基于標(biāo)準(zhǔn)化法評(píng)估的牦牛酸奶加工工藝

李升升， 靳義超

（青海大學(xué) 畜牧獸醫(yī)科學(xué)院，青海 西寧，810016）

牦牛生活在青藏高原3 000～5 000 m海拔的高寒地帶，被譽(yù)為雪域高原的“生命之舟”[1]。有人這樣形容牦牛的生活：“喝的是礦泉水，吃的是中草藥，住的是風(fēng)景區(qū)”，純凈的奶源環(huán)境造就了綠色的牦牛奶。在氧氣稀薄的世界屋脊，牦牛常年野牧于自然草場之上，以天然牧草和草原上多種名貴的天然中藥材（如雪蓮、蟲草、貝母等）為食，常年飲用冰山雪水，牦牛奶也因此被譽(yù)為“奶中極品”[2-3]。

酸奶是新鮮牛奶經(jīng)過殺菌后，添加蔗糖、發(fā)酵劑后制成的發(fā)酵乳制品，口味酸甜細(xì)滑，營養(yǎng)豐富，深受人們喜愛[4]。專家稱它是“21世紀(jì)的食品”，是—種“功能獨(dú)特的營養(yǎng)品”，能調(diào)節(jié)機(jī)體內(nèi)微生物的平衡。和新鮮牛奶相比，酸奶不但具有新鮮牛奶的全部營養(yǎng)成分，而且酸奶能使蛋白質(zhì)結(jié)成細(xì)微的乳塊，乳酸和鈣結(jié)合生成的乳酸鈣更容易被消化吸收，利用乳酸菌分解乳中的糖類產(chǎn)生酸奶的風(fēng)味，還能產(chǎn)生對(duì)人體有益的物質(zhì)[5-6]。

牦牛奶營養(yǎng)豐富，酸奶產(chǎn)品形式利于人體消化吸收，使得牦牛酸奶成為了牦牛奶的主要產(chǎn)品形式之一，也是青藏高原地區(qū)農(nóng)牧民最喜愛的食物之一。為了優(yōu)化牦牛酸奶的發(fā)酵工藝，作者結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)估法[7]研究了牦牛奶的殺菌、接種體積分?jǐn)?shù)、發(fā)酵溫度及后酸化過程對(duì)牦牛酸奶品質(zhì)的影響，以期為牦牛酸奶的工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

牦牛奶：采自青海省天峻縣；乳酸菌：北京川秀科技有限公司；酚酞、氫氧化鈉等：均為分析純。

1.2 主要設(shè)備

DNP-9272電熱恒溫培養(yǎng)箱：寧波東南儀器有限公司；HH-6電熱恒溫水浴鍋：上海比朗儀器有限公司；TP-3001中心溫度計(jì)：蘇州市滄浪區(qū)泰式電子經(jīng)營部；LH-T80糖度儀：杭州陸恒生物科技有限公司；HI98128pH計(jì)：意大利哈納儀器有限公司；H/T16MM臺(tái)式高速離心機(jī)：湖南赫西儀器裝備有限公司；NDJ-1旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)：上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司；YP402N電子天平：上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 牦牛奶殺菌條件的選擇 選擇80℃/15 min、90℃/10 min、100℃/5 min三種殺菌方式對(duì)原料奶進(jìn)行殺菌，冷卻至發(fā)酵溫度接種，于42℃條件下發(fā)酵，4℃條件下后酸化24 h測定成品的酸度、持水力、黏度和感官品質(zhì)，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)估確定適宜的殺菌條件。

1.3.2 接種體積分?jǐn)?shù)對(duì)牦牛酸奶品質(zhì)的影響 在90℃對(duì)原料奶殺菌10 min，冷卻至發(fā)酵溫度，分別按 0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%的比例進(jìn)行接種，于42℃條件下發(fā)酵，4℃條件下后酸化24 h后測定成品酸度、持水力、黏度和感官品質(zhì)，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)估確定適宜的接種體積分?jǐn)?shù)。

1.3.3 發(fā)酵溫度對(duì)牦牛酸奶品質(zhì)的影響 在90℃對(duì)原料奶殺菌10 min，冷卻至發(fā)酵溫度，按0.15%的比例進(jìn)行接種，于 38、40、42、44、46 ℃條件下發(fā)酵，4℃酸化24 h后測定成品酸度、持水力、黏度和感官品質(zhì)，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)估確定適宜的發(fā)酵溫度。

