張 雪,張 煌,莊軍輝,陳復生*

(1.河南牧業(yè)經(jīng)濟學院 食品與生物工程學院,河南 鄭州 450011;2.河南工業(yè)大學 糧油食品學院,河南 鄭州 450000)

我國是大豆的故鄉(xiāng),大豆栽培已有五千年的歷史。大豆是營養(yǎng)豐富的優(yōu)質(zhì)植物性蛋白質(zhì)資源[1],其不僅富含蛋白質(zhì)、脂肪,而且還含有獨特的生物活性物質(zhì),如大豆異黃酮、皂甙、多肽、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、低聚糖等,對不少疾病有防治和抑制作用[2]。西周至春秋時期,人們把大豆當作主食,同時也研制出豆?jié){等豆制品。《本草綱目》記載:“豆?jié){性平、味甘,利氣下水,制諸風熱,解諸毒”。大豆酸奶又稱為植物性酸奶,是豆?jié){深加工產(chǎn)品中的發(fā)酵類制品,具備了濃厚的組織與黏稠的口感,大大延長了豆?jié){的保質(zhì)期,與動物性酸奶相比,其最突出的優(yōu)點是無膽固醇,同時適合于乳糖不耐癥患者食用[3-4]。燕麥,又名雀麥,為禾本科植物,其性味甘平,能益脾養(yǎng)心、斂汗,可用于體虛自汗、盜汗或肺結(jié)核病人[5]。現(xiàn)代醫(yī)學研究表明:燕麥富含植物蛋白和膳食纖維,其可溶性膳食纖維含量高達3.6%[6],可溶性膳食纖維能促進腸胃蠕動,清理腸道垃圾,降低膽固醇、平穩(wěn)血糖,減少心血管疾病發(fā)生的風險,1997年美國食品和藥物管理局(food and drug administration,FDA)認定燕麥為功能性食物[7]。

目前,功能性乳制品的研制主要集中在以牛奶為原料的酸奶研制,而大豆發(fā)酵乳的研制及添加燕麥生產(chǎn)植物發(fā)酵奶的研究鮮有報道。燕麥大豆酸奶中的膳食纖維、零膽固醇和益生菌可調(diào)節(jié)腸道菌群,增加“腦腸軸線”的活性;隨著人們對發(fā)酵植物乳品及自身健康的關注,研究一種讓消費者安心,對環(huán)境友好又極具營養(yǎng)價值的新型乳品符合了市場和消費者需求。作為動物性酸奶的替代品,大豆酸奶的感官和質(zhì)構(gòu)是影響其能否被消費者接受的關鍵,然而目前大豆酸奶普遍存在著產(chǎn)酸不足、感官平淡、質(zhì)構(gòu)不細膩等問題。本試驗以大豆為原料,加入燕麥和低聚木糖來改善大豆酸奶的感官,加入穩(wěn)定劑及采用均質(zhì)處理來改善大豆酸奶品質(zhì),選用保加利亞桿菌(Lactobacillus bulgaricus)、嗜熱鏈球菌(Streptococcusthermophilus)及雙歧桿菌(Bifidobacterium)作為發(fā)酵劑,生產(chǎn)發(fā)酵型燕麥大豆酸奶,并研究大豆燕麥植物發(fā)酵乳的工藝優(yōu)化及質(zhì)量控制措施,為大豆和燕麥的深加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黃豆、燕麥片:鄭州丹尼斯超市;低聚木糖(食品級):山東龍力生物科技股份有限公司;麥芽糊精、黃原膠(均為食品級):鄭州江大生物科技有限公司;乳酸菌發(fā)酵劑(保加利亞桿菌/嗜熱鏈球菌/雙歧桿菌1∶1∶1):北京川秀國際貿(mào)易有限公司;混合磷酸鹽(pH 6.86)、鄰苯二甲酸氫鉀(pH 4.00)(均為分析純):天津市科密歐化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

JY5002電子天平:上海市舜宇恒平科學儀器有限公司;pHSJ-3F酸度計:上海雷磁儀器股份有限公司;XDLT-TP手持式糖度計:啟達實業(yè)科技有限公司;SW-CJ-1F超凈工作臺:蘇州凈化設備有限公司;PYX-DHS恒溫培養(yǎng)箱:上海躍進醫(yī)療器械廠;GYB40-10S高壓均質(zhì)機:上海東華高壓均質(zhì)機廠;LDZX-50KBS高壓滅菌鍋:上海申安醫(yī)療器械廠。

