產(chǎn)品具有較高的持水力（88.75%）。該工藝下制備的椰子植物酸奶，酸甜可口具有椰子特有的清香味、色澤均勻一致、無顆粒及沉淀現(xiàn)象、凝固性較好、黏稠度適中，感官評分為84.97。

表11 椰子植物酸奶感官評分及理化結(jié)果Table 11 Coconut plant-based yoghurt sensory score and physical and chemical results

3 結(jié)論

分析單因素與正交試驗結(jié)果，得出椰子植物酸奶的最優(yōu)制備工藝為脂肪含量10%，均質(zhì)壓力25 MPa，加糖量4%，保加利亞乳桿菌與嗜熱鏈球菌接種3.0%復(fù)合發(fā)酵（質(zhì)量比1∶1），發(fā)酵溫度40℃，發(fā)酵時間8 h。在此工藝下，制備的椰子植物酸奶口感良好、色澤均勻有光澤、無分層及沉淀現(xiàn)象、凝固性好、黏稠度適宜、有酸奶發(fā)酵特殊的香味及椰子清香味，感官評分高，理化性質(zhì)優(yōu)良。以椰漿為主要原料制備的純植物基酸奶，具有零膽固醇、零動物脂肪、無生長激素及抗生素等特點，能夠滿足素食主義者以及追求健康的消費者等的需求。本文僅對椰子植物酸奶的加工工藝進行研究，未對其做進一步深入的探究，下一步可以對椰子植物酸奶抗氧化、降血脂、降血壓等方面的功能活性進行評價以及對椰漿發(fā)酵過程的機理進行探討。