1.3.4 后酸化時(shí)間對(duì)牦牛酸奶品質(zhì)的影響 在90℃對(duì)原料乳殺菌10 min，冷卻至發(fā)酵溫度，按0.15%的比例進(jìn)行接種，于42℃條件下發(fā)酵，4℃酸化0、12、24、36、48 h 后測定成品酸度、持水力、黏度和感官品質(zhì)等指標(biāo)，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)估確定適宜的后酸化時(shí)間。

1.3.5 與現(xiàn)有工藝的比較 將本試驗(yàn)所得工藝1與企業(yè)普遍采用的生產(chǎn)工藝2（原料乳煮沸，接種0.2%的乳酸菌，在44℃條件下發(fā)酵，后酸化12 h）進(jìn)行對(duì)照，測定成品酸度、持水力、黏度和感官品質(zhì)等指標(biāo)，對(duì)比不同工藝條件下生產(chǎn)的牦牛酸奶品質(zhì)差異。

1.4 指標(biāo)測定

1.4.1 凝乳時(shí)間 將酸奶碗傾斜30°觀察無液體流動(dòng)時(shí)確定為發(fā)酵終點(diǎn)，即凝乳正常。以發(fā)酵開始至凝乳正常的時(shí)間為凝乳時(shí)間。

1.4.2 酸度 依照食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)GB5413-2010《乳和乳制品酸度的測定》測定牦牛酸奶的酸度。

1.4.3 黏度 參考冶成君[8]的方法，用NDJ-1旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)在4℃下測定，根據(jù)被測流體的黏度大小，選取3號(hào)轉(zhuǎn)子和6 r/min的轉(zhuǎn)速，計(jì)時(shí)30 s后讀取數(shù)據(jù)，重復(fù)3次，平均值為樣品的黏度。

1.4.4 持水性 采用Hassan[9]的方法。取15～20 g樣品，10℃、13 500 g離心30 min，傾去上清液，使離心管保持倒置狀態(tài)10 min，稱量沉淀物質(zhì)量，按下式計(jì)算酸奶的持水性：

1.4.5 感官評(píng)價(jià) 為確定牦牛酸奶適宜的制作參數(shù)，分別從發(fā)酵后酸奶的色澤、口感、組織狀態(tài)、風(fēng)味等4方面進(jìn)行感官評(píng)定[10]。邀請(qǐng)相關(guān)專業(yè)人員組成8人感官評(píng)定小組，根據(jù)表1感官評(píng)分表對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)分，然后加權(quán)平均得出各組的分值。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS17.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。方差分析中的多重比較采用Duncan法。標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)估采用“0-1”標(biāo)準(zhǔn)化，酸度、黏度、持水力和感官評(píng)價(jià)等數(shù)值越高品質(zhì)越好的指標(biāo)以公式：（指標(biāo)-最小值）/（最大值-最小值）（數(shù)值最大者評(píng)分為1）進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，凝乳時(shí)間數(shù)值越低品質(zhì)越好的指標(biāo)以公式：（最大值-指標(biāo)）/（最大值-最小值）（數(shù)值最小者評(píng)分為 1）進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

表1 感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standards of yak milk yogurt

2 結(jié)果與分析

2.1 殺菌條件對(duì)牦牛酸奶品質(zhì)的影響

殺菌主要目的是殺滅原料奶中的雜菌利于后續(xù)發(fā)酵和使蛋白質(zhì)變性以改善酸奶組織結(jié)構(gòu)[11-13]。由表2可知，殺菌條件對(duì)凝乳時(shí)間、酸度和持水性影響不顯著（p＞0.05），對(duì)黏度和感官評(píng)價(jià)影響顯著（p＜0.05）。說明3種殺菌條件都達(dá)到了殺菌目的，然而由于100℃/5 min殺菌導(dǎo)致乳中的蛋白質(zhì)變性，導(dǎo)致酸奶的黏度較80℃/15 min和90℃/10 min差；同時(shí)100℃/5 min殺菌使酸奶有淡淡的焦味，影響風(fēng)味，初步分析認(rèn)為高溫引起原料奶發(fā)生美拉德反應(yīng)。從圖1也可以看出，80℃/15 min和90℃/10 min條件下制得的牦牛酸奶的各項(xiàng)指標(biāo)顯著優(yōu)于100℃/5 min條件下制得的酸奶，結(jié)合生產(chǎn)效率選擇90℃/10 min進(jìn)行牦牛奶的殺菌。

