蛋乳發酵飲料的工藝優化及品質評價

翟 廳，丁 波，羅會東，王溪橋，劉紅娜*

（1.西北民族大學生命科學與工程學院，甘肅蘭州 730030；2.蘭州海關技術中心，甘肅蘭州 730010）

蛋乳發酵飲料是以新鮮雞蛋、牛奶為主要原料通過殺菌、發酵等一系列加工工藝制成的一種色澤淡黃、風味獨特、組織細膩、營養均衡的飲料[1]。雞蛋消化率在95%以上，具有很高的營養價值[2-3]。牛奶營養豐富，是氨基酸、礦物質以及維生素的良好來源[4]。以雞蛋全蛋液和脫脂牛乳為原料，經干酪乳桿菌發酵制成蛋乳發酵飲料可使營養更加均衡，更加容易被人體吸收。干酪乳桿菌可防止急性腹瀉和食物過敏，具有良好的耐酸性及膽汁抗性，具有降低膽固醇的作用[5-7]，適合各種人群飲用。

國外關于蛋乳發酵飲料的研究比較早，LIN J C C等[8]分別利用全蛋液和蛋清液與牛奶發酵研制出雞蛋酸酪乳，結果證明通過乳酸菌發酵蛋乳飲料開發一種新產品是可行的。20世紀80年代，日本研制出了發酵蛋黃乳飲料、發酵蛋清乳飲料以及發酵全蛋液乳飲料等各種花色發酵蛋乳飲料[9]。我國關于蛋乳發酵飲料研究主要集中在蛋液比例、糖原料、穩定劑配比、所選用的微生物菌種[10-15]。目前，以保加利亞乳桿菌（Lactobncillus bulgaricus）和嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus）制備蛋乳發酵飲料的研究較多[16-19]，但市場上普通乳酸菌飲料不能滿足人們需求。本研究以新鮮雞蛋和脫脂牛乳粉為原料，采用干酪乳桿菌（Lactobacillus casei）發酵一款新型蛋乳飲料，通過單因素試驗和響應面試驗，優化制備蛋乳發酵飲料工藝條件，并對蛋乳發酵飲料進行理化成分品質評價，旨在增加發酵乳花色飲料新品種，為雞蛋的加工提供新的方法，也為蛋乳發酵飲料的工業化生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮雞蛋（蘭州興盛養殖場）：市售；脫脂牛乳粉：恒天然商貿責任有限公司；氫氧化鈉、乙醇、石油醚、硼酸、氨水、硫酸、硫酸銅、硫酸鉀、酚酞、甲基紅、次甲基藍（均為分析純）：天津市永大化學試劑有限公司；MRS平板培養基：廣東環凱微生物科技有限公司；干酪乳桿菌：從市售養樂多中分離純化，本實驗室保藏。

1.2 儀器與設備

TG16-WS臺式高速離心機：中國長沙湘儀離心機儀器有限公司；SG2型酸度計：中國梅特勒-托利儀器（上海）有限公司；DHG-9241A型電熱恒溫干燥箱：中國上海精宏實驗設備有限公司；KND-04型自動凱氏定氮儀：中國上海纖檢儀器有限公司；HOI-IB型數顯恒溫磁力攪拌器：中國上海梅穎浦儀器儀表制造有限公司；VS-840K超凈工作臺：中國蘇州安泰空氣技術有限公司；YXQ-LS-30SII高壓蒸汽滅菌鍋：中國西安常儀生化科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 蛋乳發酵飲料的制備工藝流程及操作要點

操作要點：

全蛋液滅菌：新鮮雞蛋放入體積分數為75%酒精中浸泡10 min進行滅菌，打蛋后加入蔗糖攪勻，并將糖蛋液置于水浴鍋中60 ℃、30 min巴氏殺菌。

脫脂牛乳滅菌：121 ℃滅菌20 min。

混合、冷卻：60 ℃時將蛋乳液混合均勻，冷卻至37 ℃。

調節pH：調節蛋乳液pH值為6.8。

接種：在MRS平板培養基中37 ℃厭氧培養48～72 h，之后挑取單個的干酪乳桿菌接入MRS液體培養基中37 ℃繼續培養24～48 h，擴大培養至脫脂乳試管。按1%～5%的比例進行接種。

