紅樹莓發(fā)酵乳飲料的研制及工藝優(yōu)化

劉麗娜，郭元晟

（1.包頭輕工職業(yè)技術(shù)學院，內(nèi)蒙古包頭014035；2.錫林郭勒職業(yè)學院，內(nèi)蒙古錫林浩特026000）

樹莓是隸屬于薔薇科懸鉤子屬的漿果，中藥名為覆盆子，是第三代水果的典型代表[1]。樹莓渾身是寶，不僅酸甜可口，深受消費者喜愛，還富含多種營養(yǎng)物質(zhì)，如天然色素、超氧化物歧化酶、鞣花酸等多酚類化合物、樹莓酮等芳香類化合物[2]。樹莓活性成分具有抗氧化、抗腫瘤、抗菌消炎、降血脂等大量功效和作用[3]，具有極高的營養(yǎng)價值及藥用價值，應(yīng)進一步加強研究。樹莓根據(jù)其果實顏色和生長特性的不同分為4類：紅樹莓、黃樹莓、黑樹莓、紫樹莓，目前栽培的主要是紅樹莓[4]。

目前國內(nèi)對紅樹莓果的加工形式主要是樹莓果粉、紅樹莓果酒、紅樹莓果醋、樹莓速凍果、果干、樹莓原漿、樹莓果醬、果汁、罐頭等單一加工形式[5]，很少見到把紅樹莓和其他食品綜合加工的形式。本研究將乳制品和紅樹莓結(jié)合起來，把成熟的紅樹莓加工制成酸甜適口、食用方便的紅樹莓發(fā)酵乳飲料。充分挖掘樹莓潛在的生態(tài)、經(jīng)濟和社會價值，提高樹莓的附加值，促進樹莓產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 材料

1.1 材料

牛奶：蛋白含量3.35%，脂肪含量3.42%，市售；紅樹莓、白砂糖：市售；液體果膠酶、檸檬酸（食品級）：河北鵬宇生物科技有限公司。

1.2 儀器

JJ-6型組織搗碎勻漿機：無錫沃信儀器有限公司；TDL5B-WS型離心機：上海安亭科學儀器廠；FJ-400型高速分散均質(zhì)機：上海亞榮生化儀器廠；BD885-4型電熱恒溫鼓風干燥箱：蘇州拜達烘箱制造有限公司。

2 試驗方法

2.1 紅樹莓果汁的制備

參考文獻[6-7]確定如下工藝流程：

紅樹莓果實挑選→漂洗→瀝干→去籽→破碎→酶處理→榨汁→粗濾→澄清→殺菌→冷卻→產(chǎn)品

2.2 紅樹莓發(fā)酵乳飲料的制備

2.2.1 工藝流程

2.2.2 操作要點

2.2.2.1 接種、發(fā)酵

將保加利亞乳桿菌與嗜熱鏈球菌1∶1（體積比）混合的發(fā)酵劑，以3%～5%的接種量接種到發(fā)酵罐中，在42℃～43℃培養(yǎng)9 h～10 h，乳酸度達到1.5%～2.0%時取出，冷卻到20℃，備用。

2.2.2.2 調(diào)配

將紅樹莓果汁和發(fā)酵乳按一定比例混合后，加入經(jīng)過過濾的穩(wěn)定劑、糖液和水，用檸檬酸調(diào)酸至pH值為 3.8～4.2。

2.2.2.3 殺菌、冷卻、灌裝

均質(zhì)結(jié)束后，在90℃殺菌10 min，冷卻到15℃灌裝。

2.3 紅樹莓發(fā)酵乳飲料配方的優(yōu)化

2.3.1 單因素試驗

2.3.1.1 紅樹莓果汁添加量的篩選

在添加發(fā)酵乳30%、白砂糖8%、pH4.0的條件下，分別以紅樹莓果汁添加量13%、14%、15%、16%、17%、18%制備紅樹莓發(fā)酵乳飲料，篩選適宜的紅樹莓果汁添加量。

2.3.1.2 發(fā)酵乳添加量的篩選

在添加紅樹莓果汁15%、白砂糖8%、pH4.0的條件下，分別以發(fā)酵乳添加量20%、25%、30%、35%、40%制備紅樹莓發(fā)酵乳飲料，篩選適宜的發(fā)酵乳添加量。

