新疆紅棗膳食纖維酸奶的制備工藝

徐天旭，王偉華*

塔里木大學 生命科學學院（阿拉爾 843300）

紅棗是鼠李科棗屬植物，具有豐富的營養價值還具有極高的藥用價值[1]，因此被稱為天然“維生素藥丸”。同時紅棗本身還是藥食同源食品[2]，有抗炎、抗氧化、改善胃腸道環境、免疫調節及抗腫瘤、保護肝臟、降血糖等作用[3-4]，我國紅棗產量龐大，但紅棗本身有著不耐貯藏的劣勢[2]，所以紅棗相關產品才會不斷涌現。

紅棗之所以被稱為天然“維生素藥丸”，是因其含有大量的維生素C，含量是桃子和蘋果含量100倍之多。與此同時紅棗中的維生素P含量是百果之冠，除此之外紅棗中還含有極其豐富的膳食纖維[5]。膳食纖維對健康有很多的益處[6]，其主要益處是可以改善腸道菌群、改善便秘、抗氧化[7-10]。

酸奶是一款老少皆宜的乳制品[11-12]，其不僅具有風味獨特和營養豐富兩大特點[13]，還有著增加胃腸道蠕動、促進食物消化吸收、改善乳糖不耐癥和降低糖尿病風險的益生效果[14-16]。隨著經濟的高速發展，大眾更青睞于口味與品種都豐富的功能型復合酸奶[17]。目前市面上已有以核桃油為原料制備的多風味并可減緩酸奶品質劣變速度的復合酸奶[18]、以香蕉和咖啡為原料制得同時具有香蕉和咖啡風味的復合酸奶[19]、以牦牛奶為主要原料制備營養豐富并適用于乳糖不耐受人群的功能性沙棘雪梨牦牛酸奶[20]、以金針菇多糖為主要原料研制的功能性酸奶，為豐富酸奶的花色品種提供參考[21]。由此可見功能型復合酸奶將成為酸奶今后研究的重點與趨勢。

研究選以新疆紅棗為主要輔料，考察生牛乳原料量、紅棗濃縮汁添加量、菌種添加量和木糖醇添加量4個單因素對紅棗膳食纖維酸奶的影響，結合響應面分析對影響因素進行優化，最終得到紅棗膳食纖維酸奶的最佳配方。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

生牛乳（阿拉爾新農乳業有限責任公司）；紅棗濃縮汁（阿拉爾新農乳業有限責任公司實驗室自制）；蔗糖、635穩定劑（阿拉爾新農乳業有限責任公司）；溫型菌種YF-L812（阿拉爾新農乳業有限責任公司微生物實驗室保存）。

1.2 儀器與設備

SK3411乳成分分析儀（北京林音科技有限公司）；YXQ-LS-100SⅡ高壓滅菌鍋（上海楚柏公司）；ZL-150高速多功能粉碎機（泰州金誠公司）；DL-3366榨汁機（廣州聯動公司）；BPH-9042恒溫培養箱（上海一恒科公司）；SRH60-70高壓均質機（上海申鹿公司）；SW-CJ-2FD超凈操作臺（蘇州凈化設備有限公司）；PK-001蓋勃式離心機（上海安亭科學儀器廠）；BPG-9240A恒溫干燥箱（上海一恒公司）；Kjeltec8400凱氏定氮儀（福斯華北京公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 紅棗濃縮汁的制備工藝及操作要點

