大豆基凍干酸奶塊工藝條件和產(chǎn)品特性研究

胡泊瀟， 李興飛， 張 釗， 曹連鋒， 王才立， 華欲飛*

（1. 江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無錫 214122；2. 山東嘉華生物科技股份有限公司，山東聊城 252499）

液態(tài)酸奶產(chǎn)品的貨架期較短，通過冷凍干燥或噴霧干燥等方法制得的固體酸奶產(chǎn)品在一定程度上彌補了這一缺陷。 固體酸奶產(chǎn)品包括酸奶粉和酸奶塊，前者主要應(yīng)用于沖飲，烘焙[1-3]，而酸奶塊是指以酸奶為基料，加入一定的助劑，經(jīng)冷凍干燥制成的塊狀食品，具有方便即食、口感酥脆等特點，目前市場認(rèn)可度較高。 與采用噴霧干燥生產(chǎn)的酸奶粉不同，酸奶塊采用冷凍干燥法制備，能夠最大限度地保存活性乳酸菌， 并且有效保證產(chǎn)品的口味和營養(yǎng)。 近年來植物基酸奶越來越受到關(guān)注，其中大豆酸奶是研究和產(chǎn)品開發(fā)的熱點[4-6]。 然而截至目前，市場上以植物基酸奶為原料的酸奶固體產(chǎn)品還很少。 因此以植物基原料開發(fā)凍干酸奶塊，既能夠填補市場空白，也能夠豐富植物基產(chǎn)品的品類。

目前關(guān)于酸奶冷凍干燥的研究較少，研究內(nèi)容也較為分散。Carvalho 等提出將酸奶與糖、增稠劑等輔料混合后使用氮氣發(fā)泡后進行干燥[7]。 與熱風(fēng)干燥產(chǎn)品相比， 冷凍干燥相產(chǎn)品具有堆積密度低，孔隙率高，口感松脆細(xì)膩等優(yōu)點。 Wang 等考察了原料預(yù)處理和幾種凍干賦形劑對產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)的影響[8]，發(fā)現(xiàn)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%的果膠和凍干前加熱處理能夠有效增強產(chǎn)品的硬度和脆度，并可改善凍干酸奶中鈣的生物可及性；Ismail 等研究了助劑添加對凍干酸奶塊理化特性、結(jié)構(gòu)和乳酸菌存活情況的影響[9]，發(fā)現(xiàn)嗜熱鏈球菌在該體系內(nèi)的存活能力較強，乳清蛋白的添加能夠使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更加疏松， 孔隙度更高。 到目前為止，關(guān)于凍干工藝條件對酸奶塊性質(zhì)影響的研究報道較少。

作者對比了大豆基凍干酸奶塊料液與牛乳基凍干酸奶塊料液的關(guān)鍵參數(shù)，并在此基礎(chǔ)上選取預(yù)凍溫度、混料溫度對凍干酸奶塊物理性質(zhì)和乳酸菌存活率的影響較大的因素進行了考察和優(yōu)化，并以牛乳基凍干酸奶塊體系為對照比較了乳酸菌存活情況，為植物基凍干酸奶塊的開發(fā)和改進提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

東北大豆：市售產(chǎn)品；直投式發(fā)酵劑（含嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌、雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌）：市售。

1.2 試劑

MRS 固體培養(yǎng)基：杭州百思生物技術(shù)有限公司產(chǎn)品；冰乙酸，乳酸，氫氧化鈉：均為分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品；2-甲基-3-庚酮標(biāo)準(zhǔn)物：西格瑪-奧德里齊公司產(chǎn)品。