表2 殺菌對(duì)牦牛酸奶品質(zhì)的影響Table 2 Effect of different sterilization conditions on quality of yak yogurt

圖1 殺菌對(duì)牦牛酸奶品質(zhì)影響的標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)分雷達(dá)圖Fig.1 Radar diagram of standardized evaluation of sterilization on quality of yak yogurt

2.2 接種體積分?jǐn)?shù)對(duì)牦牛酸奶品質(zhì)的影響

由表3可以看出，接種體積分?jǐn)?shù)對(duì)牦牛酸奶的持水力影響不顯著（p＞0.05），對(duì)牦牛酸奶的凝乳時(shí)間、酸度、黏度和感官品質(zhì)影響顯著（p＜0.05）。在接種體積分?jǐn)?shù)為0.05%～0.20%范圍時(shí)，隨著接種體積分?jǐn)?shù)的增加，牦牛酸奶的凝乳時(shí)間整體表現(xiàn)為縮短、酸度和黏度增加、感官品質(zhì)向好；當(dāng)接種體積分?jǐn)?shù)繼續(xù)增加至0.25%時(shí)，酸度、黏度、感官品質(zhì)下降。分析認(rèn)為，菌種的接種需要適宜的量，當(dāng)接種體積分?jǐn)?shù)小時(shí)，原料乳中的營養(yǎng)成分被菌種用來自身的增殖，導(dǎo)致營養(yǎng)物質(zhì)不能用來產(chǎn)生風(fēng)味物質(zhì)和次級(jí)代謝產(chǎn)物，導(dǎo)致酸奶的品質(zhì)下降，隨著接種體積分?jǐn)?shù)的增加，菌種達(dá)到穩(wěn)定生長期的時(shí)間縮短，奶中的營養(yǎng)物質(zhì)更大限度地轉(zhuǎn)化為風(fēng)味物質(zhì)。當(dāng)接種體積分?jǐn)?shù)超過一定范圍時(shí)，菌種體積分?jǐn)?shù)對(duì)發(fā)酵進(jìn)程影響很少，而且產(chǎn)酸量過多，造成凝乳中蛋白質(zhì)脫水收縮嚴(yán)重，使乳清析出較多，質(zhì)地粗燥，使產(chǎn)品的風(fēng)味變差[14-15]。在圖2接種體積分?jǐn)?shù)對(duì)牦牛酸奶品質(zhì)影響的標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)分雷達(dá)圖中也可以看出，接種體積分?jǐn)?shù)為0.15%和0.20%時(shí)，牦牛酸奶的標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)分較高且相近。結(jié)合生產(chǎn)成本推薦0.15%接種體積分?jǐn)?shù)制作牦牛酸奶。

表3 接種體積分?jǐn)?shù)對(duì)牦牛酸奶品質(zhì)的影響Table 3 Effect of different starter culture on quality of yak yogurt

圖2 接種體積分?jǐn)?shù)對(duì)牦牛酸奶品質(zhì)影響的標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)分雷達(dá)圖Fig.2 Radar diagram of standardized evaluation of starter culture on quality of yak yogurt

2.3 發(fā)酵溫度對(duì)牦牛酸奶品質(zhì)的影響

發(fā)酵溫度直接影響菌種代謝活動(dòng)，從而影響代謝產(chǎn)物的生成，繼而影響產(chǎn)品的風(fēng)味品質(zhì)[16]。從表4可以看出，發(fā)酵溫度對(duì)牦牛酸奶的黏度影響不顯著（p＞0.05），對(duì)牦牛酸奶的凝乳時(shí)間、酸度、持水性和感官品質(zhì)影響顯著（p＜0.05）。在 38～46 ℃范圍內(nèi)，隨著發(fā)酵溫度的升高，凝乳時(shí)間縮短、滴定酸度增大、持水性提高、感官品質(zhì)向好；當(dāng)溫度達(dá)到42～44℃時(shí)，酸奶的品質(zhì)達(dá)到最佳，當(dāng)溫度再提高時(shí)，牦牛酸奶相關(guān)品質(zhì)呈下降趨勢(shì)。分析認(rèn)為，42～44℃比較適合菌種的生長，菌種可迅速繁殖，并且快速產(chǎn)酸，使酸奶的品質(zhì)達(dá)到最佳；溫度繼續(xù)提高不適于乳酸菌的生長和代謝物質(zhì)的生成，導(dǎo)致酸奶品質(zhì)下降。由圖3發(fā)酵溫度對(duì)牦牛酸奶品質(zhì)影響的標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)分雷達(dá)圖可見，在42～44℃發(fā)酵時(shí)牦牛酸奶的標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)分高，因此建議牦牛酸奶在43±1℃條件下發(fā)酵。

