西瓜皮風(fēng)味酸奶的研制

黃 怡,李 彤,朱儀雯

(安徽科技學(xué)院 食品工程學(xué)院,安徽 鳳陽 233100)

西瓜皮占西瓜總重的30%左右,富含果膠、氨基酸、纖維素、多種維生素和微量元素,且含糖量低于瓜瓤,具有抗氧化、清熱、利尿等功能,適合糖尿病患者和肥胖人群食用[1-2].目前消費(fèi)市場上大部分產(chǎn)品都是以瓜瓤為原料進(jìn)行食品深加工,瓜皮作為廢物丟棄.我國民間一直有將西瓜皮作為輔料添加在食品中的做法,在此基礎(chǔ)上已有大量研究開發(fā)出了新型西瓜皮食品,提高西瓜的整體利用率,增加經(jīng)濟(jì)效益.張婷婷等[3]選用西瓜皮為原料,加入糖、鹽、白醋等輔料,通過腌漬方法制作西瓜皮醬菜.王虹玲等[4]以西瓜皮和蜂蜜為原料,通過微生物發(fā)酵研制蜂蜜西瓜皮汁乳酸飲料.

酸奶是以新鮮牛乳為原料經(jīng)發(fā)酵而成,具有獨(dú)特的風(fēng)味,發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸還可以有效緩解乳糖不耐受癥狀,在乳制品市場中占有重要地位[5-6].基于人們對健康的追求,市場上開始出現(xiàn)各類低糖酸奶,以代糖類物質(zhì)代替蔗糖進(jìn)行酸發(fā)酵[7-8].陳娟[9]以鮮牛奶和玫瑰花浸提液為主要原料,以赤蘚糖醇代替蔗糖,采用響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)的方法研制了赤蘚糖醇玫瑰花風(fēng)味酸奶.李瑤璐等[10]以槲皮素、脫脂乳粉為原料,添加由赤蘚糖醇、菊粉、甜菊糖苷、羅漢果苷組成的復(fù)配代糖,探究槲皮素代糖酸奶的最佳工藝配方.

本研究以鮮牛奶、西瓜皮、赤蘚糖醇為原料,通過單因素實(shí)驗(yàn)及響應(yīng)面實(shí)驗(yàn),對西瓜皮風(fēng)味酸奶的配方進(jìn)行優(yōu)化,根據(jù)感官評分選出最優(yōu)配方,對西瓜皮進(jìn)行廢物利用,研發(fā)新型西瓜皮食品.

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

牛奶、西瓜(購于鳳陽天潤發(fā)超市);赤蘚糖醇(山東三元生物科技股份有限公司);保加利亞乳桿菌(昆山佰山優(yōu)生物科技有限公司).

電子分析天平(HZY200A,福州華志科學(xué)儀器有限公司);電磁爐(C21-H3306,青島海爾集團(tuán));電熱恒溫培養(yǎng)箱(DNP-9052,上海三發(fā)科學(xué)儀器有限公司).

1.2 工藝流程及操作要點(diǎn)

1.2.1 工藝流程

西瓜皮風(fēng)味酸奶的工藝流程如圖1所示.

圖1 西瓜皮風(fēng)味酸奶工藝流程

1.2.2 操作要點(diǎn)

(1)西瓜皮汁的制取:選擇無霉無蟲的新鮮西瓜,去除外層青皮和紅瓤,保留內(nèi)層白色果皮,切片后放入破壁機(jī)中進(jìn)行榨汁,過濾殘?jiān)蟮钩鰝溆?

(2)添加物的混合:將西瓜皮汁、赤蘚糖醇按照比例加入鮮牛奶中,并攪拌均勻.

(3)殺菌:將鮮牛奶混合液置于95 ℃下殺菌5 min,降溫至40 ℃?zhèn)溆?

(4)發(fā)酵:將保加利亞乳桿菌按照1%的比例添加至鮮牛奶混合液中,置于適宜發(fā)酵溫度下進(jìn)行發(fā)酵,發(fā)酵至凝乳形成后移入4 ℃冰箱冷藏.

