新疆紅棗膳食纖維酸奶的制備工藝

徐天旭，王偉華*

塔里木大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院（阿拉爾 843300）

紅棗是鼠李科棗屬植物，具有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值還具有極高的藥用價(jià)值[1]，因此被稱(chēng)為天然“維生素藥丸”。同時(shí)紅棗本身還是藥食同源食品[2]，有抗炎、抗氧化、改善胃腸道環(huán)境、免疫調(diào)節(jié)及抗腫瘤、保護(hù)肝臟、降血糖等作用[3-4]，我國(guó)紅棗產(chǎn)量龐大，但紅棗本身有著不耐貯藏的劣勢(shì)[2]，所以紅棗相關(guān)產(chǎn)品才會(huì)不斷涌現(xiàn)。

紅棗之所以被稱(chēng)為天然“維生素藥丸”，是因其含有大量的維生素C，含量是桃子和蘋(píng)果含量100倍之多。與此同時(shí)紅棗中的維生素P含量是百果之冠，除此之外紅棗中還含有極其豐富的膳食纖維[5]。膳食纖維對(duì)健康有很多的益處[6]，其主要益處是可以改善腸道菌群、改善便秘、抗氧化[7-10]。

酸奶是一款老少皆宜的乳制品[11-12]，其不僅具有風(fēng)味獨(dú)特和營(yíng)養(yǎng)豐富兩大特點(diǎn)[13]，還有著增加胃腸道蠕動(dòng)、促進(jìn)食物消化吸收、改善乳糖不耐癥和降低糖尿病風(fēng)險(xiǎn)的益生效果[14-16]。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，大眾更青睞于口味與品種都豐富的功能型復(fù)合酸奶[17]。目前市面上已有以核桃油為原料制備的多風(fēng)味并可減緩酸奶品質(zhì)劣變速度的復(fù)合酸奶[18]、以香蕉和咖啡為原料制得同時(shí)具有香蕉和咖啡風(fēng)味的復(fù)合酸奶[19]、以牦牛奶為主要原料制備營(yíng)養(yǎng)豐富并適用于乳糖不耐受人群的功能性沙棘雪梨牦牛酸奶[20]、以金針菇多糖為主要原料研制的功能性酸奶，為豐富酸奶的花色品種提供參考[21]。由此可見(jiàn)功能型復(fù)合酸奶將成為酸奶今后研究的重點(diǎn)與趨勢(shì)。

研究選以新疆紅棗為主要輔料，考察生牛乳原料量、紅棗濃縮汁添加量、菌種添加量和木糖醇添加量4個(gè)單因素對(duì)紅棗膳食纖維酸奶的影響，結(jié)合響應(yīng)面分析對(duì)影響因素進(jìn)行優(yōu)化，最終得到紅棗膳食纖維酸奶的最佳配方。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

生牛乳（阿拉爾新農(nóng)乳業(yè)有限責(zé)任公司）；紅棗濃縮汁（阿拉爾新農(nóng)乳業(yè)有限責(zé)任公司實(shí)驗(yàn)室自制）；蔗糖、635穩(wěn)定劑（阿拉爾新農(nóng)乳業(yè)有限責(zé)任公司）；溫型菌種YF-L812（阿拉爾新農(nóng)乳業(yè)有限責(zé)任公司微生物實(shí)驗(yàn)室保存）。

1.2 儀器與設(shè)備

SK3411乳成分分析儀（北京林音科技有限公司）；YXQ-LS-100SⅡ高壓滅菌鍋（上海楚柏公司）；ZL-150高速多功能粉碎機(jī)（泰州金誠(chéng)公司）；DL-3366榨汁機(jī)（廣州聯(lián)動(dòng)公司）；BPH-9042恒溫培養(yǎng)箱（上海一恒科公司）；SRH60-70高壓均質(zhì)機(jī)（上海申鹿公司）；SW-CJ-2FD超凈操作臺(tái)（蘇州凈化設(shè)備有限公司）；PK-001蓋勃式離心機(jī)（上海安亭科學(xué)儀器廠）；BPG-9240A恒溫干燥箱（上海一恒公司）；Kjeltec8400凱氏定氮儀（福斯華北京公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 紅棗濃縮汁的制備工藝及操作要點(diǎn)

1.3.1.1 工藝流程

篩選品質(zhì)優(yōu)良紅棗→浸泡清洗→去除棗核→浸泡→加熱軟化→打漿→過(guò)篩→離心→超濾→濃縮→殺菌

1.3.2 紅棗膳食纖維酸奶生產(chǎn)工藝及操作要點(diǎn)

1.3.2.1 生產(chǎn)工藝

新鮮生牛乳→凈化→標(biāo)準(zhǔn)化→預(yù)熱→加白砂糖、木糖醇、穩(wěn)定劑等輔料→攪拌→過(guò)濾→均質(zhì)→滅菌→冷卻→接種→灌裝→恒溫發(fā)酵→冷卻→后熟→成品

