開菲爾活菌型酸乳飲料的研制

李海燕

（1.光明乳業股份有限公司乳業研究院 華北研究所，北京 101300；2.乳業生物技術國家重點實驗室 上海乳業生物工程技術研究中心，上海 200436）

開菲爾是一種原產自高加索地區的傳統的酒精性發酵乳飲料，傳統的開菲爾是由開菲爾粒發酵牛乳或羊乳而制成的一種含有氣體和酒精風味的發酵乳制品。開菲爾粒外觀呈乳白色或淺黃色，表面凸凹不平，呈花椰菜或珊瑚狀的彈性塊狀物體，直徑為1～30 mm。開菲爾粒表面上共生著多種乳酸菌和酵母菌，長期飲用可以調節人體腸道菌群，使乳酸菌成為腸道的優勢菌群，形成人體的天然屏障，從而抑制病原菌的入侵。

本試驗以干燥濃縮的開菲爾顆粒Kefir M為發酵劑，制備活菌型開菲爾酸乳飲料，并研究不同試驗因素對產品品質的影響，確定最優工藝與配方。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

無抗鮮牛奶：光明自有牧場；羧甲基纖維素鈉（carboxymethyl cellulose，CMC）、高甲氧基果膠：喬富企業有限公司；蔗糖：廣西農墾糖業集團股份有限公司；開菲爾發酵劑Kefir M：丹尼斯克（中國）菌種有限公司；菌種組成包含乳酸乳球菌乳酸亞種（Lactococcus lactissubsp.lactis）、乳酸乳球菌乳酸亞種丁二酮變種（Lactococcus lactissubsp.Lactis biovar.diacetylactis）、腸膜明串珠菌腸膜亞種（Leuconostoc mesenteroidessubsp.mesenteroides）、嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermonphilus）、嗜酸乳桿菌（Lactobacillus acidophilus）。孟加拉紅培養基（蛋白胨0.05%、葡萄糖1%、磷酸二氫鉀0.1%、硫酸鎂0.05%、瓊脂2%、孟加拉紅溶液0.1 L、氯霉素0.1%、蒸餾水1 L），MRS培養基（蛋白胨1%、牛肉膏1%、酵母膏0.5%、磷酸氫二銨0.2%、葡萄糖3%、吐溫80 0.1%、乙酸鈉0.5%、磷酸氫二鉀0.2%、硫酸鎂0.05%、硫酸錳0.02%、瓊脂2%、蒸餾水1L）。

1.2 儀器與設備

CP124S電子天平：北京賽多利斯儀器系統有限公司；APV-1000均質機：丹麥APV公司；EUROSTAR攪拌器：德國IKA公司；PHB-4型精密pH計：上海精密科學儀器有限公司；Water Baths恒溫水浴鍋：德國GFL公司；320A/C黏度計：美國BROOKFIELD公司；超凈工作臺：北京冠鵬凈化設備有限責任公司；GNP-9080型防水式恒溫培養箱：上海精宏實驗設備有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 酸乳飲料工藝流程

鮮牛乳+蔗糖→預熱溶解→混合均勻→均質→殺菌→冷卻→接種→發酵→后熟→破乳攪拌→加入糖和穩定劑的混合溶液→攪勻→調酸→二次無菌均質→冷卻→灌裝

1.3.2 操作要點

發酵劑發酵溫度的確定：開菲爾發酵劑的發酵溫度一般在23～30 ℃，采用不同的發酵溫度，確定適宜制作開菲爾酸乳飲料的最佳發酵溫度。

發酵劑添加量的確定：發酵劑以0.2 U/kg的添加量，按無菌操作添加，攪拌5 min混勻后發酵。

配料、均質、殺菌：將生牛乳升溫至50～60 ℃，加入蔗糖，攪拌15 min混勻。均質溫度為60～65 ℃，壓力為18～22 MPa，按照優選出的發酵劑添加量與發酵溫度發酵，待發酵終點達到80～100°T時終止發酵，冰水冷卻后攪拌，4 ℃冷藏備用。

