李松林

（淮陰工學(xué)院生命科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院食品工程系，江蘇淮安223003）

酸奶冰淇淋是以牛乳為主要原料，用乳酸菌發(fā)酵制成酸奶，在此基礎(chǔ)上添加奶粉、奶油、穩(wěn)定乳化劑等，經(jīng)均質(zhì)、老化、凝凍制成的含活性乳酸菌的健康保健型冰淇淋。它具備了酸奶和冰淇淋的雙重特點(diǎn)，既使傳統(tǒng)冰淇淋在營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和口感上更進(jìn)一步，又克服了酸奶貨架期短的缺點(diǎn)[1]。在-18 ℃下，乳酸菌處于休眠狀態(tài)不會(huì)繼續(xù)發(fā)酵，保質(zhì)期可達(dá)6 個(gè)月，但乳酸菌一旦進(jìn)入人體則會(huì)復(fù)活，能繼續(xù)生長(zhǎng)繁殖而發(fā)揮它的保健功能，因而有廣闊的市場(chǎng)前景[2]。雖然國(guó)內(nèi)外已開展酸奶冰淇淋的研究，但是對(duì)于其配方的優(yōu)化探索鮮見報(bào)道。

本實(shí)驗(yàn)采用中心組合設(shè)計(jì)和響應(yīng)面分析法對(duì)酸奶冰淇淋的配方進(jìn)行了優(yōu)化研究，旨在通過(guò)配料的優(yōu)化，為工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

鮮牛乳：淮安市郊區(qū)天然牧場(chǎng)提供；奶油：光明乳業(yè)；嗜熱鏈球菌（Streptoccus thermophilus，St）、保加利亞乳桿菌（Lactobacillius bulgaricus，Lb）：由淮陰工學(xué)院生化學(xué)院食品工程實(shí)驗(yàn)室保藏；蔗糖（黃原膠，瓜爾豆膠，單硬脂酸甘油酯）、穩(wěn)定劑：食品級(jí)。

1.2 酸奶冰淇淋的制備工藝流程

1.3 操作要點(diǎn)

1.3.1 酸奶制備要點(diǎn)

按照攪拌型酸奶生產(chǎn)工藝，殺菌條件100 ℃，冷卻到40 ℃，接入菌種，發(fā)酵至pH3.5～4.0 時(shí)，停止發(fā)酵，此時(shí)溶液的酸度較一般酸奶的酸度大，可用來(lái)增加冰淇淋的風(fēng)味[3]。

1.3.2 原料混合、配制

穩(wěn)定劑（黃原膠、瓜爾豆膠、蒸餾單硬脂酸甘油酯）按1 ∶2 ∶1 的比例混合，先用水浸泡使其充分分散、溶脹，與少量糖混合后，再加入適量熱水溶解。糖、奶油等用50 ℃～60 ℃的熱水溶解，溶解過(guò)程中要不斷攪拌。

1.3.3 殺菌

殺菌溫度80 ℃～85 ℃，殺菌時(shí)間10 min～15 min。

1.3.4 冷卻

為保證產(chǎn)品中的活性乳酸菌數(shù)，物料必須冷卻至40 ℃～45 ℃左右[4]。

1.3.5 均質(zhì)

均質(zhì)壓力20 MPa～25 MPa，溫度40 ℃～45 ℃。

1.3.6 老化、凝凍和硬化

4 ℃下老化6 h，有利于凝凍攪拌時(shí)提高膨脹率。在凝凍過(guò)程中要保持合適的進(jìn)氣量，以免物料凝凍成冰。凝凍后的冰淇淋立即根據(jù)需要灌注到不同的容器中成型，放入低溫（-25 ℃）下硬化，從而固定冰淇淋的組織狀態(tài)和保持硬度[5-6]。

1.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.4.1 單因素試驗(yàn)

分別考察影響產(chǎn)品品質(zhì)和風(fēng)味的主要原料：酸奶添加量、奶油添加量、白砂糖添加量及復(fù)合穩(wěn)定劑添加量對(duì)感官評(píng)定的影響。

1.4.2 酸奶冰淇淋的配方優(yōu)化

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，采用中心組合設(shè)計(jì)和響應(yīng)面分析法對(duì)酸奶冰淇淋的配方進(jìn)行優(yōu)化。試驗(yàn)因素及水平選取見表1。

表1 酸奶冰淇淋配方優(yōu)化試驗(yàn)的因素與水平Table 1 Factors and levels of the optimization experiment of the formula

1.5 感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)產(chǎn)品的色澤、口感、風(fēng)味、組織狀態(tài)和膨脹率等進(jìn)行綜合評(píng)定，樣品隨機(jī)提供給10 位有經(jīng)驗(yàn)的評(píng)審員，分別打分，取平均分為綜合評(píng)分。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 酸奶添加量對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響

酸奶添加量對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響，結(jié)果見圖1。

由圖1 可知，隨著酸奶添加量的增加，酸奶冰淇淋感官評(píng)定總評(píng)分先大后小，在添加量50%時(shí)總評(píng)分最高。因此，酸奶冰淇淋研制的最佳酸奶添加量為50%。當(dāng)酸奶添加量大于50%時(shí)，由于脂肪的降低，會(huì)導(dǎo)致膨化率降低，且產(chǎn)品的組織結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)冰晶而變得粗糙，最終致使感官評(píng)分降低[5]。

