姜汁紅棗桂花酸牛乳加工工藝研究

張 軍

（青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院食品系，山東 煙臺 265200）

酸牛乳是一種酸甜可口、營養(yǎng)豐富的乳制品。已有研究表明：酸牛乳具有改善腸道菌群[1]，減輕乳糖不耐癥，降低血清膽固醇[2]，抗氧化，延緩衰老[3]，降血壓[4]和增強機體免疫力等多種生理功能[5-8]。近年來，隨著人們生活水平的提高，酸牛乳的安全性和營養(yǎng)作用逐漸被消費者認(rèn)可，其外觀、色澤和風(fēng)味逐漸被關(guān)注[9]。雖然目前市場上的酸牛乳制品琳瑯滿目，但其顏色品類相對單一。

生姜富含姜辣素、黃酮醇、糖苷和其他酚類化合物等次級代謝產(chǎn)物[10-11]，有研究表明，姜辣素具有較好的生物活性[12]。紅棗具有養(yǎng)胃、健脾、益血、滋補及強身的功效，現(xiàn)已被歸為藥食同源食品[13-15]。桂花具有一定的藥用價值，能化痰止咳，可用于治療牙痛、咳喘痰多、經(jīng)閉腹痛等。本研究擬在原料乳中加入生姜、紅棗、桂花水浸提液，而后再經(jīng)殺菌、冷卻、接種、發(fā)酵等工序制作復(fù)合型酸牛乳，在保留酸牛乳營養(yǎng)成分的前提下，引入姜辣素成分，不僅可以提升酸牛乳的營養(yǎng)，還可豐富酸牛乳的顏色，以期為新型酸牛乳制品的開發(fā)提供參考借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料

生姜、紅棗、白砂糖和“金桂”桂花干品，均為市售；純牛奶（240 mL/袋），蒙牛食品有限公司產(chǎn)品；發(fā)酵劑（保加利亞乳桿菌∶嗜熱鏈球菌為1∶1），善恩康生物科技（蘇州）有限公司產(chǎn)品。

1.1.2 儀器與設(shè)備

SF-400 型電子秤，永康市宏濤電子有限公司；360BS 型恒溫培養(yǎng)箱，天津塞得利斯實驗分析儀器制造廠；BCD-213TM(E)冰箱，美的集團股份有限公司；JYL-C52V 型榨汁機，九陽股份有限公司；APV-1000高壓均質(zhì)機，上海申鹿均質(zhì)機有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

參照凝固型酸乳生產(chǎn)工藝流程[16-17]制定本產(chǎn)品工藝流程。

新鮮牛奶→凈化（過濾）→預(yù)熱（60～65 ℃）→加姜汁、白砂糖混勻→過濾→均質(zhì)→滅菌（90～100 ℃，5～10 min）→冷卻至40～50 ℃→加紅棗碎、桂花→接種→罐裝→發(fā)酵→降溫→后熟

1.2.2 操作要點

1.2.2.1 原料處理

生姜挑選：挑選無霉變、蟲害、明顯傷痕的姜塊。

漂洗：清水洗凈生姜，將生姜去皮、切塊。

過濾：加入一定量的水（姜與水質(zhì)量比1∶2），浸泡后用二層紗布過濾，靜置，再次四層紗布過濾得姜汁。

紅棗碎：將紅棗洗凈去核，切成1～2 mm 的紅棗碎。

1.2.2.2 均質(zhì)、滅菌

按比例加入姜汁、白砂糖后，20 MPa 均質(zhì)5 min，在90～100 ℃條件下加熱5～10 min 滅菌。

1.2.2.3 接種、發(fā)酵

在混合液中加入適量發(fā)酵菌種，接種后充分?jǐn)嚢瑁瑪Q緊瓶蓋充分發(fā)酵，發(fā)酵后放入4 ℃冰箱冷藏后熟。

試驗中所有添加比例均以鮮牛奶為基準(zhǔn)，生乳質(zhì)量應(yīng)符合GB 19301—2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 生乳》[18]的要求。

1.2.3 模糊綜合評價模型的建立

1.2.3.1 正交試驗設(shè)計

固定480 mL 純牛奶中加入紅棗碎5 g，桂花20粒，姜汁0.3 g，根據(jù)前期單因素預(yù)試驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)白砂糖添加量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵劑添加量、發(fā)酵時間對復(fù)合型酸牛乳品質(zhì)的影響較大，故以此為基礎(chǔ)設(shè)計正交試驗，其因素與水平見表1。

