鐵皮石斛凝固型酸奶工藝優化研究

于金輝，高 晗，崔勝文，賀億杰

（1.河南科技學院，河南 新鄉453003；2.漯河食品職業學院，河南 漯河462300）

酸奶是由鮮牛奶或乳粉發酵而成的，富含蛋白質、鈣和維生素等營養物質。酸奶是一種集營養與保健為一體的乳制品，其中含有的益生菌和其代謝產物對人體的腸道有益，能抑制腸道內有害微生物的繁殖，具有預防疾病和促進消化等作用[1]。酸奶不僅營養價值豐富，而且能夠滿足乳糖不耐癥人群對酸奶的需求。近年來，功能性酸奶日益被追捧，越來越多研究人員和生產廠家關注功能性酸奶的開發和生產，如黑木耳多糖酸奶[1]、紅棗酸奶[2]、枸杞酸奶[3]等。

石斛（Dendrobium officinale）為蘭科石斛屬多種植物的莖供用。中國藥典（2005年版）中主要以金釵石斛（Dendrobium nobile）、鐵皮石斛（D.candidum，亦稱“耳環石斛”）、馬鞭石斛（D.fimbriatum）3種為主，此外又環草石斛（D.loddigesii）、黃草石斛（D.chrysanthum）等約21種近似種可用[4]。其中鐵皮石斛（干品習稱“鐵皮楓斗”或“耳環石斛”）以其成活率低、生長緩慢、功能成分含量高等特點被視為珍稀藥材。鐵皮石斛具有獨特的藥用價值，其主要有效成分是多糖，多糖含量高達20%～30%，其所含的石斛多糖、生物堿、氨基酸、微量元素等成分可增強機體免疫力[5]、緩解白內障、抗氧化、抑制腫瘤、改善糖尿病、防止萎縮性胃炎；中醫一致認為鐵皮石斛有養陰益胃、生津止渴等功能[6]。隨著健康產業的發展，越來越多的消費者開始關注自身健康，因此以鐵皮石斛為原料的功能性產品應勢而生。試驗以鐵皮石斛水提物和奶粉為原料，經乳酸菌等腸道益生菌發酵制得凝固型酸奶，為鐵皮石斛作為藥食同源植物原料在功能食品的應用上提供一種新途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鐵皮石斛、奶粉、蔗糖，均為市售；保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌，山東君樂生物技術有限公司提供。

1.2 儀器與設備

HZT-A+300型電子天平，福州華志科學儀器有限公司產品；HH型水浴鍋，金壇市中大儀器廠產品；BCD-220WMGL型冰箱，海爾智家股份有限公司產品；電磁爐，廣東美的盛會電器制造有限公司產品；XF-86型酸奶機，廣州市艾拓機電制造有限公司產品。

1.3 試驗方法

根據預試驗結果，選出影響鐵皮石斛凝固型酸奶品質的4個最主要因素，即鐵皮石斛提取物添加量、蔗糖添加量、菌接種量和發酵時間進行單因素試驗、正交試驗和模糊數學綜合感官評價。

1.3.1 鐵皮石斛水提物的提取方法

鐵皮石斛水提物的制備按照Luo Q L等人[7]的方法并稍作改動。將鐵皮石斛的干燥莖（1 kg）研成粉末，并在室溫下用85%乙醇提取1 d，將其過濾以除去脂溶性成分，再將獲得的乙醇萃取殘留物干燥，并用熱水（81℃）萃取2次，每次88 min；合并所有水提取物并過濾，并將混合物儲存在4℃的冰箱中，以備下一步研究。

1.3.2 工藝流程

原料提取→過濾→調配（添加奶粉、蔗糖）→攪拌均勻→殺菌（溫度95℃，時間10 min）→經水浴冷卻（溫度42℃）→接菌→分裝→酸奶發酵→冷藏（溫度2～4℃）→成品。

