松仁油微膠囊酸奶的研制

包洪濤,駱嘉原,彭新柔,包怡紅*,蔣士龍

(1.黑龍江省輕工科學研究院，哈爾濱 150010；2.東北林業大學林學院，哈爾濱 150040;3.黑龍江飛鶴乳業有限公司，北京 100015)

酸奶是以生鮮牛乳為原料，經過一定殺菌程序后添加發酵劑，經一段時間發酵后，冷卻灌裝的一種含有活性益生菌的發酵乳制品[1-2]。目前，開發具有營養保健功能且具有特殊風味的功能性酸奶已經成為研究熱點，如添加蕓香苷、杜仲葉提取物等輔助降血壓功能性酸奶、添加單不飽和脂肪酸、卵磷脂等輔助改善記憶的功能性酸奶[3-6]。現有研究表明采用微膠囊技術包埋功能活性物質，不僅能解決常溫保存等業內棘手問題，而且還提高了營養成分的含量和吸收率，酸奶感官也不受添加的營養物質干擾[7-9]。

紅松籽又稱為海松籽、新羅松籽，是我國東北部重要的鄉土樹紅松的果實[10]。紅松松仁油含有豐富的不飽和脂肪酸，具有軟化血管、降低血脂、膽固醇、甘油三脂及防止衰老的功能[11]。但松仁油易氧化，將松仁油微膠囊化，可以避免其發生氧化變質，同時便于加工、利用、貯藏和運輸[12-13]。研究以松仁油和牛乳為原料，將松仁油微膠囊化后加入到牛乳中，通過發酵制備酸奶，避免了油脂對酸奶風味和組織狀態的影響。通過單因素和正交試驗對發酵工藝進行了優化，不僅提高了酸奶中的不飽和脂肪酸含量，同時令酸奶具有更高的營養價值，為開發新功能性酸奶提供參考。

1 材料與試劑

1.1 材料與試劑

松籽油：吉林省姜炳堂商貿有限公司；牛乳：黑龍江省完達山乳業股份有限公司；酸奶復合乳酸菌劑(保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球箘、干酪乳桿菌、嗜酸乳桿菌)：北京川秀科技有限公司。

1.2 儀器與設備

恒溫磁力攪拌器：上海精科實業有限公司；YP2002 電子天平：上海佑科儀器儀表有限公司；DY04-13-44-00 立式壓力蒸汽滅菌鍋：上海東亞壓力容器制造有限公司；RST-CC旋轉流變儀，H/T20MM臺式高速離心機：湖南赫西儀器裝備有限公司；PHS-3E pH計，DH6000A 型電熱恒溫培養箱：天津市泰斯特儀器有限公司；YTLG-12A冷凍干燥機：上海葉拓有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 松仁油微膠囊的制作

采用復合凝聚法制作松仁油微膠囊，選用明膠和阿拉伯樹膠為壁材，分別以2%質量分數溶于水后混合，按壁材：芯材為3∶2的質量比將松仁油加入到壁材溶液中，通過磁力攪拌器攪拌使溶液分散均勻，形成穩定乳狀液，即為松仁油微膠囊乳液，離心后得濃縮膏狀松仁油微膠囊離心液，冷凍干燥后得松仁油微膠囊凍干粉[14-16]。

1.3.2 成品質量評價

1.3.2.1 酸奶pH值測定：測定酸奶的pH：用去離子水按照1∶1的比例稀釋酸奶樣品，利用pH計測定酸奶樣品的pH[17]。

1.3.2.2 感官評價：采用感官評分法，對酸奶的組織狀態、口感、色澤、風味進行綜合評分，總分100分，評定時對同一樣品重復進行三次評分，取平均值[18-19]。酸奶感官檢驗評價標準見表1。

表1 酸奶感官評價標準

1.3.3 發酵底物對酸奶品質的影響

1.3.3.1 微膠囊添加方式對酸奶品質的影響：微膠囊分別以乳狀液、離心液、粉末狀加入到牛乳中進行發酵，添加量為0.15 g/mL，發酵劑4%，白砂糖8%，42 ℃發酵7 h，在4 ℃下后熟24 h，不同添加方式的微膠囊做3組平行試驗，考察不同微膠囊添加形式對酸奶pH與感官品質的影響。

