藜麥酸奶工藝及其品質(zhì)研究

楊露西，李 強(qiáng)，2，鄧由飛，2，趙 鋼，2*

（1.成都大學(xué) 藥學(xué)與生物工程學(xué)院，四川 成都 610106；2.農(nóng)業(yè)部雜糧加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610106）

藜麥（Chenopodium quinoawilld）屬黎科，具有耐寒、耐旱、耐瘠薄、耐鹽堿等特性。藜麥作為一種雙子葉植物，發(fā)源于南美洲的安第斯山脈[1]，距今已經(jīng)有5 000～7 000年的食用和種植歷史[2]。據(jù)檢測(cè)，藜麥所含營養(yǎng)物質(zhì)與人類生命活動(dòng)基本營養(yǎng)需求完美匹配[3]，藜麥籽粒中蛋白質(zhì)含量13.8%，含有包括必需氨基酸在內(nèi)的16種氨基酸，不飽和脂肪酸含量約占總脂肪酸的70%，淀粉含量為58.1%～64.2%，藜麥膳食纖維含量豐富，每100 g藜麥含有3.38 mg維生素B族、5.3mg維生素E和78.1mg葉酸。食用藜麥可以起到減肥、減低膽固醇、保護(hù)心臟、減少二型糖尿病發(fā)生、改善體內(nèi)酸堿平衡等作用[4-5]。目前國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)加工的藜麥產(chǎn)品主要為藜麥米、藜麥面粉、藜麥復(fù)合粉、藜麥面條、藜麥片、藜麥糊、藜麥保健品、藜麥八寶粥、藜麥蘋果汁以及藜麥發(fā)酵的白酒、藜麥黃酒等產(chǎn)品[6-7]。

酸奶是利用牛奶或復(fù)原乳加入適量的發(fā)酵劑在一定條件下發(fā)酵而成[8]。據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，酸奶可分為4類：酸乳、發(fā)酵乳、風(fēng)味酸乳、風(fēng)味發(fā)酵乳[9]。隨著當(dāng)代生活品質(zhì)和對(duì)生活追求的提高，人們對(duì)酸奶的要求越來越高。近年來，酸奶的銷量日益增長[10]，酸奶不僅保留了牛奶本身的營養(yǎng)，經(jīng)發(fā)酵后乳中的脂肪酸可比原料奶增加兩倍[11]，使酸奶更易消化和吸收，各種營養(yǎng)素的利用率得以提高。在發(fā)酵過程中乳酸菌還產(chǎn)生人體營養(yǎng)所必需的多種維生素，如維生素B1（vitamin B1，VB1）、VB2、VB6、VB12等[12-13]，適合各個(gè)年齡階段的人飲用。但鮮見藜麥酸奶制備工藝優(yōu)化及其風(fēng)味分析方面的研究及報(bào)道。

本研究通過將熟藜麥漿加入復(fù)原乳中進(jìn)行發(fā)酵制成藜麥酸奶，利用正交試驗(yàn)與感官評(píng)定對(duì)加工工藝進(jìn)行優(yōu)化，通過理化指標(biāo)的測(cè)定與固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC-MS）分析藜麥酸奶的揮發(fā)性風(fēng)味成分，對(duì)酸奶進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。旨在綜合藜麥與酸奶各自的營養(yǎng)物質(zhì)及風(fēng)味，使藜麥酸奶更營養(yǎng)、更健康，同時(shí)也豐富了酸奶和藜麥產(chǎn)品市場(chǎng)，為營養(yǎng)型酸奶的研發(fā)提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

藜麥：取自實(shí)驗(yàn)室（自種）；伊利全脂奶粉（蛋白質(zhì)含量3.2 g/100 g）：市售；菌粉（YoFlexRMild 1.0）：科漢森（中國）有限公司；白砂糖（食品級(jí)）：市售；純凈水（食品級(jí)）：娃哈哈實(shí)業(yè)有限公司；氫氧化鈉（分析純）：成都金山化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋：常州澳華儀器有限公司；JYLC19V攪拌機(jī)：九陽股份有限公司；SRH60-70高壓均質(zhì)機(jī)：上海菲恰爾分析儀器有限公司；ESJ200-4電子分析天平：沈陽龍騰電子有限公司；FE28pH計(jì)：梅特勒-托利多（上海）儀器有限公司；7890A-5975CGC/MS聯(lián)用儀、DB-WAX彈性石英毛細(xì)管色譜柱（30m×0.25 mm×0.25 μm）：美國Agilent公司；萃取頭（50/30 t-tm DVB/CAR/PDMS）、手動(dòng)固相微萃取（SPME）進(jìn)樣器：美國Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 藜麥酸奶加工工藝及操作要點(diǎn)

