酶解米糠制作無糖酸奶的工藝研究

左 鋒，董洋洋，錢麗麗，遲曉星，姚 笛

（黑龍江八一農墾大學 食品學院，黑龍江 大慶 163319）

米糠中含有豐富的營養物質，如纖維素、半纖維素、維生素、脂肪及礦物質，其蛋白質含量在14%～17%之間，其氨基酸組成與聯合國糧農組織（Food and Agriculture Organization，FAO）和世界衛生組織（World Health Organization，WHO)的建議組成接近。除此還含有多種天然生物活性物質，如植酸、阿魏酸酯、γ-生育三烯酚、β-谷甾醇、肌醇、多糖等等。研究表明，米糠對人體具有通便、降低膽固醇、降低血脂作用，對尿結石也有一定的輔助治療作用[1]，此外，還具有抑制大腸癌變、抗氧化、防輻射、護膚等功效，對血管性頭痛、植物神經功能失調等也有一定防治作用[2]。

甜菊甙A3（rebaudioside A3）是一種天然甜味劑，甜度為蔗糖的350～400倍，且在人體中不參與生理、生化反應，在食品領域已將甜菊甙作為甜味劑加以應用[3]，但是，目前以甜菊甙A3作為蔗糖替代品研發米糠無糖酸奶尚無報道。本研究以米糠酶解液和新鮮牛乳為原料，添加甜菊甙A3作為蔗糖替代品，使用保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌制作發酵劑，研制開發米糠無糖酸奶。米糠無糖酸奶的開發不僅可以拓寬米糠的開發利用渠道，還可以增加酸奶的品種，提高其營養保健功能，因此，具有較大的應用價值。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮米糠為實驗室稻谷礱谷所得；鮮牛乳：安達伊利乳業有限公司；甜菊甙A3：由黑龍江八一農墾大學食品學院農產品加工實驗室結晶純化制備，純度＞95%；保加利亞乳桿菌，嗜熱鏈球菌：由黑龍江八一農墾大學食品學院微生物實驗室提供；纖維素酶（700 U/g）：食品級，北京挑戰生物技術有限公司；其他試劑為分析純。

1.2 儀器與設備

722型可見分光光度計：四川儀表九廠；ZHWY-2102型全溫振蕩培養箱：上海精密儀器儀表有限公司；DHP-9272型恒溫培養箱、YXQ-LS-100SⅡ高壓滅菌鍋：上海精宏試驗設備有限公司；FA1004型分析天平：上海一恒科技有限公司；MA-2270EGC型微波爐：青島海爾微波制品有限公司；ScienTZ-04均質機：寧波新藝生物有限公司；JM-100膠體磨：溫州龍灣永興張祥膠體磨廠。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 操作要點

（1）米糠穩定化處理：將新鮮米糠過40目篩，微波功率800 W處理5 min，使米糠脂肪酶失活，解脂酶鈍化，得到穩定化米糠。將穩定化米糠按1∶3比例加水混勻，膠體磨均質10 min[4]。

（2）米糠酶解：用纖維素酶酶解米糠中可溶性膳食纖維，酶解添加量1%（以穩定化米糠干基重計算），在pH5.5、溫度37 ℃條件下水解2 h[5]，降解大分子纖維素，釋放被包裹的蛋白質及礦物質等營養成分。

（3）離心：將酶解液以3 000 r/min轉速離心15 min，取上清液。

（4）調配：將酶解上清液與鮮牛乳按一定比例混合，并加入一定量穩定劑（羥丙基二淀粉磷酸酯和瓊脂）和甜菊甙A3，進行調配，充分混合均勻，在20 MPa下進行均質[6]。

（5）殺菌：將調配均質液采用95 ℃、15 min殺菌，冷卻到40～45 ℃接種。

（6）菌種：將保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌分別制備母發酵劑和工作發酵劑，充分活化后，二者按一定比例混合，無菌環境接種發酵劑[7]。

（7）發酵：接種后的料液置發酵室內發酵，待發酵結束后。取出自然冷卻至室溫，置于4 ℃冰箱的后熟放置5～6 h[8]。

1.3.3 總酸度測定

按GB 5413.34—2010《乳和乳制品酸度的測定》。

1.3.4 持水力的測定[9]

