紅豆酸奶配方工藝優化研究

張小芳，孫艷，劉玉青，孫俊良

（1.漯河食品職業學院，河南漯河462000；2.河南科技學院，河南新鄉453100）

紅豆補心、補血[1]，是營養價值很高的食物，可以和大米煮紅豆米粥，因此又被稱之為“飯豆”[2]，也可制作紅豆沙、紅豆餡、紅豆漿等，紅豆和其他食品復配加工，主要是粗加工成品或半成品，直接被家庭食用，加工利用率不高。谷物酸奶，遵從“五谷為養”的膳食理念[3]，在乳中另外添加含有多種營養素、具有一定保健功能的天然谷物，采用現代生物技術工藝加工而成。在普通酸奶的基礎上開發出多種保健特性和獨特風味的功能性谷物酸奶。谷物酸奶在豐富酸奶風味口感的同時還兼有消暑、健脾、潤腸通便的保健作用，有豐富全面的營養素和較高的研發價值。適當改變配方和工藝，谷物酸奶的種類將更加豐富，口味更加多樣，能滿足不同消費者的需求[4]，谷物酸奶將成為酸奶發展的新選擇、新方向。紅豆作為谷物家族中的一員加入到牛奶中，并對其進行優化調配，探索研究出紅豆酸奶的配方，為紅豆的深加工開辟了新途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

原料：優質紅豆、全脂奶粉、蔗糖購自漯河丹尼斯超市；菌粉購自丹尼斯克公司。

磷酸氫二鉀、葡萄糖、硫酸鎂、酚酞、檸檬酸三銨、牛肉浸粉、酵母浸粉、氫氧化鈉、醋酸鈉、硫酸錳、蛋白胨、瓊脂、吐溫80以上藥品和試劑均為分析純：青島高科園海博生物技術公司。

1.2 儀器與設備

BCN-1360型超凈工作臺：蘇州凈化設備有限公司；YQX-2型厭氧菌培養箱：上海博爾康；LDZH-15PKBS型蒸汽滅菌鍋：上海申安醫療器械廠；HFX-12型發酵箱：瑞安市瑞信食品機械廠；MJ-25BMO5C型料理機：廣東美的電造有限公司；JE602型多功能電子秤：上海浦春計量儀器有限公司；C21-H1102型電磁爐、BCD-195KASA型冰箱：青島海爾股份有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗工藝流程

1.3.2 基礎配方

全脂乳粉：9%；純凈水：80%；蔗糖：7%；紅豆漿：40%；酵劑：4%。

1.3.3 操作要點

紅豆漿的制備：將篩選出優質的紅豆經過烘烤浸泡后置于100℃鍋中蒸煮15 min，熟紅豆和一定比例的純凈水放入打漿機中打漿5 min，漿液過濾后備用。

乳粉還原：全脂乳粉和純凈水以1∶8（g/mL）在50℃條件下水合30 min成奶液。

混合均質：將紅豆漿、蔗糖加入到奶液中，用膠體磨均質3次。

殺菌冷卻：混合液采用90℃～95℃，5 min～10 min的條件殺菌。殺菌后冷卻到45℃。

接種：將發酵劑加入混合液中，攪拌均勻。

灌裝發酵：接種后灌裝入杯子中，送入發酵箱，40 ℃～43 ℃，4 h～5 h。

冷卻后熟：發酵后的酸奶置于0～4℃的冰箱中后熟24 h。

1.3.4 紅豆酸奶配方優化試驗

單因素試驗：研究打漿時紅豆漿料水比、紅豆漿添加量、蔗糖添加量對紅豆酸奶品質影響。以滴定酸度、活菌數、0℃～4℃下后熟24 h后的感官評價為考察指標。每組重復做3次。

響應面法優化：在單因素試驗基礎上，以紅豆漿料水比、紅豆漿添加量、蔗糖添加量為試驗因素，選取合適的水平，采用響應面法對紅豆酸奶的工藝配方進一步優化。

1.3.5 檢測指標及方法

1）酸度的測定

參照GB 5009.239-2016《食品安全國家標準食品酸度的測定》[5]酸度的測定方法。

2）乳酸菌活菌計數

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》[6]進行活菌數測定。采用平板菌落計數法，每個試驗平行做3次[7-8]。

3）感官評價

根據GB 19302-2010《食品安全國家標準發酵乳》[9]的要求，參考酸奶感官評分標準[10]，結合紅豆酸奶所特有的感官特性，制定評分標準見表1。

表1 紅豆酸奶感官品質評分標準Table 1 The sensory evaluation criteria of red bean yogurt

酸奶的感官評價方法主要通過看、聞、嘗進行[11]。取10 mL乳樣放在50 mL燒杯中，觀察乳樣的色澤和組織狀態，聞其氣味，最后口中含乳樣，品嘗滋味[11]。樣品提供給10位食品專業人員，按照制定的評分標準打分，計算平均分。

