椰子植物酸奶制備工藝優化研究

韓喜艷，宋菲，趙松林*，王媛媛，趙曉明，曾煒韜

（1.中國熱帶農業科學院椰子研究所/海南省椰子深加工工程技術研究中心/國家重要熱帶作物工程技術研究中心（椰子分中心），海南文昌571339；2.華中農業大學食品科學技術學院，湖北武漢430070；3.廣東海洋大學食品科技學院，廣東湛江524088）

酸奶具有豐富的營養物質，包括碳水化合物、生物活性蛋白、脂質和活的微生物[1-2]，是維生素B、葉酸、煙酸、核黃素、硫銨素、鈣、磷、鎂、鋅等的極好來源[3]，非常易于被人體消化吸收[4]。此外，酸奶的酸性pH值使鈣離子化，能夠促進腸道對鈣的吸收[5-6]。經常食用酸奶，可以增強免疫力、調節血糖、血壓，對便秘、肝病等有著重要的療效[7-9]，故人們將其作為一種功能性食品而廣泛地食用。然而出于對自身健康和食品安全等方面的考慮，人們越來越擔心乳制品中使用激素及抗生素等有關的食品安全問題，于是人們越來越傾向于植物基產品。

椰子由于其不尋常的營養成分和風味特征，在許多地區和國家被廣泛食用[10-11]。椰漿由新鮮成熟的椰子經過剝殼、削皮、除椰子水，然后對椰肉進行壓榨提取獲得。椰漿營養成分豐富，具有大量的脂肪、蛋白質、維生素、礦物質等[12]。相關研究表明，椰子蛋白能夠預防和治療高血脂[13]，在降低血壓和膽固醇等方面也有一定的作用[14-15]。椰漿中氨基酸含量豐富，各氨基酸比例適宜，能夠提供人體內無法合成的必需氨基酸[16]。椰漿中的脂肪酸占比最高的是月桂酸，含量約為46%[17]，因其是中鏈脂肪酸，不會引起膽固醇水平的升高，且具有抗菌等生理功能[18]，能夠對心血管及心臟健康產生積極的影響[19]。以椰子為原料生產酸奶產品，開發利用價值大，市場前景廣闊，但目前市場上以椰漿為原料開發的純植物基酸奶產品很少。因此，本文從脂肪含量、均質壓力、加糖量、發酵溫度、發酵時間、接種量等方面出發，采用單因素及正交試驗優化椰子植物酸奶的制備工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮榨椰漿（脂肪含量31.45%，蛋白質含量2.95%，固形物含量44.50%）：海南省文昌南椰實業有限公司；白砂糖：市售；大豆蛋白、單硬脂酸甘油酯、乙酰化二淀粉磷酸酯、果膠、黃原膠：河南凱邦生物科技有限公司；保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌：西安千葉草生物科技有限公司；氫氧化鈉（分析純）：廣東廣試試劑科技有限公司。

1.2 儀器與設備

高速冷凍離心機（Avanti J-26S）：貝殼曼庫爾特（美國）有限公司；均質機（AH-2010）：鄭州科泰實驗設備有限公司；卡士發酵箱（Couss CF-3500）：中山卡士電器有限公司；雷磁型pH計（PHS-3C）：上海儀電科學儀器股份有限公司；食品物性分析儀（TMS-PRO）：北京盈泰科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 椰子植物酸奶的制備工藝

取鮮榨椰漿，10 000 r/min條件下4℃離心15 min，除去一定量的上層脂肪，混合均勻后獲得脫除部分脂肪的椰漿。加入一定量的添加劑（大豆蛋白1.00%，單硬脂酸甘油酯0.22%、乙酰化二淀粉磷酸酯0.13%、果膠0.10%、黃原膠0.15%）和白砂糖，混合均勻，利用高壓均質機均質，對均質后的椰漿進行65℃、30 min殺菌，殺菌后冷卻，接種保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌（質量比1∶1）后放入發酵箱中進行發酵。將發酵好的酸奶迅速冷卻到10℃以下，然后放入4℃的冰箱中冷藏后熟24 h，得到椰子植物酸奶成品。