表1 姜汁紅棗桂花酸牛乳正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levels in orthogonal test of red jujube osmanthus yogurt with ginger juice

1.2.3.2 感官評定細(xì)則

在食品專業(yè)及相關(guān)從業(yè)人員中招募感官評定人員，通過篩選，選用10 人組成評定小組，包含食品從業(yè)人員3 人，食品企業(yè)研發(fā)人員4 人，食品專業(yè)本科生3 人，平均年齡22.6 歲，無吸煙、飲酒等不良嗜好。參照GB/T 16291.1—2012[19]，感官評定小組的組建符合要求。姜汁紅棗桂花酸牛乳的感官評價標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 姜汁紅棗桂花酸牛乳感官評價標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation criteria of red jujube osmanthus yogurt with ginger juice

1.2.3.3 建立模糊綜合評價矩陣

酸牛乳的色澤（U1）、組織（U2）、口感（U3）、風(fēng)味（U4）4 個因素組成姜汁紅棗桂花酸牛乳評價因素集合U，U＝{U1，U2，U3，U4}；評價等級集合V：評價等級V為前述U 集中每個因素的評價，確定姜汁紅棗桂花酸牛乳的評價集V 為優(yōu)（V1）、良（V2）、差（V3），即姜汁紅棗桂花酸牛乳的評價等級集合為V={優(yōu)V1，良V2，差V3}={90，80，60}。

1.2.3.4 評價權(quán)重集Q 的確立

由10 名感官評定員對4 個因素在感官評定中的重要程度進(jìn)行打分，每個因素滿分為10 分。評價權(quán)重為姜汁紅棗桂花酸牛乳色澤、組織、口感、風(fēng)味4 個因素在所有因素中的比重，其總和為1，表示為Q={q1，q2，q3，q4}。

1.2.4 理化及微生物指標(biāo)的測定

對影響酸牛乳營養(yǎng)價值和安全性的主要指標(biāo)進(jìn)行測定。酸度：采用GB 5009.239—2016[20]中的酚酞指示劑法測定；蛋白質(zhì)含量：采用GB 5009.5—2016[21]中的自動凱氏定氮儀法測定；脂肪含量：GB 5009.6—2016[22]中的蓋勃氏法測定；總固體含量：GB 5413.39—2010[23]中的方法測定；大腸菌群數(shù)：GB 4789.3—2016[24]中的大腸菌群平板計數(shù)法測定；乳酸菌數(shù)：GB 4789.35—2016[25]稀釋平板菌落計數(shù)法測定。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理

每個試驗重復(fù)3 次，數(shù)據(jù)采用SPSS 22.0 和Excel 2010 進(jìn)行統(tǒng)計和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 權(quán)重集Q 的確定

根據(jù)“1.2.3.4”中的方法確定權(quán)重集Q，權(quán)重確定結(jié)果見表3。

表3 姜汁紅棗桂花酸牛乳感官評價因素權(quán)重的確定Table 3 Determination of sensory evaluation factors weight of red jujube osmanthus yogurt with ginger juice

2.2 模糊矩陣的建立

由10 名感官評定員根據(jù)姜汁紅棗桂花酸牛乳感官評定標(biāo)準(zhǔn)對正交試驗1～9 組樣品進(jìn)行評價，分別對每個因素進(jìn)行等級評價，記錄各個因素在每個等級中的得分，每個因素的等級與評定人數(shù)的比值即為贊成比率。

根據(jù)表4 可得1～9 組姜汁紅棗桂花酸牛乳的模糊矩陣，編號為1 的樣品矩陣為β1，以此類推，結(jié)果如下：

表4 姜汁紅棗桂花酸牛乳感官各項指標(biāo)評價統(tǒng)計結(jié)果Table 4 Sensory evaluation statistical results of red jujube osmanthus yogurt with ginger juice

2.3 確定模糊關(guān)系評定集

依據(jù)模糊變換原理，按照公式X=Q×βj，其中j表示樣品的編號，Q 為權(quán)重集，β 為模糊矩陣，對1～9號樣品進(jìn)行綜合模糊評判。如對1 號樣進(jìn)行評價，結(jié)果為：

為模糊關(guān)系的峰值，根據(jù)模糊數(shù)學(xué)最大隸屬度原則，1號樣品評定等級為良，按照此方法對各樣品進(jìn)行評價，得到綜合評判結(jié)果如表5 所示。