全脂奶粉→調(diào)配→復(fù)原乳→添加白砂糖、藜麥漿均質(zhì)→滅菌→接種→發(fā)酵→冷藏后熟→藜麥酸奶

操作要點(diǎn)：

復(fù)原乳的制備：將全脂奶粉25 g加入180 mL 70℃的純凈水中，水合10 min即得復(fù)原乳。

藜麥漿的制備：精選顆粒飽滿顏色均勻的藜麥以1∶5（g∶mL）的料水比加入30℃水中浸泡1 h浸泡后反復(fù)清洗，除去其中的雜質(zhì)。沸水蒸18min，按一定比例與純凈水于打漿機(jī)打漿至充分磨勻，過200目篩即得藜麥漿。

均質(zhì)、滅菌：將藜麥漿、白砂糖按一定比例添加到復(fù)原乳中，預(yù)熱至60～70℃，于70℃、20 MPa條件下均質(zhì)5 min。采用95℃、10 min殺菌，殺滅有害微生物。

接種：滅菌完成后立即冷卻至42℃，將直投式菌粉按一定比例接種至滅菌物料中，充分?jǐn)嚢杈鶆颍?8～42℃下發(fā)酵6～9 h，酸度達(dá)到75～85 °T。

冷藏后熟：將接種后的物料快速冷卻至20℃后立即放入4℃冰箱進(jìn)行后熟，后熟時(shí)間24h，使其形成良好的風(fēng)味，即得藜麥酸奶。

1.3.2 藜麥酸奶工藝條件優(yōu)化

單因素試驗(yàn)：在菌粉添加量為0.3%，發(fā)酵溫度為40℃，白砂糖添加量為7%的基礎(chǔ)上，分別考察藜麥漿添加量（10%、20%、30%、40%、50%）、發(fā)酵溫度（36℃、38℃、40℃、42℃、44℃）、白砂糖添加量（4%、6%、8%、10%、12%）、菌粉添加量（0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%）、發(fā)酵時(shí)間（5 h、6 h、7 h、8 h、9 h）對(duì)酸奶感官評(píng)分及酸度的影響。

正交試驗(yàn)：在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用發(fā)酵時(shí)間（A）、發(fā)酵溫度（B）、白砂糖添加量（C）、藜麥漿添加量（D）作為試驗(yàn)因素，優(yōu)化酸奶工藝，其因素與水平見表1。

表1 藜麥酸奶發(fā)酵工藝條件優(yōu)化正交試驗(yàn)因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for fermentation process conditions optimization of quinoa yogurt

1.3.3藜麥酸奶分析檢測(cè)

感官評(píng)定方法[14]：選取10名食品專業(yè)相關(guān)人員，對(duì)藜麥酸奶的色澤、風(fēng)味、口感、組織狀態(tài)四個(gè)方面進(jìn)行評(píng)分，感官評(píng)分滿分為100分，具體感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 藜麥酸奶感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standard of quinoa yoghurt

理化指標(biāo)的測(cè)定：酸度的測(cè)定按照國標(biāo)GB5009.239—2016《食品酸度的測(cè)定》[15]中的方法執(zhí)行；蛋白質(zhì)含量測(cè)定按照國標(biāo)GB5009.5—2016《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》[16]中的方法執(zhí)行；脂肪含量測(cè)定按照國標(biāo)GB 5009.6—2016《食品中脂肪的測(cè)定》[17]中的方法執(zhí)行；氨基酸含量測(cè)定按照國標(biāo)GB5009.124—2016《食品中氨基酸的測(cè)定》[18]中的方法執(zhí)行。

微生物的測(cè)定：按照國標(biāo)GB 4789—2010《食品微生物學(xué)檢驗(yàn)乳與乳制品檢驗(yàn)》[19]的方法執(zhí)行。大腸菌群：采用直接計(jì)數(shù)法計(jì)數(shù)樣品中的大腸桿菌數(shù)；乳酸菌：采用稀釋平板菌落計(jì)數(shù)法測(cè)定樣品中的乳酸菌總數(shù)。