1.3.2 感官評定

選取10名評審員組成評定小組，分別從組織狀態、口感、香氣、色澤4個方面對酸奶產品品質進行評定。感官評定按表1進行[20]。

表1 椰子植物酸奶感官評價Table 1 Coconut plant-based yoghurt sensory evaluation

1.3.3 單因素試驗

1.3.3.1 脂肪含量對椰子植物酸奶品質的影響

酸奶制備方法主要參考1.3.1，在均質壓力25 MPa、加糖量4%、發酵溫度40℃、發酵時間8 h、接種量2.5%的條件下，考察不同脂肪含量的椰漿（30%、20%、15%、10%、5%）對椰子植物酸奶品質的影響。

1.3.3.2 均質壓力對椰子植物酸奶品質的影響

酸奶制備方法主要參考1.3.1，在脂肪含量10%、加糖量4%、發酵溫度40℃、發酵時間8 h、接種量2.5%的條件下，考察不同均質壓力（15、20、25、30、35 MPa）對椰子植物酸奶品質的影響。

1.3.3.3 加糖量對椰子植物酸奶品質的影響

酸奶制備方法主要參考1.3.1，在脂肪含量10%、均質壓力25 MPa、發酵溫度40℃、發酵時間8 h、接種量2.5%的條件下，考察不同加糖量（0%、2%、4%、6%、8%）對椰子植物酸奶品質的影響。

1.3.3.4 發酵溫度對椰子植物酸奶品質的影響

酸奶制備方法主要參考1.3.1，在脂肪含量10%、均質壓力25 MPa、加糖量4%、發酵時間8 h、接種量2.5%的條件下，考察不同發酵溫度（37、38、39、40、41℃）對椰子植物酸奶品質的影響。

1.3.3.5 發酵時間對椰子植物酸奶品質的影響

酸奶制備方法主要參考1.3.1，在脂肪含量10%、均質壓力25 MPa、加糖量4%、發酵溫度40℃、接種量2.5%的條件下，考察不同發酵時間（7、8、9、10、11 h）對椰子植物酸奶品質的影響。

1.3.3.6 接種量對椰子植物酸奶品質的影響

酸奶制備方法主要參考1.3.1，在脂肪含量10%、均質壓力25 MPa、加糖量4%、發酵溫度40℃、發酵時間8 h的條件下，考察不同接種量（1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%）對椰子植物酸奶品質的影響。

1.3.4 正交試驗

分析單因素試驗結果，進行六因素三水平正交試驗，對椰子植物酸奶的工藝參數進行優化，通過測定與分析椰子植物酸奶的感官評分和持水力，確定最優的工藝組合。正交試驗因素及水平的選擇見表2。

表2 正交試驗水平因素Table 2 Level factors of orthogonal test

1.3.5 指標測定

1.3.5.1 椰子植物酸奶pH值、酸度及持水力的測定

用pH計對酸奶樣品的pH值進行測定。酸度采用0.1 mol/L的氫氧化鈉溶液，按照GB 5009.239—2016《食品安全國家標準食品酸度的測定》中的方法直接滴定。

椰子植物酸奶的持水力參考文獻[21]中的方法進行測定[21]，取20 mL的酸奶樣品倒入離心管中，離心管質量記為W0，調平，將酸奶樣品和離心管的總質量記為W，5000r/min離心15 min，去除上清液，將剩余的總質量記為W1，椰子植物酸奶的持水力計算公式如下。

持水力/%=（W1-W0）/（W-W0）×100

式中：W0為離心管質量，g；W為離心前酸奶樣品及離心管總質量，g；W1為離心后剩余酸奶樣品及離心管總質量，g。

1.3.5.2 脂肪含量、蛋白質含量及乳酸菌活菌數的測定

參考GB 5009.6—2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》及GB 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》對酸奶樣品中脂肪及蛋白質含量進行測定。

參考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》，利用莫匹羅星鋰鹽和半胱氨酸鹽酸鹽改良的MRS瓊脂培養基和MC瓊脂培養基對酸奶樣品中的嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌進行計數。