1.3 單因素實(shí)驗(yàn)

參考有關(guān)西瓜皮產(chǎn)品和酸奶產(chǎn)品文獻(xiàn)中的制作工藝,結(jié)合預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,確定西瓜皮風(fēng)味酸奶的制作工藝為:每100 g牛奶中添加9 g西瓜皮汁,13 g赤蘚糖醇,保加利亞乳桿菌1 g,將混合均勻后的鮮牛奶混合液在41 ℃下發(fā)酵8 h后置于冰箱中冷藏.對西瓜皮添加量、赤蘚糖醇添加量、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時(shí)間等指標(biāo)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),分析選出適宜水平指標(biāo)用于響應(yīng)面實(shí)驗(yàn).

1.3.1 西瓜皮添加量的確定

稱取牛奶100 g,加入赤蘚糖醇13 g,保加利亞乳桿菌1 g,分別加入西瓜皮汁5,7,9,11,13 g,設(shè)定發(fā)酵溫度為41 ℃,發(fā)酵時(shí)間為9 h,制得西瓜皮風(fēng)味酸奶,考察西瓜皮添加量對感官評分的影響.

1.3.2 赤蘚糖醇添加量的確定

稱取牛奶100 g,加入西瓜皮汁9 g,保加利亞乳桿菌1 g,分別加入赤蘚糖醇9,11,13,15,17 g,設(shè)定發(fā)酵溫度為41 ℃,發(fā)酵時(shí)間為8 h,制得西瓜皮風(fēng)味酸奶,考察赤蘚糖醇添加量對感官評分的影響.

1.3.3 發(fā)酵時(shí)間的確定

稱取牛奶100 g,加入西瓜皮汁9 g,赤蘚糖醇13 g,保加利亞乳桿菌1 g,分別設(shè)定發(fā)酵溫度為37,39,41,43,45 ℃,發(fā)酵時(shí)間為8 h,制得西瓜皮風(fēng)味酸奶,考察發(fā)酵時(shí)間對感官評分的影響.

1.3.4 發(fā)酵溫度的確定

稱取牛奶100 g,加入西瓜皮汁9 g,赤蘚糖醇13 g,保加利亞乳桿菌1 g,設(shè)定發(fā)酵溫度41 ℃,分別設(shè)定發(fā)酵時(shí)間為7,8,9,10,11 h,制得西瓜皮風(fēng)味酸奶,考察發(fā)酵溫度對感官評分的影響.

1.3.5 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果,選取發(fā)酵溫度、西瓜皮添加量和赤蘚糖醇添加量進(jìn)行三因素三水平Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),并以感官評分作為評價(jià)指標(biāo),實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1.

表1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)因素水平表

1.4 產(chǎn)品評價(jià)

1.4.1 感官評價(jià)方法

結(jié)合西瓜皮風(fēng)味酸奶的色澤(20分)、組織狀態(tài)(20分)、風(fēng)味(30分)和滋味(30分)4個(gè)方面對其進(jìn)行感官評價(jià),選用10名食品專業(yè)的同學(xué)對酸奶進(jìn)行品嘗并評分,結(jié)果取平均值.感官評分標(biāo)準(zhǔn)見表2[11-12].

1.4.2 微生物指標(biāo)測定

微生物指標(biāo)根據(jù)GB 19032-2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵乳》進(jìn)行測定.

表2 西瓜皮風(fēng)味酸奶的感官評分標(biāo)準(zhǔn)

1.5 數(shù)據(jù)處理

單因素實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及繪圖;響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Design-Expert13設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行分析;每組實(shí)驗(yàn)均做3次平行實(shí)驗(yàn),數(shù)據(jù)結(jié)果取3次數(shù)據(jù)平均值.

