不同干燥方式對發酵豆乳粉品質的影響

摘 要： 以活菌數、水分含量、感官品質、消化特性、貯藏穩定性、干燥能耗和得率為指標，探究發酵豆乳粉的最佳干燥方式。結果表明：真空冷凍干燥處理的發酵豆乳粉具有較高的乳酸菌活菌數、抗性淀粉含量和貯藏穩定性，并具有較好的色澤、外觀和沖調性，但其能耗高，生產效率較低;噴霧干燥處理的發酵豆乳粉具有較好的色澤、外觀和沖調性，且水分含量低，其乳酸菌活菌數和貯藏穩定性略低于真空冷凍干燥，貯藏6個月后的活菌數仍能保持在7.31 lg CFU／g，且其干燥速度快，能耗小，適于發酵豆乳粉的規模化生產;與其他兩種方式相比，45 ℃熱風干燥處理的發酵豆乳粉沖調性和貯藏穩定性最差。綜上，考慮到生產效率、能耗優勢和產品質量，建議在發酵豆乳粉生產中運用噴霧干燥技術。

關鍵詞： 發酵豆乳粉;干燥方式;貯藏期;品質

中圖分類號： TS 972.123.3"" 文獻標志碼： A"" 文章編號：

2095-8730（2024）03-0058-06

固體酸奶是液態酸奶經過冷凍干燥、噴霧干燥或薄層干燥等方法制得的產品，具有貨架期長、食用方便等特點，可作為固體飲料，也可以作為烘焙原料用于面包、糕點的生產。近年來，植物基酸奶——發酵豆乳因其營養價值、生物活性成分（異黃酮類、α-亞麻酸、大豆低聚糖、植物甾醇等）及潛在的健康益處［1-2］，越來越受到廣大消費者尤其是素食主義者和乳糖不耐受者的認可;同時國內外市場發酵豆乳產品單一，植物基酸奶固體產品幾乎未見。因此干燥發酵豆乳制備發酵豆乳粉，不僅可以豐富固態酸奶產品的種類，也可以滿足消費者對豆類發酵食品的需求。

目前真空冷凍干燥、噴霧干燥和低溫熱風干燥是被研究較多的發酵產品干燥方法。胡泊瀟［3］研究了大豆酸奶凍干塊的制備工藝，制得的產品充氮包裝后常溫保存30 d的乳酸菌活菌數（LAB）仍保持在107 CFU／g以上，其硬度和韌性更強。BAS-BELLVER等［4］通過不同溫度熱風干燥制備發酵西蘭花莖粉末，發現在50 ℃條件下植物乳桿菌CECT 749活菌數保持在107 CFU／g以上。鄭巨［5］利用保加利亞德氏乳桿菌和嗜熱鏈球菌混合發酵制備荔枝酸奶，并通過噴霧干燥制備荔枝酸奶粉，得到的產品在25 ℃貯藏90 d后乳酸菌活菌數仍保持在106 CFU／g以上，且沖調后溶解性好，無沉淀結塊。大量研究表明，不同干燥方式對發酵產品的品質、營養成分和乳酸菌活性均有一定影響，但對在不同干燥方式下對發酵豆乳粉品質及貯藏期乳酸菌活性對比分析的研究較少。

本研究利用前期篩選的乳酸菌組合發酵制備發酵豆乳，并分別采用真空冷凍干燥、噴霧干燥和45 ℃熱風干燥制備發酵豆乳粉，比較三種干燥方式對發酵豆乳粉品質、體外消化特性和貯藏期乳酸菌活菌數的影響，以確定發酵豆乳的最佳干燥方式，為植物基發酵乳粉研發和品質提升提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆：黑龍江省牡丹江市;植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum 201，Lp201）、發酵乳桿菌（Lactobacillus fermentum 202，Lf202）和戊糖乳桿菌（Lactobacillus pentosus 203，Lp203）：江蘇省乳品生物技術與安全控制重點實驗室;胃蛋白酶、α淀粉酶、淀粉葡萄糖苷酶、胰酶、淀粉糖苷酶和乙酸鈉緩沖液：北京索萊寶科技有限公司;BCA蛋白測定試劑盒、葡萄糖測定試劑盒：南京建成科技有限公司。