表4 發(fā)酵溫度對(duì)牦牛酸奶品質(zhì)的影響Table 4 Effect of different fermentation temperature on quality of yak yogurt

圖3 發(fā)酵溫度對(duì)牦牛酸奶品質(zhì)影響的標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)分雷達(dá)圖Fig.3 Radar diagram of standardized evaluation of fermentation temperature on quality of yak yogurt

2.4 后酸化時(shí)間對(duì)牦牛酸奶品質(zhì)的影響

后酸化是酸奶凝固后風(fēng)味形成的過程[17-18]。由表5后酸化對(duì)牦牛酸奶品質(zhì)的影響可見，后酸化時(shí)間對(duì)牦牛酸奶的黏度和持水性影響不顯著 （p＞0.05），對(duì)牦牛酸奶的酸度和感官品質(zhì)影響顯著（p＜0.05）。在0～24 h內(nèi)，隨著后酸化時(shí)間的延長，牦牛酸奶的酸度、黏度、持水力和感官評(píng)價(jià)指標(biāo)向好；隨后在24～48 h內(nèi)，隨著后酸化時(shí)間的延長，牦牛酸奶的酸度持續(xù)增加，但黏度、持水性、感官評(píng)價(jià)下降，這是因?yàn)樵?℃條件下，乳酸菌仍具產(chǎn)酸能力，使牦牛奶中的乳糖不斷轉(zhuǎn)化為乳酸，使酸度增加；同時(shí)由于酸度的增加，導(dǎo)致酸奶的口感下降，影響了牦牛酸奶的感官品質(zhì)。結(jié)合圖4后酸化對(duì)牦牛酸奶品質(zhì)影響的標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)分雷達(dá)圖可見，在后酸化24 h后，牦牛酸奶的各項(xiàng)指標(biāo)最好。推薦牦牛酸奶的后酸化時(shí)間為24 h。

表5 后酸化時(shí)間對(duì)牦牛酸奶品質(zhì)的影響Table 5 Effect of different post-acidification time on quality of yak yogurt

圖4 后酸化對(duì)牦牛酸奶品質(zhì)影響的標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)分雷達(dá)圖Fig.4 Radar diagram of standardized evaluation of postacidification time on quality of yak yogurt

2.5 與現(xiàn)有工藝的比較

不同加工工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量不同，通過比較不同工藝條件下產(chǎn)品品質(zhì)可以確定不同工藝的差異。由表6不同工藝條件下制得的牦牛酸奶的品質(zhì)可見，凝乳時(shí)間、黏度和持水性三者差異不顯著（p＞0.05），從數(shù)值上看，工藝1生產(chǎn)的牦牛酸奶在黏度和持水力上好于工藝2；酸度和感官評(píng)價(jià)差異顯著（p＜0.05），且表現(xiàn)為工藝 1優(yōu)于工藝 2，這是因?yàn)楣に?與工藝1相比原料乳殺菌溫度高、發(fā)酵溫度高、后酸化時(shí)間短，使得發(fā)酵過程中乳酸菌快速大量增殖，消耗大量營養(yǎng)物質(zhì)導(dǎo)致牦牛酸奶的酸度低、感官品質(zhì)較差。由此可見，在工藝1條件下生產(chǎn)的牦牛酸奶品質(zhì)好。

表6 不同加工工藝對(duì)牦牛酸奶品質(zhì)的影響Table 6 Effect of different producing technology on quality of yak yogurt

3 結(jié) 語

作者通過標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)估法研究了牦牛酸奶加工流程中原料乳殺菌、接種體積分?jǐn)?shù)、發(fā)酵溫度和后酸化時(shí)間對(duì)牦牛酸奶的品質(zhì)影響。結(jié)果表明，原料乳在90℃/10 min條件下殺菌，接種0.15%的乳酸菌，在43±1℃條件下發(fā)酵，后酸化24 h制得的牦牛酸奶酸度適中、持水力、黏度和感官品質(zhì)好。本試驗(yàn)僅從感官評(píng)價(jià)研究了加工工藝對(duì)牦牛酸奶品質(zhì)的影響，對(duì)于加工條件對(duì)牦牛酸奶風(fēng)味物質(zhì)的影響沒有深入研究，這將是我們下一步研究的重點(diǎn)。

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