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 西瓜皮添加量對酸奶感官評價(jià)的影響

西瓜皮添加量對感官評分的影響如圖2所示.西瓜皮添加量較少時(shí),酸奶粘稠度高,西瓜皮的風(fēng)味感較低,跟傳統(tǒng)酸奶風(fēng)味差距不大;隨著西瓜皮添加量的增大,逐漸品嘗出西瓜皮的清香味;西瓜皮添加量增大到11 g時(shí),酸奶組織細(xì)膩,粘度適中,西瓜皮風(fēng)味明顯,感官評分最高;西瓜皮添加量繼續(xù)增大到13 g時(shí),西瓜皮本身含水分量較高,雖西瓜皮風(fēng)味濃郁,但酸奶粘稠度較稀,組織狀態(tài)較差,評分有所下降.綜上西瓜皮最佳添加量為11 g.

圖2 西瓜皮添加量對感官評分的影響

2.1.2 赤蘚糖醇添加量對酸奶感官評價(jià)的影響

赤蘚糖醇添加量對感官評分的影響如圖3所示.赤蘚糖醇添加量較少時(shí),酸奶總體風(fēng)味偏酸,掩蓋西瓜皮風(fēng)味,且偏牛奶狀質(zhì)地,感官評分較低;隨著赤蘚糖醇添加量增大,酸奶酸味減弱,能品嘗出西瓜皮特色清香味;赤蘚糖醇添加量為13 g時(shí),酸奶酸甜和粘稠度適中,具有明顯西瓜皮風(fēng)味;當(dāng)赤蘚糖醇添加量大于13 g后,酸奶風(fēng)味開始偏甜,甜味逐步掩蓋西瓜皮的特色風(fēng)味,感官評分下降.綜上赤蘚糖醇最佳添加量為13 g.

圖3 赤蘚糖醇添加量對感官評分的影響

2.1.3 發(fā)酵溫度對酸奶感官評價(jià)的影響

發(fā)酵溫度對感官評分的影響如圖4所示.發(fā)酵溫度較低時(shí),保加利亞乳桿菌菌種活性較差,酸奶偏牛奶質(zhì)地,粘稠度較差;隨著發(fā)酵溫度增加,保加利亞乳桿菌活性增強(qiáng),相同時(shí)間內(nèi)酸奶粘稠度更為適宜;發(fā)酵溫度達(dá)到43 ℃時(shí),酸奶粘稠度感官評價(jià)接受度最高,且具有西瓜皮風(fēng)味;當(dāng)發(fā)酵溫度繼續(xù)提高至45 ℃時(shí),酸奶粘稠度最高,呈老酸奶質(zhì)地,因感官評價(jià)人員對粘稠酸奶的接受度不同,所得評分有所下降.綜上,最適發(fā)酵溫度為43 ℃.

圖4 發(fā)酵溫度對感官評分的影響

2.1.4 發(fā)酵時(shí)間對酸奶感官評價(jià)的影響

發(fā)酵時(shí)間對感官評分的影響如圖5所示.發(fā)酵時(shí)間越長,酸奶越濃稠.發(fā)酵7 h的酸奶較稀,還保留著牛奶的質(zhì)地;發(fā)酵9 h以上的酸奶粘稠度較為適宜,呈乳白色,具有明顯西瓜皮風(fēng)味;繼續(xù)發(fā)酵至11 h,酸奶的粘稠度較高,偏老酸奶的質(zhì)地.根據(jù)感官評分的結(jié)果,發(fā)酵9 h后感官評分保持穩(wěn)定,特選定發(fā)酵時(shí)間為9 h,不在響應(yīng)面中進(jìn)行后續(xù)驗(yàn)證.

圖5 發(fā)酵時(shí)間對感官評分的影響

2.2 響應(yīng)面分析

2.2.1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果

結(jié)合上述單因素實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,按照Box-Behnken中心組合設(shè)計(jì)原理,選擇感官評分作為響應(yīng)值,以A(發(fā)酵溫度)、B(西瓜皮添加量)、C(赤蘚糖醇添加量)進(jìn)行3因素響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案與結(jié)果見表3.