1.3.3 感官評價

由專業人員（10人）組成評定小組，對鐵皮石斛凝固型酸奶進行感官評價，建立一個模糊數學綜合感官評價的方法進行評價[8-9]。

鐵皮石斛凝固型酸奶感官品質評價標準見表1。

評價因素集M的確立：選擇鐵皮石斛酸奶的色澤（m1）、組織狀態（m2）、口感（m3）、風味（m4）構成模糊數學綜合感官評價的因素集，得到成品的評價因素集M={m1，m2，m3，m4}。

評價等級集N的確立：評價等級集N為對上述因素集M中每個因素的評價，經過感官評定組的討論，確定成品的評價為優（n1）、良（n2）、中（n3）、差（n4），即酸奶的評價等級集為N={n1，n2，n3，n4}。

評價權重集A的確立：評價權重實際上就是各因素的重要程度。4個指標的感官得分與總分數的比值即為權重。由表1可知，酸奶各因素的權重分別為色澤0.20，組織狀態0.30，口感0.30，風味0.20，即得權重集A={0.20，0.30，0.30，0.20}。

1.3.4 單因素試驗設計

（1）鐵皮石斛水提物添加量。鐵皮石斛凝固型酸奶制作中分別加入鐵皮石斛水提物添加量（5%，10%，15%，20%，25%，30%），蔗糖添加量8%，菌接種量1%，發酵時間8 h，考查其對感官品質的影響。

表1 鐵皮石斛凝固型酸奶感官品質評價標準

（2）蔗糖添加量。鐵皮石斛凝固型酸奶制作中分別加入蔗糖添加量（4%，6%，8%，10%，12%，14%），鐵皮石斛水提物添加量15%，菌種接種量1%，發酵時間8 h時，考查其對感官品質的影響。

（3）菌接種量。鐵皮石斛凝固型酸奶制作中菌種接種量分別是（0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%，3.0%)，鐵皮石斛水提物添加量15%，蔗糖添加量8%，發酵時間8 h時，考查其對感官品質的影響。

（4）發酵時間。鐵皮石斛凝固型酸奶制作中發酵時間分別為（5，6，7，8，9，10 h），鐵皮石斛水提物添加量15%，蔗糖添加量8%，菌種接種量1%時，考查其對感官品質的影響。

1.3.5 正交試驗設計

在上述單因素試驗的基礎上，選取鐵皮石斛水提物添加量、蔗糖添加量、菌接種量和發酵時間為考查因素，采用L9（34）的正交試驗對鐵皮石斛凝固型酸奶進行工藝優化。

正交試驗因素與水平設計見表2。

表2 正交試驗因素與水平設計

1.4 數據處理

感官評價的評分標準滿分為100分，試驗結果是各自評分總分的平均值（10人）。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗研究

2.1.1 最佳鐵皮石斛水提物添加量的確定

鐵皮石斛水提物添加量對凝固型酸奶品質的影響見表3。

表3 鐵皮石斛水提物添加量對凝固型酸奶品質的影響

由表3可知，鐵皮石斛水提物添加量過低時，成品酸奶顏色較淺，風味不明顯；鐵皮石斛水提物添加量過高時，鐵皮石斛凝固型酸奶顏色較深，組織狀態較差；當鐵皮石斛水提物添加量為20%時，成品酸奶具有良好的色澤，均勻的質地和明顯的酸奶及鐵皮石斛的風味，得分最高為92分。故選取鐵皮石斛水提物添加量20%。

2.1.2 最佳蔗糖添加量的確定

蔗糖添加量對凝固型酸奶品質的影響見表4。

表4 蔗糖添加量對凝固型酸奶品質的影響

由表4可知，過低的蔗糖添加量，會導致成品風味過酸，組織狀態和口感都較差；當蔗糖添加量為8%時，成品奶口感較佳，具有均勻的質地，得分最高為93分；當蔗糖添加量過高時，成品酸奶口感過甜，組織狀態和風味下降。故取蔗糖添加量8%。