1.3.3.2 微膠囊添加量對酸奶品質的影響：微膠囊添加量分別選取0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、30 g/mL 6個水平添加在牛乳中,發酵劑4%，白砂糖8%，42 ℃發酵7 h ,在4 ℃下后熟24 h，不同添加量的微膠囊做3組平行試驗,考察不同微膠囊添加量對酸奶pH與感官品質的影響。

1.3.3.3 白砂糖添加量對酸奶品質的影響：白砂糖添加量分別為6%、7%、8%、9%、10%添加在牛乳中，其他條件為微膠囊添加量0.15 g/mL，發酵劑4%，42 ℃發酵7 h，在4 ℃下后熟24 h；每種白砂糖添加量做3組平行試驗,考察不同白砂糖添加量對酸奶的pH與感官品質的影響。

1.3.3.4 發酵底物正交試驗：在單因素的基礎上，對微膠囊添加量(A)、穩定劑添加量(B)、白砂糖添加量(C)進行三因素三水平的 L9(34)實驗，以酸奶pH、感官評分為考察指標，確定酸奶的最佳工藝配方。

1.3.4 穩定劑對酸奶品質的影響

1.3.4.1 穩定劑種類對酸奶品質的影響：選用CMC、明膠、魔芋膠作為穩定劑，添加量為0.20%，微膠囊添加量0.15 g/mL，發酵劑4%，白砂糖8%，42 ℃發酵7 h，在4 ℃下后熟24 h；每種穩定劑做3組平行試驗，考察不同穩定劑對酸奶pH和感官品質的影響。

1.3.4.2 穩定劑添加量對酸奶品質的影響：向酸奶中添加CMC作為穩定劑，添加量選取0.05%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30% 5個水平，其他因素水平不變，每種添加量做3組平行實驗，考察不同穩定劑添加量對酸奶pH和感官品質的影響。

1.3.5 發酵工藝對酸奶品質的影響

1.3.5.1 發酵時間對酸奶品質的影響：微膠囊添加量為0.15 g/mL，發酵劑添加量4%，白砂糖添加量8%與牛乳混合后放在42 ℃的恒溫培養箱內，分別發酵6、7、8 h后在4 ℃下后熟24 h，每個發酵時間做三組平行實驗，考察不同發酵時間對酸奶的pH與感官品質的影響。

1.3.5.2 發酵溫度對酸奶品質的影響：微膠囊添加量0.15 g/mL，發酵劑4%，白砂糖8%，與牛乳混合后,分別在38、42、45 ℃三個溫度水平下發酵7 h，在4 ℃下后熟24 h，每種發酵溫度做3組平行試驗， 考察不同發酵溫度對酸奶的pH與感官品質的影響。

1.3.5.3 發酵劑添加量對酸奶品質的影響：微膠囊添加量0.15 g/mL，白砂糖8%，42 ℃發酵7 h，在4 ℃下后熟24 h，發酵劑添加量分別為2%、3%、4%、5%、6%，每種發酵劑添加量做3組平行試驗,考察不同發酵劑添加量對酸奶的pH與感官品質的影響。

1.3.5.4 發酵工藝條件正交試驗：在單因素的基礎上，對發酵時間(A)、發酵溫度(B)、發酵劑添加量(C)進行 L9(34)實驗，以酸奶pH、感官評分為考察指標，確定酸奶的最佳工藝配方。

1.3.6 貯藏時間對酸奶品質影響

以最優工藝配方制作酸奶后，4 ℃下冷藏后熟24 h后于37 ℃恒溫培養箱內恒溫保存，分別在第0、3、6、9、12 d測定酸奶的pH、滴定酸度、粘度、持水力和乳酸菌數，并設置空白為對照，即不添加松仁油微膠囊組，觀察酸奶品質變化，考察不同貯藏時間對酸奶品質的影響。

