紫薯燕麥復(fù)合酸奶的研制

袁云霞，關(guān)隨霞，孫軍杰，白喜婷

河南科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院（洛陽 471023）

紫薯含有豐富的淀粉、膳食纖維、礦物質(zhì)、維生素及植物活性成分等。紫薯營養(yǎng)豐富，具有非凡的保健功效[1-4]，其中的膳食纖維可促進(jìn)胃腸及食道蠕動，保持大便通暢，有效預(yù)防胃腸道疾病的發(fā)生；所含維生素A對治療夜盲癥和干眼癥有明顯的效果，維生素C可促進(jìn)膠原蛋白的合成，滋養(yǎng)皮膚；所含硒元素被譽(yù)為“抗癌之王”，可以提高機(jī)體免疫力，防癌抗癌；所含花青素被稱為第七大必需營養(yǎng)素，是目前科學(xué)界發(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)效、最安全的天然自由基清除劑[5]，其自由基清除能力是維生素C的20倍，維生素E的50倍。

燕麥含有豐富的膳食纖維，可以增強(qiáng)飽腹感，對減肥瘦身及糖尿病患者十分有益[6]；同時(shí)含有豐富的不飽和脂肪酸，可有效預(yù)防心腦血管疾病[7]；另外，燕麥還含有多酚、甾醇等植物活性成分，具有抗氧化、抗衰老、增強(qiáng)機(jī)體免疫力、美容養(yǎng)顏等功效[8]。

隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，牛奶在人們的飲食中扮演著重要角色，人們對牛奶的追求不僅在于營養(yǎng)，還在于口感、風(fēng)味等。酸奶與牛奶相比，具有促消化、人體更易吸收、營養(yǎng)豐富、酸甜可口等優(yōu)點(diǎn)[9-10]，而受到廣大消費(fèi)者歡迎。酸奶是以牛乳為原料，以白砂糖為輔料，通常以乳酸菌、嗜熱鏈球菌、保加利亞桿菌以及其他有益菌種為發(fā)酵劑，通過均質(zhì)、殺菌、接種、發(fā)酵、冷卻、冷藏后熟工藝而制成的一種乳制品[11-12]。復(fù)合酸奶是在不影響酸奶本身品質(zhì)的前提下，添加各種輔料發(fā)酵制成的營養(yǎng)價(jià)值及口感風(fēng)味優(yōu)于普通酸奶的產(chǎn)品，更符合人們對于健康和美味的需求。

試驗(yàn)在酸奶中添加紫薯、燕麥，研制紫薯燕麥復(fù)合酸奶，以感官評分為評價(jià)指標(biāo)，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行正交試驗(yàn)確定紫薯燕麥復(fù)合酸奶的最佳工藝參數(shù)。紫薯燕麥復(fù)合酸奶的研制不僅可以豐富市場上酸奶的種類，為市場消費(fèi)提供更多選擇，還可為紫薯和燕麥的進(jìn)一步加工利用提供新途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

全脂奶粉、紫薯、燕麥粉、蔗糖（市售）；乳酸菌（安琪酵母股份有限公司）；DPPH（南京奧多福尼生物科技有限公司）；氫氧化鈉（化學(xué)純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

PHs-3C型pH計(jì)（上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司）；YXQ LS 50SII高壓滅菌鍋（上海博迅醫(yī)療生物儀器股份有限公司）；AD 500S-H高速分散均質(zhì)機(jī)（上海昂尼儀器儀表有限公司）；FA 2004電子天平（上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司）；HR 2838打漿機(jī)（北京科偉永興儀器有限公司）；DHP 9272電熱恒溫培養(yǎng)箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）；SW-CJID型超凈工作臺（蘇州凈化設(shè)備有限公司）；T6新世紀(jì)紫外可見分光光度計(jì)（北京普析通用儀器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程及操作要點(diǎn)

1) 紫薯漿的制備。挑選新鮮的紫薯，清洗干凈，去皮切塊，蒸煮15 min，放至打漿機(jī)中加入2倍質(zhì)量的水進(jìn)行打漿，用3層紗布過濾得到紫薯漿，放入冰箱備用。