1.3.1.1 工藝流程

篩選品質優良紅棗→浸泡清洗→去除棗核→浸泡→加熱軟化→打漿→過篩→離心→超濾→濃縮→殺菌

1.3.2 紅棗膳食纖維酸奶生產工藝及操作要點

1.3.2.1 生產工藝

新鮮生牛乳→凈化→標準化→預熱→加白砂糖、木糖醇、穩定劑等輔料→攪拌→過濾→均質→滅菌→冷卻→接種→灌裝→恒溫發酵→冷卻→后熟→成品

1.3.2.2 操作要點

標準化：成品酸奶中的蛋白質、脂肪和非脂乳固體的含量均有含量標準要求，分別為蛋白質含量≥2.9%、脂肪含量≥3.1%、非脂乳固體含量≥8.1%。

預熱：溫度60～65 ℃。

輔料：加入的輔料以一定比例配成混合液，溫度不可高于55 ℃，連續攪拌使其充分混合均勻。

均質：將攪拌充分的物料放入高壓均質機進行均質，參數設定：溫度65 ℃，壓力18～20 MPa，均質次數為1次。

殺菌：均質后的物料立即密封，并加熱至90～100℃，保溫5～10 min。

冷卻接種發酵劑：將上步殺菌后的物料冷卻至40～50 ℃后，按照4%的體積分數加入菌種。

發酵：將接種好的物料裝罐，置于恒溫箱中42 ℃進行發酵5 h。

后熟：發酵完成后，將酸奶放入冰箱，溫度為0～4 ℃，時間為16 h。

1.3.3 單因素試驗

基礎配方：白砂糖添加量為6%，635復合穩定劑為0.25%，發酵溫度為44 ℃，發酵劑添加量為2.5%，發酵時間為5 h，所有配料均按照物料總和的百分比添加。

1.3.3.1 生牛乳原料量對紅棗膳食纖維酸奶的影響

在基礎配方上，添加紅棗濃縮汁2 g，添加菌種3%，木糖醇添加量8 g，考察生牛乳原料量分別為800，850，900，950和1 000 g時對酸奶感官評分的影響。

1.3.3.2 紅棗濃縮汁添加量對紅棗膳食纖維酸奶的影響

在基礎配方上，生牛乳900 g，添加菌種3%，木糖醇添加量8 g，考察紅棗濃縮汁添加量分別為1，1.5，2，2.5和3 g時對酸奶感官評分的影響。

1.3.3.3 菌種添加量對紅棗膳食纖維酸奶的影響

在基礎配方上，生牛乳900 g，添加紅棗濃縮汁2 g，木糖醇添加量8 g，考察菌種添加量分別為1%，2%，3%，4%和5%時對酸奶感官評分的影響。

1.3.3.4 木糖醇添加量對紅棗膳食纖維酸奶的影響

在基礎配方上，生牛乳900 g，添加紅棗濃縮汁2 g，添加菌種3%，考察木糖醇添加量分別為2，4，6，8和10 g時對酸奶感官評分的影響。

1.3.4 響應面試驗設計

在單因素試驗的基礎上，根據Box-Behnken試驗設計原理，以生牛乳原料量（A）、紅棗濃縮汁添加量（B）、菌種添加量（C）為3個主要因素，以感官評分為響應值（Y）進行響應面優化試驗，因素與水平如表1所示。

表1 響應面試驗因素水平

1.3.5 感官評分標準

1.3.6 膳食纖維測定的方法

根據GB 5009.88—2014《食品安全國家標準 食品中膳食纖維的測定》[22]進行紅棗膳食纖維酸奶中的膳食纖維測定。

表2 紅棗膳食纖維酸奶感官評分標準

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 生牛乳原料量對紅棗膳食纖維酸奶感官評分的影響

由圖1可知，隨著生牛乳原料量逐漸增加，酸奶感官評分逐漸升高后逐漸遞減，當生牛乳原料量為900 g時，感官評分最高，此時酸奶口感最好。當生牛乳的原料量過小時，凝乳狀態明顯不好，且口感較粗糙；當原料量過多時，生牛乳的味道較重，略有乳清析出。因此，生牛乳最佳原料量為900 g。

