開菲爾板栗發酵乳的工藝*

劉蒙佳，周強，林葛群，黃麗清，林麗玲， 楊文寬

(福建師范大學閩南科技學院，福建泉州，362332)

板栗屬于堅果類，與棗、桃、杏、李被人們稱為中國古代五大名果。在我國素有“千果之王”的美稱［1-3］。

開菲爾是一種起源于高加索地區，有著幾百年歷史的發酵乳制品，與內蒙的馬奶子酒，西藏的“西藏靈菇”在本質上是相同的［4］。傳統的開菲爾是以牛奶、羊奶為原料，由開菲爾粒(Kefir grains)或由開菲爾粒中必需菌相作發酵劑發酵制得的一種含乙醇、酸及少量 CO2的發酵乳［5］，又稱牛乳酒［6］、山羊乳酪［7］等。由于在發酵過程中產生少量的乙醇和CO2使制品具有輕微的起泡性和酒味，故開菲爾有“發酵乳制品中的香檳”之美稱［8］。開菲爾不僅具有一般飲料所沒有的爽口感和風味，而且還有獨特的營養和保健作用，對治療代謝紊亂、動脈粥樣硬化、過敏性疾病、胃腸道疾病、癌癥、肺結核等都有良好療效［9］。Kefir的成分中含有維生素 A、B2、B12、乳酸鈣、核酸、氨基酸、各種游離脂肪酸及其他微量元素。

本研究欲將板栗和開菲爾乳的優點集中在一起，制備開菲爾板栗發酵乳，通過正交實驗確定開菲爾板栗發酵乳的最佳工藝條件。

1 材料與方法

1.1 實驗材料與試劑

開菲爾粒(市售)、羧甲基纖維素鈉(食品級);蔗糖、雀巢奶粉，購于康美豪利友超市。NaOH、三氯乙酸等為分析純。MRS培養基(杭州微生物試劑有限公司，用于乳桿菌計數)、M17培養基(杭州微生物試劑有限公司，用于乳球菌計數)、孟加拉紅培養基(北京陸橋技術有限責任公司，用于酵母菌計數)。

1.2 儀器

SPX-150B-Z型生化培養箱，上海博訊實業有限公司;PHS-25型pH計，上海儀電科學儀器股份有限公司;CP214型電子天平，南京華奧儀器有限公司;BCD-256KT型海爾冰箱，青島海爾股份有限公司;美的BM253B型攪拌機，廣東美的精品電器制造有限公司;GYB60-60S型均質機，上海東華高壓均質機廠;GC-122型氣相色譜儀，上海分析儀器廠;YXQ-LS-75SII型立式高溫滅菌鍋，上海博訊實業有限公司;REP109型手持糖度計，上海寶曼科技有限公司;RJ-TGL-16G型臺式高速離心機，無錫市瑞江分析儀器有限公司。

1.3 工藝流程

1.4 操作要點

1.4.1 開菲爾粒的活化［10］

將開菲爾粒瀝干水分與滅菌牛乳［m(奶粉)∶m(水)=1∶8］以1∶10(質量比)混合，在生化培養箱中25℃下恒溫培養24 h，用醫用紗布過濾，并用滅菌涼水對開菲爾粒沖洗3～4次，再放入滅菌乳中，25℃培養24 h，過濾，用水沖洗。如上述操作連續多次培養活化，直到顆粒增大并能形成新顆粒為止。

1.4.2 開菲爾發酵劑的制備［10］

開菲爾粒與滅菌牛乳［m(奶粉)∶m(水)=1∶8］以1∶10(質量比)混合，在生化培養箱中25℃下恒溫培養24 h，用醫用紗布過濾，將開菲爾粒保存，奶液即為開菲爾發酵劑。

1.4.3 原料預處理

板栗煮熟之后去殼，挑選籽粒飽滿、無蟲蛀、無霉變、沒被氧化的板栗仁，洗凈備用。

1.4.4 磨漿

將板栗仁與水按1∶5的質量比混合，水溫控制在40～50℃，用攪拌機打漿，然后將板栗乳在95℃下糊化15 min，再用160目篩過濾，制得板栗乳備用。

1.4.5 調配、均質與殺菌

在復原牛乳中加入適量板栗乳和蔗糖以及復合穩定劑(CMC 0.02%+明膠0.02%)等進行調配，并在均質機中均質，均質溫度為60℃，均質壓力為25 MPa，均質2次，在95℃下殺菌6 min，將混合乳冷卻至24～26℃，準備接種。