1.3.6.1 滴定酸度的測定：稱取10 g已混勻的試樣于錐形瓶中，加20 mL蒸餾水，攪拌使其均勻混合，后滴加2.0 mL酚酞指示劑，混合均勻后用0.1 mol/L 氫氧化鈉標準溶液滴定，滴至溶液顏色呈微紅色且30 s內不褪色，計錄NaOH消耗體積V[20]。按照如下公式計算酸度OT：

X=V/m×100%

式中：X為試樣的酸度 ( OT) V為滴定時所消耗NaOH標準溶液的體積 (mL)m為試樣的質量 (g)

1.3.6.2 粘度：采用RST-CC旋轉流變儀，在(15±2) ℃下，以5 min內剪切速率(γ)從0變化到300 s-1獲取流變曲線，取轉速100 s-1時的粘度[21]。

1.3.6.3 持水力：取10 g樣品于離心管內，測量其重量W0，放入離心機，以3000 r/min離心20 min后取出，靜置10 min后除去上清液，測量剩余重量W[22]。持水力按照如下公式計算：

持水力=W/W0×100%

1.3.6.4 乳酸菌數：采用平板傾注法檢驗酸奶中的乳酸菌數，按GB4789.35-2016配置相關溶液。用無菌生理鹽水稀釋酸奶，取適當稀釋度的稀釋液1.0 mL加入無菌空平皿內，將溶化并保溫在45～48 ℃的MC培養基傾注到平皿內，邊傾注邊搖勻，傾注后翻轉平皿，在37 ℃恒溫箱中培養48 h，計算菌落數[23]。

1.3.7 數據統計分析

采用Excel 2016作圖，所有試驗重復三次，結果為平均值±標準差(mean ± SEM)表示。

2 結果與分析

2.1 發酵底物對酸奶品質的影響

2.1.1 微膠囊添加方式對酸奶品質的影響。從圖1可以看出，不同微膠囊添加方式對酸奶的pH影響不顯著，但對酸奶感官評價分數有較大影響，且當微膠囊以乳狀液形式添加到酸奶中時，感官評價分數最高，原因是當微膠囊乳狀液中含有一定的水份，加入到原料乳中時，與原料乳之間的接觸更為緊密，分散狀態好，從而使酸奶在發酵凝固過程中能保持均勻的狀態，故確定微膠囊以乳狀液形式添加。

圖1 微膠囊添加方式對酸奶品質的影響

2.1.2 微膠囊添加量對酸奶品質的影響。從圖2可以看出，當微膠囊添加量在0.05～0.10 g/mL時，隨著添加量增加感官評價分數升高，但當添加量大于0.10 g/mL時，添加量增加則感官評價分數下降，因為隨著微膠囊添加量增加，松仁油的腥味過大，掩蓋了松仁和酸奶的清香，使產品風味下降；而隨著微膠囊添加量增加，pH也呈下降趨勢，所以微膠囊添加量應在0.10 g/mL左右。

圖2 微膠囊添加量對酸奶品質的影響

2.1.3 白砂糖添加量對酸奶品質的影響。從圖3可以看出，白砂糖添加量小于8%時，隨著白砂糖添加量增加，感官評價分數逐漸升高，當白砂糖添加量大于8%時，添加量的增加感官評價分數變化不大，可能由于隨著添加量的增加，滲透壓的逐漸增大，乳酸菌的生長收到了抑制，乳酸產生降低，pH升高，進而導致酸甜度不當而影響了感官評價得分；在白砂糖添加量低于8%時，滲透壓在乳酸菌能承受的范圍內，白砂糖為酸奶發酵提供了更多碳源，乳酸菌繁殖加快，產生了更多的酸而使pH下降，由此可以認為白砂糖添加量8%較好。

圖3 白砂糖添加量對酸奶品質的影響

2.1.4 發酵底物正交試驗結果。在單因素的基礎上，以微膠囊添加量、穩定劑添加量、白砂糖添加量為影響因素，以酸奶pH、感官評分為考察指標，通過三因素三水平的 L9(34)實驗，確定最佳發酵底物配比，具體試驗方案和結果如表2所示。

