凝固型大豆酸奶的研制及其品質(zhì)分析

中圖分類號(hào)：TS214.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Preparation and Quality Analysis of Coagulated Soybean Yogurt

MA Wan-ru ^1，2 ，NIAN Jing-ya1，WANG Jun-gang1，2*，HU She-wei ^1，2 ，DONG Qi ^1，2 （204 （1.Biology and Food Engineering Department， Bozhou University，Bozhou 23680o，Anhui， China; . Bozhou Key Laboratory of Medicinal and Edible Homology Functional Food，Bozhou 2368oo，Anhui，China）

Abstract：In this study， soybean powder and milk powder were used as the main raw materials to make coagulated soybean yogurt. The process was optimized by single factor and response surface experiments，and the optimal process parameters were obtained： fermentation temperature was 42^°C ，fermentation time was 6h ， sucrose addition was 8.8% ，soybean powder addition was 25.5% ，and water addition was 79% . The quality of coagulated soybean yogurt prepared under the optimal process conditions was analyzed， and the results showed that its comprehensive score was 6. 4， water holding capacity was 65% ， whey precipitation was 5.6% ，acidity was 86^°T ，protein content was 3.09% ，and the yogurt had the best quality with delicate taste，unique flavor，and moderate sweetness and sourness.

Key words： soy yogurt； fuzzy mathematical method; response surface optimization; qualityanalysis

0 引言

求不斷提高，這對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)不僅是機(jī)遇更是挑戰(zhàn)[1-2].植物基酸奶具有低脂、低乳糖、高蛋白、富含活性成分和有益菌等特點(diǎn)，使人們?cè)谙硎苊浪崮田L(fēng)味獨(dú)特，營(yíng)養(yǎng)豐富，消費(fèi)者對(duì)酸奶的需味的同時(shí)又能調(diào)節(jié)機(jī)體的健康水平.目前已有文獻(xiàn)報(bào)道過(guò)植物基酸奶的研究結(jié)果，例如赤小豆酸奶[3]、紅小扁豆酸奶[4]、黃精酸奶[5]、藍(lán)莓酸奶[6]、火龍果皮酸奶等.目前消費(fèi)者對(duì)食品功能性與營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的追求日益顯著，因此功能性酸奶的研究逐漸受到廣泛關(guān)注，比如，添加白玉菇多糖、魔芋甘露寡糖等成分于酸奶中[8-9].大豆是我國(guó)重要的糧食作物之一，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，被廣泛應(yīng)用于飲料、調(diào)味料、乳品以及肉制品的加工[10-11].以蛋白質(zhì)含量豐富的大豆粉替代部分奶粉，制作凝固型大豆酸奶能夠提高農(nóng)產(chǎn)品價(jià)值，且契合植物基食品的發(fā)展趨勢(shì)，因此研究凝固型大豆酸奶的工藝參數(shù)及品質(zhì)分析具有重要意義.

1實(shí)驗(yàn)材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器與材料

1. 1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)所需儀器如下：FA2204C型電子天平（上海天美天平儀器有限公司），BCD-342WDGY型冰箱（海爾智家股份有限公司），BJ-80OA型粉碎機(jī)（德清拜杰電器有限公司），SMF-36醒發(fā)箱（無(wú)錫勝麥機(jī)械有限公司），TA質(zhì)構(gòu)儀（上海騰撥儀器科技有限公司），K1160全自動(dòng)凱氏定氮儀（濟(jì)南海能儀器有限公司）， H1750R 臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)（湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開(kāi)發(fā)有限公司）.

1.1.2 實(shí)驗(yàn)材料

大豆、奶粉和白砂糖均購(gòu)自當(dāng)?shù)乩_紛城超市；乳酸菌發(fā)酵劑購(gòu)自昆山佰生優(yōu)生物科技有限公司.

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

1.2.1凝固型大豆酸奶的工藝流程

奶粉和豆粉混合 $$ 復(fù)原乳（混合粉：水 =1 ：4，溫水溶解） $$ 添加蔗糖 $$ 裝瓶 $$ 殺菌 85^°C ，30min） 冷卻（至 42^°C） 接種發(fā)酵劑 $$ 發(fā)酵（42^°C） 后熟 （4^°C，8h） 成品保存.