1.3 儀器與設(shè)備

AB204-N 型分析天平、PHS-3C pH 計： 梅特勒-托利多儀器有限公司產(chǎn)品；HHS 恒溫水浴鍋：金壇醫(yī)療儀器廠產(chǎn)品；UMC5 斬拌鍋：德國Stephan 產(chǎn)品；SCIENTZ-10ND 型冷凍干燥機： 寧波新芝生物科技股份有限公司產(chǎn)品；超凈工作臺：無錫一凈設(shè)備有限公司產(chǎn)品； 手提式不銹鋼壓力蒸汽滅菌鍋：上海申安醫(yī)療器械廠產(chǎn)品；TA-XTPlus 質(zhì)構(gòu)儀：英國SMS 公司產(chǎn)品；SC202-2 電熱恒溫干燥箱： 江蘇南通實驗電器廠產(chǎn)品；DSC3 差示掃描量熱儀：瑞士梅特勒-托利多公司產(chǎn)品；DVB/CAR/PDMS，50/30 μm萃取頭：美國Supelco 公司產(chǎn)品；氣質(zhì)聯(lián)用儀（SCION SQ 456GC-MS）： 美國bruker 公司產(chǎn)品；FA25 高速剪切乳化機：上海弗魯刻流體機械制造有限公司產(chǎn)品；磨漿系統(tǒng)：作者所在實驗室自制。

1.4 實驗方法

1.4.1 大豆酸奶的制備方法大豆→浸泡 （25 ℃，12 h）→磨漿→滅酶（95 ℃，10 min）→調(diào)配（質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5%蛋白質(zhì)溶液）→均質(zhì) （40 MPa）→殺菌（95℃，10 min）→冷卻至42 ℃左右→接種→發(fā)酵（42℃，5 h）→后熟（4 ℃，12 h）

1.4.2 凍干酸奶塊制備方法按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%麥芽糊精，質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%甘露醇，質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%預(yù)糊化淀粉， 酸奶補足質(zhì)量至100%配料， 在斬拌鍋中以600 r/min 恒溫真空混料20 min，獲得分散均勻的料液。 將以上料液倒入模具中，鋪料厚度為5 mm，轉(zhuǎn)入凍干機內(nèi)進行預(yù)凍和冷凍干燥，預(yù)凍階段通過對隔板制冷與物料進行接觸換熱， 預(yù)凍結(jié)束后抽真空，通過控制隔板程序升溫向物料供熱以達(dá)到使物料中水分升華的目的。

1.4.3 差示掃描量熱 （DSC）參照Rahman 的方法[10]， 取經(jīng)過混料所得的凍干前的原料液精確稱量約10 mg 放入鋁制坩堝中封裝，并按照以下程序進行測定。

程序1： 將精確計重的10 mg 左右樣品放入密封的鋁盒中， 從25 以10 ℃/min 的速率冷卻至-30℃并保持2 min。 從-30 ℃到25 ℃以10 ℃/min 的速率進行掃描。 用該方法確定樣品的共晶點和共熔點， 通過STARe Evaluation 軟件對峰面積積分獲得樣品的結(jié)晶熱和熔化熱，結(jié)合水的單位相變熱和樣品質(zhì)量可計算得樣品中的自由水含量。

程序2： 將精確計重的10 mg 樣品放入密封樣品盒中，從25 ℃以10 ℃/min 冷卻至-40 ℃，保溫2 min；以10 ℃/min 的速率掃描至-30 ℃退火處理20 min；以5 ℃/min 掃描至-40 ℃，保溫2 min；以5 ℃/min 掃描至25 ℃，從熱圖中識別出玻璃化轉(zhuǎn)變（臺階）。

樣品中自由水含量按照公式（1）進行計算。

式中：x為自由水質(zhì)量，g；△H為樣品結(jié)晶或熔化的相變熱，J；334.72 為水的單位結(jié)晶熱或熔化熱，J/g。

1.4.4 質(zhì)構(gòu)分析參照Carvalho 的方法[7]，使用TA.XT-plus 物性分析儀對凍干產(chǎn)品進行測定。 探頭：P/0.25s 球形探頭；測前速度：2 mm/s；測試速度：2 mm/s；測后速度：10 mm/s； 觸發(fā)力：5 g； 終止條件： 形變70%（確保樣品發(fā)生斷裂）。每個樣品重復(fù)測定3 次。

