松仁油微膠囊酸奶的研制

包洪濤,駱嘉原,彭新柔,包怡紅*,蔣士龍

(1.黑龍江省輕工科學(xué)研究院，哈爾濱 150010；2.東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，哈爾濱 150040;3.黑龍江飛鶴乳業(yè)有限公司，北京 100015)

酸奶是以生鮮牛乳為原料，經(jīng)過一定殺菌程序后添加發(fā)酵劑，經(jīng)一段時間發(fā)酵后，冷卻灌裝的一種含有活性益生菌的發(fā)酵乳制品[1-2]。目前，開發(fā)具有營養(yǎng)保健功能且具有特殊風(fēng)味的功能性酸奶已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)，如添加蕓香苷、杜仲葉提取物等輔助降血壓功能性酸奶、添加單不飽和脂肪酸、卵磷脂等輔助改善記憶的功能性酸奶[3-6]?，F(xiàn)有研究表明采用微膠囊技術(shù)包埋功能活性物質(zhì)，不僅能解決常溫保存等業(yè)內(nèi)棘手問題，而且還提高了營養(yǎng)成分的含量和吸收率，酸奶感官也不受添加的營養(yǎng)物質(zhì)干擾[7-9]。

紅松籽又稱為海松籽、新羅松籽，是我國東北部重要的鄉(xiāng)土樹紅松的果實(shí)[10]。紅松松仁油含有豐富的不飽和脂肪酸，具有軟化血管、降低血脂、膽固醇、甘油三脂及防止衰老的功能[11]。但松仁油易氧化，將松仁油微膠囊化，可以避免其發(fā)生氧化變質(zhì)，同時便于加工、利用、貯藏和運(yùn)輸[12-13]。研究以松仁油和牛乳為原料，將松仁油微膠囊化后加入到牛乳中，通過發(fā)酵制備酸奶，避免了油脂對酸奶風(fēng)味和組織狀態(tài)的影響。通過單因素和正交試驗(yàn)對發(fā)酵工藝進(jìn)行了優(yōu)化，不僅提高了酸奶中的不飽和脂肪酸含量，同時令酸奶具有更高的營養(yǎng)價值，為開發(fā)新功能性酸奶提供參考。

1 材料與試劑

1.1 材料與試劑

松籽油：吉林省姜炳堂商貿(mào)有限公司；牛乳：黑龍江省完達(dá)山乳業(yè)股份有限公司；酸奶復(fù)合乳酸菌劑(保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球箘、干酪乳桿菌、嗜酸乳桿菌)：北京川秀科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

恒溫磁力攪拌器：上海精科實(shí)業(yè)有限公司；YP2002 電子天平：上海佑科儀器儀表有限公司；DY04-13-44-00 立式壓力蒸汽滅菌鍋：上海東亞壓力容器制造有限公司；RST-CC旋轉(zhuǎn)流變儀，H/T20MM臺式高速離心機(jī)：湖南赫西儀器裝備有限公司；PHS-3E pH計(jì)，DH6000A 型電熱恒溫培養(yǎng)箱：天津市泰斯特儀器有限公司；YTLG-12A冷凍干燥機(jī)：上海葉拓有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 松仁油微膠囊的制作

采用復(fù)合凝聚法制作松仁油微膠囊，選用明膠和阿拉伯樹膠為壁材，分別以2%質(zhì)量分?jǐn)?shù)溶于水后混合，按壁材：芯材為3∶2的質(zhì)量比將松仁油加入到壁材溶液中，通過磁力攪拌器攪拌使溶液分散均勻，形成穩(wěn)定乳狀液，即為松仁油微膠囊乳液，離心后得濃縮膏狀松仁油微膠囊離心液，冷凍干燥后得松仁油微膠囊凍干粉[14-16]。

1.3.2 成品質(zhì)量評價

1.3.2.1 酸奶pH值測定：測定酸奶的pH：用去離子水按照1∶1的比例稀釋酸奶樣品，利用pH計(jì)測定酸奶樣品的pH[17]。

1.3.2.2 感官評價：采用感官評分法，對酸奶的組織狀態(tài)、口感、色澤、風(fēng)味進(jìn)行綜合評分，總分100分，評定時對同一樣品重復(fù)進(jìn)行三次評分，取平均值[18-19]。酸奶感官檢驗(yàn)評價標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 酸奶感官評價標(biāo)準(zhǔn)