1.2.2 感官評(píng)價(jià)

選定10名品嘗人員進(jìn)行培訓(xùn)后組成感官評(píng)定小組，其中5名女性、5名男性.采用盲評(píng)計(jì)分，然后除去最高分，其余評(píng)分的平均值即為最終得分.將冷藏室中的酸奶進(jìn)行分裝，由品嘗人員進(jìn)行感官評(píng)定.感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表1所列.評(píng)價(jià)者單獨(dú)操作，分別從組織狀態(tài)、口感、香氣、色澤4個(gè)方面進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，每項(xiàng)滿分均為10分.

1.2.3 建立模糊數(shù)學(xué)評(píng)定模型

參考李欣欣[12]和呂俊麗[13]的方法，根據(jù)大豆酸奶的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)大豆酸奶的感官評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)并建立數(shù)學(xué)模型.

（1）因素集 （U） 的確立

評(píng)價(jià)因素集是對(duì)大豆酸奶感官評(píng)價(jià)因素的集合，參考相關(guān)文獻(xiàn)并根據(jù)酸奶實(shí)際品質(zhì)，以色澤（u₁） 、風(fēng)味 （u₂ ）、組織形態(tài) （u₃ ）、口感 （u₄ ）4項(xiàng)指標(biāo)作為因素集 （U） J），U={u₁，u₂，u₃，u₄}

（2）評(píng)語(yǔ)集 （V） 的確立

評(píng)語(yǔ)集 （V） 是感官評(píng)定員對(duì)大豆酸奶因素集（U） 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分?jǐn)?shù)的集合，由優(yōu) （v₁ ）、良 、中（v₃ ）、差 （v₄ ）組成， V={v₁，v₂，v₃，v₄} .根據(jù)感官評(píng)定結(jié)果，建立評(píng)價(jià)矩陣，以模糊數(shù)學(xué)評(píng)判方法進(jìn)行分析，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)賦值分?jǐn)?shù)為 V={8，6，4，2}

（3）權(quán)重集 （X） 的確立

權(quán)重集 X={x₁，x₂，x₃，x₄}，x₁-x₄ 代表產(chǎn)品的色澤、風(fēng)味、組織狀態(tài)、口感的權(quán)重系數(shù).由10位專家評(píng)審員對(duì)產(chǎn)品的色澤、風(fēng)味、組織狀態(tài)、口感4項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分，評(píng)分結(jié)果如表2所列.最終得權(quán)重集 X={0.29，0.31，0.2，0.2}

（4）模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)分結(jié)果

凝固型大豆酸奶的模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)分如表3 所列.

（5）模糊評(píng)價(jià)矩陣的建立

等級(jí)評(píng)價(jià)次數(shù)的結(jié)果除以總?cè)藬?shù)10，得到1號(hào)樣品的模糊評(píng)價(jià)矩陣 （R₁） ！

依照大豆酸奶模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)模型來(lái)計(jì)算綜合評(píng)價(jià)值（Y）： T₁ 等于權(quán)重集 （X） 乘以模糊評(píng)價(jià)矩陣： T₁=X×R₁ ，即

（0.133 0.302 0.367 0.198）.

（6）模糊綜合評(píng)分 （M） 的計(jì)算模糊綜合評(píng)分 M=T₁×V ，即

（0.1330.3020.3690.198）× （8642）^T=4.75.

1.2.4 質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定

參考汪清美等[14]測(cè)定酸奶質(zhì)構(gòu)特性的方法并對(duì)其略作修改，對(duì)凝固型大豆酸奶進(jìn)行全質(zhì)構(gòu)分析（TPA），質(zhì)構(gòu)儀參數(shù)如下：形變量 50% ，觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載 5.0g ，測(cè)試前速度 2. 0mm/s ，測(cè)試速度為 1.0mm/s ，測(cè)試后速度 1. 0mm/s ，目標(biāo)值為10mm

1.2.5 持水力和乳清析出率測(cè)定

參照劉瑾萱等[15]的方法并對(duì)其略作修改.用分析天平準(zhǔn)確稱取 20g 酸奶，置于 50mL 離心管中，采用低溫離心機(jī)，在 4^°C，5000r/min 條件下離心 15min .然后在 4^°C 下將樣品靜置 24h 后，測(cè)定乳清析出率.