定義峰值力為斷裂力（g），并記錄斷裂時間（s）輔助評價。

1.4.5 可滴定酸度的測定參照國標(biāo)GB009.239—2016 食品酸度的測定中的第二法即pH 計法。 稱取10 g（精確到0.001 g）混勻的樣品，置于50 mL 一次性塑料盒中， 加入10 mL 新煮沸冷卻至室溫的水，加入轉(zhuǎn)子混勻， 在攪拌的情況下用精確標(biāo)定過的0.05 mol/L 的氫氧化鈉溶液滴定至pH 穩(wěn)定在8.30±0.01 處4~5 s， 記錄所用的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積。 實驗結(jié)果以酸度表示，按照公式（2）進行計算。

式中：X為試樣的酸度，°T；c為氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；V為試樣滴定至終點時所消耗的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；m為試樣的質(zhì)量，g；0.1為酸度理論定義氫氧化鈉的濃度，mol/L。

1.4.6 乳酸菌活菌的測定在GB4789.35—2016中的乳酸菌計數(shù)方法的基礎(chǔ)上，參考岳林芳[11]和譚允冰[12]的選擇性計數(shù)方法進行優(yōu)化。 取一定量樣品精確稱重（精確至0.001 g），加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.85%~0.90%的無菌生理鹽水進行10 倍稀釋，不斷重復(fù)該操作稀釋至106倍，選取2~3 個連續(xù)的適宜稀釋度，每個稀釋度取1 mL 勻液于無菌培養(yǎng)皿中， 每個稀釋度做2 個平行，倒入10~15 mL 冷卻至48 ℃左右的MRS-pH 6.2（針對乳酸菌總數(shù)）或MRS-pH 5.4（使用醋酸進行酸化， 選擇性計數(shù)除嗜熱鏈球菌以外的乳酸菌）瓊脂固體培養(yǎng)基，轉(zhuǎn)動培養(yǎng)基使其混合均勻，37 ℃培養(yǎng)48~72 h，計算平板上的單菌落總數(shù)，結(jié)合取樣質(zhì)量和稀釋倍數(shù)，按照CFU/g 干物質(zhì)計算得出樣品中的乳酸菌數(shù)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

實驗均重復(fù)3 次，采用Origin 對數(shù)據(jù)進行分析和繪圖，結(jié)果用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差”表示，通過SPSS Statistic 25 軟件對數(shù)據(jù)結(jié)果進行分析（ANOVA），并采用Dunkan 進行顯著性分析， 以不同字母角標(biāo)代表具有統(tǒng)計學(xué)差異（P<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 酸奶塊原料液的凍干參數(shù)

圖1所示為大豆基酸奶塊凍干原料液的DSC測定曲線， 從該曲線可以了解原料液的共晶點、共熔點及玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。 由圖1 可知，大豆基酸奶塊凍干原料液的結(jié)晶峰（共晶點）為-9.04 ℃，熔化峰起點（共熔點）為-3.32 ℃，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-30.73 ℃。 根據(jù)結(jié)晶或融化峰所得焓值計算得到原料液的自由水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為62.41%，而根據(jù)原料液配方可知總水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為78.56%。 由此可見，大豆基酸奶塊凍干原料液的結(jié)合水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16.16%。

圖1 大豆基凍干酸奶塊凍干原料液共晶點、 共熔點及玻璃化轉(zhuǎn)變溫度DSC 熱圖Fig. 1 DSC thermogram of the eutectic point, melting point, and glass transition temperature of freezedried soy-based yogurt block raw material solution