1.2 儀器與設備

Scientz-10ND冷凍干燥機：寧波新芝生物科技股份有限公司;YC-500噴霧干燥機：上海雅程儀器設備有限公司;HTG型立式鼓風干燥箱：上海精密儀器儀表有限公司;CR-400型柯尼卡美能達高精度色差儀：深圳市科維多科技有限公司。

1.3 試驗與方法

1.3.1 發酵豆乳的制備

參照邵童［6］的方法制備發酵豆乳。

1.3.2 發酵豆乳粉的制備

發酵豆乳分別采用真空冷凍干燥（H1）、噴霧干燥（H2）和45 ℃熱風干燥（H3）進行干燥，具體工藝參數如下：

H1：將發酵豆乳-80 ℃預凍12 h后，在溫度為-57 ℃、真空度為20 Pa、物料厚度為1 cm條件下，真空冷凍干燥48 h。

H2：參照鄭巨［5］的方法并稍做修改。干燥條件為：進風溫度120 ℃、進料速度500 mL／h、海藻糖添加量6％（以發酵豆乳質量計）。

H3：參照劉瑩萍［7］的方法并稍做修改。將發酵豆乳平鋪于干燥盤上，物料厚度1 cm、風速為1 m／s、45 ℃干燥36 h。

制備的發酵豆乳粉均過0.125 mm篩網后用食品級PA+PE材料進行真空包裝，置于-20 ℃冰箱貯藏9個月，每隔3個月測定樣品數據。

1.3.3 水分含量測定

參照周宇等［8］的方法進行水分含量測定。

1.3.4 乳酸菌活菌數測定

參照《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 乳酸菌檢驗》（GB 4789.35—2023）進行測定。

1.3.5 色澤測定

采用色差儀經白板與黑板校正后測定發酵豆乳粉的L*、a*、b*值，測定3次，取平均值［9］。

W=100-（100-L*）2+（a*）2+（b*）2（1）

式中：L*表示亮度，a*表示紅綠（正值為紅色，負值為綠色），b*表示黃藍（正值為黃色，負值為綠色），W代表白度值。

1.3.6 感官評價

按照《速溶豆粉和豆奶粉》（GB／T 18738—2006）中的豆乳粉感官要求對發酵豆乳粉進行感官評價。由10名（男女各5名）專業的感官評定人員分別對發酵豆乳粉的質感、氣味和滋味、沖調性3個方面進行評價。

1.3.7 復水鏡檢測定

將發酵豆乳粉用去離子水按1∶9比例復水，充分混勻后，在熒光顯微鏡100倍下觀察。

1.3.8 蛋白含量和體外蛋白消化率測定

參照曹偉超［10］的方法測定發酵豆乳粉的蛋白含量和體外蛋白消化率。

1.3.9 體外淀粉消化特性測定

參照ENGLYST等［11］的方法并修改測定發酵豆乳粉的淀粉體外消化率。發酵豆乳粉經過胃蛋白酶、α-淀粉酶及淀粉葡萄糖苷酶處理后，離心后采用葡萄糖測定試劑盒測定葡萄糖濃度。根據20 min和120 min數據計算快消化淀粉含量（RDS）、慢消化淀粉含量（SDS）和抗性淀粉含量（RS）。