圖1 生牛乳的原料量對酸奶感官評分的影響

2.1.2 紅棗濃縮汁添加量對紅棗膳食纖維酸奶感官評分的影響

由圖2可知，酸奶感官評分隨著紅棗濃縮汁添加量逐漸增加，呈現出逐漸升高后逐漸遞減的趨勢。當紅棗濃縮汁添加量為2 g時，感官評分最高，此時酸奶口感最好。當紅棗濃縮汁添加量過低時，就會有大量的乳清析出，且酸奶香氣不夠濃郁，口感粗糙；當紅棗濃縮汁的添加量過多時，凝乳不均勻，且紅棗本身帶有的香氣過于濃烈，掩蓋了其他味道。由此可得，最佳紅棗濃縮汁添加量為2 g。

圖2 紅棗濃縮汁添加量對酸奶感官評分的影響

2.1.3 菌種添加量對紅棗膳食纖維酸奶感官評分的影響

由圖3可知，酸奶感官評分隨著菌種添加量逐漸增加而呈現出先升高后逐漸遞減的趨勢且遞減趨勢明顯，當菌種添加量為3%時，感官評分最高，此時酸奶口感最好。菌種添加量較少時，發酵凝乳的時間相對較長，產生的乳酸菌總數偏低；當酸奶菌種添加量過多時，凝乳時間會相應縮短，但是發酵后的酸度值偏大，酸奶成品偏酸，香氣寡淡。因此，最佳菌種添加量為3%。

圖3 菌種添加量對酸奶感官評分的影響

2.1.4 木糖醇添加量對紅棗膳食纖維酸奶感官評分的影響

由圖4可知，隨著酸奶中木糖醇添加量逐漸增加，酸奶感官評分逐漸升高后逐漸遞減，當木糖醇添加量為8 g時，感官評分最高，此時酸奶口感最好。當木糖醇添加量過少時，酸奶甜度較低，酸味較重，口感單薄；當木糖醇添加量過多時，酸奶甜度高，口感較為甜膩。由此可得，最佳木糖醇添加量為8 g。

圖4 木糖醇添加量對酸奶感官評分的影響

2.2 響應面試驗分析

2.2.1 響應面優化試驗結果

在單因素試驗的基礎上，利用Box-Behnken設計原理，以生牛乳原料量（A）、紅棗濃縮汁添加量（B）、菌種添加量（C）為影響因素，以感官評分（Y）作為響應值，設計三因素三水平響應面試驗，從而確定紅棗膳食纖維酸奶最優工藝。試驗設計及結果見表3。

表3 響應面分析實驗結果

2.2.2 模型建立及方差分析

利用Design-Expert 8.06軟件，對試驗測得的數據進行響應面值的回歸分析，建立相關二次回歸模型，其回歸方程為Y=+94.60+2.00A-1.25B-0.50C-7.68A2-6.18B2-5.67C2。

由表4可知：模型的p值為0.000 3，表明該模型是極顯著的，失擬項p=0.261 0＞0.05，不顯著，表示此模型擬合程度良好，試驗誤差小；根據方差分析中F值的大小，可知各因素對紅棗膳食纖維酸奶品質的影響大小排序：A＞B＞C，即生牛乳原料量影響最大，其次是紅棗濃縮汁添加量，菌種添加量對紅棗膳食纖維酸奶感官評分的影響最小。

表4 響應面設計結果方差分析

2.2.3 多因素交互響應面結果分析

如圖5所示，響應面圖形走勢陡峭，等高線圖呈圓形，說明紅棗濃縮汁添加量和生牛乳原料量之間的交互作用不顯著。在菌種添加量3%，其他條件不變時，紅棗濃縮汁添加量不變，隨著生牛乳原料量的增加，紅棗膳食纖維酸奶的感官評分先增大后減小，并且感官評分的變化區間較小。當生牛乳原料量不變，隨著紅棗濃縮汁添加量的增加，酸奶的感官評分先增大后減小。由曲面投影可知，在生牛乳原料量900 g附近，紅棗濃縮汁添加量3 g附近時評分最佳，處于投影中心。