作為比較，研究中以脫脂乳粉復(fù)原乳和大豆油為原料， 配制與大豆基凍干酸奶塊相同固形物、蛋白質(zhì)和脂肪含量牛乳基酸奶塊原料液，其DSC 分析結(jié)果如圖2 所示。 從圖中可知牛乳基酸奶塊原料液的的共晶點、共熔點以及玻璃化轉(zhuǎn)變溫度分別為-9.79，-3.87 ℃和-30.27 ℃。另外，其總水分、自由水和結(jié)合水質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為77.97%、59.46%和18.25%。 從以上結(jié)果看，牛乳基凍干酸奶塊原料液與大豆基酸奶塊原料液的凍干參數(shù)無明顯差別，因此兩體系的凍干程序可以通用。

圖2 牛乳基凍干酸奶塊凍干原料液共晶點、 共熔點及玻璃化轉(zhuǎn)變溫度DSC 熱圖Fig. 2 DSC thermogram of the eutectic point, melting point, and glass transition temperatures of freezedried dairy-based yogurt block raw material solution

原料液的共晶點和共熔點對產(chǎn)品的凍干曲線設(shè)計具有重要意義。 物料的共晶點是指混合體系內(nèi)的水完全凍結(jié)成為冰晶時的溫度，共熔點是指已凍結(jié)物料在加熱升溫開始熔化時的溫度。 理論上，預(yù)凍溫度只要低于物料共晶點溫度即可，而在實際生產(chǎn)中，為保證凍實，一般設(shè)定預(yù)凍溫度為物料共晶點以下10~15 ℃[13]。抽真空后，凍干機開始加熱為水分升華提供熱量，但是要控制熱量輸入水平，保證溫度接近且低于共晶點溫度，防止產(chǎn)品結(jié)構(gòu)崩解。

2.2 預(yù)凍溫度對大豆基凍干酸奶塊產(chǎn)品品質(zhì)的影響

2.2.1 預(yù)凍溫度對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及質(zhì)構(gòu)的影響圖3 顯示采用不同隔板溫度進行預(yù)凍時，物料溫度隨時間變化的曲線。 從圖3 可以看出，當(dāng)溫度分別設(shè)定-18 ℃和-25 ℃時， 隔板在10 min 之內(nèi)即下降到設(shè)定溫度； 當(dāng)設(shè)定溫度為-45 ℃時， 隔板需要90 min才能下降到設(shè)定溫度。 物料溫度降低明顯滯后于隔板溫度。 在室溫至0 ℃區(qū)間，對應(yīng)不同隔板設(shè)定溫度的料液溫度具有幾乎相同的變化趨勢。 然而，不同隔板溫度使物料達(dá)到共晶溫度所需要的時間有一定的差別，隔板溫度為-45、-25、-18 ℃時，樣品凍結(jié)時間分別為0.6、0.6、1.3 h，預(yù)凍溫度越高，樣品的凍結(jié)時間越晚。

圖3 不同預(yù)凍溫度下隔板與樣品的溫度Fig. 3 Temperature of baffle and sample at different prefreezing temperatures

圖4顯示不同隔板溫度預(yù)凍條件下產(chǎn)品的斷面結(jié)構(gòu)，-18 ℃預(yù)凍所得產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)較為疏松，冰晶斜向生長產(chǎn)生較大的內(nèi)部空間；-25 ℃預(yù)凍樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密， 且內(nèi)部空間大多為縱向生長冰晶產(chǎn)生，-45 ℃預(yù)凍產(chǎn)品出現(xiàn)較多塌陷，結(jié)構(gòu)致密，幾乎沒有內(nèi)部空間產(chǎn)生。 預(yù)凍溫度對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的影響使產(chǎn)品反映出不同的質(zhì)構(gòu)特性，如表1 所示，隨預(yù)凍溫度降低，結(jié)構(gòu)愈加緊密，產(chǎn)品的斷裂力有上升趨勢，-18 ℃預(yù)凍樣品斷裂時間最長，-25 ℃和-45 ℃預(yù)凍樣品的斷裂時間略有縮短。

表1 不同預(yù)凍溫度獲得產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)特性Table 1 Textural characteristics of products obtained at different pre-freezing temperatures

圖4 不同預(yù)凍溫度下的樣品斷面外觀Fig. 4 Cross-sectional appearance of samples at different pre-freezing temperatures

