蘋果皮渣膳食纖維固體酸奶生產(chǎn)技術(shù)

焦孝平，李建林，吳麗君

（1.慶陽市科學(xué)技術(shù)開發(fā)中心，甘肅 慶陽 745000；2.寧縣恒瑞康生物科技有限公司，甘肅 慶陽 745204）

隨著生活水平的提高，人們不再為溫飽問題而擔(dān)憂，但對食品質(zhì)量和性能的要求越來越高，越來越關(guān)注食品的安全、健康和營養(yǎng)。酸奶作為營養(yǎng)豐富的產(chǎn)品之一，其口感良好，深受人們的喜愛。酸奶是采用保加利亞乳酸桿菌和嗜熱鏈球菌等特定菌種按照一定比例搭配后對新鮮牛奶進(jìn)行發(fā)酵而制得的乳制品，它能刺激人胃液分泌，有助于消化，增進(jìn)食欲和腸胃功能，同時還能有效防止人體腸道感染，提高人體的免疫功能，抑制寄生在人體腸道中產(chǎn)毒微生物的生長，清除腸道中的有害物質(zhì)，促進(jìn)維生素D和鈣、鐵等微量元素的吸收，降低人體血液中膽固醇的含量，具有預(yù)防心血管疾病和延緩人體衰老的作用，對人體健康大有裨益。但是，現(xiàn)有市面上的酸奶大多數(shù)為液態(tài)，其中的乳酸菌極易失去活性，在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)營中需要冷鏈運(yùn)輸和銷售，保質(zhì)期也較短，且冷酸奶不適宜腸胃不適人群飲用；同時，酸奶產(chǎn)品呈半流質(zhì)狀態(tài)也給包裝、運(yùn)輸和儲藏等帶來不便，造成貯藏和運(yùn)輸成本增加，影響了經(jīng)濟(jì)效益。另外，現(xiàn)有的酸奶成分也比較單一，不含有或很少含有果蔬類膳食纖維、多酚、黃酮等活性功能成分，不能清潔腸道和減緩脂肪的吸收，且含糖量相對較高，不適合糖尿病和乳糖不耐癥人群食用。傳統(tǒng)產(chǎn)品的上述這些缺陷都不同程度地限制著酸奶產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，也給消費(fèi)者帶來諸多不便。

蘋果皮渣中不僅富含維生素C、維生素A、葉酸等營養(yǎng)成分和鈣、鐵、磷、鉀等人體生命活動所必需的多種重要礦物質(zhì)，還含有膳食纖維、黃酮類、酚類、二十八烷醇等對人體生命活動與健康有益的生物活性物質(zhì)和保健成分。其中，蘋果膳食纖維具有調(diào)節(jié)腸道菌群、防止便秘、減肥、降血糖和降血壓、抗癌等功能[1]，可直接添加到多種食品中制作高纖維食品，也可進(jìn)一步制成膳食纖維粉，其應(yīng)用比較廣泛[2]。有研究表明，一個中等個頭蘋果的皮內(nèi)含有8.4 mg維生素C、98 IU（國際單位）的維生素A，風(fēng)干的蘋果皮中蘋果多酚含量在13 g/kg以上、總膳食纖維的含量高達(dá)70%，其中水溶性膳食纖維含量為15%以上，水不溶性膳食纖維含量為55%[3]，水溶性和水不溶性膳食纖維提取得率分別為13.54%、39.01%[4]。蘋果多酚具有抗脂質(zhì)氧化、清除體內(nèi)自由基、改善肺功能和抑病毒、抑菌等多種功能，是一種優(yōu)良的天然抗氧化劑和功能食品基礎(chǔ)添加料，其抗氧化能力是維生素E的50倍；膳食纖維能夠促進(jìn)腸道蠕動，調(diào)節(jié)血糖，減少人體對脂肪的吸收，對促進(jìn)消化和排泄固體廢物有至關(guān)重要的作用，是預(yù)防各種“富貴病”和降低結(jié)腸癌患病風(fēng)險的優(yōu)良助劑，也是一種具有優(yōu)良膠凝化和乳化作用的天然食品添加劑，被稱作人類的“第七營養(yǎng)素”。