1.3 方法

1.3.1 燕麥大豆酸奶加工工藝流程及操作要點

操作要點:

原料挑選:選擇顆粒飽滿、無蟲害、無霉變的大豆,剔除可能含有的土塊、沙石等雜質(zhì)。

前處理:挑選后的大豆,用清水淘洗干凈。

浸泡、去皮:將除雜、清洗后的黃豆于2.5倍水中浸泡,25℃浸泡12 h,泡漲的黃豆質(zhì)量約為原來的2倍,去皮。

熱磨漿:以豆水質(zhì)量比1∶5,90℃熱水磨漿。

過濾:過100目篩得純豆乳備用。

加甜味劑、穩(wěn)定劑和燕麥:向過濾后的豆乳中添加甜味劑、穩(wěn)定劑和燕麥,經(jīng)過攪拌充分溶解。

均質(zhì):將混合后的豆乳經(jīng)65℃、30MPa均質(zhì)處理20min。

滅菌、冷卻:殺菌溫度95℃,10 min,冷卻至42℃。

接種發(fā)酵劑、發(fā)酵、冷藏:按0.06 g/L的接種量添加發(fā)酵劑,混勻全溶解后分裝,然后于42℃發(fā)酵8 h,置于4℃冷藏24 h后熟即得燕麥大豆酸奶。

1.3.2 燕麥大豆酸奶配方優(yōu)化

(1)單因素試驗

每組在豆?jié){500mL的基礎上,分別添加燕麥(0、2g/mL、4g/mL、6g/mL、8g/mL、10g/mL),發(fā)酵劑(0.2g/mL、0.4g/mL、0.6g/mL、0.8g/mL、1.0g/mL),穩(wěn)定劑(麥芽糊精∶黃原膠=1∶1)(0、0.5 g/mL、1.0 g/mL、1.5 g/mL、2.0 g/mL、2.5 g/mL),低聚木糖(0、1.4 g/mL、2.8 g/mL、4.2 g/mL、5.6 g/mL、7.0 g/mL),探討其對燕麥大豆酸奶品質(zhì)的影響。

(2)正交試驗

在單因素試驗基礎上,以感官評分為評價指標,采用正交試驗考察燕麥添加量(A),發(fā)酵劑添加量(B),穩(wěn)定劑(麥芽糊精∶黃原膠=1∶1)添加量(C)及穩(wěn)定劑添加量(D)對燕麥大豆酸奶感官品質(zhì)的影響,正交試驗因素與水平見表1。

表1 燕麥大豆酸奶配方優(yōu)化正交試驗因素與水平Table1 Factors and levels of orthogonal experiments for formula optimization of oat soy yogurt g/mL

1.3.3 指標測定方法

(1)pH值及酸度的測定

樣品后熟后從冰箱中取出并迅速恢復到室溫后,用玻璃棒將凝乳攪拌均勻,使用pH計測定樣品的pH值;樣品的酸度值參考GB 5431.34—2010《乳和乳制品酸度的測定》中的方法進行測定[8]。

(2)可溶性固形物的測定

根據(jù)GB/T 12143—2008《飲料通用分析方法》測定可溶性固形物[9]。

(3)持水力的測定[10]

取30 g接種后的發(fā)酵豆乳,在離心管中42℃發(fā)酵4 h后取出,4℃冷藏后24 h后,將樣品在20℃、3 000 r/min條件下離心10 min,去除清蛋白后稱質(zhì)量。

式中:W1為離心后樣品的質(zhì)量,g;W2為離心前樣品的質(zhì)量,g。

(4)感官評分標準[11-12]

以色澤、滋味、氣味、口感及組織狀態(tài)作為感官評價的項目,請10位有感官評價經(jīng)驗的人員對樣品進行評分,滿分100分,感官評分標準見表2。

表2 燕麥大豆酸奶的感官評分標準Table2 Sensory evaluation standards of oat soybean yogurt

1.3.4數(shù)據(jù)分析

各指標檢測重復次數(shù)n=3,采用SPSS統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)處理及相關分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 燕麥添加量對燕麥大豆酸奶品質(zhì)的影響

表3 燕麥添加量對燕麥大豆酸奶品質(zhì)的影響Table3 Effects of oat addition on the quality of oat soybean yogurt

