紅茶小米復合型發酵乳的研制

劉 洋，溫慧穎，王 然，2

（1.長春職業技術學院 食品與生物技術分院，吉林 長春 130033；2.吉林大學 生物與農業工程學院，吉林 長春 130022）

吉林省乾安縣土地肥沃，谷物種植歷史悠久，主產的黃小米是國家地理標志保護產品。乾安黃小米顏色鮮黃，顆粒飽滿，煮制后黏度適口，米香四溢。小米中含有蛋白質、脂肪、糖類、膳食纖維、維生素及多種微量元素，營養價值高且熱量低；小米蛋白能夠維持人體血漿膠體滲透壓恒定；小米油中富含亞油酸、亞麻酸等多種不飽和脂肪酸，不飽和脂肪酸含量＞80%[1]。長期食用小米具有益腎和胃，提高人體抵抗力的功效，尤其適合于“三高”、年老、體弱以及孕婦等人群食用[2-3]。

紅茶是新鮮茶葉經過萎凋、揉捻、發酵、干燥等工藝制成，其茶湯色澤紅亮，香味濃郁。有研究表明，紅茶中香氣物質達400余種，形成多樣香型，并且包含茶多酚、生物堿、氨基酸、可溶性糖以及茶色素等多種功能性成分，具有清除人體自由基、抗酸化等作用，對預防心肌梗塞、抗菌、抗輻射、助消化、延緩衰老等有良好功效[4-5]。

發酵乳是承載益生菌的理想飲品，其具有調節人體腸道功能、抗衰老、增強免疫力等功效，對人體飲食具有重要意義，已經成為百姓餐桌不可替代的乳制品[6-8]。目前，市面上的發酵乳的種類繁多，其中最具代表性的產品為酸乳，酸乳按口味可分為純酸乳、調味酸乳、果料酸乳和復合型酸乳等，其中復合型酸乳是先由乳酸菌發酵制成純酸乳，再將純酸乳與其他物質調配制成復合型酸乳[9]。復合型酸乳品種眾多，然而，利用谷物和植物等原料與牛乳進行混合發酵，制成復合型固態發酵乳產品營養調和互補，卻還鮮見于市。本研究將小米和紅茶應用于發酵乳的加工中，以酸度值和感官評價為評價指標，通過正交試驗結合模糊數學評價法對產品小米漿添加量、紅茶添加量、糖粉添加量和羥丙基甲基纖維素（hydroxypropyl methyl cellulose，HPMC）添加量進行配方優化，利用混合發酵工藝，制備紅茶小米復合型發酵乳，既滿足消費者對乳品多種營養的需求，又適應新型功能性發酵乳制品的開發。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 原料與菌種

小米：吉林省乾安縣；紅茶（碎白毫）、紅茶包（茶粉，80目）：武夷山一品紅茶葉有限公司；鮮牛乳（蛋白質3g/100mL、脂肪3.7g/100mL、碳水化合物4.8g/100mL、Na0.62g/100mL、Ca 1 g/100 mL）：內蒙古蒙牛乳業（集團）股份有限公司；糖粉（白砂糖92%、玉米淀粉8%，150目）：上海敬松實業有限公司巢湖分公司；保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）、嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus）：安琪酵母股份有限公司。

1.1.2 化學試劑

羥丙基甲基纖維素（分析純）：山東通升食品配料有限公司；瓊脂粉（生化試劑）：國藥集團化學試劑（北京）有限公司；牛肉粉、蛋白胨（均為生化試劑）：北京奧博星生物技術有限公司。

1.1.3 培養基

MRS培養基、MC培養基、七葉苷培養基：廣東環凱微生物科技有限公司；月桂基硫酸鹽胰蛋白胨肉湯培養基、煌綠乳糖膽鹽肉湯培養基、結晶紫中性紅膽鹽瓊脂培養基：北京陸橋技術股份有限公司。

1.2 儀器與設備

CRS300實驗室乳化機：上海馳翔新能源設備科技有限公司；BJ-500A型高速多功能粉碎機：上海拜杰實業有限公司；JJ2B組織搗碎勻漿機：常州榮華儀器制造有限公司；GNP9080恒溫培養箱：常州菲普實驗儀器廠；HH-W600電熱恒溫水浴箱：金壇市醫療儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 紅茶小米發酵乳的制作工藝及操作要點[10-12]

紅茶小米漿的制備：選擇無蟲蛀、壞粒小米，清洗干凈，置于清水中浸泡40 min，小米與水的料液比為1∶3（g∶mL），放入紅茶包（添加量5 g/100 g），然后加熱至水沸騰，持續加熱30 min，取出紅茶包，保溫15 min，制成紅茶小米漿[13]。

