白麗娟,張英龍,劉青云,魏麗婧,杭琳悅,徐莉婷

（1錦州醫(yī)科大學食品科學與工程學院，遼寧錦州121001；2.東北農業(yè)大學食品學院 哈爾濱150030）

0引言

鮮羊奶中營養(yǎng)成分與物質十分豐富，其中蛋白質配比的營養(yǎng)價值十分合理，使得其消化率高，甚至可達到98%[1]。另外，鮮羊奶不會造成人體發(fā)生過敏反應，更利于腸胃的消化吸收。雖然鮮羊奶有多種優(yōu)點，但其膻味導致不少消費者對鮮羊奶制品望而卻步。如果將羊奶經過發(fā)酵制成酸奶產品，不僅在一定程度上弱化了羊奶的膻味，更好的提升了羊奶的口感，同時更優(yōu)化了鮮羊奶的營養(yǎng)價值[2]。婁新曼等[3]人對各種羊奶的去膻味方法進行了闡述，蘇偉麗[4]研究了不同的發(fā)酵劑對羊奶酸奶的脫膻效果，并進行了低膻味乳酸菌的篩選。陳慧[5]的研究發(fā)現雙歧桿菌和鼠李糖乳桿菌能協同嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌降解羊奶脂肪酸，從而使膻味減弱，發(fā)酵羊奶質量達到最好。

羊奶酸奶是以鮮羊奶為原料，經過均質、滅菌、接種乳酸菌后，由生物發(fā)酵而制成的一種含活性乳酸菌的乳制品。劉婕等[6]通過正交試驗研究了希臘式酸羊期的最佳發(fā)酵工藝，李鈺[7]等人以杏仁液和羊奶為主研制出一種高鈣酸羊奶?？軙院绲萚8]人以羊奶粉為原料，研制出一種酮香型酸羊奶。羊奶酸奶產品的出現可以在一定程度上彌補鮮羊奶的不足，降低羊奶的膻味，提高羊奶的吸收率，從而更好被消費者接受，拓展羊奶市場的份額，為羊奶新產品的開發(fā)奠定基礎。

響應面分析法，即響應曲面設計方法（Response Surface Methodology，RSM），是利用合理的試驗設計方法并通過實驗得到一定數據，采用多元二次回歸方程來擬合因素與響應值之間的函數關系，通過對回歸方程的分析來尋求最優(yōu)工藝參數，解決多變量問題的一種統(tǒng)計方法[12]。

本文以鮮羊奶為原料進行發(fā)酵，通過響應面分析法對羊奶酸奶的生產工藝進行優(yōu)化，以期獲得風味優(yōu)良的羊奶酸奶發(fā)酵工藝參數，為開發(fā)羊奶酸奶及提高其品質提供生產依據。

1材料與方法

1.1材料與儀器

鮮羊奶，市售散裝；白砂糖，市售；發(fā)酵劑Y-1（保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌），發(fā)酵劑Y-2（保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌和雙歧桿菌），發(fā)酵劑Y-3（保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌和嗜酸乳桿菌），自制。

GHX-9080-1型恒溫培養(yǎng)箱，上海?，斢邢薰荆籗W-CJ-1F型超凈工作臺，蘇州安泰有限公司；GJJ-0.03/100均質機，上海諾尼有限公司；美的電磁爐，美的集團有限公司；BCD-182TCS型冰箱，容聲集團；物性分析儀，美國FTC公司。

1.2實驗方法

1.2.1發(fā)酵劑的前處理

將三種發(fā)酵劑菌種活化，并以2%的添加量接種到滅菌后的鮮羊奶中，在43±1℃恒溫箱中培養(yǎng)3～4 h，置于5℃冰箱備用。

1.2.2羊奶酸奶制作流程

將標準化后的鮮羊奶加熱到55～60℃，邊加熱邊攪拌1～2 min。預熱同時加6%的白糖，攪拌。加熱到90～95℃，攪拌10～15 min滅菌后，迅速冷卻至60～65℃，15～20 MPa下進行均質。將均質后的羊奶迅速冷卻到43～45℃。分別將4%的Y-1、Y-2、Y-3三種發(fā)酵劑接種到羊奶中。將羊奶等量裝入無菌、等大的杯中，封口，于43℃下的隔水式恒溫培養(yǎng)箱中進行發(fā)酵。將發(fā)酵好的羊奶酸奶冷卻，放入5℃冰箱后熟24小時，促進香味物質的產生，改善羊奶酸奶的硬度[9-10]。