風(fēng)味物質(zhì)測(cè)定采用SPME-GC-MS[20]。

萃取頭老化：將固相微萃取的萃取頭與進(jìn)樣器連接再將萃取頭針管插入氣相色譜進(jìn)樣口，推進(jìn)手柄桿伸出萃取纖維頭，270℃條件下老化處理約1 h，直到無色譜峰出現(xiàn)、基線穩(wěn)定為止，縮回纖維頭。固相微萃取：將老化好的萃取頭裝置插入萃取瓶樣品中，推入萃取纖維頭1 cm進(jìn)行頂空吸附萃取，頂空體積約10 mL，溫度45℃，磁力加熱攪拌時(shí)間40 min。進(jìn)樣分析：縮回已完成吸附萃取的纖維頭，迅速插GC-MS儀器進(jìn)樣口，推出纖維頭，250℃條件下熱脫附5 min，進(jìn)行GC/MS分析。

GC條件：采用程序升溫方式，程序升溫由常溫升至40℃，保持2.5 min，以5℃/min升至200℃，再以10℃/min升至240℃，保持5min；進(jìn)樣口溫度250℃；傳輸線230℃；載氣為氦氣（He），流速1.0 mL/min；不分流進(jìn)樣。

MS條件：電離方式為電子電離（electronionization，EI）源，電子能量70 eV；離子源溫度為250℃，質(zhì)量掃描范圍35～400 amu；發(fā)射電流100 A，檢測(cè)電壓1.4 kV。

定性定量方法：利用隨機(jī)攜帶Xcalibur工作站美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所（national institute of standard sand technology，NIST）2002標(biāo)準(zhǔn)庫自動(dòng)檢索各組分質(zhì)譜數(shù)據(jù)，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行核對(duì)與確認(rèn)定性分析，按照各組分峰面積歸一化法計(jì)算各組分相對(duì)含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 藜麥磨漿配比的確定

不同藜麥與水的比例對(duì)藜麥漿的感官品質(zhì)的影響結(jié)果見表3。

表3 藜麥與水的配比對(duì)藜麥漿感官品質(zhì)的影響Table 3 Effect of quinoa to water ratio on sensory quality of quinoa pulp

由表3可知，在藜麥與水配比為1∶3、1∶5、1∶7（g∶mL）的范圍內(nèi)，感官評(píng)價(jià)先升高再降低，隨著水比例的上升藜麥漿香味越來越淡，顏色越來越淡，質(zhì)地從過稠到過稀并且在料水比1∶5（g∶mL）的時(shí)候藜麥漿質(zhì)地適中、香味濃、顏色乳白偏黃。因此，藜麥漿的料水比選擇1∶5（g∶mL）最合適。

2.2 發(fā)酵時(shí)間對(duì)藜麥酸奶品質(zhì)的影響

考察發(fā)酵時(shí)間對(duì)藜麥酸奶品質(zhì)的影響，結(jié)果見圖1。由圖1可知，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為6～8 h時(shí)，隨著發(fā)酵時(shí)間的增加，藜麥酸奶感官評(píng)分先增高再降低，酸度先增高后降低，并且在發(fā)酵時(shí)間為8 h時(shí)感官評(píng)分最高為89分，此時(shí)酸度為88.2°T。這是由于發(fā)酵時(shí)間過短風(fēng)味物質(zhì)沒有完全形成，組織狀態(tài)也沒有達(dá)到最佳狀態(tài)，造成風(fēng)味口感不好酸度不夠，發(fā)酵時(shí)間過長，導(dǎo)致發(fā)酵過度，形成了不好的風(fēng)味，酸奶過酸等問題使品質(zhì)下降。因此，發(fā)酵時(shí)間8 h為最佳。

圖1 發(fā)酵時(shí)間對(duì)藜麥酸奶品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of fermentation time on the quality of quinoa yoghurt

2.3 發(fā)酵溫度對(duì)藜麥酸奶品質(zhì)的影響

考察發(fā)酵溫度對(duì)藜麥酸奶品質(zhì)的影響，結(jié)果見圖2。由圖2可知，當(dāng)發(fā)酵溫度為36～42℃時(shí)，隨著發(fā)酵溫度的增加，藜麥酸奶感官評(píng)分先增高再降低，酸度先增高后降低，并且在發(fā)酵溫度為39℃時(shí)感官評(píng)分最高為90分，此時(shí)酸度為88.2°T。這是由于發(fā)酵溫度過低發(fā)酵的速度變慢，風(fēng)味物質(zhì)形成受到影響，酸奶質(zhì)構(gòu)形成緩慢，造成風(fēng)味營養(yǎng)成分揮發(fā)性成分的丟失，發(fā)酵溫度過高，導(dǎo)致發(fā)酵速度過快，還沒來得及良好的反應(yīng)形成風(fēng)味物質(zhì)，使酸奶品質(zhì)下降。因此，發(fā)酵溫度為39℃最佳。