由表3可知,隨著燕麥添加量的增加,發(fā)酵燕麥豆乳的pH越來越低,且差異顯著(P＜0.05),當燕麥添加量為6g/mL時,pH達到最低為4.16,酸度達到最高為84.6°T,可溶性固形物最高為11.5%,感官評分最高為80分,表明益生菌在燕麥添加量適中時,能夠更好地生長產(chǎn)酸,并使可溶性固形物呈逐漸升高。此時發(fā)酵豆乳酸甜適口,黏稠度適宜。

持水力可表征凝膠結(jié)構(gòu)的均一和穩(wěn)定性。大豆酸奶中乳清析出越多,凝膠結(jié)構(gòu)越不穩(wěn)定。不同燕麥添加量大豆酸奶在24 h后熟后的持水力測定結(jié)果見圖1。

圖1 燕麥添加量對大豆酸奶持水力的影響Fig.1 Effects of oat addition on the water holding capacity of oat soybean yogurt

由圖1可知,燕麥中植物蛋白含量高達15.6%[13],添加燕麥的樣品持水力顯著高于純大豆酸奶(P＜0.05),持水力隨著燕麥添加量在0～6 g/mL范圍內(nèi)的增加而增大,但燕麥添加量＞6 g/mL之后,增加趨緩;原因可能為原料豆乳總固形物含量增加,特別是蛋白含量的增加,有利于形成更堅硬致密的凝膠因而乳清析出減少。因此,最適燕麥添加量為6 g/mL。

2.2 發(fā)酵劑添加量對大豆酸奶品質(zhì)的影響

pH及酸度是衡量大豆酸奶品質(zhì)及口感的一項重要指標。由表4可知,發(fā)酵劑添加量對燕麥大豆酸乳pH值具有顯著性影響(P＜0.05),隨著發(fā)酵劑添加量的增加,pH值先下降,然后基本不變;酸度隨發(fā)酵劑添加量增加而增大,在0.2～0.6 g/mL范圍內(nèi)增幅劇烈,發(fā)酵劑添加量＞0.6 g/mL之后增加趨緩;可溶性固形物緩慢增加;當發(fā)酵劑添加量為0.6 g/mL時,感官評分最高,此時大豆酸奶酸甜可口。

表4 發(fā)酵劑添加量對燕麥大豆酸奶品質(zhì)的影響Table4 Effects of fermentation starter addition on the quality of oat soybean yogurt

持水能力越強,說明大豆酸奶形成的凝膠越強、越致密。不同發(fā)酵劑添加量的燕麥大豆酸奶在24h后熟后的持水力測定結(jié)果見圖2。

圖2 發(fā)酵劑添加量對燕麥大豆酸奶持水力的影響Fig.2 Effect of fermentation starter on the water holding capacity of oat soybean yogurt

由圖2可知,持水力隨著發(fā)酵劑添加量在0.2～0.6 g/mL范圍內(nèi)的增加而增大,但發(fā)酵劑添加量＞0.6 g/mL之后,持水力增加趨緩。因此,最佳發(fā)酵劑添加量為0.6 g/mL。

2.3 穩(wěn)定劑添加量對大豆酸奶品質(zhì)的影響

由表5可知,隨著穩(wěn)定劑添加量增加,對大豆酸奶的pH值影響不顯著(P＞0.05),黃原膠和麥芽糊精具有增稠、不易沉淀分層的作用,二者復配用在豆奶等營養(yǎng)體閑食品,具有良好的口感和速溶增稠效果,避免沉淀分層現(xiàn)象,且能吸收豆腥味,延長保持期[14]。隨著穩(wěn)定劑添加量的增加,pH逐漸降低,但整體變化不顯著(P＞0.05)。可溶性固形物逐漸升高,感官評分先升高再降低,酸度逐漸增大。當穩(wěn)定劑添加量為2.0 g/mL時,沒有沉淀分層,質(zhì)地細膩,黏稠度適宜,風味最好。

表5 穩(wěn)定劑添加量對燕麥大豆酸奶品質(zhì)的影響Table5 Effects of stabilizer addition on the quality of oat soybean yogurt

圖3 穩(wěn)定劑添加量對燕麥大豆酸奶持水力的影響Fig.3 Effect of stabilizer addition on water holding capacity of oat soybean yogurt

由圖3可知,添加穩(wěn)定劑的大豆酸奶在24 h后熟后的持水力,隨著穩(wěn)定劑添加量的增加,在0～2.0 g/mL范圍增加明顯,穩(wěn)定劑添加量＞2.0 g/mL之后,持水力的增加趨緩。因此,最適穩(wěn)定劑添加量為2.0 g/mL。