1.2.3不同發(fā)酵條件對羊奶酸奶品質的影響

（1）不同發(fā)酵時間對羊奶酸奶風味和質構的影響

將Y-1、Y-2、Y-3均以4%的接種量接種于加糖量為6%的殺菌過后的羊奶中，置于43℃的隔水式恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵，依次在3.0 h、3.5 h、4.0 h、4.5 h分別進行感官評定和物性分析。

（2）不同接種量對羊奶酸奶風味和質構的影響

將Y-1、Y-2、Y-3分別以2%、3%、4%、5%的接種量接種于加糖量為6%的殺菌過后的羊奶中，置于43℃的隔水式恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵4 h，分別進行感官評定和物性分析。

（3）不同加糖量對羊奶酸奶風味和質構的影響

將Y-1、Y-2、Y-3均以4%的接種量接種于加糖量分別為4%、6%、8%、10%的殺菌過后的羊奶中，置于43℃的隔水式恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵4 h，分別進行感官評定和物性分析[8]。

（4）不同發(fā)酵溫度對羊奶酸奶風味和質構的影響

將Y-1、Y-2、Y-3均以4%的接種量接種于加糖量為6%的殺菌過后的羊奶中，分別置于發(fā)酵劑較適宜的37℃、40℃、43℃、46℃的隔水式恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵4 h，分別進行感官評定和物性分析[8]。

1.2.4響應面法優(yōu)化發(fā)酵工藝

以發(fā)酵時間（A）、接種量（B）、加糖量（C）和發(fā)酵溫度（D）為特征值，以酸奶的感官評分為響應值（Y）的響應面試驗[11-12]。響應面試驗各因素選定水平如表1所示。

表1響應面試驗因素及水平

1.2.5羊奶酸奶的感官評價

邀請10名食品專業(yè)的學生對制得的羊奶酸奶進行品嘗并計分評價，產品的顏色、氣味、口感和組織4方面的狀態(tài)評分[13]，評定項目及評分標準如表2所示。

表2羊奶酸奶感官評分標準

1.2.6羊奶酸奶物性檢測指標

感官評分只能對酸奶的口感和風味做出一般的評價，通過物性分析儀也可以客觀地確定產品的物理參數，才能更準確地研究產品的質量，并評價酸奶產品的質量主要取決于其緊實度和稠度。

物性分析儀檢測方法：采用全質構TPA法，取30 mL樣品置于50 mL燒杯中，采用P2探頭，測試前速率2.0 mm/s，測試速率2.0 mm/s，測試后速率2.0 mm/s，測定模式為“strain”40%，測試結束后記錄所需酸奶樣品的堅實度與稠度。

1.2.7數據處理

數據分析采用SPSS16.0和Design-Expert 8.0進行分析，數據均為Mean±SD。方差分析，顯著性水平P＜0.05。繪圖采用Excel 2010。

2結果與分析

2.1不同發(fā)酵條件對羊奶酸奶品質的影響

2.1.1不同發(fā)酵時間對羊奶酸奶風味和質構的影響

將鮮羊奶分別接種Y-1、Y-2、Y-3發(fā)酵劑，4%的接種量接種于加糖量為6%的殺菌過后的羊奶中，置于43℃的隔水式恒溫培養(yǎng)箱中，依次發(fā)酵3.0 h、3.5 h、4.0 h、4.5 h后，分別進行感官評定和物性分析結果如圖1所示。