1.3.3 發(fā)酵底物對酸奶品質(zhì)的影響

1.3.3.1 微膠囊添加方式對酸奶品質(zhì)的影響：微膠囊分別以乳狀液、離心液、粉末狀加入到牛乳中進(jìn)行發(fā)酵，添加量為0.15 g/mL，發(fā)酵劑4%，白砂糖8%，42 ℃發(fā)酵7 h，在4 ℃下后熟24 h，不同添加方式的微膠囊做3組平行試驗(yàn)，考察不同微膠囊添加形式對酸奶pH與感官品質(zhì)的影響。

1.3.3.2 微膠囊添加量對酸奶品質(zhì)的影響：微膠囊添加量分別選取0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、30 g/mL 6個水平添加在牛乳中,發(fā)酵劑4%，白砂糖8%，42 ℃發(fā)酵7 h ,在4 ℃下后熟24 h，不同添加量的微膠囊做3組平行試驗(yàn),考察不同微膠囊添加量對酸奶pH與感官品質(zhì)的影響。

1.3.3.3 白砂糖添加量對酸奶品質(zhì)的影響：白砂糖添加量分別為6%、7%、8%、9%、10%添加在牛乳中，其他條件為微膠囊添加量0.15 g/mL，發(fā)酵劑4%，42 ℃發(fā)酵7 h，在4 ℃下后熟24 h；每種白砂糖添加量做3組平行試驗(yàn),考察不同白砂糖添加量對酸奶的pH與感官品質(zhì)的影響。

1.3.3.4 發(fā)酵底物正交試驗(yàn)：在單因素的基礎(chǔ)上，對微膠囊添加量(A)、穩(wěn)定劑添加量(B)、白砂糖添加量(C)進(jìn)行三因素三水平的 L9(34)實(shí)驗(yàn)，以酸奶pH、感官評分為考察指標(biāo)，確定酸奶的最佳工藝配方。

1.3.4 穩(wěn)定劑對酸奶品質(zhì)的影響

1.3.4.1 穩(wěn)定劑種類對酸奶品質(zhì)的影響：選用CMC、明膠、魔芋膠作為穩(wěn)定劑，添加量為0.20%，微膠囊添加量0.15 g/mL，發(fā)酵劑4%，白砂糖8%，42 ℃發(fā)酵7 h，在4 ℃下后熟24 h；每種穩(wěn)定劑做3組平行試驗(yàn)，考察不同穩(wěn)定劑對酸奶pH和感官品質(zhì)的影響。

1.3.4.2 穩(wěn)定劑添加量對酸奶品質(zhì)的影響：向酸奶中添加CMC作為穩(wěn)定劑，添加量選取0.05%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30% 5個水平，其他因素水平不變，每種添加量做3組平行實(shí)驗(yàn)，考察不同穩(wěn)定劑添加量對酸奶pH和感官品質(zhì)的影響。

1.3.5 發(fā)酵工藝對酸奶品質(zhì)的影響

1.3.5.1 發(fā)酵時間對酸奶品質(zhì)的影響：微膠囊添加量為0.15 g/mL，發(fā)酵劑添加量4%，白砂糖添加量8%與牛乳混合后放在42 ℃的恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)，分別發(fā)酵6、7、8 h后在4 ℃下后熟24 h，每個發(fā)酵時間做三組平行實(shí)驗(yàn)，考察不同發(fā)酵時間對酸奶的pH與感官品質(zhì)的影響。

1.3.5.2 發(fā)酵溫度對酸奶品質(zhì)的影響：微膠囊添加量0.15 g/mL，發(fā)酵劑4%，白砂糖8%，與牛乳混合后,分別在38、42、45 ℃三個溫度水平下發(fā)酵7 h，在4 ℃下后熟24 h，每種發(fā)酵溫度做3組平行試驗(yàn)， 考察不同發(fā)酵溫度對酸奶的pH與感官品質(zhì)的影響。