混合：在鮮牛乳中添加小米漿12%～24%，紅茶葉5%～15%，糖粉9%～15%，羥丙基甲基纖維素0.5%～1.5%并攪拌均勻。

均質和殺菌：將混合液置于60 ℃水浴中，使用乳化機1 200 r/min進行乳化處理15 min，然后將混合液加熱至85 ℃保溫5 min殺菌。

加發酵劑：殺菌后，將混合液冷卻至42 ℃，加入混合發酵劑（保加利亞乳桿菌∶嗜熱鏈球菌=2∶1）0.1%，攪拌均勻。

發酵：將混合液置于42 ℃恒溫條件下，發酵9 h，待混合液由液態變為固態凝乳，滴定酸度達到70°T[14]即為發酵完成。

后熟：將發酵完成的發酵乳置于4 ℃冰箱中冷藏14 h進行后熟，即得紅茶小米發酵乳。

1.3.2 紅茶小米發酵乳配方的確定[15-16]

在前期單因素試驗的基礎上，以酸度值（R1）和感官評價（R2）為考察指標，采用正交試驗結合模糊數學評價法對小米漿添加量（A）、紅茶添加量（B）、糖粉添加量（C）和HPMC添加量（D）4個因素進行4因素3水平設計L9（34），確定紅茶小米發酵乳的最優配方。正交試驗因素與水平見表1。

表1 紅茶小米發酵乳配方優化正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for formula optimization of black tea-millet fermented milk

1.3.3 紅茶小米發酵乳感官質量評價方法[17-18]

隨機選擇經專業感官評定訓練師生20人組成感官評價小組，分別從凝乳外觀、凝乳狀態、凝乳口味3方面對紅茶小米發酵乳進行感官評價，取所有評分的平均值作為最終得分，滿分100分，具體評價標準見表2。

表2 紅茶小米發酵乳感官評價標準Table 2 Sensory evaluation standard of black tea-millet fermented milk

1.3.4 紅茶小米發酵乳模糊數學評價法

本研究以紅茶小米發酵乳的凝乳外觀、凝乳狀態、凝乳口味為因素集，以優、中、差為評語集，依據紅茶小米發酵乳感官得分結果，構造3個因素矩陣模型，并依據模糊數學原理對模型進行綜合分析[19]。

因素集F=｛凝乳外觀f1，凝乳狀態f2，凝乳口味f3｝；評語集E=｛優e1，中e2，差e3｝。三個評價因素（凝乳外觀、凝乳狀態、凝乳口味）的權重系數W=｛w1，w2，w3｝。權重系數W依據表2紅茶小米發酵乳感官評價標準確定，感官評價項目凝乳外觀、凝乳狀態、凝乳口味的分值分別為30分、40分、30分，因此，將凝乳外觀、凝乳狀態和凝乳口味的權重系數分別設計為0.3、0.4、0.3，總和為1。

模糊數學評價模型M=W×N，其中M為模糊數學評價集，W為權重系數，N為模糊矩陣。根據正交試驗設計制成的九個紅茶小米發酵乳樣品，感官品評小組依據表2感官評價標準對紅茶小米發酵乳各樣品進行評價，并確定每項評分歸屬等級，然后采用歸一化方法處理各樣品所有評價結果，構建九個四階模糊數學矩陣Ni（其中i為樣品編號）。

1.3.5 紅茶小米發酵乳理化指標及微生物指標測定

參照GB 19302—2010《食品安全國家標準發酵乳》[14]對紅茶小米發酵乳的蛋白質、脂肪、酸度以及微生物限量進行檢測；參照GB 4789.35—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗乳酸菌檢驗》[22]對紅茶小米發酵乳進行乳酸菌活菌數的檢測。

2 結果與分析

2.1 紅茶小米發酵乳配方正交試驗優化結果分析

以小米漿添加量（A）、紅茶添加量（B）、糖粉添加量（C）和HPMC添加量（D）為研究因素，以酸度值（R1）和感官評分（R2）為考察指標，進行正交設計，每項試驗重復3次，計算試驗結果平均值，具體試驗設計及結果見表3。

表3 紅茶小米發酵乳配方優化正交試驗結果與分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for formula optimization of black tea-millet fermented milk