取酸奶樣品10 g裝入離心管，室溫（22±2）℃下離心，轉速5 000 r/min，離心20 min。傾去上清液，離心管倒置10 min后立即稱質量，離心沉淀物與樣品質量的比值即為持水力。

1.3.5 微生物指標的測定

按GB 4789.18—2010《食品微生物檢驗乳與乳制品檢驗》中規定的方法測定。

1.3.6 感官品評

采用100分制評分法，產品感官評分標準見表1。組織20名品評員在飯后2～3 h對產品的色澤、組織狀態、滋味、氣味進行評分[10-11]，取平均值作為最終感官評分結果。

表1 米糠無糖酸奶感官評分標準Table 1 Sensory evaluation standard of rice bran sugar-free yoghurt

1.3.7 單因素試驗

分別考察米糠酶解液添加量、甜菊甙A3添加量、穩定劑添加量對米糠無糖品質的影響，確定酸奶的最佳配方。

1.3.8 正交試驗

依據酸奶的發酵條件及菌種的生長特性[8]，以發酵溫度、發酵時間、菌種配比及接種量為考察因素，每個因素選取三個水平，進行L9（34）的正交試驗設計（見表2），通過對酸奶進行感官評定，確定米糠無糖酸奶的最佳發酵條件。

2 結果與分析

2.1 米糠酶解液添加量對酸奶品質的影響

牛乳中固形物含量是影響酸奶品質的主要因素之一[12-13]，為確定適宜的米糠酶解液添加量，分別以4%、6%、8%、10%、12%的米糠酶解液用量進行試驗，考察其對酸奶品質的影響，結果見圖1。

圖1 米糠酶解液添加量對酸奶品質的影響Fig.1 Effect of hydrolysate addition on yoghurt quality

從圖1可知，在一定范圍內隨米糠酶解液添加量的增大，酸奶的酸度會有一定的上升，這主要由于其中能被乳酸菌利用的有效成分含量增加，促進乳酸菌迅速增長，因此酸奶的酸度有上升的趨勢；當米糠酶解液添加量＞10%時，酸奶的酸度有明顯下降的趨勢。這主要因為隨米糠酶解液的增大，乳中固形物質含量也隨之增加，發酵基質中水分活度明顯降低，從而影響菌體的生長和產酸能力[14]。綜合米糠酶解液添加量對成品酸奶的感官品質的影響，確定米糠酶解液添加量為10%時比較適宜。

2.2 甜菊甙A3添加量對酸奶品質的影響

甜菊甙A3能對植物乳桿菌和嗜熱鏈球菌生長特性產生影響[15]，從而影響酸奶的發酵進程，為確定甜菊甙A3添加量，分別添加0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%的甜菊甙A3進行試驗，其對酸奶品質的影響見圖2。

圖2 甜菊甙A3添加量對酸奶品質的影響Fig.2 Effect of stevioside A3 addition on yoghurt quality

從圖2可知，隨著甜菊甙A3添加量增加，酸度呈先上升后下降趨勢，這主要是由于甜菊甙A3在低濃度下對嗜熱鏈球菌生長有促進作用，但隨著甜菊甙A3濃度增大，則表現出對嗜熱鏈球菌生長的抑制作用[15]。同時甜菊甙A3添加量＞0.08%，酸奶澀味加重，組織狀態變差，這可能與甜菊糖苷中含有的薄荷醇的苦澀味有關。結合試驗結果分析表明，甜菊甙A3添加量為0.08%比較適宜。

2.3 穩定劑添加量對米糠無糖酸奶感官的影響

穩定劑不僅能與水結合形成親水膠體，也能與蛋白質形成穩定性的保護膠體，提高酸奶的黏稠度，防止乳清析出。為了使酸奶質地細膩，口感滑潤，減少水析出現象，以米糠酶解液添加量10%，甜菊甙A3添加量0.08%，選擇應用廣泛的羥丙基二淀粉磷酸酯和瓊脂作為復合穩定劑，并按1∶1比例添加，分別添加0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的穩定劑進行試驗，結果見圖3。