1.3.5.3 發(fā)酵劑添加量對酸奶品質(zhì)的影響：微膠囊添加量0.15 g/mL，白砂糖8%，42 ℃發(fā)酵7 h，在4 ℃下后熟24 h，發(fā)酵劑添加量分別為2%、3%、4%、5%、6%，每種發(fā)酵劑添加量做3組平行試驗(yàn),考察不同發(fā)酵劑添加量對酸奶的pH與感官品質(zhì)的影響。

1.3.5.4 發(fā)酵工藝條件正交試驗(yàn)：在單因素的基礎(chǔ)上，對發(fā)酵時間(A)、發(fā)酵溫度(B)、發(fā)酵劑添加量(C)進(jìn)行 L9(34)實(shí)驗(yàn)，以酸奶pH、感官評分為考察指標(biāo)，確定酸奶的最佳工藝配方。

1.3.6 貯藏時間對酸奶品質(zhì)影響

以最優(yōu)工藝配方制作酸奶后，4 ℃下冷藏后熟24 h后于37 ℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)恒溫保存，分別在第0、3、6、9、12 d測定酸奶的pH、滴定酸度、粘度、持水力和乳酸菌數(shù)，并設(shè)置空白為對照，即不添加松仁油微膠囊組，觀察酸奶品質(zhì)變化，考察不同貯藏時間對酸奶品質(zhì)的影響。

1.3.6.1 滴定酸度的測定：稱取10 g已混勻的試樣于錐形瓶中，加20 mL蒸餾水，攪拌使其均勻混合，后滴加2.0 mL酚酞指示劑，混合均勻后用0.1 mol/L 氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，滴至溶液顏色呈微紅色且30 s內(nèi)不褪色，計(jì)錄NaOH消耗體積V[20]。按照如下公式計(jì)算酸度OT：

X=V/m×100%

式中：X為試樣的酸度 ( OT) V為滴定時所消耗NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積 (mL)m為試樣的質(zhì)量 (g)

1.3.6.2 粘度：采用RST-CC旋轉(zhuǎn)流變儀，在(15±2) ℃下，以5 min內(nèi)剪切速率(γ)從0變化到300 s-1獲取流變曲線，取轉(zhuǎn)速100 s-1時的粘度[21]。

1.3.6.3 持水力：取10 g樣品于離心管內(nèi)，測量其重量W0，放入離心機(jī)，以3000 r/min離心20 min后取出，靜置10 min后除去上清液，測量剩余重量W[22]。持水力按照如下公式計(jì)算：

持水力=W/W0×100%

1.3.6.4 乳酸菌數(shù)：采用平板傾注法檢驗(yàn)酸奶中的乳酸菌數(shù)，按GB4789.35-2016配置相關(guān)溶液。用無菌生理鹽水稀釋酸奶，取適當(dāng)稀釋度的稀釋液1.0 mL加入無菌空平皿內(nèi)，將溶化并保溫在45～48 ℃的MC培養(yǎng)基傾注到平皿內(nèi)，邊傾注邊搖勻，傾注后翻轉(zhuǎn)平皿，在37 ℃恒溫箱中培養(yǎng)48 h，計(jì)算菌落數(shù)[23]。

1.3.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2016作圖，所有試驗(yàn)重復(fù)三次，結(jié)果為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(mean ± SEM)表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵底物對酸奶品質(zhì)的影響

2.1.1 微膠囊添加方式對酸奶品質(zhì)的影響。從圖1可以看出，不同微膠囊添加方式對酸奶的pH影響不顯著，但對酸奶感官評價分?jǐn)?shù)有較大影響，且當(dāng)微膠囊以乳狀液形式添加到酸奶中時，感官評價分?jǐn)?shù)最高，原因是當(dāng)微膠囊乳狀液中含有一定的水份，加入到原料乳中時，與原料乳之間的接觸更為緊密，分散狀態(tài)好，從而使酸奶在發(fā)酵凝固過程中能保持均勻的狀態(tài)，故確定微膠囊以乳狀液形式添加。