1.3.2.2 操作要點(diǎn)

標(biāo)準(zhǔn)化：成品酸奶中的蛋白質(zhì)、脂肪和非脂乳固體的含量均有含量標(biāo)準(zhǔn)要求，分別為蛋白質(zhì)含量≥2.9%、脂肪含量≥3.1%、非脂乳固體含量≥8.1%。

預(yù)熱：溫度60～65 ℃。

輔料：加入的輔料以一定比例配成混合液，溫度不可高于55 ℃，連續(xù)攪拌使其充分混合均勻。

均質(zhì)：將攪拌充分的物料放入高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行均質(zhì)，參數(shù)設(shè)定：溫度65 ℃，壓力18～20 MPa，均質(zhì)次數(shù)為1次。

殺菌：均質(zhì)后的物料立即密封，并加熱至90～100℃，保溫5～10 min。

冷卻接種發(fā)酵劑：將上步殺菌后的物料冷卻至40～50 ℃后，按照4%的體積分?jǐn)?shù)加入菌種。

發(fā)酵：將接種好的物料裝罐，置于恒溫箱中42 ℃進(jìn)行發(fā)酵5 h。

后熟：發(fā)酵完成后，將酸奶放入冰箱，溫度為0～4 ℃，時(shí)間為16 h。

1.3.3 單因素試驗(yàn)

基礎(chǔ)配方：白砂糖添加量為6%，635復(fù)合穩(wěn)定劑為0.25%，發(fā)酵溫度為44 ℃，發(fā)酵劑添加量為2.5%，發(fā)酵時(shí)間為5 h，所有配料均按照物料總和的百分比添加。

1.3.3.1 生牛乳原料量對(duì)紅棗膳食纖維酸奶的影響

在基礎(chǔ)配方上，添加紅棗濃縮汁2 g，添加菌種3%，木糖醇添加量8 g，考察生牛乳原料量分別為800，850，900，950和1 000 g時(shí)對(duì)酸奶感官評(píng)分的影響。

1.3.3.2 紅棗濃縮汁添加量對(duì)紅棗膳食纖維酸奶的影響

在基礎(chǔ)配方上，生牛乳900 g，添加菌種3%，木糖醇添加量8 g，考察紅棗濃縮汁添加量分別為1，1.5，2，2.5和3 g時(shí)對(duì)酸奶感官評(píng)分的影響。

1.3.3.3 菌種添加量對(duì)紅棗膳食纖維酸奶的影響

在基礎(chǔ)配方上，生牛乳900 g，添加紅棗濃縮汁2 g，木糖醇添加量8 g，考察菌種添加量分別為1%，2%，3%，4%和5%時(shí)對(duì)酸奶感官評(píng)分的影響。

1.3.3.4 木糖醇添加量對(duì)紅棗膳食纖維酸奶的影響

在基礎(chǔ)配方上，生牛乳900 g，添加紅棗濃縮汁2 g，添加菌種3%，考察木糖醇添加量分別為2，4，6，8和10 g時(shí)對(duì)酸奶感官評(píng)分的影響。

1.3.4 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，以生牛乳原料量（A）、紅棗濃縮汁添加量（B）、菌種添加量（C）為3個(gè)主要因素，以感官評(píng)分為響應(yīng)值（Y）進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，因素與水平如表1所示。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平

1.3.5 感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.3.6 膳食纖維測(cè)定的方法

根據(jù)GB 5009.88—2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中膳食纖維的測(cè)定》[22]進(jìn)行紅棗膳食纖維酸奶中的膳食纖維測(cè)定。

表2 紅棗膳食纖維酸奶感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 生牛乳原料量對(duì)紅棗膳食纖維酸奶感官評(píng)分的影響

由圖1可知，隨著生牛乳原料量逐漸增加，酸奶感官評(píng)分逐漸升高后逐漸遞減，當(dāng)生牛乳原料量為900 g時(shí)，感官評(píng)分最高，此時(shí)酸奶口感最好。當(dāng)生牛乳的原料量過(guò)小時(shí)，凝乳狀態(tài)明顯不好，且口感較粗糙；當(dāng)原料量過(guò)多時(shí)，生牛乳的味道較重，略有乳清析出。因此，生牛乳最佳原料量為900 g。