RDS（%）=G20×0.9TS×100（2）

SDS（%）=（G120-G20）×0.9TS×100（3）

RS（%）=1-（RDS+SDS）（4）

式中：TS為樣品中淀粉含量，mg;G20為反應20 min時的葡萄糖含量，mg;G120為反應120 min時的葡萄糖含量，mg。

1.3.10 能耗測定

根據WANG等［12］的方法測量發酵豆乳干燥過程中所需的能耗。計算公式如下：

E=3 600×P×t÷（m0-m1）（5）

式中：E為干燥能耗，kJ／kg;P為功率，kW;m0為發酵豆乳初始質量，kg;m1為發酵豆乳粉質量，kg;t為干燥時間，h。

1.3.11 得率測定

發酵豆乳粉得率計算公式如下：

得率=M2÷M1×100%（6）

式中：M1為發酵豆乳干燥前質量，g;M2為發酵豆乳干燥后質量，g。

1.4 數據分析

實驗中每個處理重復3次，采用SPSS 22.0和Origin 2022進行數據分析及繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同干燥方式發酵豆乳粉基本性質

由圖1可知，3種干燥方式發酵豆乳粉的水分含量和乳酸菌活菌數均存在顯著差異（Plt;0.05），H2組水分含量最低，為4.35％，這與廖良坤［13］用噴霧干燥制備乳酸菌劑的水分含量較接近。對于干燥的發酵食品基質，水分含量越低，其貯藏穩定性越好。H1組乳酸菌活菌數最高，為8.94 lg CFU／g；其次H2組為8.67 lg CFU／g，H3組最低，為7.17 lg CFU／g。大多數乳酸菌菌體活性損失主要來自熱脅迫、氧化脅迫和脫水脅迫，乳酸菌適宜的生長溫度為37～43 ℃［14］。H3組菌株活性損失嚴重是因為熱風干燥時間比噴霧干燥長，45 ℃有氧環境下菌株產生自由基，自由基與菌株內氨基酸、脂質及核酸等發生氧化應激反應，導致細胞蛋白、脂質及核酸受到破壞［15］。H2組乳酸菌活性顯著低于H1組是因為菌株在噴霧干燥后期，逐漸暴露在熱空氣中，出口溫度高，熱脅迫使菌體內乳酸脫氫酶活性降低，乳酸脫氫酶無法引入雙鍵導致細胞膜的不飽和脂肪酸含量降低，細胞膜流動性下降，從而脫水干燥過程中細胞膜易損傷，菌體受損［15］。盡管真空冷凍干燥過程中產生冰結晶及脫水導致菌株遺傳物質DNA雙螺旋結構的穩定性下降，使得乳酸菌存活率下降，但是真空冷凍干燥快速冷凍升華對菌體的機械損傷較小［16］。上述結果說明真空冷凍干燥方式可較好保護發酵豆乳粉中乳酸菌活力。

2.2 不同干燥方式發酵豆乳粉色度分析

由表1可知，3種不同干燥方式的發酵豆乳粉的L*值、a*值、b*值、W值間差異均顯著（Plt;0.05），其中H2組L*值和W值最大，a*值和b*值最低，呈乳白色（圖2）;H3組L*值和W值最小，a*值和b*值最高，呈淡黃色（圖2）;H1組色度值介于兩組間，呈象牙白色（圖2）。發酵豆乳含有多酚氧化酶（PPO），PPO催化單酚氧化為鄰二酚，鄰二酚氧化為鄰醌，鄰醌相互作用形成有色產物。H3組呈淡黃色，可能是45 ℃恒溫干燥時間較長，有氧環境下發酵豆乳中的糖、酚類物質易發生酶促褐變反應。H1和H2組顏色偏白，可能是真空低溫環境和進風溫度為120 ℃時，發酵豆乳中大部分PPO的活性降低，導致兩組色澤褐變程度低［17］;總體而言，根據速溶豆粉和豆奶粉國家標準，3種發酵豆乳粉色澤均符合要求。