表2 酸奶冰淇淋感官評(píng)定表Table 2 Standard of sensory evaluation of yogurt ice cream

2.1.2 奶油添加量對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響

奶油添加量對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響，結(jié)果見圖2。

由圖2 可知，隨著奶油添加量的增加，酸奶冰淇淋感官評(píng)定總評(píng)分先大后小，在奶油添加量為10%時(shí)總評(píng)分最高。因此，酸奶冰淇淋研制的最佳奶油添加量為10%。

2.1.3 蔗糖添加量對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響

蔗糖添加量對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響，結(jié)果見圖3。

蔗糖不僅能賦予冰淇淋甜，同時(shí)可使產(chǎn)品具有細(xì)膩的組織結(jié)構(gòu)，還能降低產(chǎn)品凝凍溫度。由圖3 可知，隨著白砂糖添加量的增加，酸奶冰淇淋感官評(píng)定總評(píng)分先大后小，在白砂糖添加量為15%時(shí)總評(píng)分最高。因此，酸奶冰淇淋研制的最佳白砂糖添加量為15%。

2.1.4 復(fù)合穩(wěn)定劑添加量對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響

復(fù)合穩(wěn)定劑添加量對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響，結(jié)果見圖4。

由圖4 可知，隨著復(fù)合穩(wěn)定劑添加量的增加，酸奶冰淇淋感官評(píng)定總評(píng)分先大后小，在復(fù)合穩(wěn)定劑加量為0.7%時(shí)總評(píng)分最高。因此，酸奶冰淇淋的最佳復(fù)合穩(wěn)定劑添加量為0.7%。

2.2 中心組合設(shè)計(jì)及響應(yīng)面法優(yōu)化酸奶冰淇淋配方

酸奶冰淇淋配方的回歸正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案與結(jié)果如表3 所示。

利用Design-expert 軟件對(duì)表3 數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合，得到感官評(píng)分值Y 與自變量X1、X2、X3和X4的二次回歸方程為：Y=85.51+3.86X1+5.44X2+2.78X3+4.52X4- 2.57X1X2+ 0.80X1X3- 1.30X1X4- 0.76X2X3-0.0.87X2X4-3.12X3X4-2.04X12-3.88X22-3.95X32-4.77X42。對(duì)該模型進(jìn)行的方差分析及顯著性檢驗(yàn)結(jié)果見表4。

表3 酸奶冰淇淋配方的回歸正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案與結(jié)果Table 3 The program and results of orthogonal experiment of the yogurt ice cream formula

表4 響應(yīng)面試驗(yàn)方差分析Table 4 Variance analysis of response surface test

由表4 可知，酸奶添加量（X1）、奶油添加量（X2）、白砂糖添加量（X3）及復(fù)合穩(wěn)定劑添加量（X4）及其二次項(xiàng)，以及各因素之間的交互作用（X1X2、X3X4）對(duì)感官評(píng)分值的影響均在顯著水平以上。因變量與自變量之間的多元回歸關(guān)系是高度顯著的（復(fù)相關(guān)系數(shù)R2= 0.960 5），該模型對(duì)Y 值變化的描述程度為96.05 %，且失擬性檢驗(yàn)結(jié)果為不顯著，表明試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果可靠。

圖5 和圖6 中的響應(yīng)面及其等高線圖形較好地描述了酸奶添加量（X1）、奶油添加量（X2）、蔗糖添加量（X3）及復(fù)合穩(wěn)定劑添加量（X4）對(duì)酸奶冰淇淋配方的感官評(píng)分值的影響。

由等值線圖可知，擬合面感官評(píng)分最高值存在，即各因素都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的最適值。由圖5 可知，酸奶添加量和奶油添加量交互作用顯著，當(dāng)奶油添加量保持一定時(shí)，隨著酸奶添加量的增加，感官評(píng)分值增加。在圖6 中，當(dāng)復(fù)合穩(wěn)定劑添加量保持一定時(shí)，隨著蔗糖添加量的增加，感官評(píng)分值先增加后降低，感官評(píng)分最高值達(dá)到83.3。

由此可知，產(chǎn)品感官評(píng)分值與上述4 個(gè)因素均存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。由Design-expert 軟件分析得出各因素最優(yōu)水平組合為：X1=51%，X2=10.8 %，X3=15.6 %，X4=0.71%，Y=89.2。在該條件下重復(fù)三次實(shí)驗(yàn)，平均感官評(píng)分值為88.2，誤差為1.12%。這說(shuō)明采用五因素二次回歸正交組合設(shè)計(jì)尋求的最佳工藝條件是可行的。

3 結(jié)論

采用中心組合設(shè)計(jì)和響應(yīng)面分析法，得到酸奶冰淇淋的最佳配方：酸奶添加量51%、奶油添加量10.8%、蔗糖添加量15.6%、復(fù)合穩(wěn)定劑添加量0.71%，此時(shí)產(chǎn)品的感官評(píng)分值為89.2。

[1] 呂兵,章軍.酸奶冰淇淋的研制[J].食品工業(yè)科技,1998(4):33-34

[2] 劉學(xué)浩,王琪,孫強(qiáng),等.冷凍酸奶生產(chǎn)工藝的研制[J].食品科技,2004(1):67-69

[3] 侯振建,杜海麗.酸奶冰淇淋的配方及工藝條件[J].食品與機(jī)械,2003(6):37-38

[4] 高云,李杰,張彧,等.黑甜玉米酸奶冰淇淋的研制[J].食品科學(xué),2006,27(10):673-676

[5] 張紅兵,趙士豪,馬同鎖,等.香椿咖啡冰淇淋的制作[J].食品與藥品,2006,8(3):53-55

[6] 鄂衛(wèi)峰.大豆益生酸奶冰淇淋的研制[J].乳業(yè)科學(xué)與技術(shù),2006(3):118-120