1.4.6 接種發酵

在滅菌后的混合乳中，添加一定比例的開菲爾發酵劑，充分攪拌均勻，裝杯，封口，然后放入生化培養箱中恒溫發酵。

1.4.7 冷卻

發酵結束后置于4℃冰箱內保存。

1.5 指標測定

1.5.1 感官評分標準

感官評分標準見表 1［11］。

表1 開菲爾板栗發酵乳感官評分標準Table 1 Standards of sensory evaluation for chestnut-Kefir fermented milk

1.5.2 理化指標

酸度［13］:酸堿中和法。

pH值:用精密酸度計測定。

可溶性固形物:用手持糖度計測定。

持水力:用離心管取待測樣品5mL，測定樣品質量(W)，置于離心機中，以4 000 r/min離心30 min后，取出離心管，傾去上清液，測出殘余物的質量(M):

乳清析出時間:從酸奶貯藏開始到出現乳清析出的時間。

乙醇體積分數［13］:采用GC-122氣相色譜儀測定。開菲爾發酵乳經1 500 r/min離心10 min后，取1 mL上清液，加入0.3 mL 20%的三氯乙酸，用蒸餾水補足至5 mL，振蕩1 min，沉淀蛋白質，再經4 000 r/min冷凍離心10 min，用0.45 μm濾膜過濾，得到處理樣品，留待測定。

1.6 實驗設計

考察發酵時間、發酵溫度、開菲爾接種量、蔗糖用量、板栗乳添加量等因素對產品品質的影響，并以發酵結束后的酸度、乳清析出時間及感官評分來綜合評價結果。在單因素實驗基礎上選取接種量、發酵溫度、發酵時間、板栗乳添加量4個因素，設計4因素3水平的正交試驗，選用L9(34)正交試驗設計表(見表2)，其中蔗糖添加量為6%。

表2 正交試驗設計Table 2 Orthogonal experimental design

2 結果與分析

2.1 發酵時間對開菲爾板栗發酵乳品質的影響

從表3中可以看出，在相同的接種量和發酵溫度下，乳清的析出時間是隨發酵時間的延長而縮短，而酸度隨發酵時間的延長而升高。這是因為若發酵時間較短，則乳酸菌產酸量不足將導致產品酸度達不到要求，乳清析出時間就較長;若發酵時間過長，在一定程度上提高了產品的酸度，而酸度過高到達一定程度時容易導致乳清析出，故乳清析出時間就較短。發酵16 h和18 h的產品，酸度均達到80°T以上，較適口，但發酵18 h的開菲爾板栗發酵乳其感官評分最高，制得的產品爽口性好，故發酵時間為18 h較為合適。

表3 發酵時間對開菲爾板栗發酵乳品質的影響Table 3 Effect of fermentation time on the quality of chestnut-Kefir fermented milk

2.2 發酵溫度對開菲爾板栗發酵乳品質的影響

從表4可以看出，在相同的接種量和發酵時間下，乳清的析出時間是隨發酵溫度的升高而縮短，而酸度隨發酵溫度的升高而升高。這是因為發酵溫度較高，可促進乳酸菌的繁殖，使之發酵乳糖產生乳酸能力增強，但是產酸過快，容易導致乳清析出;若發酵溫度較低，雖有利于酵母菌生長，但乳酸菌生長緩慢，產酸能力低，導致產品酸味不足，而乳清析出時間就較長。發酵溫度為25℃時，產品發酵速度比較適中，酸度為90.79°T，且該發酵乳產氣明顯，組織狀態好，酸甜度適中，感官評分最高。

表4 發酵溫度對開菲爾板栗發酵乳品質的影響Table 4 Effect of fermentation temperature on the quality of chestnut-Kefir fermented milk

2.3 接種量對開菲爾板栗發酵乳品質的影響

從表5可以看出，乳清析出時間隨接種量的增加而縮短，而酸度隨接種量的增加而升高。這是因為若接種量太少，則菌種增長緩慢，酸度達不到要求，發酵時間需更久，乳清析出時間就較長;若接種量多，則菌種增長迅速，酸度上升得較快，乳清析出時間就較短。當接種量為8%時，發酵乳發酵速度比較適中，酸度為89.89°T，而且該發酵乳產氣明顯，組織狀態好，酸甜度適中，其感官評分也最高。

表5 接種量對開菲爾板栗發酵乳品質的影響Table 5 Effect of inoculation volume on the quality of chestnut-Kefir fermented milk