發酵：于37 ℃恒溫培養箱中培養12～24 h（pH值達到4.6）。

后熟：4 ℃冷藏12 h，即得蛋乳發酵飲料。

1.3.2 蛋乳發酵飲料發酵工藝優化單因素試驗

研究發酵時間分別為12 h、15 h、18 h、21 h、24 h對蛋乳飲料感官評分、酸度、沉淀率的影響；蛋液添加量為2%、4%、6%、8%、10%對發酵蛋乳飲料感官評分、酸度、沉淀率的影響；脫脂奶粉添加量為2%、4%、6%、8%、10%對發酵蛋乳飲料感官評分、酸度、沉淀率的影響；接種量為1%、2%、3%、4%、5%對發酵蛋乳飲料感官評分、酸度、沉淀率的影響；蔗糖添加量為2%、4%、6%、8%、10%對發酵蛋乳飲料感官評分、酸度、沉淀率的影響。

1.3.3 響應面優化設計

在單因素試驗的基礎上，采用Box-Benhnken試驗設計，以全蛋液添加量（A）、發酵時間（B）、干酪乳桿菌接種量（C）為影響因素，以感官評分（Y）為響應值設計3因素3水平響應面試驗，Box-Benhnken試驗設計因素與水平見表1。

表1 Box-Benhnken試驗設計因素與水平Table 1 Factors and levels of Box-Benhnken tests design

1.3.4 感官評價方法

感官評價由實驗室10位專業人員（5男5女）組成評定小組，按照表2的標準分別對色澤、香味滋味、組織狀態、口感4個指標進行評分。在評定前對評定人員進行培訓，取約50 mL蛋乳發酵飲料試樣于無色透明的容器中，置于光亮處，迎光觀察色澤和組織狀態，并在室溫條件下品嘗滋味、嗅其氣味[15]。采用描述性分析對發酵飲料的質地特性進行評價，滿分100分。評分標準見表2[19]。

表2 蛋乳發酵飲料感官評分標準Table 2 Sensory evaluation standards of fermented egg-milk beverage

1.3.5 理化指標的測定

酸度：參照參考文獻[20]的方法進行測定；穩定性：參照參考文獻[21]的方法進行測定，其中沉淀率=沉淀物質量/10 mL蛋乳飲料質量×100%，沉淀率越大表明其穩定性越差；脂肪：參照參考文獻[22]的方法進行測定；蛋白質：參照參考文獻[23]的方法進行測定；pH值的測定：參照參考文獻[24]的方法進行測定。

1.3.6 微生物指標的測定

乳酸菌活菌數測定方法參照國標GB 4789.3—2016《食品微生物學檢驗》的平板計數法[25-26]。

1.3.7 數據分析

試驗數據采用Microsoft Excel 2010和統計軟件SPSS 17.0數據系統進行統計與分析，同時用Duncan's法進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 蛋乳發酵飲料工藝優化單因素試驗結果與分析

2.1.1 不同發酵時間對蛋乳發酵飲料品質的影響

由圖1可知，發酵時間在12～24 h范圍內，發酵蛋乳飲料的感官評分先增大后減小，當發酵時間為18 h時，感官評分達到最大值，為83.6分，沉淀率為0.176%，穩定性最高，酸度為73.6°T。當發酵時間在12～18 h時，干酪乳桿菌產酸量少，雞蛋蛋腥味較重，甜度較大，組織狀態稀疏；發酵時間＞18 h之后，酸味過重，掩蓋了蛋乳的香味，糖酸比例失衡，組織狀態粗糙，有顆粒狀沉淀，影響口感。因此，選擇最佳發酵時間為18 h。

圖1 不同發酵時間對發酵蛋乳飲料品質的影響Fig.1 Effect of different fermentation time on fermented egg-milk beverage quality