持水力 °leddash 凝固型大豆酸奶樣品離心后沉淀物量/凝固型大豆酸奶樣品總量 ×100% ：

乳清析出率 乳清析出量/樣品量 ×100%

1.2.6 酸奶總酸度的測(cè)定

參考陳合[16]和劉瑾萱[15]的方法并對(duì)其略作修改.用分析天平準(zhǔn)確稱取 10g 酸奶于錐形瓶中，加人 20mL 蒸餾水，添加2滴酚酞指示劑，緩慢搖晃錐形瓶至液體混勻后，用 0.1mol/L NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至微紅色， 30s 內(nèi)不褪色，讀取消耗 ΔNaOH 標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，按照下式計(jì)算酸奶的總酸度：

X=（cv×100）/m×0.1.

式中： X 表示酸奶的酸度， ^oT;c 表示 ΔNaOH 標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度， mol/L;v 表示滴定時(shí)消耗 ΔNaOH 標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積， mL;m 表示酸奶質(zhì)量， g;0.1 為酸度理論上定義的 ΔNaOH 的濃度， mol/L

1. 2.7 酸奶蛋白質(zhì)含量的測(cè)定

采用GB5009.6—2016中的凱氏定氮法測(cè) 定凝固型大豆酸奶中蛋白質(zhì)含量.

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和方法

1. 3.1 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

（1）以豆粉和乳粉為原料，豆粉添加量為25% ，水添加量為 80% ，白砂糖添加量為 8% ，發(fā)酵時(shí)間分別為 4h，5h，6h，7h，8h

（2）以豆粉和乳粉為原料，以酸奶總重為基準(zhǔn)，豆粉添加量為 25% ，水添加量為 80% ，發(fā)酵時(shí)間為 ⁶h ，蔗糖添加量分別為 8%.9% 、 10% 、11%.12%

（3）以豆粉和乳粉為原料，以總粉重為基準(zhǔn)，水添加量為 80% ，發(fā)酵時(shí)間為 6h ，白砂糖添加量8% ，豆粉添加量為 16.7%.20%.25%.33.3% 50% ：

（4）以豆粉和乳粉為原料，以水 + 總粉重為基準(zhǔn)，豆粉添加量為 25% ，發(fā)酵時(shí)間為 ⁶h ，白砂糖添加量為 8% ，水的添加量為 66.7%.75%.80% 83.3%.85.7%

1.3.2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

基于單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以發(fā)酵時(shí)間 （A ）、蔗糖添加量（B）、豆粉添加量 （C ）、水添加量 （D）4 個(gè)因子為自變量，以綜合評(píng)分為指標(biāo)，進(jìn)行四因素三水平響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn).響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)因素和水平如表4所列.

2 結(jié)果與分析

2.1單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1發(fā)酵時(shí)間對(duì)大豆酸奶感官品質(zhì)的影響發(fā)酵時(shí)間是影響大豆酸奶感官品質(zhì)的重要因素之一.發(fā)酵時(shí)間過(guò)短，酸奶凝固不完全；發(fā)酵時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，酸奶感官品質(zhì)下降.發(fā)酵時(shí)間對(duì)大豆酸奶感官品質(zhì)的影響曲線如圖1所示.

從圖1可以看出，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，大豆酸奶的感官品質(zhì)呈先上升后下降的趨勢(shì).當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為 ⁶h 時(shí)，大豆酸奶的綜合評(píng)分最高.當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為 5h 和 ⁷h 時(shí)，大豆酸奶的感官評(píng)分明顯低于 ⁶h 時(shí)的評(píng)分. 5h 時(shí)酸奶的感官評(píng)分較低，可能是因?yàn)樗崮棠滩煌耆?⁷h 時(shí)酸奶的感官評(píng)分較低，可能是因?yàn)榘l(fā)酵時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，pH較低，產(chǎn)生不良的酸味.

2.1.2 蔗糖添加量對(duì)酸奶感官品質(zhì)的影響

蔗糖是常用的甜味料之一，能夠賦予食品甜美的滋味.蔗糖添加量對(duì)大豆酸奶感官品質(zhì)的影響曲線如圖2所示.