2.3.1.3 白砂糖添加量的篩選

在添加紅樹莓果汁15%、發(fā)酵乳30%、pH4.0的條件下，分別以白砂糖添加量5%、6%、7%、8%、9%、10%制備紅樹莓發(fā)酵乳飲料，篩選適宜的白砂糖添加量。

2.3.1.4 pH值的篩選

在添加紅樹莓果汁15%、發(fā)酵乳30%、白砂糖8%的條件下，分別將 pH 值調(diào)至 3.8、3.9、4.0、4.1、4.2制備紅樹莓發(fā)酵乳飲料，篩選適宜的pH值。

2.3.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗設(shè)計

通過前期單因素試驗，選取紅樹莓果汁的添加量、發(fā)酵乳的添加量、白砂糖的添加量、pH值4個主要影響因素為研究對象，將紅樹莓果汁的添加量（A）、發(fā)酵乳的添加量（B）、白砂糖的添加量（C）、pH 值（D）設(shè)計3個水平。因素水平見表1。響應(yīng)面分析方案及結(jié)果見表2。然后以感官評價為指標（以100分計）來確定最佳配方。

表1 Box-Behnken試驗因素水平表Table 1 Box-Behnken test factor level table

表2 Box-Behnken設(shè)計方案及響應(yīng)值Table 2 Box-Behnken design scheme and response value

3 結(jié)果與分析

3.1 單因素試驗結(jié)果與分析

3.1.1 紅樹莓果汁添加量對紅樹莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)的影響

紅樹莓果汁添加量對紅樹莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)的影響見圖1。

圖1 紅樹莓果汁添加量對紅樹莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of the amount of red berry juice added on the sensory quality of red raspberry blended milk beverage

由圖1可知，當紅樹莓果汁添加量低于15%時，隨著其添加量的增加，紅樹莓的風味越來越濃，乳飲料的感官評分越來越高，當紅樹莓果汁添加量為15%時，感官品質(zhì)評分最高，之后繼續(xù)增加紅樹莓果汁的添加量，乳飲料的口感過于酸澀，感官品質(zhì)評分下降。因此，選擇適宜的紅樹莓果汁添加量為15%。

3.1.2 發(fā)酵乳添加量對紅樹莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)的影響

發(fā)酵乳添加量對紅樹莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)的影響見圖2。

圖2 發(fā)酵乳添加量對紅樹莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of fermented milk on the sensory quality of red raspberry blended milk beverage

由圖2可以看出，隨著發(fā)酵乳添加量的增加，乳飲料中乳的特有的風味越來越濃，口感越來越濃厚，感官品質(zhì)評分越來越高，發(fā)酵乳添加量為30%時，發(fā)酵乳的風味與紅樹莓果汁的風味相得益彰，紅樹莓發(fā)酵乳飲料的感官評分最高。當發(fā)酵乳添加量高于30%時，發(fā)酵乳味道過于濃厚，掩蓋了紅樹莓果汁的味道，使感官評分降低。因此，選擇適宜的發(fā)酵乳添加量為30%。

3.1.3 白砂糖添加量對紅樹莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)的影響

白砂糖添加量對紅樹莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)的影響見圖3。

圖3 白砂糖添加量對紅樹莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of white sugar addition on sensory quality of red raspberry blended milk beverage

由圖3可知，白糖添加量為8%時，紅樹莓發(fā)酵乳飲料的感官評分最高，此時的紅樹莓發(fā)酵乳飲料酸甜適中，味道最好。但從白砂糖添加量為8%開始，感官品質(zhì)評分漲幅趨緩，且從低糖健康飲食的角度考慮，選擇適宜的白砂糖添加量為8%。

3.1.4 pH值對紅樹莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)的影響

pH值對紅樹莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)的影響見圖4。

圖4 pH值對紅樹莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of pH on sensory quality of red raspberry blended milk beverage