隔板設(shè)定溫度低可快速凍結(jié)，有利于較小冰晶的生成；隔板溫度設(shè)定高，慢速凍結(jié)則易產(chǎn)生較大冰晶。 預(yù)凍溫度為18 ℃時，料液內(nèi)上下層溫度差別不大，冰晶不定向生長，凍干產(chǎn)品具有疏松甚至易碎的質(zhì)構(gòu)特性，因此產(chǎn)品的斷裂力最小，斷裂時間最短；預(yù)凍溫度為-25 ℃時，較快的凍結(jié)速度，導(dǎo)致樣品料液內(nèi)出現(xiàn)較明顯的溫度梯度，因此出現(xiàn)冰晶定向生長的現(xiàn)象[14]。同時由于生成冰晶較小，凍干產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更為致密，在質(zhì)構(gòu)特性上表現(xiàn)出較高的斷裂力，斷裂時間比-18 ℃預(yù)凍所得產(chǎn)品稍短；-45 ℃預(yù)凍樣品料液溫度距玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較近，冰晶生成較小，升華形成的水汽通路過于狹小，易引起局部高壓或塌陷[15]，并使產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)強度過高。

2.2.2 預(yù)凍溫度對乳酸菌存活率的影響圖5 顯示以不同溫度預(yù)凍對產(chǎn)品中乳酸菌存活情況的影響，從圖5 可見，預(yù)凍過程會造成乳酸菌活菌數(shù)嚴(yán)重降低。 而不同預(yù)凍溫度對產(chǎn)品的乳酸菌存活率的影響有較大的差異。 其中-18 ℃預(yù)凍所得產(chǎn)品的乳酸菌存活率為33.29%，乳桿菌和雙歧桿菌存活率為14.11%；-25℃預(yù)凍所得產(chǎn)品乳酸菌存活率最高，為68.04%，乳桿菌及雙歧桿菌存活率為62.59%；-45 ℃預(yù)凍所得產(chǎn)品的乳酸菌存活率為58.22%，乳桿菌及雙歧桿菌存活率為36.24%。

圖5 不同預(yù)凍溫度對乳酸菌存活情況的影響Fig. 5 Effects of different pre-freezing temperatures on the viability of lactic acid bacteria

圖6 大豆基及牛基乳酸奶塊凍干前后乳酸菌活菌計數(shù)Fig. 6 Lactic acid bacteria count before and after freeze-drying in soy-based and dairy-based yogurt blocks

可以看出，-18 ℃預(yù)凍與-45 ℃預(yù)凍所得凍干產(chǎn)品的乳酸菌存活率均顯著低于-25 ℃。 在-18 ℃的預(yù)凍溫度下，料液降溫較慢，大量水分滲出細(xì)胞外，使細(xì)胞內(nèi)的離子濃度過高造成胞內(nèi)敏感蛋白質(zhì)的失活，同時細(xì)胞外冰晶較大，對乳酸菌活菌的殺傷效果最強；-25 ℃預(yù)凍條件下料液降溫速率適中，水分滲透和冰晶生成狀況較為平衡，因此對細(xì)胞造成的傷害較小[16]；-45 ℃可能是由于預(yù)凍溫度過低，水分來不及滲出胞外而在細(xì)胞內(nèi)生成冰晶導(dǎo)致細(xì)胞機械損傷，但由于降溫和結(jié)晶的速度較快，冰晶生成較小，因此對乳酸菌活菌總數(shù)影響較小。 不同體系內(nèi)的預(yù)凍過程，需要考慮凍結(jié)過程對細(xì)胞液滲透平衡的影響，凍結(jié)速度過快或過慢都對體系內(nèi)的活菌不利。