2 結果與分析

2.1 紅豆酸奶配方工藝優化單因素試驗

2.1.1 紅豆漿料水比對紅豆酸奶特性的影響

選取 1 ∶2、1 ∶4、1 ∶6、1 ∶8、1 ∶10（g/mL）的料水比對紅豆進行打漿，漿液加入到以基礎配方配料的混合液中，接種發酵至產生凝乳，在0℃～4℃下后熟24 h。其結果如圖1、表2。

圖1 紅豆漿料水比對滴定酸度及活菌數的影響Fig.1 Effect of red bean to water ratio on the acidity and viable counts

表2 紅豆漿料水比對感官特性影響Table 2 Effect of red bean to water ratio on the sensory characteristics

由圖1可知，不同料水比發酵紅豆酸奶的滴定酸度有一定的差別，但都達到了GB 5009.239-2016規定的最低 70.0 °T，其中料水比 1 ∶4（g/mL）凝乳的滴定酸度最高為84.3°T，可能是在這個條件下發酵的的各項指標最適于菌種的生長，產酸較多[12]；采用料水比的不同，凝乳中活菌數有顯著差別，以料水比1∶4（g/mL）時產品中活菌數最高9.8×108cfu/mL。

由表2可知，紅豆漿料水比為1∶2（g/mL）時色澤較深，口感稍粗糙，分值為85.5，原因可能是豆多水少；料水比為1∶10（g/mL）時產品中幾乎看不到紅豆的淡粉紫色，色澤評分較低，凝乳不緊實有乳清析出，并且口感稀薄有顆粒感，可能原因是紅豆少水多。紅豆漿料水比為1∶4（g/mL）時，產品的評分最高。

2.1.2 紅豆漿添加量對紅豆酸奶特性的影響

制備的紅豆漿以30%、35%、40%、45%、50%的量添加到基礎配方制得的奶液中，接種發酵至產生凝乳，在0℃～4℃下后熟24 h。其結果如圖2、表3。

由圖2可知，紅豆漿不同添加量發酵紅豆酸奶的滴定酸度有一定的差別，但都達到了GB 5009.239-2016規定的最低70.0°T，其中添加量為35%時酸奶的滴定酸度85.1°T為最高；酸奶中的活菌數無顯著差別，以40%的量添加酸奶中活菌數最高9.7×108cfu/mL。

圖2 紅豆漿添加量對滴定酸度及活菌數的影響Fig.2 Effect of red bean amount on the titration acidity and viable bacteria

表3 紅豆漿添加量對感官特性的影響Table 3 Effect of red bean milk amount on the sensory characteristics

由表3可知，紅豆漿添加量為30%時色澤較淡，凝乳結實，口感細膩，色澤淡的原因可能是紅豆少；50%時淡紫色較深，凝乳不緊實有乳清分層，并且口感粗糙有顆粒感，可能原因是紅豆漿添加量過大；40%時，評分分值最高，指標優于其他添加量的產品。

2.1.3 蔗糖的添加量對紅豆酸奶特性的影響

選取蔗糖的不同添加量4%、5%、6%、7%、8%，添加到以基礎配方制得的紅豆漿和奶液的混合液中，接種發酵至產生凝乳，在0℃～4℃下后熟24 h。其結果如圖3、表4。

圖3 蔗糖添加量對滴定酸度及活菌數的影響Fig.3 Effect of sucrose amount on the titration acidity and viable counts

由圖3可知，蔗糖添加量對酸奶的滴定酸度有一定的差別影響，但都達到了GB 5009.239-2016規定的最低70.0°T，其中以6%和7%添加時酸奶的滴定酸度最高為85.2°T，凝乳中的活菌數無顯著差別，以6%和7%的量添加時活菌數最高9.7×108cfu/mL。

表4 蔗糖添加量對感官特性影響Table 4 Effect of sucrose amount on the sensory characteristics

由表4可知，蔗糖的不同添加量（4%～8%）發酵成的紅豆酸奶都呈均勻的淡粉紫色，得分相同，組織緊實，無乳清分層，細滑柔和，酸奶和紅豆香味濃；以8%添加時偏甜，分值偏低；7%時酸奶酸甜可口，評分分值高于其他添加量的酸奶。

2.2 響應面試驗設計

為了獲得較好的感官性狀，需要研究紅豆漿料水比、紅豆漿添加量及蔗糖添加量，根據前述試驗操作工序，選擇合適的發酵條件，并評價感官性狀。對其進行三因素三水平的響應面分析試驗[13]。結果見表5、表6和表7。