2.1.3 最佳接種量的確定

接種量對凝固型酸奶品質的影響見表5。

菌種在酸奶發酵過程中起著至關重要的影響，菌種的多少會直接影響酸奶成品的品質高低和凝固狀態。而且某種程度上，菌種的接種量與發酵時間成反比，菌種的接種量過低，會使得發酵時間增長，資源浪費；菌種的接種量較高，會影響酸奶凝乳狀態變差容易導致乳清析出。由表5可知，當接種量為0.5%時，成品酸奶的風味及組織狀態較差；當添加量為1.5%時，成品酸奶的風味和組織狀態較好，石斛風味較濃，得分最高；接種量大于1.5%后，再繼續增加接種量，得分反而下降。故選取接種量1.5%。

表5 接種量對凝固型酸奶品質的影響

2.1.4 最佳發酵時間的確定

發酵時間對凝固型酸奶品質的影響見表6。

表6 發酵時間對凝固型酸奶品質的影響

發酵時間的長短對酸奶的凝固狀態影響較為突出，酸奶的發酵時間過長會導致后酸化，不僅降低酸奶的口感，還會降低乳酸菌的活性。試驗在發酵溫度為42℃時，研究了5～10 h發酵時間對酸奶成品品質的影響。由表6可知，發酵時間為4 h時，成品酸奶有較差的凝固性；當發酵時間為7 h時，成品酸奶有較好的凝固性、均勻的質地、濃郁的風味，得分最高；但當發酵時間大于7 h時，感官得分逐漸降低。故選取發酵時間7 h。

2.2 鐵皮石斛凝固型酸奶工藝優化研究

正交試驗結果與分析見表7。

由表7可知，各因素對成品酸奶的影響依次為A>C>B=D，即鐵皮石斛水提物添加量>接種量>蔗糖添加量=發酵時間；根據正交試驗的結果分析最佳組合為A2B2C3D3，即鐵皮石斛水提物添加量20%，蔗糖添加量8%，接種量2%，發酵時間8 h為鐵皮石斛凝固型酸奶的最佳工藝配方。

2.3 模糊數學綜合感官結果分析

模糊數學綜合評價結果見表8。

由表8可知，1～9號酸奶樣品的模糊矩陣：

表7 正交試驗結果與分析

表8 模糊數學綜合評價結果

根據模糊變換的原理，將權重A與模糊關系矩陣Rj相乘得到綜合評價結果Yj。

Y1=(0.52 0.19 0.13 0.16)，為1號酸奶樣品的綜合評價結果。結果表明，在鐵皮石斛水提物添加量15%，蔗糖添加量6%，接種量1%，發酵時間6 h的條件下獲得的酸奶，52%的人認為它很出色，19%的人認為它很好，13%的人認為它是中等，16%的人認為它很差。采用相同的運算方法來獲得通過其他8組試驗制備的酸奶樣品的綜合評估結果：Y2=（0.55 0.16 0.16 0.13），Y3=（0.59 0.17 0.22 0.02），Y4=（0.60 0.19 0.21 0），Y5=（0.69 0.18 0.13 0），Y6=（0.51 0.16 0.20 0.13），Y7=（0.45 0.14 0.15 0.26），Y8=（0.46 0.16 0.23 0.15），Y9=（0.38 0.16 0.23 0.23）。

從上述綜合評價的結果可以看出，認為通過5號測試產生的樣品最優異的人數為69%。優良率是87%，沒有人認為是差。因此，確定具有最佳綜合評估結果的5號測試的工藝參數。其中，在鐵皮石斛水提物添加量20%，蔗糖添加量8%，接種量2%，發酵時間6 h的條件下獲得的酸奶工藝參數最佳。

3 結論

以感官評分為評價鐵皮石斛凝固型酸奶的指標，對鐵皮石斛凝固型酸奶的配方和工藝進行正交試驗優化，最佳工配方和工藝參數為鐵皮石斛水提物添加量20%，蔗糖添加量8%，接種量2%，在42℃條件下發酵8 h后于4℃冰箱冷藏12 h。試驗為鐵皮石斛凝固型酸奶制備提供一種新的工藝方法。