然而，由于受蘋果加工的季節(jié)性限制及科技進(jìn)步的短板，加之一些企業(yè)重引進(jìn)、輕研發(fā)，重產(chǎn)品生產(chǎn)、輕廢棄物綜合利用，致使全國蘋果加工企業(yè)每年產(chǎn)生的100多萬t蘋果皮渣[5]，除1/3左右被用于普通農(nóng)家肥料或簡單加工成養(yǎng)殖場畜禽飼料外，絕大部分以垃圾形式被廢棄，既浪費(fèi)資源又污染環(huán)境，還制約了蘋果加工業(yè)的發(fā)展。針對這一問題，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)施，聯(lián)合高新技術(shù)企業(yè)通過大量試驗(yàn)研究，在以蘋果皮渣為原料提取蘋果膳食纖維、蘋果多酚、黃酮等生物活性物質(zhì)及其新產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)工藝方面進(jìn)行了大量卓有成效的探索，特別是將微生物發(fā)酵技術(shù)與酶解技術(shù)及食品生產(chǎn)無菌操作技術(shù)有機(jī)結(jié)合，通過膳食纖維提取和膳食纖維改性技術(shù)研究，總結(jié)形成了一套以蘋果皮渣為原料的多功能膳食纖維固體酸奶生產(chǎn)技術(shù)。為有效化解基礎(chǔ)研究“最先一公里”和成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化“最后一公里”脫節(jié)問題，盡快使這一技術(shù)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力，在彌補(bǔ)現(xiàn)有酸奶產(chǎn)業(yè)技術(shù)弱項(xiàng)短板的同時，為帶動蘋果產(chǎn)業(yè)副產(chǎn)物綜合利用開辟一條新的途徑，延長加工產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)廢棄物零排放和資源化利用，增加產(chǎn)品附加值，提升產(chǎn)業(yè)綜合效益。

1 產(chǎn)品工藝

利用蘋果皮和牛奶調(diào)配，通過膨化和均質(zhì)等物理高溫高壓處理，接種乳酸菌發(fā)酵劑，再經(jīng)真空干燥或低溫噴霧干燥，開發(fā)風(fēng)味獨(dú)特、營養(yǎng)豐富、食用方便的酸奶新產(chǎn)品，生產(chǎn)工藝力求天然、環(huán)保和化學(xué)成分零添加，著力提升蘋果副產(chǎn)物綜合利用率、豐富發(fā)酵食品的多樣性及飲料食用纖維和其他營養(yǎng)素含量，最大限度保留牛奶和蘋果的特有風(fēng)味和營養(yǎng)，強(qiáng)化益生菌和生物活性成分的作用，滿足新時期人們對新口味新產(chǎn)品和營養(yǎng)、保健的追求。工藝流程如圖1所示。

圖1 蘋果皮渣膳食纖維固體酸奶生產(chǎn)工藝流程圖

2 操作要點(diǎn)

2.1 原料驗(yàn)收

新鮮蘋果皮水分含量較高，而且是季節(jié)性生產(chǎn)，產(chǎn)量又很集中，極易發(fā)霉變質(zhì)，需及時加工生產(chǎn)。未能及時加工生產(chǎn)的新鮮蘋果皮渣，須經(jīng)機(jī)械烘干，避免高濕存放導(dǎo)致腐敗菌生長繁殖或原料發(fā)霉變質(zhì)，而影響食品安全。以未經(jīng)污染和發(fā)霉變質(zhì)且農(nóng)殘符合食品安全限量標(biāo)準(zhǔn)的干燥蘋果皮渣為佳。原料乳要求色澤呈乳白色或微黃色，氣味芳香，無異味，總?cè)楣腆w不低于11.8%，非脂乳固體大于8%；生理異常乳、摻假乳、細(xì)菌污染乳、含抗生素或含殺菌劑乳均不得使用。

2.2 原料預(yù)處理

收集新鮮的蘋果皮先進(jìn)行清洗，然后放在鍋上蒸20 min后取出投入打漿機(jī)中進(jìn)行打漿；干燥蘋果皮先用多層篩機(jī)進(jìn)行篩選，去掉其中的沙土及大塊雜質(zhì)，然后采用線速率100 m/s、篩孔1 mm的錘片粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，使其粒度細(xì)度達(dá)到40目以上，并進(jìn)行拌濕回軟，使物料水分含量達(dá)到13%～16%。

2.3 高壓膨化

將水分符合要求的物料通過雙螺桿擠壓膨化機(jī)進(jìn)行膨化，膨化機(jī)膨化溫度為60～75 ℃，螺桿轉(zhuǎn)速為300～400 rpm，機(jī)內(nèi)最高工作壓力為0.5～1 mPa，物料在擠壓機(jī)內(nèi)停留15～20 s，經(jīng)擠壓膨化后的物料水分含量一般在9%左右。然后，將擠壓膨化后的物料經(jīng)傳送帶冷卻后使水分降到7%左右。

2.4 配料混合

先將輔料（麥芽糖醇12%、山梨糖醇9%、低聚異麥芽糖7%、硬脂酸鎂0.9%、檸檬酸0.1%）經(jīng)粉碎機(jī)粉碎后，過60～100目篩，與高壓膨化后的蘋果皮粉（含量71%）一起投入配料器中，按照輔料重量的60%加水，再加入原輔料總量70%的鮮牛奶，并進(jìn)行充分?jǐn)嚢琛?/p>