2.4 蔗糖用量對開菲爾板栗發酵乳品質的影響

從表6中可以看出，蔗糖用量對發酵乳類的酸度、乳清析出時間及其產氣影響不是很大，但對感官評價影響明顯。當蔗糖添加量為6%時，產品酸甜適口，口感潤滑，感官評分最高。

表6 蔗糖用量對開菲爾板栗發酵乳品質的影響Table 6 Effect of sugar content on the quality of chestnut-Kefir fermented milk

2.5 板栗乳添加量對開菲爾板栗發酵乳品質的影響

從表7可以看出，乳清析出時間隨板栗乳添加量的增加而延長，酸度隨板栗乳添加量的增加而升高。這是因為隨著板栗乳含量增高，混合乳中乳糖的含量降低，乳酸菌發酵乳糖產生乳酸的能力降低，酸度呈降低的趨勢，乳清析出時間也就延長。板栗乳添加量為70% ～100%時，板栗味濃郁，乳清析出時間長，但酸度較低，沒有達到要求。板栗乳添加量為40%-60%時，酸度達到要求，有明顯的板栗味，但組織狀態很不好，易于分層。板栗乳添加量為10%時，產品產氣很明顯，發酵速度較快，發酵乳酸味較強，乳清析出時間較短。板栗乳添加量為20%和30%時，發酵速度適中，均為90°T以上，產氣情況均明顯，乳清析出時間也差不多。但從圖5中可以看出，添加20%板栗乳的試樣其感官評分比較高，且制得的產品色澤乳白，略帶點淡黃色，具有板栗乳的滋味，組織狀態好，細膩光滑，具有碳酸飲料般的口感。

表7 板栗乳添加量對開菲爾板栗發酵乳的影響Table 7 Effect of chestnut milk dosage on the quality of chestnut-Kefir fermented milk

2.6 正交試驗結果

通過極差分析可知(見表8)，以上4種因素對開菲爾板栗發酵乳的感官質量均有不同程度的影響，由RB＞RA＞RC＞RD可得出各因素對開菲爾板栗發酵乳感官質量的影響主次順序為B＞A＞C＞D，即影響發酵乳品質最重要的因素是發酵溫度，然后依次是接種量、發酵時間和板栗乳添加量，最優水平組合為A2B2C1D1，此組合沒有出現在正交表9組實驗中。由表8直觀分析，可得最優水平組合為A2B2C3D1(5#)。通過驗證實驗比較二者的最終感官評分情況，結果見表9。

表8 正交實驗結果Table 8 Results of orthogonal experiment

表9 驗證實驗結果Table 9 Results of verification experiment

從表9可以看出A2B2C1D1的感官評分比A2B2C3D1高，且考慮到發酵時間短可以有效的節省生產時間，提高生產效率，故綜合評定可以得出開菲爾板栗發酵乳發酵條件的最優水平組合為A2B2C1D1，即接種量為8%，發酵溫度為25℃，發酵時間為17 h，板栗乳添加量為15%。

2.7 最佳工藝參數下產品質量的檢測

2.7.1 感官指標

組織狀態:凝乳狀態好，無乳清析出;色澤:均勻一致的乳白色，略帶淺黃;酸甜度:酸味柔和，酸甜適度可口;爽口性:潤滑，細膩，具有碳酸飲料般的爽口;發酵味:有清淡的醇香味，氣味純正，具有板栗乳應有的滋味;氣體狀態:泡沫豐富，振蕩時有大量氣泡向上升起。

2.7.2 理化指標檢測結果

酸度:86.98°T;pH值:4.23;乳清析出時間:52 h;可溶性固形物含量為10.2%;持水力為65%;乙醇體積分數為0.21%。

2.7.3 微生物指標檢測結果

乳酸球菌活菌量:2.90×107CFU/mL;乳酸桿菌活菌量:1.38×108CFU/mL;酵母菌活菌量:1.23×105CFU/mL。

3 結論

本實驗確定了影響開菲爾板栗發酵乳品質的最主要因素是接種量和發酵溫度，發酵時間次之，板栗乳添加量相對影響較小。同時，還確定了開菲爾板栗發酵乳工藝參數的最優組合為接種量8%，發酵溫度25℃，發酵時間為17 h，板栗乳添加量為15%。成品開菲爾板栗發酵乳口感細膩，有一定黏度，凝乳好，無乳清析出，色澤呈光亮均勻一致的乳白色，含有豐富的CO2氣泡，酸甜度適中，酸而不澀，無異味，具有碳酸飲料般的爽口，又具有清淡的醇香等發酵味。

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