2) 復(fù)原乳的制備。將全脂乳粉與水在40～45 ℃條件下按照一定比例混合，不斷攪拌至完全溶解。

3) 調(diào)配預(yù)熱。將紫薯漿、燕麥粉、復(fù)原乳、白砂糖等按照一定比例混合后攪拌均勻，并預(yù)熱至50～55 ℃。

4) 均質(zhì)、殺菌。混合乳液在10～20.0 MPa條件下均質(zhì)10 min，在90 ℃條件下保持10 min進(jìn)行殺菌，而后冷卻至在40～45 ℃。

5) 接種發(fā)酵。無菌條件下，向混合液中迅速接入發(fā)酵劑，置于42 ℃恒溫培養(yǎng)箱進(jìn)行培養(yǎng)。

6) 冷藏后熟。發(fā)酵完成后冷卻至室溫，放入4 ℃冰箱冷藏后熟12 h，即得到成品。

1.3.2 單因素試驗(yàn)

考察紫薯漿添加量、燕麥粉添加量、發(fā)酵劑添加量、發(fā)酵時(shí)間4個(gè)因素對紫薯燕麥復(fù)合酸奶品質(zhì)的影響。

紫薯漿添加量的選擇：紫薯漿添加量分別取5%，10%，15%，20%和25%，其他因素保持不變，按照上述流程制作酸奶，研究紫薯漿添加量對復(fù)合酸奶品質(zhì)的影響。

燕麥粉添加量的選擇：燕麥粉添加量分別取2%，4%，6%，8%和10%，其他因素保持不變，按照上述流程制作酸奶，研究燕麥粉添加量對復(fù)合酸奶品質(zhì)的影響。

發(fā)酵劑接種量的選擇：發(fā)酵劑接種量分別取4%，6%，8%，10%和12%，其他因素保持不變，按照上述流程制作酸奶，研究發(fā)酵劑接種量對復(fù)合酸奶品質(zhì)的影響。

發(fā)酵時(shí)間的選擇：發(fā)酵時(shí)間分別設(shè)定為4，6，8，10和12 h，其他因素保持不變，按照上述流程制作酸奶，研究發(fā)酵時(shí)間對復(fù)合酸奶品質(zhì)的影響。

1.3.3 正交試驗(yàn)

根據(jù)L9(34)正交表，以紫薯漿添加量、燕麥粉添加量、發(fā)酵劑接種量、發(fā)酵時(shí)間為因素，設(shè)計(jì)四因素三水平的正交試驗(yàn)，優(yōu)化紫薯燕麥復(fù)合酸奶工藝。

1.4 產(chǎn)品品質(zhì)檢測

1.4.1 感官評定

由10位乳品專業(yè)人員（5男5女）組成感官評審小組，根據(jù)表1感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對紫薯燕麥復(fù)合酸奶進(jìn)行評分，取平均值作為最終得分。

表1 紫薯燕麥復(fù)合酸奶感官評分標(biāo)準(zhǔn)

1.4.2 理化指標(biāo)檢測

pH采用PHs-3C型pH計(jì)進(jìn)行測定；蛋白質(zhì)含量的測定參考GB 5009.5—2016《食品中蛋白質(zhì)的測定》[13]；脂肪含量的測定參考GB 5009.6—2016《食品中脂肪的測定》[14]；非脂乳固體的測定參考GB 5413.39—2010《乳和乳制品中非脂乳固體的測定》[15]；酸度的測定參考GB 5009.239—2016《食品酸度的測定》[16]。

1.4.3 微生物指標(biāo)檢測

乳酸菌的檢測參考GB 4789.35—2016《食品微生物學(xué)檢驗(yàn)乳酸菌檢驗(yàn)》[17]；大腸桿菌的檢測參考GB 4789.3—2016《食品微生物學(xué)檢驗(yàn)大腸菌群計(jì)數(shù)》[18]；金黃色葡萄球菌的檢測參考GB 4789.10—2016《食品微生物學(xué)檢驗(yàn)金黃色葡萄球菌檢驗(yàn)》[19]；沙門菌的檢測參考GB 4789.4—2016《食品微生物學(xué)檢驗(yàn)沙門氏菌檢驗(yàn)》[20]；霉菌及酵母菌的檢測參考GB 4789.15—2016《食品微生物學(xué)檢驗(yàn)霉菌和酵母計(jì)數(shù)》[21]。

