無蔗糖燕麥植物酸奶的研制

劉成祥

乳業(yè)生物技術國家重點實驗室，上海乳業(yè)生物工程技術研究中心，光明乳業(yè)股份有限公司乳業(yè)研究院（上海 200436）

隨著消費者消費和環(huán)保理念的升級、素食文化的興起，以植物為基礎的營養(yǎng)成為當下市場的一種趨勢。植物酸奶是以植物為原料，通過發(fā)酵制成的一種植物蛋白飲品，植物酸奶的推廣能夠有效緩解國內(nèi)奶源緊張的問題，是一種可行的作為乳制品替代物、緩解畜牧壓力的手段[1]。植物基酸奶具有不含膽固醇和乳糖等特點，適合受乳糖不耐癥困擾、素食主義和追求健康食品的消費群體食用[2]。

燕麥（Arena sativa），屬禾本科（Poaceae）燕麥屬（AvenaL.），別名莜麥、雀麥，一般分為帶稃型和裸粒型兩大類[3]。燕麥是世界第六大糧食作物，也是我國重要的雜糧作物之一，據(jù)統(tǒng)計，我國企業(yè)燕麥總加工能力約75萬 t。燕麥是低糖、高營養(yǎng)、高能量的食品。從營養(yǎng)的角度來看，燕麥含有較高的蛋白質(zhì)、脂肪、水溶性膳食纖維、礦物質(zhì)、維生素等營養(yǎng)物質(zhì)[4]；從功能的角度來看，燕麥中水溶性膳食纖維β-葡聚糖在所有谷物中含量最多，β-葡聚糖是降血脂有效成分，對維持血糖平衡和抑制膽固醇的吸收具有明顯效果[5-7]。

試驗以酶解燕麥粉為主要原料，添加椰子油、復配穩(wěn)定劑（瓊脂、果膠和羥丙基三磷酸鈉）、甜味劑（甜菊糖苷和赤蘚糖醇）等輔料，接種復配發(fā)酵劑制備無蔗糖燕麥植物酸奶。以酶解燕麥粉添加量、復配發(fā)酵劑的選擇和復配穩(wěn)定劑添加量作為考察因素，以產(chǎn)品發(fā)酵速度、穩(wěn)定性和感官評定評分作為評定指標進行相應的工藝優(yōu)化。同時，在單因素基礎上以感官評分為依據(jù)進行正交試驗，以期開發(fā)一款具有良好風味的無蔗糖燕麥植物酸奶，以滿足市場對植物基酸奶的需求。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試劑

酶解燕麥粉[丹尼斯克（中國）有限公司]；椰子油（印尼三務集團）；赤蘚糖醇（保齡寶生物股份有限公司）；甜菊糖苷[譜賽科（上海）貿(mào)易有限公司]；復配穩(wěn)定劑瓊脂、果膠和羥丙基三磷酸鈉[丹尼斯克（中國）有限公司]；直投式發(fā)酵劑嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌[丹尼斯克（中國）有限公司VEGE 022和VEGE TS-H 2084，帝斯曼（中國）有限公司YS141和SVV111，微康股份有限公司PLF-101]。

1.2 主要儀器與設備

RW-20型高速攪拌器（德國IKA集團）；FE20型pH計[梅特勒（中國）有限公司]；數(shù)顯SIGMA 3-18KS恒溫水浴鍋（德國Sigma公司）；PL3002型電子天平[梅特勒（中國）有限公司]；SIGMA 2-16P高速臺式離心機（德國Sigma公司）；NS1001高壓均質(zhì)機（意大利尼魯索爾維公司）。

1.3 基礎配方

椰子油2%、復配甜味劑赤蘚糖醇4.5%+甜菊糖苷0.015%、酶解燕麥粉9%～21%、復配穩(wěn)定劑1%～2%、直投式發(fā)酵劑。

1.4 工藝流程

酶解燕麥粉用蒸餾水溶解→加入輔料配料（赤蘚糖醇、甜菊糖苷、果膠、瓊脂、羥丙基三磷酸鈉、椰子油）→恒溫攪拌→預熱→均質(zhì)→殺菌→冷卻→接種→發(fā)酵→冷卻→灌裝→后熟→成品→檢測

1.5 操作要點

1.5.1 調(diào)配

將水升溫至50～55 ℃，邊攪拌邊加入甜菊糖苷、赤蘚糖醇、果膠、瓊脂、椰子油等輔料，繼續(xù)恒溫攪拌20～30 min至完全溶解。

1.5.2 均質(zhì)

將調(diào)配好的混合基料升溫預熱至55～65 ℃，均質(zhì)150/50 bar。

1.5.3 殺菌

殺菌溫度過低或時間不足均可導致微生物和細菌不能夠被完全殺死，經(jīng)過反復試驗，確定最佳的殺菌溫度和時間分別為95 ℃和5 min。

1.5.4 冷卻

滅菌后將燕麥酸奶基料降溫至43 ℃左右接種，若發(fā)酵溫度太高，則會導致發(fā)酵菌種的活力下降，甚至失活；若發(fā)酵溫度太低，低于發(fā)酵菌種最適合生長溫度，發(fā)酵速率明顯降低，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量，同時增加工廠耗能。