2.4 低聚木糖添加量對大豆酸奶品質(zhì)的影響

低聚木糖也稱木寡糖,是以木聚糖為底物通過內(nèi)切木聚糖酶水解木聚糖的β-1,4糖苷鍵而得到的以木二糖、木三糖為主要成分的低聚木糖混合物[15]。低聚木糖是一種功能性低聚糖,其主要有效成分屬不消化但可發(fā)酵糖,可順利通過胃和小腸,直接進入大腸內(nèi)被腸道有益細菌利用,并被分解為乙酸、丙酸和丁酸等短鏈脂肪酸[16],短鏈脂肪酸不僅能為腸黏膜細胞提供能量,促進細胞的生長代謝,還可降低結(jié)腸內(nèi)pH值環(huán)境,抑制有害菌的生長[17],所以低聚木糖被稱為益生菌的增殖因子。由表6可知,低聚木糖添加量對大豆酸奶pH值影響不顯著(P＜0.05),隨著低聚木糖添加量的增加,可溶性固形物呈現(xiàn)先升高再下降的趨勢;pH先升高再下降,但總體變化不大。低聚木糖主要起甜味劑的作用,改善大豆酸奶的口感,感官評分先增加再降低。當?shù)途勰咎翘砑恿繛?.2 g/mL時,大豆酸奶酸甜適口。

表6 低聚木糖添加量對燕麥大豆酸奶品質(zhì)的影響Table6 Effect of xylooligosaccharide addition on the quality of oat soybean yogurt

圖4 低聚木糖添加量對燕麥大豆酸奶持水力的影響Fig.4 Effect of xylooligosaccharide addition on water holding capacity of oat soybean yogurt

由圖4可知,添加甜味劑的大豆酸奶在24 h后熟后的持水力隨著甜味劑添加量在0～4.2 g/mL范圍內(nèi)的增加而增大。當?shù)途勰咎翘砑恿浚?.2 g/mL之后,大豆酸奶持水力增加趨緩。

因此,綜上所述,最適低聚木糖添加量為4.2 g/mL。

2.5 燕麥大豆酸奶配方優(yōu)化正交試驗

在單因素試驗基礎上,以感官評分為評價指標,采用正交試驗考察燕麥添加量(A),發(fā)酵劑添加量(B),穩(wěn)定劑(麥芽糊精/黃原膠1∶1)添加量(C)及低聚木糖添加量(D)對燕麥大豆酸奶感官品質(zhì)的影響,正交試驗結(jié)果與分析見表7,方差分析見表8。

由表7可知,對燕麥大豆酸奶感官及品質(zhì)影響順序為A＞B＞C＞D,即燕麥添加量＞發(fā)酵劑添加量＞穩(wěn)定劑添加量＞低聚木糖添加量。極差分析得到的最優(yōu)水平組合是A2B2C1D2,即燕麥添加量為6.0 g/mL,發(fā)酵劑添加量0.60g/mL,穩(wěn)定劑添加量1.8g/mL,低聚木糖添加量4.2g/mL。在此最佳配方條件下,進行3次驗證試驗,制成的大豆酸奶感官品質(zhì)最佳,感官評分為90分。

由表8可知,燕麥及發(fā)酵劑添加量對結(jié)果影響顯著(P＜0.05),穩(wěn)定劑及低聚木糖添加量對結(jié)果影響不顯著(P＞0.05)。

表7 燕麥大豆酸奶配方優(yōu)化正交試驗結(jié)果與分析Table7 Results and analysis of orthogonal experiments for formula optimization of oat soybean yogurt

表8 正交試驗結(jié)果方差分析Table8 Variance analysis of orthogonal experiments results

3 結(jié)論

復合發(fā)酵助劑處理對大豆酸奶的影響試驗結(jié)果表明,在燕麥大豆酸奶配方優(yōu)化的正交試驗中,燕麥添加量影響最顯著,其次為發(fā)酵劑。在此優(yōu)化條件下制成的燕麥大豆酸奶感官品質(zhì)最佳,感官評分為90分。該產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)細膩、潤滑,口感酸甜適中,風味濃郁,既含有大豆及燕麥天然營養(yǎng)成分,也為大豆、燕麥產(chǎn)品開發(fā)利用提供了新的途徑。