表2 發酵底物正交試驗結果

由表2可知，對比各因素R值與k值，根據綜合平衡法，對于pH和感官評分，穩定劑CMC添加量都是主要影響因素；對于pH， CMC添加量取B2水平最優，對于感官評價分數，CMC添加量取B1水平最優，綜合考慮，CMC添加量取B2水平；對于pH，白砂糖添加量取C3水平最優，對于感官評分，白砂糖添加量取C2水平最優，而白砂糖添加量對pH的影響大于對感官評分的影響，故白砂糖添加量取C3水平；對于pH和感官評分，微膠囊添加量都是取A1水平最優，則微膠囊添加量取A1水平。

綜上，最優方案為A1B2C3，即微膠囊添加量為0.05 g/mL，穩定劑添加量為0.15%，白砂糖添加量為9%。

2.2 穩定劑對酸奶品質的影響

2.2.1 穩定劑種類對酸奶品質的影響。雖然凝固型酸奶自身有一定自凝性，相對攪拌型酸奶更穩定，但由于松仁油微膠囊乳液與牛乳具有密度差，易產生分層，所以在其他因素水平不變的情況下，選用生產中較為常見的三種穩定劑，通過單因素試驗選擇其中一種。

圖4 穩定劑種類對酸奶品質的影響

由圖4可知，表明三種穩定劑對酸奶pH影響不大，對感官評價分數影響也無較大差異，但添加CMC時酸奶感官評價分數高于添加明膠和魔芋膠，因此選用CMC作為穩定劑。

2.2.2 穩定劑添加量對酸奶品質的影響。由圖5可以發現，穩定劑添加量由0.05%增加到0.15%的過程中pH和感官評價分數都隨著添加的增加而升高，但當穩定劑添加量大于0.15%時感官評價得分下降，且pH出現先降低后升高。添加穩定劑的主要目的是防止酸奶發酵凝固過程中微膠囊乳液與奶分層，添加量過多則導致體系過于粘稠、質地硬度增加，失去了酸奶蛋白凝膠狀態。綜上，穩定劑添加量在0.05%～0.20%較好。

圖5 穩定劑添加量對酸奶品質的影響

2.3 發酵工藝對酸奶品質的影響

2.3.1 發酵時間和溫度對酸奶品質的影響。結合圖6、圖7可以看出僅改變發酵時間或發酵溫度對酸奶感官評價分數有一定的影響，但是影響不大，對酸奶pH有一定影響，隨著發酵時間的延長pH值逐漸降低，發酵溫度升高也促進pH值的降低，尤其是溫度升高到45 ℃時，pH值降低的很快，可見當發酵時間和發酵溫度在一定范圍內變化時，應當著重考慮其相互間的影響。

圖6 發酵時間對酸奶品質的影響

圖7 發酵溫度對酸奶品質的影響

2.3.2 發酵劑劑添加量對酸奶品質的影響。從圖8可以看出，隨著發酵劑添加量增加，pH呈下降趨勢，這是由于發酵劑添加量增加，乳酸菌數量多而且繁殖速度增加，相同發酵時間內產生更多的乳酸，則pH隨著降低，但由于發酵底物限制，pH降低到一定程度后則不再變化，而且降低的幅度較小。隨著發酵劑添加量增加，感官評價分數先增高，后由于底物限制趨于平緩。因此發酵劑添加量3%為宜。

圖8 發酵劑添加量對酸奶品質的影響

2.3.3 發酵工藝條件正交試驗結果。發酵工藝條件正交試驗由表3可知，對比各因素k值與R值，根據綜合平衡法，對于pH，發酵時間為主要因素，對于感官評分發酵溫度為主要影響因素；對于pH，發酵時間取D1水平最優，對于感官評價分數，發酵時間取D2水平最優，由于發酵時間對pH影響大于對感官評分影響，綜合考慮，發酵時間取D1水平；對于pH，發酵溫度取E3水平最優，對于感官評分，發酵溫度取E1水平最優，而發酵溫度對感官評分的影響大于對pH的影響，故發酵溫度取E1水平；對于pH，發酵劑添加量取F2水平最優，對于感官評分，發酵劑添加量取F1水平最優，綜合考慮，發酵劑添加量取F1水平。