2.5 均質(zhì)滅菌

將攪拌充分的物料預(yù)熱至60～65 ℃，用高壓均質(zhì)機(jī)在壓力30～40 mPa條件下均質(zhì)后，進(jìn)行超高溫瞬時（溫度135 ℃、時間1～2 s）滅菌，或在75～90 ℃條件下巴斯殺菌30 min，然后快速冷卻至45 ℃左右。滅菌、冷卻后的料液應(yīng)盡量避免與未消毒的帶菌接觸面接觸或長時間暴露在空氣中，并在此后加工過程中做好環(huán)境控制、確保無菌操作，防止造成二次污染。

2.6 發(fā)酵劑的選擇

酸奶發(fā)酵劑要結(jié)合企業(yè)實(shí)際情況合理選用。液體發(fā)酵劑價格便宜，但保藏時間短、儲存條件苛刻，且儲運(yùn)過程中易感染雜菌，菌種活力降低很快；直投式酸奶發(fā)酵劑不僅可免去活化、擴(kuò)繁等繁雜工序可直接加入到經(jīng)殺菌處理的原料進(jìn)行發(fā)酵，而且可在普通冰箱中貯藏，貯運(yùn)成本低，加之其活力強(qiáng)、類型多，可根據(jù)需要任意選擇，同時省去了菌種制備車間，減少了工作人員，簡化了生產(chǎn)工藝，便于管理和使用，應(yīng)優(yōu)先推廣應(yīng)用。另外，該生產(chǎn)技術(shù)由于采用了超高溫、深冷凍和高壓均質(zhì)膨化處理工藝，因此在菌株選擇上要注意篩選抗冷凍、抗干燥、抗噬菌體、抗剪切力等抗逆性較強(qiáng)的菌株和乳糖、半乳精、檸檬酸利用率較高及黏性較強(qiáng)的陽性菌株，以保持菌種的活性、穩(wěn)定性和產(chǎn)品的凝固狀態(tài)和特有風(fēng)味。

2.7 接種發(fā)酵

將殺菌后的混合料冷卻到42～45 ℃后，按菌種3∶2的比例加入已制備的嗜熱鏈球菌和保加利亞乳酸桿菌的生產(chǎn)發(fā)酵劑，接種量為2%～3%。接種后攪拌6 min左右，使發(fā)酵劑均勻分布于混合液中，即可開始灌裝。灌裝時間必須有嚴(yán)格要求，即從接種開始到灌裝完畢送入發(fā)酵室的時間不得超過1.5 h。否則灌裝過程中就有可能造成鮮乳非預(yù)期凝固或使雜菌感染風(fēng)險增加，最終導(dǎo)致產(chǎn)品乳清析出、質(zhì)量下降、凝固狀態(tài)不佳或異味產(chǎn)生。灌裝完成后應(yīng)及時封蓋并立即轉(zhuǎn)入發(fā)酵室中，于43 ℃條件下恒溫發(fā)酵3 h左右，當(dāng)pH為4.2左右、酸度達(dá)到85 °T左右、表面出現(xiàn)少量水痕時終止發(fā)酵。

2.8 冷藏后熟

達(dá)到發(fā)酵終點(diǎn)的酸奶應(yīng)立即轉(zhuǎn)入冷庫，在0～4 ℃條件下，冷藏12～24 h左右，以迅速抑制乳酸菌的進(jìn)一步生長，降低酶的活性，防止酸度過大和雜菌繁殖，促進(jìn)雙乙酰等風(fēng)味物質(zhì)的形成，增加酸奶制品的黏稠度，使得酸奶的特征（質(zhì)地、口感、風(fēng)味、酸度等）達(dá)到所設(shè)定的要求。真空冷凍干燥后直接用于市售的酸奶，在冷藏后熟階段應(yīng)盡量減少產(chǎn)品搖動，以免破壞產(chǎn)品應(yīng)有的結(jié)構(gòu)、性狀和品質(zhì)。

2.9 低溫干燥

酸奶生產(chǎn)應(yīng)避免微波、高溫或超低溫長時間干燥，使乳酸菌活菌數(shù)減少，或腐敗菌、致病菌等有害微生物生長繁殖，進(jìn)而影響食品質(zhì)量和安全。應(yīng)采用連續(xù)流低溫噴霧干燥系統(tǒng)，在（43±3）℃條件下，使物料5 min內(nèi)水分含量迅速降至8%以內(nèi)，制成酸奶粉，或采用真空冷凍干燥技術(shù)，直接制成具有一定形狀的蓬松塊狀酸奶。