1.4.4 DPPH自由基清除能力測定

以未添加紫薯和燕麥的酸奶為對照，測定紫薯燕麥復(fù)合酸奶對DPPH自由基的清除能力來考察其抗氧化活性，測定方法及計(jì)算方法參照文獻(xiàn)[22]報(bào)道方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 紫薯漿添加量對酸奶感官品質(zhì)的影響

紫薯漿添加量分別為5%，10%，15%，20%和25%，酸奶的感官評分結(jié)果如圖1所示。結(jié)果表明，酸奶的感官評分先升高后下降。紫薯漿添加量5%時(shí)，酸奶產(chǎn)品無明顯紫薯的淡紫色，且紫薯特有的香味較淡；紫薯漿添加量達(dá)到10%時(shí)，酸奶中紫薯香味濃郁，呈淡紫色，有光澤，感官評分最高；繼續(xù)增加紫薯添加量，產(chǎn)品逐漸出現(xiàn)粗糙口感，有沉淀和分層現(xiàn)象，顏色逐漸變成深紫色，感官評分逐漸降低。因此，可得紫薯漿添加量以10%為宜。

圖1 紫薯漿添加量對酸奶感官品質(zhì)的影響

2.1.2 燕麥粉添加量對酸奶感官品質(zhì)的影響

燕麥粉添加量分別為2%，4%，6%，8%和10%，酸奶的感官評分結(jié)果如圖2所示。燕麥添加量較少時(shí)，酸奶不夠黏稠，燕麥特有的香味較淡，感官評分較低；燕麥添加量達(dá)到6%時(shí)，酸奶感官評分最高，此時(shí)酸奶組織光滑細(xì)膩，入口有醇厚的燕麥香味，口味極佳；燕麥添加量達(dá)到8%及以上時(shí)，有燕麥沉淀現(xiàn)象的發(fā)生，出現(xiàn)分層，組織狀態(tài)不佳，口感有澀味。因此，可得燕麥粉添加量以6%為宜。

圖2 燕麥粉添加量對酸奶感官品質(zhì)的影響

2.1.3 發(fā)酵劑接種量對酸奶感官品質(zhì)的影響

發(fā)酵劑接種量分別為4%，6%，8%，10%和12%，酸奶的感官評分結(jié)果如圖3所示。結(jié)果表明，發(fā)酵劑接種量為10%時(shí)，酸奶的感官評分最高，此時(shí)酸奶酸甜可口，口感細(xì)膩，味道極佳；發(fā)酵劑接種量較低時(shí)，由于發(fā)酵劑添加量不足會導(dǎo)致酸奶發(fā)酵不充分，從而使得產(chǎn)品沒有酸味或者酸度不夠，且凝乳不均勻；發(fā)酵劑接種量過高時(shí)，會使得酸奶發(fā)酵過度而使其口感較酸，且組織狀態(tài)粗糙，有凝乳析出。因此，可得發(fā)酵劑接種量以10%為宜。

圖3 發(fā)酵劑添加量對酸奶感官品質(zhì)的影響

2.1.4 發(fā)酵時(shí)間對酸奶感官品質(zhì)的影響

酸奶的發(fā)酵時(shí)間分別為4，6，8，10和12 h，酸奶的感官評分結(jié)果如圖5所示。結(jié)果表明，發(fā)酵時(shí)間8 h時(shí)，酸奶感官評分最高，此時(shí)酸奶口感及組織狀態(tài)會達(dá)到最佳水平，色澤均勻且有光澤，酸甜可口，氣味香醇；發(fā)酵時(shí)間低于8 h時(shí)，發(fā)酵程度不夠，發(fā)酵不均勻，從而會出現(xiàn)凝乳不完全、組織狀態(tài)不穩(wěn)定現(xiàn)象；發(fā)酵時(shí)間高于8 h時(shí)，酸奶發(fā)酵程度加深，酸奶酸味變大，口感較差，且有乳清析出現(xiàn)象，感官評分較低。因此，可得發(fā)酵時(shí)間以8 h為宜。

圖4 發(fā)酵時(shí)間對酸奶感官品質(zhì)的影響

2.2 正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以紫薯漿添加量、燕麥粉添加量、發(fā)酵劑接種量、發(fā)酵時(shí)間為因素，設(shè)計(jì)四因素三水平的正交試驗(yàn)，以感官評分為指標(biāo)，確定紫薯燕麥復(fù)合酸奶的最佳加工工藝。正交試驗(yàn)因素水平表設(shè)計(jì)如表2所示。試驗(yàn)結(jié)果及其分析如表3所示。