圖1 生牛乳的原料量對(duì)酸奶感官評(píng)分的影響

2.1.2 紅棗濃縮汁添加量對(duì)紅棗膳食纖維酸奶感官評(píng)分的影響

由圖2可知，酸奶感官評(píng)分隨著紅棗濃縮汁添加量逐漸增加，呈現(xiàn)出逐漸升高后逐漸遞減的趨勢(shì)。當(dāng)紅棗濃縮汁添加量為2 g時(shí)，感官評(píng)分最高，此時(shí)酸奶口感最好。當(dāng)紅棗濃縮汁添加量過(guò)低時(shí)，就會(huì)有大量的乳清析出，且酸奶香氣不夠濃郁，口感粗糙；當(dāng)紅棗濃縮汁的添加量過(guò)多時(shí)，凝乳不均勻，且紅棗本身帶有的香氣過(guò)于濃烈，掩蓋了其他味道。由此可得，最佳紅棗濃縮汁添加量為2 g。

圖2 紅棗濃縮汁添加量對(duì)酸奶感官評(píng)分的影響

2.1.3 菌種添加量對(duì)紅棗膳食纖維酸奶感官評(píng)分的影響

由圖3可知，酸奶感官評(píng)分隨著菌種添加量逐漸增加而呈現(xiàn)出先升高后逐漸遞減的趨勢(shì)且遞減趨勢(shì)明顯，當(dāng)菌種添加量為3%時(shí)，感官評(píng)分最高，此時(shí)酸奶口感最好。菌種添加量較少時(shí)，發(fā)酵凝乳的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，產(chǎn)生的乳酸菌總數(shù)偏低；當(dāng)酸奶菌種添加量過(guò)多時(shí)，凝乳時(shí)間會(huì)相應(yīng)縮短，但是發(fā)酵后的酸度值偏大，酸奶成品偏酸，香氣寡淡。因此，最佳菌種添加量為3%。

圖3 菌種添加量對(duì)酸奶感官評(píng)分的影響

2.1.4 木糖醇添加量對(duì)紅棗膳食纖維酸奶感官評(píng)分的影響

由圖4可知，隨著酸奶中木糖醇添加量逐漸增加，酸奶感官評(píng)分逐漸升高后逐漸遞減，當(dāng)木糖醇添加量為8 g時(shí)，感官評(píng)分最高，此時(shí)酸奶口感最好。當(dāng)木糖醇添加量過(guò)少時(shí)，酸奶甜度較低，酸味較重，口感單?。划?dāng)木糖醇添加量過(guò)多時(shí)，酸奶甜度高，口感較為甜膩。由此可得，最佳木糖醇添加量為8 g。

圖4 木糖醇添加量對(duì)酸奶感官評(píng)分的影響

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)分析

2.2.1 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用Box-Behnken設(shè)計(jì)原理，以生牛乳原料量（A）、紅棗濃縮汁添加量（B）、菌種添加量（C）為影響因素，以感官評(píng)分（Y）作為響應(yīng)值，設(shè)計(jì)三因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn)，從而確定紅棗膳食纖維酸奶最優(yōu)工藝。試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 響應(yīng)面分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2.2 模型建立及方差分析

利用Design-Expert 8.06軟件，對(duì)試驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行響應(yīng)面值的回歸分析，建立相關(guān)二次回歸模型，其回歸方程為Y=+94.60+2.00A-1.25B-0.50C-7.68A2-6.18B2-5.67C2。

由表4可知：模型的p值為0.000 3，表明該模型是極顯著的，失擬項(xiàng)p=0.261 0＞0.05，不顯著，表示此模型擬合程度良好，試驗(yàn)誤差小；根據(jù)方差分析中F值的大小，可知各因素對(duì)紅棗膳食纖維酸奶品質(zhì)的影響大小排序：A＞B＞C，即生牛乳原料量影響最大，其次是紅棗濃縮汁添加量，菌種添加量對(duì)紅棗膳食纖維酸奶感官評(píng)分的影響最小。

表4 響應(yīng)面設(shè)計(jì)結(jié)果方差分析

2.2.3 多因素交互響應(yīng)面結(jié)果分析

如圖5所示，響應(yīng)面圖形走勢(shì)陡峭，等高線圖呈圓形，說(shuō)明紅棗濃縮汁添加量和生牛乳原料量之間的交互作用不顯著。在菌種添加量3%，其他條件不變時(shí)，紅棗濃縮汁添加量不變，隨著生牛乳原料量的增加，紅棗膳食纖維酸奶的感官評(píng)分先增大后減小，并且感官評(píng)分的變化區(qū)間較小。當(dāng)生牛乳原料量不變，隨著紅棗濃縮汁添加量的增加，酸奶的感官評(píng)分先增大后減小。由曲面投影可知，在生牛乳原料量900 g附近，紅棗濃縮汁添加量3 g附近時(shí)評(píng)分最佳，處于投影中心。

