徐澤琦,周 芳,李雪琪,呂志華,于雪楓,馬 玲
(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,山西晉中 030801)
大豆發(fā)酵酸奶是由大豆制漿(即豆奶)后,加入少量奶粉或新鮮牛奶及某些可供益生菌利用的糖類(lèi)作為發(fā)酵促進(jìn)劑,經(jīng)益生菌發(fā)酵而成[1]。甜菊糖苷以其低熱量(約為蔗糖的1/300)和高甜度(蔗糖的200~300倍)被認(rèn)定為可替代蔗糖的第三保健糖源,對(duì)糖尿病、口腔齲齒、肥胖癥、高血壓等有一定的治療效果[2]。發(fā)酵酸豆奶將植物蛋白與動(dòng)物蛋白有效結(jié)合起來(lái),富含對(duì)人體有益的活性乳酸菌、蛋白質(zhì)、氨基酸等,不含膽固醇[3-6],特別適用于乳糖不耐癥患者,對(duì)肥胖、高膽固醇血癥、心臟病、糖尿病和骨質(zhì)酥松癥[7]等均有輔助預(yù)防作用。因此,甜菊糖苷可作為一種優(yōu)質(zhì)的保健型蛋白發(fā)酵制品。低糖酸奶通過(guò)使用其他甜味劑代替部分白砂糖,降低酸奶的能值,既可以滿足高血糖、肥胖病人喝酸奶的欲望,又不會(huì)使他們的血糖和體重發(fā)生過(guò)分波動(dòng)[8]。
試驗(yàn)以豆奶、牛奶比,保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌、副干酪乳桿菌混合發(fā)酵乳和甜菊糖苷代替蔗糖的比例為變量。通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)設(shè)計(jì),利用感官評(píng)價(jià)及黏度計(jì)、pH計(jì)等儀器進(jìn)行品質(zhì)評(píng)定,確定最佳生產(chǎn)工藝配方,為低糖大豆發(fā)酵酸奶的開(kāi)發(fā)提供技術(shù)參數(shù)。
生鮮牛乳、蔗糖(食品級(jí)),均為市售;NaOH、NaHCO3,分析純。
菌種:保加利亞乳桿菌(Lactobacillus.bulgaricus)、嗜熱鏈球菌(St.thermophilus)、副干酪乳桿菌(Lactobacillus.paracasei),山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院畜產(chǎn)品加工實(shí)驗(yàn)室保存。
SW-CJ-2FD型超凈工作臺(tái),蘇州凈化設(shè)備有限公司產(chǎn)品;0~4℃冰箱、GSP-9270MBE型隔水式恒溫培養(yǎng)箱,上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠產(chǎn)品;NDJ-1型指針式黏度計(jì),上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品;ST2100 pH計(jì),奧豪斯國(guó)際貿(mào)易上海有限公司產(chǎn)品;FA2004型電子分析天平,太原市威爾佳科技有限公司產(chǎn)品;LD5-2B型低速離心機(jī),北京雷勃爾醫(yī)療器械有限公司產(chǎn)品;磨漿機(jī)。
1.3.1 菌種活化
將生鮮牛乳滅菌后冷卻至室溫,分裝至已滅菌的小試中各10 mL,分別接種保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌凍干粉,置于42℃恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng),接種副干酪乳桿菌凍干粉置于37℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng),反復(fù)傳代,直至生長(zhǎng)穩(wěn)定符合發(fā)酵劑要求。
1.3.2 凝固型大豆酸奶的工藝流程
1.3.3 操作要點(diǎn)
(1)豆乳的制備。挑選成熟度好的大豆,剔除雜質(zhì)和霉變顆粒,用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的NaHCO3溶液常溫浸泡12 h,去除黃豆的豆腥味[9],按豆∶水=1∶8的比例進(jìn)行混合,去皮后磨漿,將打好的豆?jié){用2層紗布過(guò)濾2次[10],煮沸滅菌。
(2)配料混合。豆?jié){和牛奶的比例會(huì)影響香氣口感、組織狀態(tài)等重要的指標(biāo),以3%的接種量進(jìn)行接種,總糖的添加量為7%(其中30%的蔗糖由甜菊糖苷替代),選用豆?jié){和牛奶的配比分別為2∶8,3∶7,4∶6,5∶5,6∶4,在42℃條件下發(fā)酵4 h,以感官評(píng)價(jià)等指標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn),確定豆奶配比對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響。