1.3.5.3 微生物指標的測定

采用GB 4789.3—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗大腸菌群計數》平板劃線法對大腸菌群進行檢測，采用GB 4789.10—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗金黃色葡萄球菌檢驗》對金黃色葡萄球菌進行檢測，采用GB 4789.4—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗沙門氏菌檢驗》對沙門氏菌進行檢測，采用GB 4789.15—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗霉菌和酵母計數》對酵母和霉菌進行檢測。

1.4 數據處理

所有試驗均做3個平行，采用Excel軟件和SPSS軟件對試驗數據進行分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 脂肪含量對椰子植物酸奶品質的影響

原料乳中脂肪的含量對酸奶產品的硬度、質地、色澤和口感具有重要的影響。椰漿原料中的脂肪含量為31.45%，遠高于牛乳中的脂肪含量，但椰漿中的脂肪酸主要為中碳鏈脂肪酸（月桂酸含量約為46%），具有抗菌、抗氧化、降血脂和降膽固醇等多種生理活性。從椰肉中提取的脂肪（椰子油）本身作為一種功能性油脂被廣泛應用。本文研究了不同的脂肪含量對椰子植物酸奶品質的影響。采用不同脂肪含量的椰漿制備椰子植物酸奶，其指標測定結果見表3。

表3 脂肪含量對椰子植物酸奶品質的影響Table 3 The effect of fat content on the quality of coconut plant-based yoghurt

如表3所示，不同脂肪含量的椰子植物酸奶的品質存在顯著性差異（P＜0.05）。不同脂肪含量酸奶產品的 pH 值在 4.50～4.61，酸度范圍為 74.34 °T～92.00 °T，符合T/WSJD 12—2020《植物蛋白飲料植物酸奶》的要求。脂肪含量為30%的椰子植物酸奶雖然持水力顯著高于其他處理組，但酸度及感官評分較低。脂肪含量為30%、20%、15%時，產品油感較重，口感較厚，味道不佳，造成感官評分較低，脂肪含量較低（5%）時，發酵的酸奶產品持水力低于其它處理組，組織狀態不佳，不夠黏稠，因此感官評分也較低。脂肪含量為10%的椰漿制備的椰子植物酸奶，其產品感官評分最高，為84.09，酸度和持水力較高，分別為90.34°T和87.62%，因此，結合感官評分與理化指標的分析，選擇脂肪含量為10%。

2.1.2 均質壓力對椰子植物酸奶品質的影響

均質是酸奶生產的關鍵步驟，椰漿經過均質后脂肪球受到破壞，比表面積增加，均質后的脂肪球與蛋白質相連接，對于酸奶凝膠網絡的形成具有重要作用。椰漿經過不同均質壓力的處理，制備成椰子植物酸奶，品質指標測定結果見表4。

表4 均質壓力對椰子植物酸奶品質的影響Table 4 The effect of homogenization pressure on the quality of coconut plant-based yoghurt

由表4可知，不同均質壓力處理的椰漿制備的椰子植物酸奶的品質存在顯著性差異（P＜0.05）。不同酸奶產品的 pH 值（4.33～4.53）及酸度（86.00 °T～108.77 °T）均符合 T/WSJD 12—2020的要求。15、20、35 MPa的壓力均質時，椰子植物酸奶的持水力表現相近，且顯著低于其它處理組；25 MPa和30 MPa的壓力下均質的椰子植物酸奶持水力較高，分別為87.62%和83.77%，且25 MPa的壓力下均質時酸奶產品感官評分最高（84.09），結合感官評分與理化指標的分析，選擇均質壓力為25 MPa。

2.1.3 加糖量對椰子植物酸奶品質的影響

加工食品中糖的過量添加是影響人類健康的風險因素，可能導致肥胖、糖尿病和心臟病等新陳代謝疾病[22]。適量的糖能夠掩蓋部分酸味，制備出酸甜可口的酸奶。采用不同加糖量的椰漿制備椰子植物酸奶，品質指標測定結果見表5。