2.1.2 不同全蛋液添加量對蛋乳發酵飲料品質的影響

在蛋乳發酵飲料中，蛋液添加量多少直接影響發酵產品的口感和風味，蛋液含量少產品會缺乏特征風味；而蛋液含量多容易凝固。由圖2可知，全蛋液添加量在2%～10%范圍內，發酵蛋乳飲料的感官評分先增大后減小，蛋液添加量為6%時，感官評分達到最大值，為83.7分，沉淀率最小為0.302%，穩定性最高，酸度為73.7 °T。當蛋液添加量在2%～6%時，牛奶味掩蓋住雞蛋味，品嘗不出雞蛋的香味，破壞穩定結構，易產生沉淀；當蛋液添加量＞6%之后，蛋腥味過大導致感官評分下降。因此，選擇最佳蛋液添加量為6%。

圖2 不同全蛋液添加量對發酵蛋乳飲料品質的影響Fig.2 Effect of different whole egg liquid additions on fermented egg-milk beverage quality

2.1.3 不同脫脂奶粉添加量對蛋乳發酵飲料品質的影響

圖3 不同脫脂奶粉添加量對發酵蛋乳飲料品質的影響Fig.3 Effect of different skimmed milk additions on fermented egg-milk beverage quality

由圖3可知，脫脂奶粉添加量在6%時，感官評分達到最大值，為77.7分，沉淀率最小為0.163%，穩定性最高，酸度為52.3°T。脫脂奶粉的添加量對酸度影響較小。當脫脂奶粉添加量為2%～6%時，雞蛋腥味較重，當脫脂奶粉添加量＞6%之后，又因為易產生沉淀，蛋味過輕，導致感官評分下降。因此，選擇最佳脫脂奶粉添加量為6%。

2.1.4 不同接種量對蛋乳發酵飲料品質的影響

由圖4可知，接種量在1%～5%范圍內，發酵蛋乳飲料的感官評分先增大后減小。沉淀率先減小后增大。接種量在3%時，感官評分達到最大值，為83.1分，沉淀率最小為0.151%，穩定性最高，酸度為69.3 °T。接種量為1%～3%時，發酵產酸的速度快，易產生沉淀，口感差，產品組織狀態差，因此評分較低。當接種量＞3%之后，接種量偏大，導致發酵飲料酸味過重，掩蓋住牛奶和雞蛋香味，糖酸比例失衡，形成小顆粒凝乳，影響口感，最終導致評分下降。因此，選擇最佳接種量為3%。

圖4 不同接種量對發酵蛋乳飲料品質的影響Fig.4 Effects of different inoculum on fermented egg-milk beverage quality

2.1.5 不同蔗糖添加量對蛋乳發酵飲料品質的影響

由圖5可知，蔗糖添加量在2%～10%范圍內，蔗糖添加量為6%時，感官評分達到最大值，為81.4分，沉淀率最小為0.221%，穩定性達到最高，酸度為98.6°T。當蔗糖添加量＜6%之前，甜度較低，發酵完成后酸味過重，破壞產品穩定結構易產生沉淀，且掩蓋住雞蛋和牛奶的風味。當蔗糖添加量＞6%之后，穩定性差，感官評分下降。因此，選擇最佳蔗糖添加量為6%。

圖5 不同蔗糖添加量對發酵蛋乳飲料品質的影響Fig.5 Effects of different sucrose addition on fermented egg-milk beverage quality

2.2 蛋乳發酵飲料工藝優化響應面試驗結果與分析

在單因素試驗的基礎上，采用Box-Benhnken試驗設計，以全蛋液添加量（A）、發酵時間（B）、干酪乳桿菌接種量（C）為影響因素（通過單因素試驗蔗糖添加量與脫脂奶粉添加量對感官評分無顯著影響故舍去），以感官評分（Y）為響應值設計3因素3水平響應面試驗，Box-Benhnken試驗設計與結果見表3，方差分析見表4。

根據表3試驗結果建立模型，采用逐步回歸的方法對數據進行二次多項回歸分析，得到關于感官評分對全蛋液添加量、發酵時間以及接種量的二次回歸方程：Y=73.46+2.50A-2.40B-5.05C+3.67AB+2.08AC+0.43BC-5.84A2-7.84B2-5.09C2