(3)糖的添加。由艾嘯威等人[11]的研究可知將甜菊糖添加入酸奶時(shí),用甜菊糖取代30%~50%的蔗糖量,制得的酸奶顏色均一、組織細(xì)膩、酸爽可口,具有甜菊糖特有香味且與常見(jiàn)的市售酸奶在感官喜好方面無(wú)顯著性差別。在此基礎(chǔ)上試驗(yàn)中總糖的添加量為7%,分別采用甜菊糖苷替代20%,30%,40%,50%,60%,根據(jù)甜菊糖苷與蔗糖的甜度比值(1∶300)來(lái)添加甜菊糖苷的量,以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)確定甜菊糖苷替代量對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響。
(4)接種發(fā)酵。分別采用副干酪乳桿菌∶保加利亞乳桿菌∶嗜熱鏈球菌=1∶1∶1,2∶1∶1,3∶1∶1,4∶1∶1,0∶1∶1在無(wú)菌條件下接種于已冷卻好的豆奶中,豆?jié){和牛奶的比例為2∶8,糖添加量為7%,甜菊糖苷替代30%的蔗糖,以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)確定菌種比對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響。
1.3.4 關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化
在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,以豆?jié){與牛奶配比(A)、甜菊糖苷替代量(B)、菌種比(C)、發(fā)酵時(shí)間(D)4個(gè)因素,選擇4個(gè)因素各3個(gè)水平,采用L9(34)進(jìn)行正交試驗(yàn)確定最佳配比。
大豆發(fā)酵酸奶正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。
表1 大豆發(fā)酵酸奶正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)
1.3.5 pH值和黏度的測(cè)定
pH值用ST2100 pH計(jì)測(cè)定,黏度用NDJ-1指針式黏度計(jì)測(cè)定。
1.3.6 酸度的測(cè)定[12]
取10 g發(fā)酵乳于三角瓶中,加入20 mL蒸餾水,滴入2~3滴酚酞指示劑,用濃度為0.1 mol/L的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,不斷輕微搖動(dòng),直至微紅色在30 s內(nèi)不消失為止。樣品的酸度按下面公式計(jì)算:
式中:C——標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉的濃度,mol/L;
V——滴定所消耗標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉的體積,L;
m——樣品的質(zhì)量,g;
0.1——酸度理論定義NaOH摩爾濃度,mol/L。
1.3.7 發(fā)酵乳持水力的測(cè)定[13]
準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量樣品于離心管中,以轉(zhuǎn)速4 000 r/min離心10 min后,去除上清液后稱量。樣品的保水性按下式計(jì)算:
式中:m1——離心前所稱取樣品質(zhì)量,g;
m2——離心后去掉上清液樣品的質(zhì)量,g。
1.3.8 感官評(píng)定方法
邀請(qǐng)9名學(xué)生進(jìn)行感官評(píng)價(jià),采用百分制評(píng)分,從色澤、滋味、爽滑度、黏稠度、酸甜比和整體喜好6個(gè)方面進(jìn)行評(píng)定。
感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。
2.1.1 豆?jié){和牛奶配比單因素試驗(yàn)結(jié)果
不同豆奶牛奶配比對(duì)大豆酸奶品質(zhì)的影響見(jiàn)表3。
由表3可知,豆?jié){與牛奶的添加量對(duì)發(fā)酵成品的感官、酸度、pH值和持水力均有影響,豆奶配比為5∶5時(shí)成品的酸度較低未達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)≥70°T),產(chǎn)酸最少,豆?jié){添加量較多時(shí),成品感官評(píng)分較低,持水力也隨之降低;豆奶配比為5∶5和6∶4時(shí)成品較為黏稠,持水力低,且成品有明顯豆腥味,色澤偏黃不均勻;豆奶配比為3∶7和4∶6時(shí)成品口感較好;豆奶配比為2∶8時(shí)感官評(píng)分最高,成品色澤呈淡黃色,結(jié)合有奶香味和大豆特有的風(fēng)味,酸味適中,持水力也較好。綜合上述原因,在正交試驗(yàn)中的豆奶配比設(shè)為2∶8,3∶7,4∶6。