表3 發酵工藝條件正交試驗結果

綜上，得出最優方案為D1E1F1，即發酵時間為6 h，發酵溫度為38 ℃，發酵劑添加量為3%。

2.4 正交試驗結果分析

在正交試驗結論條件下進行3次驗證實驗，驗證實驗結果見表4。

表4 驗證實驗結果

根據兩次正交實驗結果，并經過驗證實驗可以得出松仁油微膠囊酸奶的最優制作工藝為：松仁油微膠囊以乳液形式添加，添加量為0.05 g/mL，穩定劑CMC添加量為0.15%，白砂糖添加量為8.5%，發酵劑添加量為3%，并在38 ℃下恒溫發酵6 h。在此條件下制作的松仁油微膠囊酸奶凝固狀態較好，口感酸甜，具有獨特松仁清香。

2.5 貯藏時間對酸奶品質的影響

2.5.1 貯藏時間對pH和酸度的影響。由圖9可知，隨著保質期時間增加，實驗組和對照組酸奶pH均下降，但實驗組與對照組相比下降趨勢更為平緩，對照組pH在第3～6 d出現急劇下降，而實驗組在貯存期間出現pH的下降較慢；由圖10可知，隨著保質期時間增加，實驗組和對照組酸奶酸度均升高，但實驗組的曲線斜率要小于對照組，可見實驗組酸度升高比對照組緩慢；說明添加松仁油微膠囊的凝固型酸奶的穩定性要好于普通對照組酸奶。

圖9 貯藏時間對pH值的影響

圖10 貯藏時間對酸度的影響

2.5.2 貯藏時間對持水力的影響。由圖11可知，恒溫條件下貯藏時間越長，酸奶持水力越弱，但實驗組持水力始終高于對照組，說明添加松仁油微膠囊后酸奶中水與其他成分結合更緊密，水分子不易游離，則持水力相對空白對照組高；

圖11 貯藏時間對持水力的影響

2.5.3 貯藏時間對粘度的影響。由圖12可知，隨著保存時間增加，酸奶粘度一直降低，第0～6 d降低的速率快，6 d后降低速率慢，9 d后實驗組粘度與對照組相比無顯著差異，說明松仁油微膠囊的添加可令酸奶短時間內粘度降低減緩，但對貯藏時間長的酸奶無顯著影響。

圖12 貯藏時間對粘度的影響

2.5.4 貯藏時間對乳酸菌菌落數的影響。由圖13可知，保存時間越長，乳酸菌菌落數越少；但由于實驗組與對照組的發酵劑添加量、發酵底物、發酵溫度和時間條件相同，第0～6 d實驗組與對照組乳酸菌菌落數無明顯差異；6 d后實驗組的乳酸菌菌落數明顯多于對照組，原因是添加松仁油微膠囊后酸奶pH和酸度變化更穩定，對乳酸菌抑制作用比對照組小，則乳酸菌比對照組中活躍，產生更多菌落。

圖13 貯藏時間對乳酸菌菌落數的影響

3 結論

本課題研究松仁油微膠囊酸奶的制備工藝，通過單因素試驗和正交試驗確定最佳制作工藝，并在最優工藝條件下進行貯藏實驗，探究松仁油微膠囊酸奶在貯藏期間的性質變化，結果表明：正交試驗結果得出最佳制作工藝為：向牛乳中加入0.05 g/mL松仁油微膠囊、0.15%穩定劑、8.5%白砂糖和3%發酵劑后再38 ℃下發酵6 h。松仁油微膠囊酸奶在貯藏其間pH、粘度、持水力、乳酸菌菌落數隨時間增加而下降，酸度隨時間增加而升高，但總體表明添松仁油微膠囊酸奶儲藏穩定性較高。該酸奶酸甜適口、色澤均勻且無分層,并具有較高的營養價值。