圖1 微膠囊添加方式對酸奶品質(zhì)的影響

2.1.2 微膠囊添加量對酸奶品質(zhì)的影響。從圖2可以看出，當(dāng)微膠囊添加量在0.05～0.10 g/mL時，隨著添加量增加感官評價分?jǐn)?shù)升高，但當(dāng)添加量大于0.10 g/mL時，添加量增加則感官評價分?jǐn)?shù)下降，因?yàn)殡S著微膠囊添加量增加，松仁油的腥味過大，掩蓋了松仁和酸奶的清香，使產(chǎn)品風(fēng)味下降；而隨著微膠囊添加量增加，pH也呈下降趨勢，所以微膠囊添加量應(yīng)在0.10 g/mL左右。

圖2 微膠囊添加量對酸奶品質(zhì)的影響

2.1.3 白砂糖添加量對酸奶品質(zhì)的影響。從圖3可以看出，白砂糖添加量小于8%時，隨著白砂糖添加量增加，感官評價分?jǐn)?shù)逐漸升高，當(dāng)白砂糖添加量大于8%時，添加量的增加感官評價分?jǐn)?shù)變化不大，可能由于隨著添加量的增加，滲透壓的逐漸增大，乳酸菌的生長收到了抑制，乳酸產(chǎn)生降低，pH升高，進(jìn)而導(dǎo)致酸甜度不當(dāng)而影響了感官評價得分；在白砂糖添加量低于8%時，滲透壓在乳酸菌能承受的范圍內(nèi)，白砂糖為酸奶發(fā)酵提供了更多碳源，乳酸菌繁殖加快，產(chǎn)生了更多的酸而使pH下降，由此可以認(rèn)為白砂糖添加量8%較好。

圖3 白砂糖添加量對酸奶品質(zhì)的影響

2.1.4 發(fā)酵底物正交試驗(yàn)結(jié)果。在單因素的基礎(chǔ)上，以微膠囊添加量、穩(wěn)定劑添加量、白砂糖添加量為影響因素，以酸奶pH、感官評分為考察指標(biāo)，通過三因素三水平的 L9(34)實(shí)驗(yàn)，確定最佳發(fā)酵底物配比，具體試驗(yàn)方案和結(jié)果如表2所示。

表2 發(fā)酵底物正交試驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，對比各因素R值與k值，根據(jù)綜合平衡法，對于pH和感官評分，穩(wěn)定劑CMC添加量都是主要影響因素；對于pH， CMC添加量取B2水平最優(yōu)，對于感官評價分?jǐn)?shù)，CMC添加量取B1水平最優(yōu)，綜合考慮，CMC添加量取B2水平；對于pH，白砂糖添加量取C3水平最優(yōu)，對于感官評分，白砂糖添加量取C2水平最優(yōu)，而白砂糖添加量對pH的影響大于對感官評分的影響，故白砂糖添加量取C3水平；對于pH和感官評分，微膠囊添加量都是取A1水平最優(yōu)，則微膠囊添加量取A1水平。

綜上，最優(yōu)方案為A1B2C3，即微膠囊添加量為0.05 g/mL，穩(wěn)定劑添加量為0.15%，白砂糖添加量為9%。

2.2 穩(wěn)定劑對酸奶品質(zhì)的影響

2.2.1 穩(wěn)定劑種類對酸奶品質(zhì)的影響。雖然凝固型酸奶自身有一定自凝性，相對攪拌型酸奶更穩(wěn)定，但由于松仁油微膠囊乳液與牛乳具有密度差，易產(chǎn)生分層，所以在其他因素水平不變的情況下，選用生產(chǎn)中較為常見的三種穩(wěn)定劑，通過單因素試驗(yàn)選擇其中一種。

圖4 穩(wěn)定劑種類對酸奶品質(zhì)的影響

由圖4可知，表明三種穩(wěn)定劑對酸奶pH影響不大，對感官評價分?jǐn)?shù)影響也無較大差異，但添加CMC時酸奶感官評價分?jǐn)?shù)高于添加明膠和魔芋膠，因此選用CMC作為穩(wěn)定劑。