從圖2可以看出，隨著蔗糖添加量的提高，大豆酸奶的綜合評(píng)分呈先上升后下降的趨勢(shì).蔗糖添加量過(guò)少時(shí)，大豆酸奶的甜味較淡，隨著蔗糖的增加，大豆酸奶的品質(zhì)逐漸提高，當(dāng)蔗糖添加量為9% 時(shí)，大豆酸奶的綜合評(píng)分最高.繼續(xù)添加蔗糖，則會(huì)使酸奶過(guò)甜，甚至不凝固，這可能是由于蔗糖添加量過(guò)高，會(huì)形成較大的滲透壓，抑制了乳酸菌的活動(dòng).

2.1.3豆粉添加量對(duì)大豆酸奶感官品質(zhì)的影響

豆粉是大豆酸奶的主要原料之一，對(duì)大豆酸奶的感官品質(zhì)有著至關(guān)重要的影響.豆粉添加量對(duì)大豆酸奶感官品質(zhì)的影響曲線如圖3所示.

從圖3可以看出，當(dāng)豆粉添加量過(guò)少時(shí)，大豆酸奶的感官品質(zhì)較低，這可能是由于蛋白質(zhì)不足，酸奶凝固不完全造成的.隨著豆粉添加量提高，大豆酸奶的感官品質(zhì)逐漸改善，當(dāng)豆粉添加量為25% 時(shí)，大豆酸奶的綜合評(píng)分最高，品質(zhì)最好.繼續(xù)添加豆粉，大豆酸奶的感官品質(zhì)又逐漸降低，這可能是由于豆粉添加過(guò)多，豆腥味則會(huì)加強(qiáng).

2.1.4水添加量對(duì)大豆酸奶感官品質(zhì)的影響

酸奶的主要成分是水，水添加量對(duì)大豆酸奶的品質(zhì)影響較大.水添加量對(duì)大豆酸奶品質(zhì)的影響曲線如圖4所示

從圖4可以看出，水添加量過(guò)高時(shí)，凝固后的酸奶表面會(huì)有少量水析出，隨著水的添加量降低，酸奶表面析出的水也隨之減少，大豆酸奶的品質(zhì)逐漸提高.當(dāng)水的添加量在 80% 時(shí)，酸奶表面無(wú)水析出，此時(shí)大豆酸奶的感官品質(zhì)最好.

2.2 響應(yīng)面法實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.2.1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，選取發(fā)酵時(shí)間（A）、蔗糖添加量 （B ）、豆粉添加量（C）、水添加量（D ）為響應(yīng)因子，綜合評(píng)分為響應(yīng)值，運(yùn)用De-sign-Expert13軟件中的 Box-Behnken 原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)組合與綜合評(píng)分結(jié)果如表5所列.

使用軟件Design-Expertl3對(duì)表5中的數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析以及多元回歸方程擬合分析，得到綜合評(píng)分（Y）關(guān)于各因素的回歸方程：

2.2.2 模型方差分析

對(duì)響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)回歸模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果如表6所列.

可以看出，模型極顯著 （Plt;0.0001） ，失擬項(xiàng)不顯著 （Pgt;0.05） ，因此能用該模型對(duì)大豆酸奶的發(fā)酵條件進(jìn)行分析與預(yù)測(cè). F 表示每項(xiàng)因素對(duì)改善凝固型大豆酸奶的影響程度， F 的大小順序?yàn)榘l(fā)酵時(shí)間 gt; 蔗糖添加量 gt; 水的添加量 gt; 豆粉添加量，說(shuō)明發(fā)酵時(shí)間對(duì)大豆酸奶綜合評(píng)分的影響最大.由 P 值可知，一次項(xiàng) A，B ，二次項(xiàng) A²?B² ！C²?D² 對(duì)大豆酸奶綜合評(píng)分的影響極顯著，一次項(xiàng) D 、交互項(xiàng) BD 對(duì)大豆酸奶綜合評(píng)分的影響顯著，其他因素影響不顯著.相關(guān)系數(shù) R²=0.9541 ，表明綜合評(píng)分的變化有 95.41% 與 A，B，C，D 有關(guān)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與模型擬合度良好.綜上，該模型可用于進(jìn)一步分析和預(yù)測(cè)凝固型大豆酸奶的最佳工藝.