圖1不同發(fā)酵時間對羊奶酸奶風味、堅實度和稠度的影響

由圖1可知酸奶整體品質和發(fā)酵時間有關系，發(fā)酵時間不夠會導致酸奶的酸度不夠；培養(yǎng)所用時間太長，產生的大量有機酸破壞酸奶中既成的穩(wěn)定膠體結構，造成乳清析出。隨著培養(yǎng)時間變化，產品的感官評價得分出現先增大后減小的趨勢。以4 h為界，發(fā)酵時間小于4 h或大于4 h，酸奶的組織狀態(tài)都不佳。同時發(fā)酵時間為4 h的時候，堅實度與稠度最高，此時酸奶品質最好。因此，羊奶酸奶發(fā)酵時的最佳時長為4 h，且3種發(fā)酵劑效果Y-2＞Y-3＞Y-1。

2.1.2不同接種量對不同發(fā)酵劑發(fā)酵的羊奶酸奶風味和質構的影響

分別將三種發(fā)酵劑Y-1、Y-2、Y-3分別以2%、3%、4%、5%接種于加糖6%并殺菌過后的羊奶中，置于43℃的隔水式恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵4 h，感官評分和物性分析其堅實度、稠度結果如圖2所示。

圖2不同接種量對羊奶酸奶風味、堅實度和稠度的影響

由圖2可知，發(fā)酵劑接種量的多少直接影響產品的感官品質。試驗結果表明，發(fā)酵劑加入量太少時，發(fā)酵完成需要的時間顯著增長，使得產品的口味偏酸，感官評價得分較低；發(fā)酵劑加入量太大時，產品的感官評價得分也不高。這是因為酸奶的發(fā)酵過程進行得太快，羊奶中乳酸菌含量過大導致乳蛋白凝集過度，乳清析出。當發(fā)酵劑接種量為3%，羊奶酸奶的感官評分、堅實度與稠度均最高，羊奶酸奶質地較好，表面平整光滑且口感細膩。

2.1.3不同加糖量對羊奶酸奶風味和質構的影響

圖3不同加糖量對羊奶酸奶風味、堅實度和稠度的影響

將Y-1、Y-2、Y-3均以4%的接種量接種于加糖量分別為4%、6%、8%、10%的殺菌過后的羊奶中，置于43℃的隔水式恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵4 h結果見圖3。加糖量會對酸奶的顏色及口感造成直接影響。增大糖的比例，感官評價得分先上升后下降。經研究發(fā)現，適量的白糖可以促進乳酸菌的活動，進而影響酸奶整個發(fā)酵過程的進行。因此，羊奶酸奶發(fā)酵時加糖量為6%，產品堅實度與稠度最高，此條件下制得的羊奶酸奶顏色呈均勻的乳白色，質地較好，口感細膩。整體來看，3種發(fā)酵劑對產品的影響為Y-2＞Y-3＞Y-1。

2.1.4不同發(fā)酵溫度對羊奶酸奶風味和質構的影響

圖4不同發(fā)酵溫度對羊奶酸奶風味、堅實度和稠度的影響

將Y-1、Y-2、Y-3均以4%的接種量接種于加糖量為6%的殺菌過后的羊奶中，分別置于發(fā)酵劑較適宜的37、40、43、46的隔水式恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵4 h，分別進行感官評定和物性分析結果由圖4可知，感官評價得分隨著發(fā)酵溫度的上升出現先上升后下降的趨勢。這是由于發(fā)酵溫度與酸奶的質地、乳清析出量和蛋白質凝固等均有關系，發(fā)酵溫度的高低會直接影響這些指標。當發(fā)酵體系的溫度較低時，發(fā)酵所得酸奶的凝乳狀態(tài)不佳，感官評價得分相應較低；當發(fā)酵體系的溫度太高時，酸奶中含有的乳酸變多，乳酸會產生較為強烈的酸味，同時酸奶表面有大量乳清析出。當發(fā)酵溫度為43℃的時候，此條件下制得的羊奶酸奶凝乳狀態(tài)最好，酸甜適中，堅實度與稠度最高，且3種發(fā)酵劑的效果Y-2＞Y-3＞Y-1。通過上述結果發(fā)現發(fā)酵劑Y-2的發(fā)酵效果普遍優(yōu)于其它兩種發(fā)酵劑，因此后續(xù)響應面優(yōu)化試驗選用發(fā)酵劑Y-2進行發(fā)酵。