2.2.2 穩(wěn)定劑添加量對酸奶品質(zhì)的影響。由圖5可以發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定劑添加量由0.05%增加到0.15%的過程中pH和感官評價分?jǐn)?shù)都隨著添加的增加而升高，但當(dāng)穩(wěn)定劑添加量大于0.15%時感官評價得分下降，且pH出現(xiàn)先降低后升高。添加穩(wěn)定劑的主要目的是防止酸奶發(fā)酵凝固過程中微膠囊乳液與奶分層，添加量過多則導(dǎo)致體系過于粘稠、質(zhì)地硬度增加，失去了酸奶蛋白凝膠狀態(tài)。綜上，穩(wěn)定劑添加量在0.05%～0.20%較好。

圖5 穩(wěn)定劑添加量對酸奶品質(zhì)的影響

2.3 發(fā)酵工藝對酸奶品質(zhì)的影響

2.3.1 發(fā)酵時間和溫度對酸奶品質(zhì)的影響。結(jié)合圖6、圖7可以看出僅改變發(fā)酵時間或發(fā)酵溫度對酸奶感官評價分?jǐn)?shù)有一定的影響，但是影響不大，對酸奶pH有一定影響，隨著發(fā)酵時間的延長pH值逐漸降低，發(fā)酵溫度升高也促進(jìn)pH值的降低，尤其是溫度升高到45 ℃時，pH值降低的很快，可見當(dāng)發(fā)酵時間和發(fā)酵溫度在一定范圍內(nèi)變化時，應(yīng)當(dāng)著重考慮其相互間的影響。

圖6 發(fā)酵時間對酸奶品質(zhì)的影響

圖7 發(fā)酵溫度對酸奶品質(zhì)的影響

2.3.2 發(fā)酵劑劑添加量對酸奶品質(zhì)的影響。從圖8可以看出，隨著發(fā)酵劑添加量增加，pH呈下降趨勢，這是由于發(fā)酵劑添加量增加，乳酸菌數(shù)量多而且繁殖速度增加，相同發(fā)酵時間內(nèi)產(chǎn)生更多的乳酸，則pH隨著降低，但由于發(fā)酵底物限制，pH降低到一定程度后則不再變化，而且降低的幅度較小。隨著發(fā)酵劑添加量增加，感官評價分?jǐn)?shù)先增高，后由于底物限制趨于平緩。因此發(fā)酵劑添加量3%為宜。

圖8 發(fā)酵劑添加量對酸奶品質(zhì)的影響

2.3.3 發(fā)酵工藝條件正交試驗(yàn)結(jié)果。發(fā)酵工藝條件正交試驗(yàn)由表3可知，對比各因素k值與R值，根據(jù)綜合平衡法，對于pH，發(fā)酵時間為主要因素，對于感官評分發(fā)酵溫度為主要影響因素；對于pH，發(fā)酵時間取D1水平最優(yōu)，對于感官評價分?jǐn)?shù)，發(fā)酵時間取D2水平最優(yōu)，由于發(fā)酵時間對pH影響大于對感官評分影響，綜合考慮，發(fā)酵時間取D1水平；對于pH，發(fā)酵溫度取E3水平最優(yōu)，對于感官評分，發(fā)酵溫度取E1水平最優(yōu)，而發(fā)酵溫度對感官評分的影響大于對pH的影響，故發(fā)酵溫度取E1水平；對于pH，發(fā)酵劑添加量取F2水平最優(yōu)，對于感官評分，發(fā)酵劑添加量取F1水平最優(yōu)，綜合考慮，發(fā)酵劑添加量取F1水平。