圖5 生牛乳原料量和紅棗濃縮汁添加量交互作用對(duì)酸奶感官評(píng)分影響的響應(yīng)面圖和等高線圖

如圖6所示，響應(yīng)面圖形走勢(shì)陡峭，等高線圖呈圓形，說(shuō)明紅棗濃縮汁添加量和菌種添加量之間的交互作用不顯著。在生牛乳原料量900 g，其他條件不變時(shí)，菌種添加量不變，隨著紅棗添加量的增加，紅棗膳食纖維酸奶的感官評(píng)分先增大后減小，并且感官評(píng)分的變化區(qū)間較小。當(dāng)紅棗濃縮汁添加量不變時(shí)，隨著菌種添加量的增加，酸奶的感官評(píng)分先增大后減小。由曲面投影可知，在紅棗濃縮汁添加量3 g附近，菌種添加量3%附近時(shí)評(píng)分最佳，處于投影中心。

圖6 紅棗濃縮汁添加量和菌種添加量交互作用對(duì)酸奶感官評(píng)分影響的響應(yīng)面圖和等高線圖

如圖7所示，響應(yīng)面圖形走勢(shì)陡峭，等高線圖呈圓形，說(shuō)明生牛乳原料量和菌種添加量之間的交互作用不顯著。在紅棗濃縮汁添加量2 g，其他條件不變時(shí)，生牛乳原料量不變，隨著菌種添加量的增加，紅棗膳食纖維酸奶的感官評(píng)分先增大后減小，并且感官評(píng)分的變化區(qū)間較小。當(dāng)菌種添加量不變時(shí)，隨著生牛乳原料量的增加，酸奶的感官評(píng)分先增大后減小。由曲面投影可知，在生牛乳原料量900 g附近，菌種添加量3%附近時(shí)評(píng)分最佳，處于投影中心。

圖7 生牛乳添加量和菌種添加量交互作用對(duì)酸奶感官評(píng)分影響的響應(yīng)面圖和等高線圖

2.2.4 驗(yàn)證試驗(yàn)

通過(guò)對(duì)響應(yīng)面的分析，最佳工藝條件為生牛乳原料量913.43 g，紅棗濃縮汁添加量1.89 g，菌種添加量2.97%，此時(shí)感官評(píng)分為94.8。為了進(jìn)行驗(yàn)證和后續(xù)試驗(yàn)，調(diào)整生牛乳原料量900 g，紅棗濃縮汁添加量2 g，菌種添加量3%。做3次平行試驗(yàn)，測(cè)得的感官評(píng)分接近94分，與預(yù)測(cè)值相接近，說(shuō)明優(yōu)化試驗(yàn)得到的參數(shù)可靠。

2.2.5 膳食纖維測(cè)定結(jié)果

根據(jù)GB 5009.88—2014[22]中膳食纖維含量測(cè)定公式，計(jì)算研究工藝下得到的三批次紅棗酸奶膳食纖維含量。結(jié)果顯示，膳食纖維含量分別為1.18，1.24和1.20 g，平均值約為1.21 g。

3 結(jié)論

試驗(yàn)選用新疆紅棗為主要原料，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定了木糖醇添加量8 g，通過(guò)響應(yīng)面優(yōu)化了紅棗膳食纖維酸奶的最佳工藝參數(shù)。在白砂糖添加量6%，穩(wěn)定劑0.25%，發(fā)酵溫度44 ℃、發(fā)酵劑添加量2.5%、發(fā)酵時(shí)間5 h的條件下，確定了酸奶的最佳工藝條件：生牛乳原料量900 g，紅棗濃縮汁添加量2 g，菌種添加量3%。在此發(fā)酵工藝下，紅棗膳食纖維酸奶呈淡紅色，組織狀態(tài)穩(wěn)定，口感細(xì)膩，酸甜可口，營(yíng)養(yǎng)豐富，且具有紅棗獨(dú)特的風(fēng)味。此酸奶產(chǎn)品富含膳食纖維，其膳食纖維含量為1.21 g。根據(jù)《中國(guó)居民膳食指南2021》建議成年人適宜攝入量為每日不低于30 g，但目前我國(guó)國(guó)民從日常果蔬及食物中攝取的膳食纖維量只能達(dá)到每日平均8 g左右，遠(yuǎn)低于攝入標(biāo)準(zhǔn)。食用果蔬、谷物及相應(yīng)保健產(chǎn)品是攝取膳食纖維的有效途徑。研究制得的紅棗膳食纖維酸奶因富含膳食纖維，可為國(guó)民日常膳食纖維的攝取提供新的可食產(chǎn)品。

試驗(yàn)僅對(duì)生牛乳原料量、紅棗濃縮汁添加量、木糖醇添加量和菌種添加量為因素進(jìn)行分析，未對(duì)穩(wěn)定劑添加量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵劑添加量和發(fā)酵時(shí)間進(jìn)行探究，后期應(yīng)分析這些因素對(duì)酸奶感官評(píng)分的影響來(lái)進(jìn)行工藝優(yōu)化，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的品質(zhì)并增強(qiáng)其在產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中的作用。