2.10 成型包裝

采用真空冷凍干燥技術(shù)制成的蓬松塊狀酸奶直接包裝即可。經(jīng)低溫噴霧干燥系統(tǒng)生產(chǎn)的酸奶粉，可以根據(jù)不同消費(fèi)人群和市場需求，將粉狀產(chǎn)品進(jìn)行直接包裝，也可通過壓片機(jī)進(jìn)行壓片，或用其他成型機(jī)制成大粒狀或塊狀酸奶，并進(jìn)行包裝入庫。

3 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)

3.1 感官指標(biāo)

色澤外觀:最終產(chǎn)品以粉狀、粒狀、塊狀形態(tài)存在，呈牙白色或淡黃色，色澤均勻一致；粒狀、塊狀酸奶要求外表光滑平整，無裂片。

滋味口感:酸甜可口，具有純?nèi)樗峋l(fā)酵乳的特有滋味和蘋果特有的果香味。粉狀產(chǎn)品松散柔軟、溶解性好；粒狀和塊狀產(chǎn)品酥脆爽滑、入口即化。無其他異味。

3.2 理化指標(biāo)

水溶性膳食纖維（SDF）≥13%，粗蛋白質(zhì)≥6.2%，粗脂肪≥5.8%，水分≤5%，銅≤10 mg/kg，鉛≤l mg/kg，砷≤0.1 mg/kg。

3.3 微生物指標(biāo)

乳酸菌≥105 cfu/g；致病菌不得檢出。

3.4 保質(zhì)期

常溫條件下保質(zhì)期為180 d。

4 技術(shù)特點(diǎn)

（1）保留了蘋果和牛奶的特有營養(yǎng)和風(fēng)味。傳統(tǒng)膳食纖維提取技術(shù)無論酸解法、酶解法還是發(fā)酵法，基本都少不了清水多次漂洗工序，不僅損失了食品中的水溶性膳食纖維，也使固有的蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)及多酚、黃酮等活性成分被水沖走。該技術(shù)在克服上述問題的基礎(chǔ)上，將蘋果皮蒸熟打漿添加到酸奶原料中發(fā)酵，保證了原料中固有的營養(yǎng)成分少損失、少破壞，具有蘋果和牛奶特有的淡香味，入口咀嚼后很快軟化，沒有粉狀感，崩析性好，可以被人體更好地吸收，能夠促進(jìn)消化，清潔腸道，改善腸道菌群，為益生菌的增值提供能量和營養(yǎng)，具有良好的市場前景。

（2）發(fā)揮了膳食纖維的特有保健優(yōu)勢。新鮮蘋果皮本身膳食纖維含量高達(dá)38%，加之該工藝采用微生物發(fā)酵技術(shù)、高溫高壓膨化和均質(zhì)技術(shù)，通過高速剪切、激波振蕩、空穴爆炸等作用，促使纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等較大分子量的不溶性膳食纖維糖苷鍵斷裂、分解，部分不溶性膳食纖維轉(zhuǎn)化為非消化性的可溶性膳食纖維，改善了膳食纖維的理化特性，提高了溶脹性和持水力。經(jīng)高溫高壓膨化和均質(zhì)處理的產(chǎn)品中水溶性膳食纖維含量高達(dá)18%以上，具有較好的生理功能，是預(yù)防結(jié)腸癌、闌尾炎、痔瘡、膽結(jié)石、糖尿病、冠心病、肥胖癥等“富貴病”的理想食品。

（3）儲藏食用方便且利于益生菌存活。該項(xiàng)技術(shù)的主要特點(diǎn)是乳酸發(fā)酵后，采用冷凍干燥技術(shù)或低溫噴霧干燥技術(shù)，避免了高溫、微波等生產(chǎn)工藝對活性乳酸菌的不利影響，確保每克產(chǎn)品中含有十萬個以上活性乳酸菌。該法生產(chǎn)的產(chǎn)品含有大量的活性乳酸菌，具有排斥人體消化系統(tǒng)內(nèi)的有害細(xì)菌和維護(hù)人體健康的腸道益生菌，對人體腸胃具有營養(yǎng)和保健作用，能夠改善腸道環(huán)境，提高機(jī)體免疫力，幫助改善乳糖不耐癥以及便秘、腹瀉、腸炎和幽門螺桿菌感染等病癥。所得產(chǎn)品以固體形態(tài)存在，質(zhì)量穩(wěn)定、不易感染雜菌、保質(zhì)期長，復(fù)原性強(qiáng)、易于溶解分散成酸奶液，使用方便，營養(yǎng)價值高，口味獨(dú)特，貯存運(yùn)輸攜帶均很方便，迎合了人們對食品保健和食用方便的要求。