由表5可知，不同加糖量椰漿制備的椰子植物酸奶的品質存在顯著性差異（P＜0.05）。加糖量為8%時，椰子植物酸奶的酸度為64.00°T，低于其它處理組。加糖量為0%時制備的椰子植物酸奶持水力及感官評分表現較差，分別為77.01%和77.17。加糖量為2%和4%時酸奶口感較佳，組織狀態較好，無顯著性差異，但加糖量為4%時，所制備的椰子植物酸奶持水力最高，為87.62%。結合感官評分與理化指標的分析，選擇加糖量為4%。

表5 加糖量對椰子植物酸奶品質的影響Table 5 The effect of added sugar on the quality of coconut plant-based yoghurt

2.1.4 發酵溫度對椰子植物酸奶品質的影響

酸奶發酵過程中，溫度過高會導致酸化過快，不利于揮發性物質的產生，且口感變差，甚至導致乳酸菌失活，影響發酵的進行。采用不同發酵溫度制備椰子植物酸奶，品質指標的測定結果見表6。

表6 發酵溫度對椰子植物酸奶品質的影響Table 6 Effect of fermentation temperature on the quality of coconut plant-based yoghurt

由表6可知，不同發酵溫度制備的椰子植物酸奶的品質存在顯著性差異（P＜0.05）。不同酸奶產品的pH值和酸度均符合T/WSJD 12—2020的要求，分別在4.38～4.53、90.34 °T～102.67 °T。發酵溫度為 37、38、39、41℃時，制備的椰子植物酸奶持水力均低于70%，發酵溫度為38℃時，觀察到最低的持水力，為65.60%；發酵溫度為40℃時，觀察到最高的持水力為87.62%，且椰子植物酸奶無乳清析出、龜裂等現象，黏稠適度，凝固性好，感官評分最高為84.09。結合感官評分與理化指標的分析，選擇發酵溫度為40℃。

2.1.5 發酵時間對椰子植物酸奶品質的影響

酸奶發酵過程中會持續產酸，隨著發酵時間延長乳酸不斷積累，發酵時間較短產品酸度不夠，發酵時間過長乳酸積累過多會影響產品的口感及質地，且容易受到雜菌的污染。采用不同發酵時間制備的椰子植物酸奶，品質指標測定結果見表7。

表7 發酵時間對椰子植物酸奶品質的影響Table 7 The effect of fermentation time on the quality of coconut plant-based yoghurt

由表7可知，不同發酵時間制備的椰子植物酸奶的品質存在顯著性差異（P＜0.05）。隨著發酵時間延長，觀察到產品有逐漸升高的酸度及逐漸降低的pH值；發酵11 h時，產品表現出最高的酸度及最低的pH值，分別為114.33°T和4.43。隨著發酵時間的延長，酸奶的持水力呈現出先升高后降低的變化，發酵8 h及11 h時，產品觀察到最高及最低的持水力，分別為87.62%和60.66%。隨著發酵時間的延長，椰子植物酸奶口感變酸，發酵時間過長，椰子植物酸奶狀態較硬，口感不佳。結合感官評分與理化指標的分析，選擇發酵時間為8 h。

2.1.6 接種量對椰子植物酸奶品質的影響

接種量的多少對酸奶產品的相關品質（乳酸菌活菌數、質地、黏度）有重要的影響。采用不同接種量制備的椰子植物酸奶，其指標測定結果見表8。

表8 接種量對椰子植物酸奶品質的影響Table 8 Effect of inoculation amount on the quality of coconut plant-based yoghurt

由表8可知，不同接種量制備的椰子植物酸奶的品質存在顯著性差異（P＜0.05）。當接種量達到最高3.5%時，酸奶可觀察到最低的pH值（4.49）及最高的酸度（93.83°T）；當接種量最低為1.5%時，酸奶可分別觀察到最高的pH值（4.65）及最低的酸度（81.33°T）。接種量為1.5%、2.0%、3.5%制備的椰子植物酸奶相較于其它處理，表現出較差的持水力，均低于70%。接種量為3.0%時，酸奶觀察到最大的持水力為88.75%，且產品酸甜可口，黏稠度適宜，具有椰子植物酸奶特有的風味，狀態好組織細膩，感官評分最高為84.97。結合感官評分與理化指標的分析，選擇接種量為3.0%。