1.5.5 接種

在無菌超凈臺中進行接種操作。接種是造成產(chǎn)品受微生物污染的最常見環(huán)節(jié)之一，因此應該嚴格注意操作衛(wèi)生，防止細菌、霉菌、噬菌體及其他有害微生物的污染。

1.5.6 發(fā)酵與后熟

在43 ℃條件下保溫發(fā)酵，當pH≤4.5時攪拌破乳（5～10 min）終止發(fā)酵，置于4 ℃冷藏18～24 h，后熟。

1.6 離心沉淀率的測定

準確稱取20 g樣品倒入25 mL規(guī)格的離心管中，在4 500 r/min轉(zhuǎn)速下離心10 min，取出沉淀物，稱取沉淀物的質(zhì)量，每個樣品進行3次重復，沉淀率按式（1）計算。

1.7 感官評分

對無蔗糖燕麥植物酸奶的試驗評價采用感官綜合評分法，請11位經(jīng)驗豐富的評定人員組成感官評定小組，對試驗樣品分別進行感官評分。評分標準具體見表1所示。

表1 無蔗糖燕麥植物酸奶感官評分標準

將色澤、氣味、組織狀態(tài)和口感的分數(shù)相加為總得分，在全部總得分中去掉一個最高分和一個最低分后，平均得分取整后結果即為該產(chǎn)品的感官評分，按式（2）計算。

1.8 無蔗糖燕麥植物酸奶最佳配方單因素試驗及正交試驗

1.8.1 單因素試驗設計

試驗以酶解燕麥粉添加量、復配發(fā)酵劑、復配穩(wěn)定劑添加量作為單因素試驗因子，以感官評定評分、產(chǎn)品發(fā)酵速度和/或離心沉淀率作為產(chǎn)品性能的評價標準。

1.8.2 正交試驗確定

依據(jù)單因素試驗結果，選取酶解燕麥粉添加量、復配發(fā)酵劑的選擇、復配穩(wěn)定劑添加量作為試驗因子，以感官評定評分作為產(chǎn)品指標的評價標準，進行正交設計試驗。

1.9 數(shù)據(jù)處理

所有單因素試驗均進行3次平行重復試驗，所得試驗結果取平均值。

同一因素不同水平的處理，采用SPSS 23.0作圖，并對樣品質(zhì)量指標之間的差異性進行多重比較分析（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 酶解燕麥粉添加量對產(chǎn)品感官評分的影響

在基礎配方的基礎上，確定復配穩(wěn)定劑添加量1.5%、直投式復配發(fā)酵劑VEGE TS-H 2084。選用的酶解燕麥原料中蛋白含量12%，根據(jù)T/WSJD 12-2020《植物蛋白飲料植物酸奶》[8]的標準規(guī)定，單一植物原料及其制品提供蛋白質(zhì)的產(chǎn)品其蛋白質(zhì)≥1.0%，設計燕麥粉添加量9%，12%，15%，18%和21%（m/m），感官評定結果見圖1。

圖1 酶解燕麥添加量對感官評分的影響

在一定范圍內(nèi)，酶解燕麥粉添加量越多，感官評分就越高，添加量達到15%時口感最佳。進一步增加燕麥添加量，感官評分又降低。這可能是因為：燕麥添加量過少，產(chǎn)品沒有形成燕麥特有的濃郁風味，口感太稀薄，香氣飽滿度不夠；燕麥添加量過多，燕麥發(fā)酵產(chǎn)生的風味太重，出現(xiàn)不良的酸餿味，同時燕麥添加量過多，順滑度不夠，產(chǎn)生砂口感。所以最佳酶解燕麥粉添加量為15%。

2.2 直投式復配發(fā)酵劑的確定

乳酸菌發(fā)酵現(xiàn)象包括蛋白水解、有機酸合成和菌體生長等，其中發(fā)酵產(chǎn)酸主要是乳酸菌利用體系中存在的葡萄糖和乳糖等碳源產(chǎn)生乳酸等有機酸的過程[9]。其影響因素包括乳酸菌種類、氮源物質(zhì)、碳源物質(zhì)和體系的緩沖能力等[10-11]。燕麥中的碳水化合物主要為淀粉和膳食纖維，淀粉含量50.0%～60.0%，膳食纖維含量9.9%～22.2%[12-13]，因此和牛乳等動物乳類相比，燕麥體系缺少易發(fā)酵糖類。選用的酶解燕麥粉在前期酶解預處理過程中水解產(chǎn)生部分葡萄糖，可供乳酸菌發(fā)酵利用。但相較于牛奶中的乳糖含量，燕麥中能夠供乳酸菌利用的碳水化合物仍然較少，這直接影響到燕麥植物酸奶的發(fā)酵速度和產(chǎn)品的口感，因此篩選出具有較強產(chǎn)酸速率和良好產(chǎn)品口感的菌種至關重要。