2.3 不同干燥方式發酵豆乳粉感官評價

發酵豆乳粉的感官評價結果如表2所示。H1和H2組外觀為粉末狀，無明顯結塊，復水沖調后易溶解，H3組外觀有顆粒，部分有結塊，復水沖調后不易溶解，可能是45 ℃恒溫長時間干燥，使得發酵豆乳中糖、水、粉不斷相互結合，形成不可逆轉的結塊，導致H3組沖調性差。發酵豆乳粉復水100倍鏡檢（圖3）可得到相同結果，H1和H2組復水沖調后顆粒均勻分散在液體中，H3組復水沖調后顆粒部分聚集成結塊分散在液體中，說明真空冷凍干燥和噴霧干燥更適合發酵豆乳粉的制備。

2.4 不同干燥方式發酵豆乳粉消化特性

由表3可知，H1組的蛋白質含量顯著高于H3組（Plt;0.05），與H2組無顯著性差異;H3組蛋白質含量最低，可能在45 ℃溫和條件下進行熱處理時，酶促褐變反應生成的醌類化合物與蛋白質發生縮合或氧化反應，導致蛋白質的流失。

體外蛋白質消化率（IVPD）是評價食品中蛋白質生物可及性的重要指標。由表3可知，H3組的IVPD顯著高于H1和H2組（Plt;0.05），而H1和H2組無顯著性差異（Pgt;0.05）。這是因為長時間溫和的熱處理使蛋白質結構發生變化，蛋白中氨基酸間的二硫鍵被破壞，原來被掩蔽的氨基酸殘基和更多的酶切位點暴露［18］，進而提高了H3組蛋白質消化率。

由表3可知，3組樣品的SDS含量無顯著性差異（Pgt;0.05），H1組的RDS含量顯著低于H3和H2組，RS含量顯著高于H3和H2組（Plt;0.05），而H3和H2組的RDS和RS含量無顯著性差異（Pgt;0.05）。這可能是在高水分含量和45 ℃恒溫處理下，發酵豆乳中部分淀粉的有序顆粒結構被破壞，促進了酶的物理可及性［19］，使H3組的RDS含量高;而H2組的RDS含量高，可能是噴霧干燥的高溫會破壞作物細胞壁，使原料中淀粉暴露并糊化，同時高壓蒸汽使淀粉糊化更完全［20］，從而提高淀粉了消化率;H1組由于低溫使α-淀粉酶活性降低，因此RDS含量低。

H1組的RS含量顯著高于H2和H3組，分別為6.64％和8.33％，因為低溫會促進淀粉老化，老化會使直鏈淀粉分子通過分子間氫鍵形成雙螺旋結構，雙螺旋相互疊加形成許多微小的晶核，晶核不斷生長，成熟后生成具有抗淀粉酶消化的直鏈淀粉結晶區，有利于提升抗性淀粉含量，增強抗消化能力［21］。降低RDS含量，提高RS含量對于抑制血糖水平升高具有重要意義，富含RS的食品具有較低的血糖指數，可見真空冷凍干燥處理的發酵豆乳粉具有更好的慢消化特性。

2.5 不同干燥方式發酵豆乳粉貯藏期活菌數變化

由圖4可知，隨著貯藏時間的延長，三組發酵豆乳粉的乳酸菌活菌數均呈逐漸下降趨勢。在整個貯藏期內，H1組的乳酸菌活菌數均顯著高于其他兩組;其次為H2組，H3組的活菌數最低（Plt;0.05）。在貯藏第3 個月時，H3組的活菌數下降至5.24 lg CFU／g，低于人體益生菌有效攝入劑量（6 lg CFU／g）;貯藏第6 個月時，H1和H2組的活菌數分別為7.45 lg CFU／g和7.31 lg CFU／g，保持在較高的活菌數水平;貯藏第9個月時，H1和H2組的活菌數下降至5.85 lg CFU／g和5.69 lg CFU／g，略低于6 lg CFU／g，這與GABRIAL等［22］研究的乳桿菌噴霧干燥和真空冷凍干燥菌粉的貯藏規律一致。由于真空冷凍干燥對乳酸菌菌體的損傷相對較小，因而在儲藏過程中乳酸菌的存活率高于噴霧干燥組。但與真空冷凍干燥相比，噴霧干燥生產效率高，更適于規模化的生產。且在本研究中，噴霧干燥的發酵豆乳粉在凍藏6個月時仍保持較高的活菌數，說明噴霧干燥是適于發酵豆乳粉的干燥方式。