2.2 正交試驗結果

正交試驗結果見表9。

通過計算各水平所對應感官評分及持水力的和，挑選出較優的水平，表9中數值顯示，對于感官評分及持水力影響較優的水平為 A2、B2、C2、D2、E2、F2，對應的加工工藝條件為脂肪含量10%、均質壓力25 MPa、加糖量4%、發酵溫度40℃、發酵時間8 h、接種量3%，經驗證試驗，此工藝下制備的椰子植物酸奶感官評分及持水力最高，分別為84.97和88.75%。根據各因素對椰子植物酸奶感官評分的極差R可知，對椰子植物酸奶感官評分影響程度為脂肪含量＞接種量＞均質壓力＞發酵溫度＞發酵時間＞加糖量；根據各因素對椰子植物酸奶持水力的極差R可知，對椰子植物酸奶持水力影響程度為脂肪含量＞均質壓力＞發酵溫度＞接種量＞發酵時間＞加糖量。綜合分析，各因素對椰子植物酸奶品質的影響程度：脂肪含量＞均質壓力＞接種量＞發酵溫度＞發酵時間＞加糖量。

表9 椰子植物酸奶正交試驗結果Table 9 Coconut plant-based yoghurt orthogonal experiment range analysis

對制備椰子植物酸奶的正交試驗結果進行方差分析，結果見表10。

表10 方差分析Table 10 Analysis of variance

結果顯示，不同脂肪含量（A）、均質壓力（B）、接種量（F）制備的椰子植物酸奶的感官評分存在顯著性差異（P＜0.05），加糖量、發酵溫度和發酵時間對椰子植物酸奶感官評分影響不顯著；不同脂肪含量（A）制備的椰子植物酸奶的持水力存在極顯著差異（P＜0.01），不同均質壓力（B）制備的椰子植物酸奶持水力存在顯著性差異（P＜0.05），加糖量、發酵溫度、發酵時間和接種量對椰子植物酸奶持水力影響不顯著。

2.3 椰子植物酸奶感官、理化及微生物指標

最優工藝條件下制備的椰子植物酸奶其感官評分及理化結果如表11所示。

由表11可知，椰子植物酸奶pH值為4.55，酸度為 92.67 °T，乳酸菌活菌數為 5.70×109CFU/g，蛋白含量為3.85 g/100g，椰子植物酸奶中酵母及其它致病菌均未檢出，均滿足T/WSJD 12—2020的要求。且酸奶產品具有較高的持水力（88.75%）。該工藝下制備的椰子植物酸奶，酸甜可口具有椰子特有的清香味、色澤均勻一致、無顆粒及沉淀現象、凝固性較好、黏稠度適中，感官評分為84.97。

表11 椰子植物酸奶感官評分及理化結果Table 11 Coconut plant-based yoghurt sensory score and physical and chemical results

3 結論

分析單因素與正交試驗結果，得出椰子植物酸奶的最優制備工藝為脂肪含量10%，均質壓力25 MPa，加糖量4%，保加利亞乳桿菌與嗜熱鏈球菌接種3.0%復合發酵（質量比1∶1），發酵溫度40℃，發酵時間8 h。在此工藝下，制備的椰子植物酸奶口感良好、色澤均勻有光澤、無分層及沉淀現象、凝固性好、黏稠度適宜、有酸奶發酵特殊的香味及椰子清香味，感官評分高，理化性質優良。以椰漿為主要原料制備的純植物基酸奶，具有零膽固醇、零動物脂肪、無生長激素及抗生素等特點，能夠滿足素食主義者以及追求健康的消費者等的需求。本文僅對椰子植物酸奶的加工工藝進行研究，未對其做進一步深入的探究，下一步可以對椰子植物酸奶抗氧化、降血脂、降血壓等方面的功能活性進行評價以及對椰漿發酵過程的機理進行探討。