本研究以檸檬酸作為酸味劑，加入到乳飲料中調(diào)節(jié)乳飲料的酸甜度[9]，檸檬酸具有溫和爽快的酸味，能夠改善食品的感官性狀，增強食欲，還能促進體內(nèi)鈣、磷的消化吸收[10]。從圖4可以看出，pH值低于4時，由于紅樹莓果汁和發(fā)酵乳本身具有一定的酸味，pH值過低乳飲料的酸味過重，口感較差，感官評分偏低，隨著pH值升高，感官品質(zhì)評分增大，當pH值大于4時，口感過于甜膩，使人難以接受。因此選擇適宜的pH值為4。

3.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗結(jié)果

3.2.1 回歸模型的建立和方差分析

利用Design-Expert8.0.6軟件對表2數(shù)據(jù)進行處理，得二次多項式模型回歸方程

Y=87.02-0.033A+0.72B+1.60C-0.78D-1.22AB-0.100AC-0.33AD+1.15BC+0.72BD+1.05CD-1.86A2-2.86B2+0.76C2-2.76D2

式中：Y為紅樹莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)評分；A為紅樹莓果汁添加量，%；B為發(fā)酵乳添加量，%；C為白砂糖添加量，%；D為pH值。

對回歸方程進行方差分析，結(jié)果見表3。

表3 響應(yīng)面回歸模型的方差分析Table 3 Analysis of variance of response surface regression model

續(xù)表3 響應(yīng)面回歸模型的方差分析Continue table 3 Analysis of variance of response surface regression model

由表3可知，模型P＜0.01，說明該模型極其顯著，失擬項P=0.598 98＞0.05，即模型失擬項不顯著，表明理論與實際的擬合性大，該方程對試驗結(jié)果擬合良好，試驗誤差小，可用該回歸方程代替試驗真實點對試驗結(jié)果進行分析和預測。由A，B，C，D的P值可知4種因素的添加量對紅樹莓發(fā)酵乳飲料的影響程度為：發(fā)酵乳添加量＞紅樹莓果汁添加量＞白砂糖添加量＞pH值。

3.2.2 響應(yīng)面交互作用分析

根據(jù)Design-Expert8.0.6軟件分析試驗數(shù)據(jù)并獲得響應(yīng)模型，保持4個變量因素中的一個不改變，得到紅樹莓果汁添加量、發(fā)酵乳添加量、白砂糖添加量、pH值之間及每兩個因素之間的三維響應(yīng)面曲線和等高線圖，所得結(jié)果見圖5。

從響應(yīng)面曲線可以看出，圖（a）、圖（d）和圖（e）的三維圖較陡，說明發(fā)酵乳添加量和紅樹莓果汁添加量、發(fā)酵乳添加量和白砂糖添加量、發(fā)酵乳添加量和pH值的交互作用對紅樹莓發(fā)酵乳飲料的感官品質(zhì)影響較顯著。而圖（b）、圖（c）、圖（f）的三維圖較平緩，說明白砂糖添加量和紅樹莓果汁添加量、紅樹莓果汁添加量和pH值、白砂糖添加量和pH值的交互作用對紅樹莓發(fā)酵乳飲料的感官品質(zhì)影響較弱。

圖5 各參數(shù)交互作用對紅樹莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)的影響Fig.5 Effect of interaction of various parameters on sensory quality of red raspberry blended milk beverage

3.2.3 最佳配方及驗證試驗

根據(jù)響應(yīng)面試驗得到紅樹莓發(fā)酵乳飲料的最佳配方為：紅樹莓果汁添加量為15%，發(fā)酵乳添加量為30%，白砂糖的添加量為8%，pH4.0，預測感官品質(zhì)評分為88.65分。在此條件下，進行3次驗證試驗，制得的紅樹莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)評分平均值為88.30分，與預測值相差不大。

4 結(jié)論

本研究首先通過單因素試驗對紅樹莓果汁添加量、發(fā)酵乳添加量、白砂糖添加量和pH值對紅樹莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)的影響進行了研究，然后利用響應(yīng)面法對這4個因素進行Box-Behnken設(shè)計，建立了紅樹莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)評分的二次多項式回歸方程模型。運用該模型進行方差分析，得到最佳配方為：紅樹莓果汁添加量15%，發(fā)酵乳添加量30%，白砂糖的添加量8%，pH4.0，得到的產(chǎn)品組織狀態(tài)均勻，呈淡淡的樹莓粉色，且酸甜適口，口感細膩。