2.3 混料溫度對產(chǎn)品品質(zhì)的影響

2.3.1 不同混料溫度對凍干原料液及理化性質(zhì)的影響表2 顯示不同混料溫度所得料液的酸度與pH。混料前，大豆酸奶的初始酸度均為45.31 °T，pH為4.61。 從表2 可看出，真空混料后料液酸度均較混料之前有小幅度下降，但隨混料溫度上升，料液酸度稍有上升， 混料溫度對凍干原料液的酸度及pH 無顯著影響，主要是由于在該酸奶體系內(nèi)，所使用發(fā)酵劑中菌種主要為嗜熱鏈球菌，嗜熱鏈球菌在低pH 的條件下活動能力較弱， 且在該體系內(nèi)的活菌基本處于穩(wěn)定期，產(chǎn)酸量少，較高的混料溫度可能會加強體系內(nèi)乳酸菌活菌的活動能力，因此料液酸度出現(xiàn)了小幅度上升。 表3 為不同混料溫度對產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)特性的影響，因體系內(nèi)成分穩(wěn)定，在同等凍干條件下產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)無較大變化。

表2 不同混料溫度所得料液的滴定酸度及pHTable 2 Titratable acidity and pH of the feed solution obtained at different mixing temperatures

表3 不同混料溫度所得凍干產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)特性Table 3 Texture characteristics of freeze-dried products obtained at different mixing temperatures

2.3.2 不同混料溫度對乳酸菌存活率的影響表4與表5 分別顯示不同混料溫度所得凍干產(chǎn)品的總?cè)樗峋拇婊钋闆r以及乳桿菌和乳雙歧桿菌的存活情況。 從表4 可以看出，相較于15 ℃混料，25 ℃的混料溫度能夠顯著提高乳酸菌總數(shù)的凍干存活率，40 ℃混料對凍干產(chǎn)品的乳酸菌總數(shù)存活率提升作用不顯著， 并且其活菌數(shù)與25 ℃混料所得凍干產(chǎn)品無顯著差異；從表5 可以看出，該范圍內(nèi)混料溫度的調(diào)整對乳桿菌及乳雙歧桿菌的存活情況無顯著影響。 目前已有研究表明，凍干前進行適當(dāng)?shù)臏囟忍幚韺罹膬龈纱婊钅芰τ杏绊懀瑩?jù)Broadbent 等[17]在對乳酸菌進行的抗凍性研究中發(fā)現(xiàn)，在凍干前對活菌體系進行熱處理或冷處理能夠誘導(dǎo)細(xì)胞的脅迫應(yīng)激反應(yīng)，提高凍干體系內(nèi)活菌的存活率；Ziadi 等[18]也通過熱脅迫預(yù)處理的方式提高了乳酸乳球菌的凍干存活率。 凍干前進行特定溫度的處理能夠誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)激蛋白質(zhì)[19]，覆蓋在細(xì)胞膜表面從而形成一層假定的水化膜，在脫水過程中保證膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定[20]，有效增強細(xì)胞的抗凍能力和抗凍干能力，目前制備活菌粉的工藝中有較為理想的效果。 但由于在酸奶體系內(nèi)本身含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的牛乳或大豆蛋白， 以及小分子糖等具有較好凍干保護能力的成分，并且在混料前酸奶已經(jīng)經(jīng)過長時間的冷藏后熟處理，因此在混料過程中調(diào)整混料溫度對產(chǎn)品的復(fù)雜體系內(nèi)乳酸菌存活率的提升作用比較有限，在實際生產(chǎn)中無需特別控制。

表4 不同混料溫度所得凍干產(chǎn)品的乳酸菌存活情況Table 4 Viability of lactic acid bacteria in freeze-dried products-at different obtained mixing temperatures

表5 不同混料溫度所得凍干產(chǎn)品的乳桿菌＆ 乳雙歧桿菌存活情況Table 5 Viability of Lactobacillus and Lactobacillus bifidobacterium in freeze-dried products obtained at different mixing temperatures

2.4 乳基變化對凍干酸奶塊性質(zhì)的影響

在保證主要成分（蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物等）含量不變的情況下，將凍干酸奶原料液中的豆乳改變?yōu)榕Ｈ椋瑥亩疾烊榛鶎龈伤崮虊K性質(zhì)的影響。