表5 因素水平編碼表Table 5 Factors and levels coding table

表6 響應面試驗結果Table 6 Result of response surface experiment

續表6 響應面試驗結果Continue table 6 Result of response surface experiment

表7 回歸模型方程方差分析表Table 7 The variance analysis of regression equation

采用逐步回歸法得出紅豆漿料水比、紅豆漿添加量和蔗糖添加量對配方工藝的優化方程，優化方程如下：

式中：Y為感官評分，分；A為紅豆漿料水比，（g/mL）；B為紅豆漿添加量，%；C為蔗糖添加量，%。

由表7回歸模型方程方差分析顯示：配方工藝優化回歸模型極顯著（P＜0.01），失擬項 P=0.601 2＞0.05，顯示了由誤試驗操作誤差對失擬不顯著，試驗誤差很小，可以確定是擬合良好的模型。分析F值和P值，對于3個因素在一次項、二次項上都顯著。對三因素影響程度分析可知：紅豆漿添加量＞蔗糖添加量＞紅豆漿料水比。

2.2.1 響應面曲面分析

響應面分析圖的優點就在于確定多因素的最適條件快速且效果好。回歸方程反應出的三維響應面曲面圖，通過圖形的分析可以計算出最優工藝條件見圖4～圖 6。

圖4 紅豆漿料水比和紅豆漿添加量對感官評分的響應面圖Fig.4 Response surface plot of red bean to water ratio and paste amount to sensory evaluation

圖5 紅豆漿料水比和蔗糖添加量對感官評分的響應面圖Fig.5 Response surface plot of red bean to water ratio and sucrose amount to sensory evaluation

圖6 紅豆漿添加量和蔗糖添加量對感官評分的響應面圖Fig.6 Response surface plot of red bean paste and sucrose amount to sensory evaluation

圖4顯示，紅豆漿添加量在小于45%的范圍內增加時，感官評分和添加量是正比關系，超過45%時，兩者成反比關系。而當紅豆漿料水比低于4.5時，感官評分和料水比成正比，超過4.5時，兩者成反比關系。

圖5顯示，蔗糖添加量在小于7.5%的范圍內增加時，感官評分和添加量之間成正比關系，蔗糖添加量超過7.5%時，兩者成反比關系。而當紅豆漿料水比小于4.5時，隨著料水比的增加感官評分也增加，超過4.5時，評分分值又逐漸減少。

由圖6可以看出，蔗糖添加量在小于7.5%的范圍內增加時，感官評分和蔗糖添加量是正比關系，超過7.5%時，兩者成反比關系。而當紅豆添加量小于45%時，感官評分和添加量是正比關系，紅豆漿添加量超過45%時，兩者成反比關系。

圖4～圖6能直觀的反應出A、B、C 3個因素之間的交互作用，3個響應曲面開口都是向下的，表示感官評分在試驗設計的范圍內存在最大值優化是合理可行的。

對上述方程分析計算，得到紅豆酸奶優化配方為：紅豆漿料水比1∶4.23（g/mL），紅豆漿添加量44.04%，蔗糖添加量7.36%，用此配方加工出的紅豆酸奶理論感官評分為92.36分。實際生產加工中，從配料的準確性和方便性考慮，取紅豆漿料水比1∶4（g/mL）、紅豆漿添加量44%、蔗糖添加量7%。

2.2.2 紅豆酸奶工藝配方優化驗證試驗

在紅豆漿料水比1∶4（g/mL），紅豆漿添加量44%，蔗糖添加量7%條件下進行驗證試驗，取3次平行試驗的平均感官評分平均值為92.11，真實值與回歸模型預測值之間的偏差是0.3%，小于1%，說明真實值與回歸模型預測值兩者擬合良好，運用響應面法優化此試驗的工藝參數方法可行合理。

3 結論

在一定的發酵條件下，研究紅豆漿料水比、紅豆漿添加量及蔗糖添加量的不同配比。采用單因素試驗和響應面設計對紅豆酸奶的配方工藝進行優化，得出試驗因素對紅豆酸奶感官評分的影響：紅豆漿添加量＞蔗糖添加量＞紅豆漿料水比。結合方程分析和實際生產加工條件確定紅豆酸奶的最佳配方：紅豆漿料水比1∶4（g/mL），紅豆漿添加量44%，蔗糖添加量7%，用此配方加工出的紅豆酸奶感官評分最高為92.11分，色澤呈均勻淡粉紫色，酸甜可口，口感細膩，具有濃郁的紅豆和酸奶香氣。