穩定劑的溶解：將CMC和高甲氧基果膠按照一定比例混合，與蔗糖混合均勻，溶解于65 ℃的凈化水中，攪拌20 min混合均勻，經95 ℃、保溫5 min殺菌，冷卻至40 ℃以下備用。

調酸：將發酵乳加入穩定劑溶液中混合均勻，待混合液降至20 ℃以下時，保持高速攪拌，將檸檬酸溶解于10倍蒸餾水后，緩慢加到發酵乳和穩定劑的混合液中，加酸結束后保持攪拌10 min，最終保持成品的pH值為4.10～4.20為宜。

二次均質：經試驗，確定二次均質溫度為20～30 ℃，壓力為18～20 MPa時產品的穩定性較好。

灌裝：均質后的產品冷卻至2～6 ℃，灌裝、冷藏。

1.3.3 分析與檢測

保質期內酸度的測定：參考文獻[7]，采用吉爾涅爾度（°T）。

保質期內乳酸菌活菌數的測定：開菲爾酸乳飲料于4 ℃冷藏，測定乳酸菌活菌數。將飲料用滅菌生理鹽水梯度稀釋至一定數量級的濃度后，采用MRS瓊脂培養基傾注平板培養，于42 ℃培養48 h后計菌落總數，測定乳酸菌活菌數。

保質期內霉菌及酵母總數的測定：按照GB 4789.15—2010《食品微生物學檢驗霉菌和酵母計數》規定的方法檢測。開菲爾酸乳飲料于4 ℃冷藏，將飲料用滅菌生理鹽水梯度稀釋至一定數量級的濃度后，采用孟加拉紅瓊脂培養基傾注平板培養，于（28±1）℃培養5 d后計霉菌和酵母菌落總數，并在觀察期內記錄霉菌及酵母菌數。

感官評定：開菲爾酸乳飲料由20名專業人員進行品嘗，作出綜合感官評價，并觀察產品的顏色、狀態、氣味，感官評分標準見表1（滿分100分）。

表1 開菲爾活菌型酸乳飲料感官評分標準Table 1 Sensory evaluation standard of lactic acid bacteria beverage with kefir

2 結果與分析

2.1 開菲爾酸乳飲料配方、工藝單因素試驗

本試驗以產品口感和穩定性為最終評判標準，選擇對影響開菲爾酸乳飲料品質較為主要的4個因素：羧甲基纖維素鈉、果膠、蔗糖、發酵溫度作為研究對象，開菲爾發酵劑Kefir M添加量為0.2 U/kg的條件下進行單因素試驗，優化產品工藝、配方。

2.1.1 發酵溫度對酸乳飲料感官評分的影響

將發酵劑按照無菌操作，接種到滅菌、冷卻后的牛乳中，在蔗糖添加量7%，CMC添加量0.20%，果膠添加量0.15%的條件下，采用不同的發酵溫度，發酵12 h，研究不同發酵溫度下制作的發酵乳基料對酸乳飲料成品品質的影響，結果見表2。

表2 發酵溫度對開菲爾酸乳飲料品質的影響Table 2 Effect of fermentation temperature on the quality of the lactic acid bacteria beverage with kefir

由表2可知，發酵溫度較低時，發酵乳酸度較低，在調酸工藝中，需要添加較多的檸檬酸來調整酸乳飲料的終點酸度，導致酸乳飲料口感較為酸澀；發酵溫度較高時，發酵乳產酸太快，形成較多蛋白凝結顆粒與乳清，發酵乳質構較差，會降低酸乳飲料的穩定性。較為適宜的發酵溫度為25～31 ℃。

2.1.2 蔗糖添加量對酸乳飲料感官評分的影響

在發酵溫度為28 ℃，CMC添加量0.20%，果膠添加量0.15%時，選擇不同的蔗糖添加量，探討蔗糖添加量對開菲爾酸乳飲料品質的影響，結果見表3。

表3 蔗糖的添加量對開菲爾酸乳飲料品質的影響Table 3 Effect of sugar on the quality of the lactic acid bacteria beverage with kefir