2.4.1 質(zhì)構(gòu)特性經(jīng)測定，大豆基凍干酸奶塊斷裂力為1 255.87 g，斷裂時間為2.281 3 s，牛乳基凍干酸奶塊的斷裂力為937.75 g，斷裂時間為1.7207 s，可以看出，相較于牛乳基凍干酸奶塊，大豆基凍干酸奶塊的硬度顯著更高，斷裂時間明顯更長，可能在產(chǎn)品上體現(xiàn)出更強的硬度和韌性，酥脆度可能會成為相關(guān)產(chǎn)品的弱項。

2.4.2 乳酸菌存活情況圖7 顯示大豆基及牛乳基凍干酸奶塊的乳酸菌存活情況，牛乳基體系的產(chǎn)品中乳酸菌存活率約為71.12%，乳桿菌及雙歧桿菌存活率為69.31%；而大豆基體系中乳酸菌存活率僅為52.33%，乳桿菌及雙歧桿菌存活率為59.25%。

圖7 大豆基及牛乳基酸奶模擬體系中凍干前后乳酸菌活菌含量Fig. 7 Lactic acid bacteria count before and after freeze-drying in simulated systems of soy-based and dairy-based yogurt

由于兩體系發(fā)酵基的發(fā)酵能力和緩沖能力有一定差異，并且所使用的商業(yè)發(fā)酵劑更適合于牛乳環(huán)境的發(fā)酵，因此同等的發(fā)酵條件下，牛乳體系的pH 稍低，酸度稍高，同時具有更高的乳酸菌活菌基數(shù)， 經(jīng)測定， 大豆基酸奶塊凍干原料液的pH 為4.62，酸度為39.78 °T；而牛乳基凍干酸奶塊凍干原料液的pH 為4.50，酸度為42.59 °T。 可能由于發(fā)酵后更強的酸性環(huán)境更有利于誘導(dǎo)菌群之間的酸脅迫保護效應(yīng)[21]，再加上更高的活菌基數(shù)，使得牛乳體產(chǎn)品具有顯著高于大豆酸奶塊凍干原料液體系的菌體存活率。

由于牛乳和豆?jié){的發(fā)酵能力差異，牛乳基凍干料液和大豆基酸奶塊凍干料液中乳酸菌活菌的數(shù)目和生理狀態(tài)存在差異，為考察在活菌數(shù)量和生理狀態(tài)相同的條件下兩體系對乳酸菌的凍干保護能力，取調(diào)配后未接種的料液，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%乳酸溶液調(diào)節(jié)pH 至4.60， 殺菌后接入等量發(fā)酵劑制備成活菌含量相等的模擬體系， 分散均勻后直接凍干，并在凍干前后測定乳酸菌總數(shù)和乳桿菌及雙歧桿菌總數(shù)，結(jié)果如圖8 所示。

圖8 充氮包裝凍干產(chǎn)品中乳酸菌活菌含量隨貯藏時間的變化情況Fig. 8 Changes of live lactic acid bacteria with storage time in nitrogen-packed freeze-dried products

模擬體系中出現(xiàn)了與以上實驗結(jié)果不同的實驗結(jié)果， 在大豆基體系內(nèi)， 總?cè)樗峋拇婊盥蕿?0.58%， 乳桿菌及雙歧桿菌的存活率約為76.53%；而牛乳體系內(nèi)總?cè)樗峋拇婊盥蕿?5.17%，乳桿菌及雙歧桿菌存活率為60.39%。從以上實驗結(jié)果可以看出，在活菌基數(shù)相同，菌體狀態(tài)一致，環(huán)境pH 相同的條件下，大豆酸奶體系的凍干保護能力與牛乳體系的凍干保護能力較接近，甚至乳桿菌及雙歧桿菌的存活率顯著高于牛乳體系的存活率。 付博在研究不同保護劑對長雙歧桿菌的凍干保護作用的實驗中， 發(fā)現(xiàn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的脫脂乳粉與質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%的大豆蛋白的添加均能夠起到較好的凍干保護作用， 分別能夠使長雙歧桿菌的凍干存活率達(dá)到80%和75%左右[22]。