圖2 發(fā)酵溫度對(duì)藜麥酸奶品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of fermentation temperature on the quality of quinoa yoghurt

2.4 白砂糖添加量對(duì)藜麥酸奶品質(zhì)的影響

考察白砂糖添加量對(duì)藜麥酸奶品質(zhì)的影響，結(jié)果見圖3。由圖3可知，當(dāng)白砂糖添加量為36%～42%時(shí)，隨著白砂糖添加量的增加，藜麥酸奶感官評(píng)分先增高再降低，酸度先增高后降低，并且在白砂糖添加量為8%時(shí)感官評(píng)分最高為88分，此時(shí)酸度為89.3°T。白砂糖添加量過低，使酸奶甜度不夠，香味淡，并有些澀味，白砂糖添加量過高，導(dǎo)致酸奶過于甜膩，適口性差。因此，白砂糖添加量為8%最佳。

圖3 白砂糖添加量對(duì)藜麥酸奶品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of sugar addition on the quality of quinoa yoghurt

2.4 藜麥漿添加量對(duì)藜麥酸奶品質(zhì)的影響

考察藜麥漿添加量對(duì)藜麥酸奶品質(zhì)的影響，結(jié)果見圖4。由圖4可知，當(dāng)藜麥漿添加量為30%～50%時(shí)，隨著藜麥漿添加量的增加，藜麥酸奶感官評(píng)分先增高再降低，酸度降低，并且在白砂糖添加量為8%時(shí)感官評(píng)分最高為83分，此時(shí)酸度為81.3°T。藜麥漿添加過少，酸奶風(fēng)味不濃郁，氣味淡，產(chǎn)品特色不突出；藜麥漿添加過多造成酸奶產(chǎn)生不愉快氣味，組織狀態(tài)差，口感粗糙，乳清析出嚴(yán)重，氣味過重導(dǎo)致感官評(píng)分下降。因此，藜麥漿添加量為40%最佳。

圖4 藜麥漿添加量對(duì)藜麥酸奶品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of quinoa pulp addition on the quality of quinoa yoghurt

2.5 菌粉接種量對(duì)藜麥酸奶品質(zhì)的影響

考察接種量對(duì)藜麥酸奶品質(zhì)的影響，結(jié)果見圖5。由圖5可知，當(dāng)菌粉添加量為0.2%～0.3%時(shí)，隨著藜麥漿添加量的增加，藜麥酸奶感官評(píng)分先增高再降低，酸度升高，并且在菌粉添加量為0.3%時(shí)感官評(píng)分最高為87分，此時(shí)酸度為89.3°T。酸奶分層，組織不清晰，菌粉添加過多造成酸奶酸度過高，導(dǎo)致感官評(píng)分下降。因此，菌粉添加量為0.3%最佳。

圖5 乳酸菌接種量對(duì)藜麥酸奶品質(zhì)的影響Fig.5 Effect of lactic acid bacteria inoculum on the quality of quinoa yoghurt

2.6 藜麥酸奶工藝條件優(yōu)化正交試驗(yàn)

表4 藜麥酸奶工藝條件優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 4 Results and analysis of orthogonal experiments for technology conditions optimization of quinoa yogurt

由表4可知，用感官評(píng)分作為評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)影響藜麥酸奶品質(zhì)因素的主次順序?yàn)锳＞D＞B＞C，藜麥酸奶工藝條件優(yōu)化后的最佳組合為A1B3C3D1，最佳工藝條件為發(fā)酵時(shí)間7 h，發(fā)酵溫度40℃，白砂糖添加量8%，藜麥漿添加量20%，此最佳條件下進(jìn)行3次驗(yàn)證試驗(yàn)，藜麥酸奶的酸度為84.7 °T，感官評(píng)分為89.5分。

2.7 藜麥酸奶品質(zhì)分析

2.7.1 感官指標(biāo)

藜麥酸奶色澤均勻、呈乳白色偏黃，組織均勻細(xì)膩、表面光滑、無氣泡、少量乳清析出，濃郁的藜麥味、純正的奶香味，口感細(xì)膩、潤滑、酸甜適中。

2.7.2 理化指標(biāo)

藜麥酸奶的理化指標(biāo)及氨基酸含量分析結(jié)果分別見表5及表6。

表5 藜麥酸奶理化指標(biāo)分析結(jié)果Table 5 Analy sisresults of physical and chemical indexes of quinoa yoghurt

由表5可知，藜麥酸奶蛋白質(zhì)含量為3.18 g/100 g，pH值為4.35，酸度為84.00°T，理化指標(biāo)滿足相關(guān)國標(biāo)要求，并且藜麥漿的加入讓酸奶更健康、更營養(yǎng)。