根據表3所示，由極差值R1數據可以得出，影響紅茶小米發酵乳酸度的因素主次順序：A＞C＞D＞B，其中小米漿添加量對發酵乳成品酸度影響最大；由極差值R2數據可以得出，影響紅茶小米發酵乳感官評分的因素主次順序：B＞A＞D＞C，其中紅茶添加量對發酵乳成品感官評分影響最大。以酸度（R1）作為評價指標，根據均值k1～k3數據，最優配方組合為A3B1C1D2，對優化結果進行驗證試驗，得到紅茶小米發酵乳酸度值為83.5°T，感官評分為86.3分。以感官評分（R2）作為評價指標，根據均值k'1～k'3數據，最優配方組合為A2B1C2D3，紅茶小米發酵乳的酸度值為78.8°T，感官評分為93.6分。綜合分析正交試驗優化結果，以感官評分（R2）為評價指標的優化配方組合，制成的發酵乳成品酸度適宜，感官得分最高，因此，選擇以感官評分（R2）為評價指標的正交試驗設計優化配方組合A2B1C2D3，即小米漿添加量18%、紅茶添加量5%、糖粉添加量12%、HPMC添加量1.5%。在此最佳配方下，進行3次驗證試驗，紅茶小米發酵乳的酸度值為78.8°T，感官評分為93.6分。

2.2 模糊數學評價法分析

根據上述發酵乳感官品質評價方法，最終選擇10人，以不同配方的紅茶小米發酵乳的感官評價結果作為模糊數學評價依據，并確定評分歸屬等級，具體結果見表4。

表4 紅茶小米發酵乳感官評價票數Table 4 Sensory evaluation votes of black tea-millet fermented milk

在10人對紅茶小米發酵乳的評定等級中，以樣品1凝乳外觀為例，2人評優，5人評中，3人評差，所以得到：n凝乳外觀=（0.2，0.5，0.3）；同理，得到：n凝乳狀態=（0.3，0.4，0.3）、n凝乳口味=（0.2，0.4，0.4），因此，樣品1的模糊數學評價矩陣為N1=，同理可以得出樣品2至樣品9的八個評價矩陣：

2.3 建立模糊數學評價集

根據模糊數學評價模型M=W×N，其中紅茶小米發酵乳模糊數學評價模型的權重系數W=（0.3，0.4，0.3）。

同理得到：M2=（0.5，0.38，0.12），M3=（0.62，0.32，0.06），M4=（0.87，0.13，0），M5=（0.60，0.23，0.17），M6=（0.30，0.40，0.30），M7=（0.77，0.19，0.04），M8=（0.67，0.30，0.03），M9=（0.40，0.30，0.30）。

為得出模糊數學評價總分，設計感官評價等級分數段：優等70～100分，中等30～70分，差等1～30分，以各分數段中間數值建立評語集E=（85，50，15），則紅茶小米發酵乳模糊數學評價總分為Ti=Mi×E（i=1，2，3，…，9），因此，T1=M1×E=（0.24，0.43，0.33）×（85，50，15）=46.85，同理，T2=63.3，T3=69.6，T4=80.45，T5=65.05，T6=50.00，T7=75.55，T8=72.4，T9=53.5。

根據上述模糊數學評價總分得出，樣品4、樣品7和樣品8的感官評定均為優等，其他6種樣品均為中等，沒有樣品為差等。九個樣品感官品質優劣排序為樣品4＞樣品7＞樣品8號＞樣品3＞樣品5＞樣品2＞樣品9＞樣品6＞樣品1。樣品4配方組合為A2B1C2D3，即小米漿添加量18%、紅茶添加量5%、糖粉添加量12%、HPMC添加量1.5%。

采用模糊數學評價法與以感官評分為評價指標進行正交試驗設計得到的紅茶小米發酵乳最優配方結果相同，與以酸度為評價指標的正交試驗法得出的最適宜配方結果不完全一致。模糊綜合評價結果不僅反映了發酵乳樣品客觀的品質，同時也能貼近評價者的實際感官感受，因此，評價結果相對符合客觀規律，也說明了本研究感官評價試驗結果的準確性。進而從不同角度驗證了試驗結果的準確性。

2.4 紅茶小米發酵乳質量分析

對最優的紅茶小米發酵乳進行質量分析結果表明，紅茶小米發酵乳成品感官評分為93.6分，其蛋白質含量為2.45 g/100 g、脂肪含量為2.63 g/100 g，酸度為78.8°T，乳酸菌數為1.72×106CFU/g，未檢出大腸桿菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌等致病菌，符合GB 19302—2010《食品安全國家標準發酵乳》對風味發酵乳的要求。

3 結論

本研究采用正交試驗設計結合模糊數學評價法優化紅茶小米發酵乳配方，利用數學模型分析和論證感官評價結果，使優化試驗結果更具科學性，得出紅茶小米發酵乳最優配方為：小米漿添加量18%、紅茶添加量5%、糖粉添加量12%、HPMC添加量1.5%。以此優化配方制備的紅茶小米發酵乳，感官評分為93.6分，其蛋白質含量為2.45 g/100 g、脂肪含量為2.63 g/100 g，酸度為78.8°T，乳酸菌數為1.72×106CFU/g，未檢出致病菌；發酵乳樣品風味清新，口感醇厚，茶香、米香、奶香交融，是一種營養豐富、具有積極開發價值的發酵乳制品。