2.4.3 貯藏期間乳酸菌活菌數(shù)的變化市面上的凍干酸奶塊一般采用鋁箔袋封裝， 并置于室溫貯藏。因此模仿市面通常的包裝和貯藏方式，取上述2種原料制備的凍干酸奶塊，分別采用充氮或不充氮的鋁箔自封袋進行封裝后置于室溫貯藏，每周取樣測定樣品的乳酸菌活菌數(shù)和乳桿菌和雙歧桿菌活菌數(shù)，得出活菌數(shù)變化曲線如圖8 所示。 表6 顯示室溫貯藏30 d 后充氮和空氣包裝條件下大豆基及牛乳基酸奶塊的乳酸菌、乳桿菌及雙歧桿菌的存活情況。 可以看出，充氮包裝的條件下，貯藏期間牛乳基凍干酸奶塊產(chǎn)品中的總?cè)樗峋陆捣茸钚。?0 d時存活率為79.10%， 幾乎為大豆基產(chǎn)品的2 倍，說明嗜熱鏈球菌在牛乳體系內(nèi)的生理狀態(tài)和存活能力更好。 而乳桿菌和雙歧桿菌的計數(shù)結(jié)果上，兩樣品在30 d 時的存活率較為接近，且絕對數(shù)量處于同一數(shù)量級，益生菌含量均大于1.0×106CFU/g。

表6 凍干產(chǎn)品室溫貯藏1 個月后的乳酸菌存活情況Table 6 Lactic acid bacteria viability in freeze-dried products after one month storage at room temperature

從表6 可以看出， 在不充氮的包裝條件下，相較于牛乳基凍干酸奶塊，大豆基凍干酸奶塊的總?cè)樗峋拇婊盥实陀谂Ｈ榛闂U菌及雙歧桿菌的存活率相對高于牛乳基；從菌種的角度分析，在兩體系中，嗜熱鏈球菌的存活率均明顯高于乳桿菌和雙歧桿菌的存活率，可能是由于乳桿菌和雙歧桿菌為專性厭氧菌，而嗜熱鏈球菌為兼性厭氧菌，對氧氣的耐受能力更好，因此在采用空氣封裝的貯藏條件下，嗜熱鏈球菌的存活情況更好。 為保證凍干產(chǎn)品在儲藏期間較高的益生菌活菌量，建議對該產(chǎn)品采用充氮包裝。

3 結(jié) 語

以大豆和脫脂乳粉為原料分別制備大豆基和牛乳基凍干酸奶塊，探究了凍干原料液的理化性質(zhì)差異，并考察了預(yù)凍溫度和混料溫度對大豆基凍干酸奶塊的品質(zhì)的影響，以及大豆基與牛乳基凍干酸奶塊的品質(zhì)差異。結(jié)果表明，-25 ℃預(yù)凍條件下產(chǎn)品具有相對合適的質(zhì)構(gòu)和乳酸菌存活率，25 ℃和40℃的混料溫度能夠小幅提高產(chǎn)品的乳酸菌存活率。相較于以復(fù)原牛乳為原料的凍干酸奶塊，以大豆為原料的凍干酸奶塊的硬度和韌性更強，乳酸菌存活率較低，但大豆?jié){原料所含大豆蛋白自身具有較好的凍干保護能力。在貯藏30 d 后，充氮包裝條件下，乳桿菌和雙歧桿菌在大豆基凍干酸奶塊產(chǎn)品中的存活率同牛乳基產(chǎn)品中的存活率較為接近，空氣包裝條件下大豆基凍干酸奶塊的乳桿菌和雙歧桿菌的存活率則高于牛乳基產(chǎn)品。