2.2.3 響應(yīng)面曲面分析

響應(yīng)面3D圖能較為清晰地體現(xiàn)凝固型大豆酸奶綜合評(píng)分的影響因素兩兩之間的交互作用，3D圖的坡度反映了各因素作用的大小，各因素交互對(duì)感官評(píng)分的響應(yīng)面曲線如圖5所示，

由圖5可以看出等高線均為橢圓，說(shuō)明因素AB、AC、AD、BC、BD、CD 之間都有一定的交互作用.由圖5（e）可知，交互項(xiàng)BD的響應(yīng)面較陡且等高線密集，故BD的交互作用對(duì)綜合評(píng)分的影響顯著.可見(jiàn)蔗糖添加量對(duì)凝固型大豆酸奶綜合評(píng)分的影響與水的添加量有關(guān)，當(dāng)水的添加量過(guò)高或過(guò)低時(shí)，蔗糖添加量對(duì)綜合評(píng)分的顯著性影響減弱；當(dāng)水的添加量取最優(yōu)值時(shí)，蔗糖添加量對(duì)綜合評(píng)分的影響較明顯.而 AB?AC?AD?BC 、

CD 交互作用不顯著，可能是這些因素間聯(lián)系不 緊密，對(duì)大豆酸奶的綜合評(píng)分影響不大.

2.2.4凝固型大豆酸奶的品質(zhì)分析

通過(guò)響應(yīng)面優(yōu)化，再結(jié)合生產(chǎn)加工實(shí)際確定凝固型大豆酸奶工藝參數(shù)：發(fā)酵時(shí)間為 ⁶h ，蔗糖添加量為 8.8% ，豆粉添加量為 25.5% ，水添加量為 79% .最優(yōu)制作條件下加工3次得到凝固型大豆酸奶成品，測(cè)定其綜合評(píng)分、TPA、持水力、乳清析出率、總酸度、蛋白質(zhì)含量等質(zhì)量指標(biāo)，結(jié)果如表7所列.

由表7可知，凝固型大豆酸奶的蛋白質(zhì)含量高于市售老酸奶，是由于大豆內(nèi)含有豐富的蛋白質(zhì)，因此酸奶的總蛋白含量提高.其他品質(zhì)與市售老酸奶的差異較小，說(shuō)明凝固型大豆酸奶也會(huì)被消費(fèi)者接受.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)測(cè)值接近，說(shuō)明優(yōu)化結(jié)果可靠，工藝可行.此時(shí)凝固型大豆酸奶的風(fēng)味優(yōu)良，酸甜可口，口感細(xì)膩，香氣適中，適合廣大消費(fèi)者食用.

3結(jié)論

本研究主要以綜合評(píng)分作為參考指標(biāo)，利用單因素實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)對(duì)凝固型炭燒大豆酸奶最佳制作工藝進(jìn)行了研究，得到了最佳工藝條件：發(fā)酵溫度為 42°C 、發(fā)酵時(shí)間為 ⁶h 、蔗糖添加量為 8.8% 、豆粉添加量為 25.5% 、水添加量為79% .在最佳工藝參數(shù)下制得凝固型大豆酸奶，然后對(duì)其品質(zhì)進(jìn)行了測(cè)定.與傳統(tǒng)老酸奶相比，凝固型大豆酸奶的綜合評(píng)分、持水力、總酸度、彈性、內(nèi)聚性和膠著性相近，但乳清析出率、蛋白質(zhì)含量、硬度和彈性都有所增加.

由此可見(jiàn)，大豆粉與奶粉混合發(fā)酵的酸奶在營(yíng)養(yǎng)、功能性和經(jīng)濟(jì)性上均具有優(yōu)勢(shì).以最佳配比和工藝制得的凝固型大豆酸奶其風(fēng)味獨(dú)特，營(yíng)養(yǎng)豐富，口感細(xì)膩，與高蛋白、低膽固醇及可持續(xù)飲食的消費(fèi)市場(chǎng)高度契合.

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[責(zé)任編輯：紀(jì)彩虹]