從圖3可知，穩定劑添加量增大會在一定程度上提高酸奶的持水性，但是添加量＞0.3%時，米糠酸奶的黏稠度會增加，口感變得粗糙，使得酸奶的感官品質下降。因此，使用羥丙基二淀粉磷酸酯和瓊脂1∶1比例作為復合穩定劑，其添加量控制在0.3%，此時酸奶的持水力較大，而且感官品質最佳。

圖3 穩定劑添加量對酸奶品質的影響Fig.3 Effect of stabilizer addition on yoghurt quality

2.4 米糠無糖酸奶發酵條件的篩選

在發酵過程中，原料乳在微生物的作用下會發生一系列的物理、化學作用，從而形成酸奶特有口感及風味。因此，根據菌種的生產特性，以發酵溫度、發酵時間、菌種配比及接種量為考察因素，每個因素選取3個水平，進行L9（34）的正交試驗設計，對酸奶進行感官評定，確定米糠無糖酸奶的最佳發酵條件。發酵條件優化的正交試驗結果與分析見表3，方差分析見表4。

表3 發酵條件正交試驗結果與分析Table 3 Results and analysis of orthogonal test for yoghurt fermentation conditions optimization

表4 正交試驗結果方差分析Table 4 Variance analysis of the orthogonal test

由表3可知，各因素的主次順序依次是A＞C＞B＞D，即在發酵過程中，發酵溫度對產品的感官品質影響最大，菌種配比和發酵時間影響次之，發酵菌種的接種量對酸奶感官品質的影響最小，最佳組合為A2B3C2D2。根據表4可以看出發酵溫度為本試驗的顯著性因素，說明在試驗過程中此因素對試驗其主導因素，同時考慮到發酵時間過短、接種量過少，乳酸菌在發酵過程中不易形成生長優勢，酸奶易污染雜菌[16]，因此選擇米糠無糖酸奶最佳發酵條件為發酵溫度42 ℃，發酵時間6 h，保加利亞乳桿菌與嗜熱鏈球菌菌種配比為1∶2，接種量為4%。

2.5 驗證試驗

根據正交試驗結果，按照最佳發酵條件組合A2B3C2D2，即發酵溫度42 ℃，發酵時間6 h，菌種配比為1∶2，接種量為4%，進行重復性試驗，結果見表5。

表5 驗證試驗結果Table 5 Results of verification test

從表5可知，最佳發酵工藝條件的重復性較好，生產的米糠無糖酸奶具有良好的感官性狀品質（92分）。

3 產品質量標準

3.1 感官指標

制得的米糠無糖酸奶色澤均勻一致，呈淡黃色；無乳清析出，無沉淀和肉眼可見雜質；凝乳質地致密，口感細膩；酸甜爽口，無苦澀味；無異味，具有淡淡的乳香味。

3.2 理化及微生物指標

理化及微生物檢測指標見表6。

表6 酸奶理化及微生物指標檢測結果Table 6 Physicochemical and microbiological indexes test results of yoghurt

由表6可知，按照試驗確定的配方和工藝過程，研發的米糠無糖酸奶各項理化指標符合GB 19302—2010《食品安全國家標準發酵乳》要求。

4 結論

以纖維素酶酶解米糠獲得米糠水解液，以甜菊甙A3作為蔗糖替代品，通過試驗研究確定米糠無糖發酵酸奶最佳生產工藝。

米糠無糖酸奶最佳配方為：米糠酶水解上清液添加量為10%，甜菊甙A3添加量為0.08%，羥丙基二淀粉磷酸酯和瓊脂按1∶1比例添加量為0.3%。

米糠無糖酸奶的最佳發酵條件為：發酵溫度42 ℃，發酵時間6 h，保加利亞乳桿菌與嗜熱鏈球菌菌種配比為1∶2，菌種接種量為4%。

米糠無糖酸奶呈淡黃色，色澤均勻一致，無乳清析出，組織形態細膩，酸甜爽口，有淡淡的乳香味，風味較好。其質量指標符合發酵酸乳的國家標準。

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