2.2響應面優(yōu)化羊奶酸奶工藝

表3 Box-behnken試驗設計與結果

采用Box-Behnken中心組合試驗設計，以發(fā)酵時間（A）、接種量（B）、加糖量（C）和發(fā)酵溫度（D）為特征值，感官評分為響應值，優(yōu)化羊奶酸奶的制作工藝參數。試驗結果如表3所示。

利用Design-Exert8.0.6軟件對表3數據進行多元回歸擬合，得到Y對A、B、C、D的響應值回歸方程，即：

響應值（Y）=97.20-0.67×A+0.58×B-1.42×C+0.50×D-0.25×A×B+1.00×A×C+0.25×A×D-0.75×B×C+0.75×B×D+0.000×C×D-6.52×A2-5.64×B2-7.89×C2-6.02×D2

表4回歸模型方差分析

由表4可知，回歸模型的F=57.66，P＜0.001，表明羊奶酸奶的感官品質評分與四個因素之間的回歸方程極顯著。失擬項P＞0.05，說明模型可靠。模型的一次項A、B，交互項AC和BC的P值為＜0.05，一次項C與二次項A 2、B 2、C2、D 2的P值均小于0.01，達到極顯著的水平。根據F值的大小，羊奶酸奶感官質量評分的主次順序如下：加糖量(C)＞發(fā)酵時間(A)＞接種量(B)＞發(fā)酵溫度(D)。

采用響應面軟件整理分析，以每組試驗所得的方程為基礎作三維曲面圖和等高線圖。通過觀察三維曲面圖中網的形狀以及等高線圖中等高線的疏密，進一步確定四個因素之間的交互作用。

圖5-圖10中的三維空間響應圖，分別反應了加糖量、發(fā)酵時間、接種量、發(fā)酵溫度四種因素兩兩交互作用對產品感官評分的影響。響應面的坡度越陡，說明交互作用對羊奶酸奶產品感官的影響越顯著。等高線圖中橢圓表示兩個因素之間的交互作用很大。回歸方程中二次項系數為負值時，說明拋物線開口是向下的，也就是說該方程有極大值點，本研究結果均符合以上特點，利用Design Expert對多組試驗結果進行整理分析和計算后，得出羊奶酸奶的最佳生產工藝條件為：加糖量為6.2%，發(fā)酵劑Y-2接種量為3.9%，溫度42.8℃，時間4.1 h。

圖5發(fā)酵時間和接種量對產品感官評分的影響

圖6發(fā)酵時間和加糖量對產品感官評分的影響

圖7發(fā)酵時間和發(fā)酵溫度對產品感官評分的影響

圖8接種量和加糖量對產品感官評分的影響

圖9接種量和發(fā)酵溫度對產品感官評分的影響

圖10加糖量和發(fā)酵溫度對產品感官評分的影響

用響應面軟件根據優(yōu)化后所給實驗條件進行生產以證明響應面模型的可行性，但是考慮到實際生產操作的可實施性，對軟件所給出的理論工藝條件參數進行了修整。將加入60 g白砂糖，4%Y-2發(fā)酵劑的1 000 g混合乳置于43℃的恒溫培養(yǎng)箱發(fā)酵4 h，所得的羊奶酸奶最受喜愛，感官評價得分高達98分。在此條件下，按上述實驗方法做三次平行實驗，獲得酸奶的感官評分均值與響應面軟件的預測值97.6534分的相對偏差很小(＜1%)，該響應面模型設計合理。

3結論

本文選用3種不同發(fā)酵劑在不同的發(fā)酵條件下進行發(fā)酵，并采用響應面試驗對羊奶酸奶的發(fā)酵工藝進行優(yōu)化，最終確定了優(yōu)化工藝條件為：發(fā)酵劑Y-2以4%的添加量加入到鮮羊乳中，在發(fā)酵溫度為43℃、加糖量為6%、發(fā)酵時間為4 h的條件下發(fā)酵羊奶酸奶效果最佳，此條件下酸奶酸味適中，質地較好，口感細膩，感官評分高達98分。