由表4可知，回歸模型的F值為14.08，P＜0.01，差異極顯著；失擬項F值為2.87，P=0.167 4＞0.05，失擬項差異不顯著，即模型擬合程度較好，進一步說明模型變異程度較小。通過數據進行方差分析發現該模型的決定系數R2=0.947 7，變異系數為4.22%，模型變異較小。一次項A、B、交互項AB對結果影響顯著（P＜0.05）；一次項C、二次項A2、B2、C2對結果影響顯著（P＜0.01）。綜上所得，該模型能對蛋乳發酵飲料工藝進行分析和優化模擬。

表3 Box-Benhnken試驗設計及結果Table 3 Design and results of Box-Benhnken tests

表4 回歸模型方差分析Table 4 Variance analysis of regression model

蛋液添加量（A）、發酵時間（B）和接種量（C）3個因素的交互作用的響應面及等高線見圖6。

圖6 全蛋液添加量、發酵時間及接種量對蛋乳發酵飲料感官評價影響的響應面及等高線Fig.6 Response surface plots and contour lines of effect of interaction between whole egg liquid addition,fermentation time and inoculum on sensory evaluation of fermented egg milk-beverage

由圖6A可知，從其橢圓形圖可以直觀的看出隨著全蛋液添加量的提高，感官評分先上升后下降，隨著發酵時間的增加，感官評分也是先上升后下降，等高線圖呈橢圓形，由回歸分析可知全蛋液添加量和發酵時間的交互作用顯著。由曲面坡度的陡峭情況可知，全蛋液添加量的曲面比發酵時間的曲面更陡，說明全蛋液添加量對感官得分影響更加顯著。

由圖6B可知，從其橢圓形圖可以直觀的看出隨著全蛋液添加量的提高，感官評分先上升后下降，隨著接種量的增加，感官評分也是先上升后下降，等高線圖呈橢圓形。由回歸分析可知全蛋液添加量和接種量的協同作用不顯著。由曲面坡度的陡峭情況可知，接種量的曲面比全蛋液添加量的曲面更陡，說明接種量對感官得分影響更加顯著。

由圖6C可知，從其橢圓形圖可以直觀的看出隨著發酵時間的增加，感官評分先上升后下降，隨著接種量的增加，感官評分呈先上升后下降的趨勢。等高線圖呈橢圓形，由回歸分析可知發酵時間和接種量的協同作用不顯著。由曲面坡度的陡峭情況可知，接種量的曲面比發酵時間的曲面更陡，說明接種量對感官得分影響更加顯著。

2.3 驗證試驗

通過響應面軟件對試驗數據的分析，得到最佳工藝條件為發酵時間17 h、接種量2.02%、全蛋液添加量6.32%。為方便實際操作，修改工藝條件為發酵時間17 h、接種量2%、全蛋液添加量6%，在此優化條件下進行3次驗證試驗，感官評分實際值為91.6分，與理論值90.36分接近，說明采用響應面優化的生產工藝參數準確可靠，按照建立的模型進行試驗在實踐中是可行的。

2.4 蛋乳發酵飲料產品的質量指標

表5 蛋乳發酵飲料的質量指標Table 5 Quality indexes of fermented egg-milk beverage

由表5可知，此條件下的蛋乳發酵飲料感官上具有特殊的發酵香味和酸味，無蛋腥味，呈均勻乳黃色有光澤的乳飲料。經測定發酵蛋乳飲料中蛋白質含量為3.40%、脂肪含量為1.60%、酸度為70°T。乳酸菌活菌總數＞106CFU/mL。結果表明，感官指標、理化指標及微生物指標均滿足GB/T 21732—2008《含乳飲料》中相關指標要求[27]。

3 結論

通過單因素試驗和響應面試驗確定蛋乳發酵飲料的最佳工藝條件為：發酵時間17 h，全蛋液添加量6.3%、接種量2.0%，在此優化工藝條件下，蛋乳發酵飲料感官評分為91.6分，顏色均勻呈淡黃色，組織細膩，有發酵飲料特有的發酵香味和滋味。蛋白質含量為3.40%、脂肪含量1.60%、酸度為70°T、pH值為4.45，乳酸菌活菌數＞106CFU/mL，蛋乳發酵飲料營養均衡、風味獨特，有較好的研究價值和發展前景。