表5 各樣品的綜合評判結(jié)果Table 5 Comprehensive evaluation results of each sample

2.4 模糊綜合評判級的計算結(jié)果

將表5 中綜合評價結(jié)果的各量乘以其對應(yīng)的分值，并進(jìn)行加和，最后得到每個樣品綜合得分Y。

Y1=0.173×90+0.545×80+0.282×60=76.09

Y2=0.304×90+0.516×80+0.180×60=79.44

Y3=0.150×90+0.533×80+0.317×60=75.16

Y4=0.255×90+0.559×80+0.186×60=78.83

Y5=0.362×90+0.510×80+0.128×60=81.06

Y6=0.046×90+0.585×80+0.369×60=73.08

Y7=0.282×90+0.543×80+0.175×60=79.32

Y8=0.256×90+0.542×80+0.202×60=78.52

Y9=0.164×90+0.594×80+0.242×60=76.80

根據(jù)感官評定得分，可知組號5得分最高為81.06 分，試驗組合A2B2C1D3，綜合表現(xiàn)突出。

2.5 正交試驗結(jié)果

由表6 極差分析可知，影響姜汁紅棗桂花酸牛乳品質(zhì)各因素的大小順序為：B 發(fā)酵溫度＞D 發(fā)酵時間＞A 白砂糖添加量＞C 發(fā)酵劑添加量，即發(fā)酵溫度對姜汁紅棗桂花酸牛乳感官品質(zhì)的影響較大，最優(yōu)組合為A3B2C1D3，與模糊數(shù)學(xué)綜合評價法較優(yōu)組合不一致，需要進(jìn)行驗證試驗。

表6 正交試驗結(jié)果Table 6 Orthogonal test results

2.6 驗證試驗

當(dāng)組合為A3B2C1D3時，姜汁紅棗桂花酸牛乳感官各項指標(biāo)評價統(tǒng)計結(jié)果見表7。

表7 感官各項指標(biāo)評價統(tǒng)計結(jié)果Table 7 Sensory evaluation statistical results

該模糊矩陣為：

該組合的綜合得分為81.83 分，評分高于A2B2C1D3，所以試驗中姜汁紅棗桂花酸牛乳各因素最佳組合為A3B2C1D3，即可知白砂糖添加量0.07%，發(fā)酵劑添加量0.05%，發(fā)酵溫度42 ℃，發(fā)酵時間10 h。酸牛乳色澤光亮，組織細(xì)膩，口感黏稠，奶香濃郁，有清新的桂花香氣，淡淡的姜汁香辛味，感官品質(zhì)最佳。

2.7 微生物及理化指標(biāo)檢測結(jié)果分析

在最優(yōu)生產(chǎn)工藝條件下生產(chǎn)的復(fù)合型酸牛乳的各項關(guān)鍵性微生物、理化指標(biāo)的檢測結(jié)果如表8 所示。

表8 微生物和理化指標(biāo)檢測結(jié)果Table 8 Determination results of microbial and physicochemical indexes

根據(jù)表8 可知，復(fù)合型酸牛乳的各項關(guān)鍵性指標(biāo)脂肪、蛋白質(zhì)、總固體、酸度等均符合GB 19302—2010[26]中對風(fēng)味酸牛乳的營養(yǎng)指標(biāo)要求，同時乳酸菌活菌數(shù)遠(yuǎn)高于國標(biāo)中風(fēng)味酸牛乳乳酸菌數(shù)的最低限量值，大腸菌群未檢出。

3 結(jié)論

本試驗采用模糊數(shù)學(xué)感官評價法結(jié)合正交試驗優(yōu)化姜汁紅棗桂花酸牛乳工藝條件為：以純牛奶使用量480 mL 為基數(shù)，白砂糖添加量0.07%，紅棗碎添加量5 g，桂花添加量20 粒，姜汁添加量0.3 g，發(fā)酵劑添加量0.1%，發(fā)酵溫度42 ℃，發(fā)酵時間10 h。利用模糊數(shù)學(xué)綜合評價法對姜汁紅棗桂花酸牛乳進(jìn)行感官評價分析，在一定程度上克服了傳統(tǒng)感官評價法帶來的片面性和主觀性，使評定結(jié)果更加合理、準(zhǔn)確，提高了產(chǎn)品工藝的實用性，也為酸牛乳產(chǎn)品的感官評價與改進(jìn)提供了技術(shù)參考。