由表3可知，蔗糖添加量太少，酸奶口感偏酸，凝乳狀態較軟，且乳清析出較多。蔗糖量添加太多，口感偏甜。蔗糖添加量為6%～8%較適宜。

2.1.3 羧甲基纖維素鈉添加量的確定

在發酵溫度為28 ℃，蔗糖添加量為7%，高甲基果膠添加量為0.15%的條件下，選擇不同的羧甲基纖維素鈉的添加量，探討其對開菲爾酸乳飲料品質的影響，結果見表4。

表4 羧甲基纖維素鈉添加量對開菲爾酸乳飲料品質的影響Table 4 Effect of CMC on the quality of the lactic acid bacteria beverage with kefir

由表4可知，羧甲基纖維素鈉添加量太高，產品黏度較高，口感不清爽，添加量太低，會出現乳清析出。羧甲基纖維素鈉添加量為0.15%～0.25%時，產品狀態及口感較好。

2.1.4 高甲氧基果膠添加量的確定

表5 高甲氧基果膠添加量對開菲爾酸乳飲料品質的影響Table 5 Effect of high methoxyl pectin on the quality of the lactic acid bacteria beverage with kefir

在發酵溫度為28 ℃，蔗糖添加量為7%，羧甲基纖維素鈉添加量為0.20%的條件下，選擇不同的高甲氧基果膠的添加量，探討其對開菲爾酸乳飲料品質的影響，結果見表5。

由表5可知，高甲氧基果膠添加量為0.05%～0.10%時，產品穩定性較差，較多蛋白沉淀與乳清析出；添加量增加，產品狀態較為穩定，但口感和穩定性差異不明顯。從產品成本和穩定性綜合考慮，高甲氧基果膠添加量為0.1%～0.2%時，產品穩定性及口感較好。

2.2 開菲爾酸乳飲料配方、工藝的優選試驗

以單因素試驗結果為基礎，將CMC、果膠、蔗糖、發酵溫度的其添加量及組合采用L9（34）正交試驗，確定產品的最佳工藝及配方，正交試驗因素水平見表6，試驗結果見表7，方差分析見表8。

表6 開菲爾酸乳飲料工藝配方優化正交試驗因素與水平Table 6 Factors and levels of orthogonal experiment for beverage formula and process optimization

表7 開菲爾酸乳飲料工藝配方優化正交試驗結果與分析Table 7 Results and analysis of orthogonal experiment for beverage formula and process optimization

從表6可知，A、B、C、D四個因素對產品品質的影響作用分別是B＞A＞C＞D，不同的穩定劑種類、蔗糖添加量及發酵溫度的組合對產品的品質有很大的影響。CMC對菲爾酸乳飲料的品質影響最大，其次是發酵溫度、果膠和蔗糖的添加量，配方最優組合為A2B2C3D3，即發酵溫度28 ℃，CMC 0.20%，果膠0.20%，蔗糖8%，在此試驗條件下進行感官驗證，產品感官評分為92分。

表8 正交試驗方差分析Table 8 Variance analysis of the orthogonal experiment

為進一步判斷發酵溫度、CMC、果膠、白砂糖4個因素對正交試驗結果的影響，將數據進行方差分析。從表8可以看出，試驗結果的方差分析與正交試驗的結果是一致的，CMC的添加量對凝固型綠豆酸奶的感官評價有顯著影響，其他因素影響不顯著。

2.3 產品質量標準

感官指標：色澤呈乳白色，組織狀態均勻，有微量乳清析出，無肉眼可見雜質。口味清爽、有少量氣泡，質構細膩，甜酸適宜，具有獨特的開菲爾發酵風味，無異味。

理化指標：pH值4.06，酸度52 °T，蛋白質1.07%，脂肪2.13%，總固形物含量12.35%。

微生物指標：乳酸菌活菌數4.03×109個/mL，細菌總數＜100 個/mL，大腸菌群＜3 MPN/100 mL，霉菌、酵母菌、致病菌未檢出。

3 結論

通過產品配方正交試驗和感官評價，確定開菲爾酸乳飲料中CMC的添加量為0.20%，高甲氧基果膠的添加量為0.20%，蔗糖添加量為8%，發酵溫度為28 ℃制作成的開菲爾酸乳飲料酸甜適中，口感清爽，在保質期內狀態穩定，無蛋白沉淀及乳清析出現象。

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