圖5 生牛乳原料量和紅棗濃縮汁添加量交互作用對酸奶感官評分影響的響應面圖和等高線圖

如圖6所示，響應面圖形走勢陡峭，等高線圖呈圓形，說明紅棗濃縮汁添加量和菌種添加量之間的交互作用不顯著。在生牛乳原料量900 g，其他條件不變時，菌種添加量不變，隨著紅棗添加量的增加，紅棗膳食纖維酸奶的感官評分先增大后減小，并且感官評分的變化區間較小。當紅棗濃縮汁添加量不變時，隨著菌種添加量的增加，酸奶的感官評分先增大后減小。由曲面投影可知，在紅棗濃縮汁添加量3 g附近，菌種添加量3%附近時評分最佳，處于投影中心。

圖6 紅棗濃縮汁添加量和菌種添加量交互作用對酸奶感官評分影響的響應面圖和等高線圖

如圖7所示，響應面圖形走勢陡峭，等高線圖呈圓形，說明生牛乳原料量和菌種添加量之間的交互作用不顯著。在紅棗濃縮汁添加量2 g，其他條件不變時，生牛乳原料量不變，隨著菌種添加量的增加，紅棗膳食纖維酸奶的感官評分先增大后減小，并且感官評分的變化區間較小。當菌種添加量不變時，隨著生牛乳原料量的增加，酸奶的感官評分先增大后減小。由曲面投影可知，在生牛乳原料量900 g附近，菌種添加量3%附近時評分最佳，處于投影中心。

圖7 生牛乳添加量和菌種添加量交互作用對酸奶感官評分影響的響應面圖和等高線圖

2.2.4 驗證試驗

通過對響應面的分析，最佳工藝條件為生牛乳原料量913.43 g，紅棗濃縮汁添加量1.89 g，菌種添加量2.97%，此時感官評分為94.8。為了進行驗證和后續試驗，調整生牛乳原料量900 g，紅棗濃縮汁添加量2 g，菌種添加量3%。做3次平行試驗，測得的感官評分接近94分，與預測值相接近，說明優化試驗得到的參數可靠。

2.2.5 膳食纖維測定結果

根據GB 5009.88—2014[22]中膳食纖維含量測定公式，計算研究工藝下得到的三批次紅棗酸奶膳食纖維含量。結果顯示，膳食纖維含量分別為1.18，1.24和1.20 g，平均值約為1.21 g。

3 結論

試驗選用新疆紅棗為主要原料，在單因素試驗的基礎上，確定了木糖醇添加量8 g，通過響應面優化了紅棗膳食纖維酸奶的最佳工藝參數。在白砂糖添加量6%，穩定劑0.25%，發酵溫度44 ℃、發酵劑添加量2.5%、發酵時間5 h的條件下，確定了酸奶的最佳工藝條件：生牛乳原料量900 g，紅棗濃縮汁添加量2 g，菌種添加量3%。在此發酵工藝下，紅棗膳食纖維酸奶呈淡紅色，組織狀態穩定，口感細膩，酸甜可口，營養豐富，且具有紅棗獨特的風味。此酸奶產品富含膳食纖維，其膳食纖維含量為1.21 g。根據《中國居民膳食指南2021》建議成年人適宜攝入量為每日不低于30 g，但目前我國國民從日常果蔬及食物中攝取的膳食纖維量只能達到每日平均8 g左右，遠低于攝入標準。食用果蔬、谷物及相應保健產品是攝取膳食纖維的有效途徑。研究制得的紅棗膳食纖維酸奶因富含膳食纖維，可為國民日常膳食纖維的攝取提供新的可食產品。

試驗僅對生牛乳原料量、紅棗濃縮汁添加量、木糖醇添加量和菌種添加量為因素進行分析，未對穩定劑添加量、發酵溫度、發酵劑添加量和發酵時間進行探究，后期應分析這些因素對酸奶感官評分的影響來進行工藝優化，進一步提高產品的品質并增強其在產業化生產中的作用。