表2 感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)
表3 不同豆奶牛奶比例對(duì)大豆酸奶品質(zhì)的影響
2.1.2 甜菊糖苷替代量單因素試驗(yàn)結(jié)果
不同甜菊糖苷替代量對(duì)大豆酸奶品質(zhì)的影響見(jiàn)表4。
表4 不同甜菊糖苷替代量對(duì)大豆酸奶品質(zhì)的影響
由表4可知,甜菊糖苷替代蔗糖量對(duì)發(fā)酵成品的pH值影響不大,當(dāng)甜菊糖苷代替較多蔗糖時(shí),成品酸度下降,分析原因可能是甜菊糖苷添加量較多時(shí)會(huì)抑制菌種生長(zhǎng)[14],使得產(chǎn)酸能力變?nèi)酰瑫r(shí)產(chǎn)品的持水力也會(huì)有所下降。當(dāng)甜菊糖苷代替50%和60%的蔗糖時(shí),對(duì)感官品質(zhì)有很大影響,甜菊糖苷會(huì)產(chǎn)生后甜味,風(fēng)味不佳,且成品組織狀態(tài)不佳。因此,在正交試驗(yàn)中設(shè)甜菊糖苷替代量為20%,30%,40%。
2.1.3 接種菌種配比單因素試驗(yàn)結(jié)果
不同菌種配比對(duì)大豆酸奶品質(zhì)的影響見(jiàn)表5。
由表5可知,混合菌種配比對(duì)于各指標(biāo)均有影響,與不添加副干酪乳桿菌做比較可以看出,隨著副干酪乳桿菌添加量比例增加,保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌配比減少時(shí),發(fā)酵成品的黏度下降,產(chǎn)酸能力變?nèi)?,pH值也隨之升高,這可能是因?yàn)楸<永麃喨闂U菌具有較強(qiáng)的產(chǎn)酸能力,而且副干酪乳桿菌在混合菌中不是優(yōu)勢(shì)菌種,生長(zhǎng)速度較慢,副干酪乳桿菌的過(guò)量增加也會(huì)使得產(chǎn)品的持水力降低,同時(shí)感官評(píng)分也會(huì)稍有下降。綜合考慮,應(yīng)適量添加副干酪乳桿菌,所以在正交試驗(yàn)中設(shè)副干酪乳桿菌∶保加利亞乳桿菌:嗜熱鏈球菌配比為0∶1∶1,1∶1∶1,2∶1∶1。
表5 不同菌種配比對(duì)大豆酸奶品質(zhì)的影響
正交試驗(yàn)結(jié)果分析見(jiàn)表6。
表6 正交試驗(yàn)結(jié)果分析
由表6可知,各因素影響產(chǎn)酸能力大小順序?yàn)榫N配比>發(fā)酵時(shí)間>豆奶配比>甜菊糖苷替代量,隨著益生菌配比增加,混合菌的產(chǎn)酸作用減弱,這正與單因素試驗(yàn)結(jié)論相同。而各因素影響感官的大小順序?yàn)槎鼓膛浔龋咎鹁仗擒仗娲浚揪N比例>發(fā)酵時(shí)間,豆?jié){的添加量會(huì)很大程度上影響成品的口感。由表6還可以看出,感官評(píng)分最高的工藝水平組合為A1B2C2D2,根據(jù)感官評(píng)分極差值分析最佳工藝水平組合為A1B2C1D2,根據(jù)2組工藝試驗(yàn)結(jié)果與分析,可以得出最佳甜菊糖苷低糖大豆發(fā)酵酸奶的工藝配方為A1B2C1D2:豆奶配比為2∶8,菌種比例為1∶1∶1,甜菊糖苷替代蔗糖量為30%,發(fā)酵時(shí)間為4 h。
在最佳工藝下發(fā)酵的成品酸度為78°T,黏度為2 695 mPa·s,pH值為4.26,持水力為72.63%,感官評(píng)分82分,產(chǎn)品口感爽滑、酸甜適中,有豆奶特有的香味,也增加了少部分甜菊糖苷特有的后甜味。4 結(jié)論
通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)得到甜菊糖苷低糖大豆發(fā)酵酸奶的最佳工藝配方為豆?jié){和牛奶的配比2∶8,LP-33∶Lc∶St的配比1∶1∶1,甜菊糖苷替代蔗糖量30%,發(fā)酵時(shí)間4 h。生產(chǎn)的成品不僅口感氣味色澤都較好,而且豆?jié){與牛奶的混合結(jié)合了植物蛋白和動(dòng)物蛋白,與普通酸奶相比營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更高,益生菌副干酪乳桿菌的添加又為產(chǎn)品增加了特有的保健功能,甜菊糖苷的添加為產(chǎn)品減少了含糖量更適合糖尿病人和患有口腔齲齒的人食用。因此,從營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的角度來(lái)看,此產(chǎn)品是一種優(yōu)質(zhì)的發(fā)酵制品,具有一定的市場(chǎng)價(jià)值。