表3 發(fā)酵工藝條件正交試驗(yàn)結(jié)果

綜上，得出最優(yōu)方案為D1E1F1，即發(fā)酵時間為6 h，發(fā)酵溫度為38 ℃，發(fā)酵劑添加量為3%。

2.4 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

在正交試驗(yàn)結(jié)論條件下進(jìn)行3次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)兩次正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并經(jīng)過驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)可以得出松仁油微膠囊酸奶的最優(yōu)制作工藝為：松仁油微膠囊以乳液形式添加，添加量為0.05 g/mL，穩(wěn)定劑CMC添加量為0.15%，白砂糖添加量為8.5%，發(fā)酵劑添加量為3%，并在38 ℃下恒溫發(fā)酵6 h。在此條件下制作的松仁油微膠囊酸奶凝固狀態(tài)較好，口感酸甜，具有獨(dú)特松仁清香。

2.5 貯藏時間對酸奶品質(zhì)的影響

2.5.1 貯藏時間對pH和酸度的影響。由圖9可知，隨著保質(zhì)期時間增加，實(shí)驗(yàn)組和對照組酸奶pH均下降，但實(shí)驗(yàn)組與對照組相比下降趨勢更為平緩，對照組pH在第3～6 d出現(xiàn)急劇下降，而實(shí)驗(yàn)組在貯存期間出現(xiàn)pH的下降較慢；由圖10可知，隨著保質(zhì)期時間增加，實(shí)驗(yàn)組和對照組酸奶酸度均升高，但實(shí)驗(yàn)組的曲線斜率要小于對照組，可見實(shí)驗(yàn)組酸度升高比對照組緩慢；說明添加松仁油微膠囊的凝固型酸奶的穩(wěn)定性要好于普通對照組酸奶。

圖9 貯藏時間對pH值的影響

圖10 貯藏時間對酸度的影響

2.5.2 貯藏時間對持水力的影響。由圖11可知，恒溫條件下貯藏時間越長，酸奶持水力越弱，但實(shí)驗(yàn)組持水力始終高于對照組，說明添加松仁油微膠囊后酸奶中水與其他成分結(jié)合更緊密，水分子不易游離，則持水力相對空白對照組高；

圖11 貯藏時間對持水力的影響

2.5.3 貯藏時間對粘度的影響。由圖12可知，隨著保存時間增加，酸奶粘度一直降低，第0～6 d降低的速率快，6 d后降低速率慢，9 d后實(shí)驗(yàn)組粘度與對照組相比無顯著差異，說明松仁油微膠囊的添加可令酸奶短時間內(nèi)粘度降低減緩，但對貯藏時間長的酸奶無顯著影響。

圖12 貯藏時間對粘度的影響

2.5.4 貯藏時間對乳酸菌菌落數(shù)的影響。由圖13可知，保存時間越長，乳酸菌菌落數(shù)越少；但由于實(shí)驗(yàn)組與對照組的發(fā)酵劑添加量、發(fā)酵底物、發(fā)酵溫度和時間條件相同，第0～6 d實(shí)驗(yàn)組與對照組乳酸菌菌落數(shù)無明顯差異；6 d后實(shí)驗(yàn)組的乳酸菌菌落數(shù)明顯多于對照組，原因是添加松仁油微膠囊后酸奶pH和酸度變化更穩(wěn)定，對乳酸菌抑制作用比對照組小，則乳酸菌比對照組中活躍，產(chǎn)生更多菌落。

圖13 貯藏時間對乳酸菌菌落數(shù)的影響

3 結(jié)論

本課題研究松仁油微膠囊酸奶的制備工藝，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)確定最佳制作工藝，并在最優(yōu)工藝條件下進(jìn)行貯藏實(shí)驗(yàn)，探究松仁油微膠囊酸奶在貯藏期間的性質(zhì)變化，結(jié)果表明：正交試驗(yàn)結(jié)果得出最佳制作工藝為：向牛乳中加入0.05 g/mL松仁油微膠囊、0.15%穩(wěn)定劑、8.5%白砂糖和3%發(fā)酵劑后再38 ℃下發(fā)酵6 h。松仁油微膠囊酸奶在貯藏其間pH、粘度、持水力、乳酸菌菌落數(shù)隨時間增加而下降，酸度隨時間增加而升高，但總體表明添松仁油微膠囊酸奶儲藏穩(wěn)定性較高。該酸奶酸甜適口、色澤均勻且無分層,并具有較高的營養(yǎng)價值。