在基礎配方基礎上，試驗確定酶解燕麥粉添加量15%、復配穩(wěn)定劑添加量1.5%，比較不同復配發(fā)酵劑對產(chǎn)品發(fā)酵速度和感官評分的影響。所選用的菌種有：丹尼斯克VEGE 022和VEGE TS-H 2084（添加量200 DCU/T）；帝斯曼YS141和SVV111（添加量2 U/T）；微康PLF-101（添加量200 U/T）。結果見圖2。

圖2 復配發(fā)酵劑對產(chǎn)品質(zhì)量的影響

產(chǎn)品的感官評分依次為VEGE TS-H 2084＞YS141＞PLF-101＞VEGE 022＞SVV111。發(fā)酵速度依次為VEGE 022＞VEGE TS-H 2084＞YS141＞SVV111＞PLF-101。綜合考慮，在可接受的發(fā)酵速度下，選擇VEGE TS-H 2084作為試驗的最適復配發(fā)酵劑，其次為復配發(fā)酵劑YS141。

2.3 穩(wěn)定劑的確定

植物酸奶一直存在2個技術難點：一是以植物蛋白為原料發(fā)酵酸奶口感粗糙，有嚴重砂口感和明顯酸餿味等問題[14]；二是經(jīng)過發(fā)酵的蛋白質(zhì)粒子顆粒比較大，容易出現(xiàn)沉淀、析水、分層等現(xiàn)象[15]。選擇合適的穩(wěn)定劑不僅能夠在一定程度上提高順滑度，改善燕麥不良口感，還能提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

在基礎配方的基礎上，試驗確定酶解燕麥粉添加量15%、復配發(fā)酵劑VEGE TS-H 2084，比較該復配穩(wěn)定劑添加量1.0%，1.3%，1.5%，1.7%和2.0%對穩(wěn)定性及產(chǎn)品感官評分的影響，結果見圖3。

圖3 復配穩(wěn)定劑添加量對產(chǎn)品質(zhì)量的影響

隨著穩(wěn)定劑添加量增加，產(chǎn)品的離心沉淀率下降，產(chǎn)品的穩(wěn)定性提高，穩(wěn)定劑添加量達到1.5%時，產(chǎn)品的離心沉淀率最低。進一步增加復配穩(wěn)定劑添加量，產(chǎn)品的離心沉淀率基本保持穩(wěn)定。復配穩(wěn)定劑添加量1.5%時，燕麥植物酸奶感官評分最高。綜上，確定復配穩(wěn)定劑添加量1.5%的效果最佳。

2.4 燕麥酸奶最佳配方正交試驗確定

在無蔗糖燕麥酸奶的制備過程中，酶解燕麥粉添加量、復配發(fā)酵劑、復配穩(wěn)定劑添加量等因素都會影響產(chǎn)品的品質(zhì)。在前期單因素的基礎上，選擇酶解燕麥粉添加量（A）、復配發(fā)酵劑（B）、復配穩(wěn)定劑添加量（C）為考察因素，以感官評定作為評價指標，進行正交因素試驗來優(yōu)化配方工藝。正交因素與水平表見表2。

表2 正交因素與水平

正交試驗設計與結果見表3。各因素對燕麥植物酸奶產(chǎn)品感官評定影響主次順序為B＞A＞C，對燕麥植物酸奶影響最大的因素為復配發(fā)酵劑，其次是酶解燕麥粉添加量，影響最小的是復配穩(wěn)定劑添加量。其中復配穩(wěn)定劑的添加量達到1.3%后，繼續(xù)增加復配穩(wěn)定劑添加量對產(chǎn)品都口感和穩(wěn)定性影響較小。因考慮到成本等綜合因素，最終選擇A1B1C1作為最佳制備工藝條件：酶解燕麥粉添加量15%，復配發(fā)酵劑VEGE TS-H，復配穩(wěn)定劑添加量1.3%。在該制備工藝條件下，感官評分為89分。

表3 正交試驗設計與結果

表4 燕麥植物酸奶正交試驗的正交方差分析

3 結論

以酶解燕麥粉為主要原料，添加椰子油、復配穩(wěn)定劑（瓊脂、果膠和和羥丙基三磷酸鈉）、甜味劑（甜菊糖苷、赤蘚糖醇）等輔料，接種復配發(fā)酵劑（保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌）進行發(fā)酵制備無蔗糖燕麥植物酸奶。在單因素基礎上進行正交試驗得到燕麥酸奶的最佳制備工藝條件：酶解燕麥粉添加量15%（m/m），復配穩(wěn)定劑添加量1.3%，復配發(fā)酵劑型號VEGE TS-H。在最佳制備工藝條件下，無蔗糖燕麥植物酸奶具有發(fā)酵速度快，產(chǎn)品穩(wěn)定和口感佳的優(yōu)良的特性。發(fā)酵燕麥植物酸奶作為一款無蔗糖、低卡、高纖維的植物蛋白飲料，符合當代年輕人對健康的追求，具有非常廣闊的市場前景。