2.2.2 模型建立及方差分析

使用Design-Expert13軟件,對響應(yīng)面數(shù)據(jù)

表3 Box-Behnken設(shè)計(jì)方案與結(jié)果

做多元回歸方程擬合,建立以感官評分對發(fā)酵溫度(A)、西瓜皮添加量(B)和赤蘚糖醇添加量(C)的二元多項(xiàng)回歸方程:Y=86.00+1.18A-0.40B+1.12C-0.40AB-0.95AC-0.60BC-3.33A2-3.88B2-3.72C2.響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果方差分析如表4所列.

表4 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果方差分析

由表4可知,模型F=17.16 時(shí),P=0.0006<0.05,說明該回歸模型是極顯著的.一次項(xiàng)A和C對感官評分的影響顯著(P<0.05),一次項(xiàng)B,交互項(xiàng)AB、AC和BC的影響均不顯著(P>0.05);二次項(xiàng)A2、B2和C2影響均極顯著(P<0.01).由F值可知,3個(gè)因素對西瓜皮風(fēng)味酸奶的影響順序?yàn)?A>C>B,即發(fā)酵溫度>赤蘚糖醇添加量>西瓜皮添加量.

2.2.3 交互作用分析

采用Design-Expert13軟件做出兩兩因素之間的交互作用圖,考察兩兩因素對西瓜皮風(fēng)味酸奶感官評分的影響.響應(yīng)面的3D圖的曲面坡度越陡峭、等高線越接近橢圓形,表示兩因素間的交互作用越顯著[13-14].由圖6-圖8可以看出,兩因素交互作用的明顯程度為AC>BC>AB,與響應(yīng)面回歸方程的方差分析結(jié)果一致.控制赤蘚糖醇添加量不變,根據(jù)發(fā)酵溫度和西瓜皮添加量間的交互等高線可以看出,發(fā)酵溫度為43 ℃,西瓜皮添加量為11 g時(shí)酸奶感官評分最高.控制西瓜皮添加量不變,根據(jù)發(fā)酵溫度和赤蘚糖醇添加量間的交互等高線可以看出,發(fā)酵溫度為43 ℃,赤蘚糖醇添加量為13 g時(shí)酸奶感官評分最高.控制發(fā)酵溫度不變,根據(jù)西瓜皮添加量和赤蘚糖醇添加量間的交互等高線可以看出,西瓜皮添加量為11 g,赤蘚糖醇添加量為13g時(shí)酸奶感官評分最高.

圖6 各因素交互作用對酸奶感官評分影響的等高線及響應(yīng)面

圖8 西瓜皮添加量與赤蘚糖醇添加量交互作用對酸奶感官評分的影響

2.2.4 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

根據(jù)Design-Expert軟件的回歸模型預(yù)測西瓜皮風(fēng)味酸奶的最優(yōu)配方為:西瓜皮添加量10.8584 g,赤蘚糖醇添加量13.272 g,發(fā)酵溫度43.323 ℃,通過方程擬合感官評分為86.1855.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后,驗(yàn)證最優(yōu)配方西瓜皮添加量11 g,赤蘚糖醇添加量13 g,發(fā)酵溫度43 ℃,進(jìn)行3次平行重復(fù)實(shí)驗(yàn),感官評分為86.5,說明該回歸模型擬合度較好,可以預(yù)測西瓜皮風(fēng)味酸奶的感官評分.

2.3 微生物指標(biāo)

西瓜皮風(fēng)味酸奶的乳酸菌數(shù)為2.1×107CFU/mL,未檢出大腸桿菌和致病菌,符合GB 19302-2010的要求.

3 結(jié)論

本研究以鮮牛奶、西瓜皮為主要原料,以赤蘚糖醇代替蔗糖,通過單因素及響應(yīng)面實(shí)驗(yàn),得出西瓜皮風(fēng)味酸奶的最佳配方:西瓜皮添加量為11 g,赤蘚糖醇添加量為13 g,發(fā)酵溫度為43 ℃.此配方下制得的酸奶酸度適中,具有西瓜皮獨(dú)特風(fēng)味,組織質(zhì)地均勻,色澤呈乳白色.與傳統(tǒng)酸奶相比,該產(chǎn)品含糖量少,具有西瓜皮風(fēng)味,能滿足追求低糖酸奶人群的需求.