由表3中各因素的極差大小可以得出，4個(gè)因素對紫薯燕麥復(fù)合酸奶感官評分影響的主次順序?yàn)锳＞D＞B＞C，即紫薯漿添加量對復(fù)合酸奶感官評分的影響最大，發(fā)酵時(shí)間對產(chǎn)品的感官評分影響次之，再次是燕麥粉添加量，發(fā)酵劑添加量的影響最小。通過正交試驗(yàn)得到紫薯燕麥復(fù)合酸奶加工工藝的較優(yōu)組合為A2B3C1D2，即紫薯漿添加量10%，燕麥粉添加量8%，發(fā)酵劑添加量8%，發(fā)酵時(shí)間8 h。

2.3 DPPH自由基清除能力

圖5所示為紫薯燕麥復(fù)合酸奶對DPPH自由基清除率結(jié)果。結(jié)果表明，隨著酸奶質(zhì)量濃度增大，紫薯燕麥復(fù)合酸奶和對照酸奶（未添加紫薯和燕麥）對DPPH自由基的清除率均增強(qiáng)；在相同質(zhì)量濃度下，紫薯燕麥復(fù)合酸奶對DPPH自由基的清除率明顯高于對照酸奶；酸奶質(zhì)量濃度25 mg/mL時(shí)，紫薯燕麥復(fù)合酸奶的DPPH自由基清除率可達(dá)80.2%，而對照酸奶的DPPH自由基清除率僅28.8%。主要原因是紫薯中含有的花青素、硒元素等抗氧化物質(zhì)以及燕麥中所含的多酚黃酮類物質(zhì)等活性成分會大幅增強(qiáng)紫薯燕麥復(fù)合酸奶的抗氧化能力。紫薯燕麥復(fù)合酸奶可有效清除DPPH自由基，說明其具有良好的抗氧化能力。

表2 正交試驗(yàn)因素水平

表3 紫薯燕麥酸奶正交試驗(yàn)結(jié)果及其極差分析

圖5 紫薯燕麥酸奶對DPPH自由基清除率

2.4 產(chǎn)品品質(zhì)指標(biāo)

2.4.1 感官指標(biāo)測定結(jié)果

最優(yōu)工藝參數(shù)下制備的香蕉咖啡酸奶其感官指標(biāo)如下。

氣味：具有醇厚的奶香味和濃郁的紫薯味，且有淡淡的燕麥香氣。

組織狀態(tài)：無乳清析出，無分層現(xiàn)象，組織狀態(tài)穩(wěn)定且均勻細(xì)膩。

色澤：呈淡紫色，且有光澤。

口感：口感細(xì)膩，柔順，酸甜適中。

2.4.2 理化指標(biāo)測定結(jié)果

紫薯燕麥復(fù)合酸奶pH 4.22，蛋白質(zhì)含量2.42 g/100 g，脂肪含量2.58 g/100 g，非脂乳固體含量8.21 g/100 g，酸度76.53 °T，均符合國家標(biāo)準(zhǔn)[23]。

2.4.3 微生物指標(biāo)測定結(jié)果

紫薯燕麥復(fù)合酸奶中，乳酸菌數(shù)≥6.8×107CFU/mL，大腸桿菌≤1 CFU/mL，金黃色葡萄球菌、沙門菌、酵母及霉菌等致病菌均未檢出，符合國家標(biāo)準(zhǔn)[23]。

3 結(jié)論

通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，最終確定紫薯燕麥復(fù)合酸奶的最佳工藝參數(shù)：紫薯漿添加量10%，燕麥粉添加量8%，發(fā)酵劑添加量8%，發(fā)酵時(shí)間8 h。產(chǎn)品呈淡紫色，質(zhì)地均勻細(xì)膩，口感滑潤柔順，酸甜適中，具有濃郁的紫薯香味和燕麥特有香氣。紫薯燕麥復(fù)合酸奶富含花青素、膳食纖維等成分，兼具營養(yǎng)和保健功能，迎合消費(fèi)者需求，具有廣闊的市場前景。