2.6 不同干燥方式發酵豆乳粉能耗和得率對比

由圖5可知，H1組能耗顯著高于H2和H3組（Plt;0.05），H2組能耗最低，為H1組的10％，與張臣臣等［23］的研究結果相近。3種干燥方式的得率在13.81％～15.01％之間，得率由高到低分別為H3、H1、H2。得率的變化趨勢與最終干燥樣品的水分含量相關，H3組得率最高，這是因為45 ℃熱風干燥溫度較低，時間較長，導致樣品水分含量較大，從而H3組得率高。H1組得率低于H3組，可能是冷凍干燥過程中水分快速升華，使得率下降。H2組得率最低，可能是發酵豆乳懸液霧化后，置于高溫的流動熱空氣中，快速干燥，使得水分含量降至最低，表現為得率下降。

3 結論

本研究通過真空冷凍干燥、噴霧干燥和45 ℃熱風干燥技術制備發酵豆乳粉，結果表明，真空冷凍干燥可較好保持發酵豆乳粉的乳酸菌活性，其發酵豆乳粉具有較高抗性淀粉含量和貯藏穩定性，感官品質好，但能耗高，干燥時間長，設備、工藝復雜，生產效率低。與真空冷凍干燥不同，噴霧干燥的干燥時間短、能耗低、生產效率高，干燥質量接近真空冷凍干燥。因此，噴霧干燥既能保證產品質量，又能提高干燥效率，適用于發酵豆乳粉的規模化生產。

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Effect of different drying methods on the quality of fermented soymilk powder

WU Danfeng1，2， LIAN Xinyue1， HUANG Wenxin1， LU Ziyan1， SHEN Yun1， YI Yuwen3， CHEN Xia1，2，4

（1.School of Tourism and Cuisine， Yangzhou University， Yangzhou， Jiangsu 225127， China;2.Key Laboratory of Chinese Cuisine Intangible Cultural Heritage Technology Inheritance， Ministry of Culture and Tourism， Yangzhou， Jiangsu 225127， China;3.Sichuan Province Key Laboratory of Culinary Science， Sichuan Tourism University， Chengdu， Sichuan 610100， China;4.Jiangsu Province Key Laboratory of Dairy Biotechnology and Safety Control， Yangzhou， Jiangsu 225127， China）

Abstract： The optimal drying method for fermented soymilk powder was investigated using indicators such as the number of viable lactic acid bacteria， moisture content， sensory quality， digestive properties， storage stability， drying energy consumption and yield. The results showed that vacuum freeze-drying group had a higher number of viable lactic acid bacteria， higher resistant starch content and better storage stability， as well as better color， appearance and reconstitution properties， but it had high energy consumption and low" production efficiency . Spray drying group had better color， appearance and reconstitution properties， and low moisture content. Although its number of viable lactic acid bacteria and storage stability were slightly lower than vacuum freeze-drying group， the viable lactic acid bacteria count remained at 7.31 lg CFU/g after 6 months of storage. Additionally， spray drying group had a fast drying speed and low energy consumption， making it suitable for large-scale production of fermented soymilk powder. Compared to the other two methods， hot air drying group at 45 ℃ had the worst reconstitution properties and storage stability. In conclusion， considering production efficiency， energy consumption and product quality， spray drying technology is recommended for the production of fermented soymilk powder.

Key words：

fermented soymilk powder; drying method; storage period; quality

（責任編輯：趙 勇）