表6 藜麥酸奶氨基酸種類與含量分析結(jié)果Table 6 Analysis results of types and contents of amino acid in quinoa yoghurt g/100 g

由表6可知，藜麥酸奶中共檢出16種氨基酸，其含量為3.17 g/100 g，比普通酸奶高出0.58 g/100 g，谷氨酸在所有氨基酸種含量最高為0.70 g/100 g。由于藜麥的氨基酸種類及含量均高于牛奶，加入牛奶中共同發(fā)酵導(dǎo)致藜麥酸奶氨基酸含量較對(duì)照組相比明顯增加。亮氨酸增量最高，有助于幫助吸收其他營養(yǎng)物質(zhì)。結(jié)果表明，藜麥酸奶的氨基酸含量豐富且均衡，比普通酸奶的氨基酸含量高，食用價(jià)值較高。

2.7.3 微生物指標(biāo)

乳酸菌數(shù)為3.27×106CFU/g。未檢出大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌等致病菌，藜麥酸奶微生物指標(biāo)GB 4789.35—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)乳酸菌檢驗(yàn)》的要求。

2.7.4 藜麥酸奶中揮發(fā)性風(fēng)味成分分析結(jié)果

在相同工藝條件下，以不添加藜麥的酸奶為對(duì)照，分別對(duì)兩種酸奶揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見表7。

表7 藜麥酸奶與不含藜麥的酸奶中主要風(fēng)味物質(zhì)的種類及含量Table 7 Types and contents of main flavor substances in quinoa yoghurt and quinoa-free yoghurt

續(xù)表

由表7可知，相同工藝下，未添加藜麥的酸奶共檢出30種揮發(fā)性組分，添加藜麥的酸奶中共檢出35種揮發(fā)性組分，兩種酸奶共有20種相同揮發(fā)性物質(zhì)，藜麥酸奶揮發(fā)性組分共有35種，主要包括11種脂類、8種酸類、3種酮類、1種醛類和其他雜環(huán)類化合物，對(duì)藜麥酸奶貢獻(xiàn)度最大的是酯類化合物，己二酸二乙基己基酯/己二酸二辛酯含量高71.71%。含量突出的組分還有：酞酸二甲酯/鄰苯二甲酸二甲酯4.59%、棕櫚酸/十六酸2.96%、5-羥甲基糠醛2.81%；未添加藜麥的酸奶共有30種揮發(fā)性組分，主要包括9種脂類、8種酸類、4種酮類、2種醛類和其他雜環(huán)類化合物，對(duì)酸奶風(fēng)味貢獻(xiàn)度最大的是安息香酸26.26%，其次是正己酸14%，然后是己二酸二乙基己基酯/己二酸二辛酯9.2%。另外，在藜麥酸奶中還檢出酞酸二甲酯/鄰苯二甲酸二甲酯、十六烷基二甲基叔胺、油酸/順式十八碳-9-烯酸、二十碳五烯酸甲酯、反式角鯊烯/全反-2,6,10,15,19,23-六甲基-2,6,10,14,18,22-廿四碳六烯等揮發(fā)性組分對(duì)照組中未檢出，所以此類揮發(fā)性組分賦予了藜麥酸奶獨(dú)特風(fēng)味。

3 結(jié)論

以藜麥粉與全脂奶粉為原料制得的藜麥酸奶，通過單因素試驗(yàn)與正交試驗(yàn)優(yōu)化了藜麥酸奶加工條件得出最佳工藝參數(shù)為：接種量3%、白砂糖添加量7%、藜麥漿添加量20%、發(fā)酵時(shí)間7 h、發(fā)酵溫度40℃。在該工藝條件下發(fā)酵的藜麥酸奶酸度為84.7°T，脂肪含量為1.13 g/100 g，蛋白質(zhì)含量為3.18g/100g，氨基酸種類為16種，含量為3.17g/100g。采用固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（SPME-GC-MS）分析酸奶中主要揮發(fā)性風(fēng)味化合物組成為11種脂類、8種酸類、3種酮類、1種醛類和其他雜環(huán)類化合物，共35種，乳酸菌數(shù)為3.27×106CFU/g，未檢出致病菌；酸奶樣品呈乳白偏微黃色，特有藜麥清香味，組織細(xì)膩絲滑，感官評(píng)分為89.5分，是一款營養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨(dú)特的雜糧類酸奶，是具有極大開發(fā)價(jià)值的一款發(fā)酵乳制品。