葉玉穩(wěn)， 王 璐， 胡國華,,*

(1.華東理工大學 生物工程學院， 上海 200237; 2.華東理工大學 蘇州工業(yè)技術研究院/食品技術研究中心， 江蘇 蘇州 215011)

酸奶受消費者歡迎，因為它具有豐富的營養(yǎng)和特殊的保健功能，是優(yōu)質蛋白質的極好來源，促進飽腹感，有助于保持健康的體重及肌肉和骨骼的生長，并預防乳糖不耐受癥[1]。傳統(tǒng)酸奶生產中添加的蔗糖質量分數(shù)通常為8%至12%，含糖量過高，不利于健康飲食。流行病學研究表明蔗糖的過度攝取與代謝綜合征發(fā)生密切相關,臨床和實驗表明，蔗糖可以誘導胰島素抵抗、脂肪異位沉積、異常血糖及尿酸代謝紊亂[2]。隨著人們健康意識的增強，人們越來越重視自己的飲食搭配，在選購酸奶時更傾向于選購無糖酸奶，乳品企業(yè)紛紛推出無糖酸奶，如天潤無糖酸奶、伊利益消SABL 無糖酸奶等，無糖酸奶正成為乳品企業(yè)銷售增長的新引擎，豐富無糖酸奶的品種及改善其口感可以增大對顧客購買的吸引力。

萊鮑迪苷M(Rebaudioside M, Reb-M)、三氯蔗糖以及羅漢果甜苷作為新一代甜味劑具有良好的穩(wěn)定性，不容易與其他物質反應，熱值為零，不會引起肥胖，也不會被口腔內的微生物代謝，因此不會引起齲齒[3-5]。Reb-M是甜菊糖中的一種單體甜味劑，甜度是蔗糖的300倍，甜菊糖中Reb-M含量只有1%，采用發(fā)酵法制備的Reb-M純度可達95%。甜菊糖中的主要成分萊鮑迪苷A具有后苦味，Reb-M相比其他的萊鮑迪苷擁有更接近蔗糖的口感，且后苦味較弱，在無糖食品中有廣泛的應用空間[6]。羅漢果甜苷甜度是蔗糖的150倍，有清熱潤肺鎮(zhèn)咳、潤腸通便的功效，對肥胖、便秘、糖尿病等具有防治作用[7]。三氯蔗糖具有和蔗糖相近的口感，甜度是蔗糖的600倍。據(jù)GB 2760—2014要求，在酸奶中Reb-M的使用限量為0.2 g/kg，三氯蔗糖為0.3 g/kg，羅漢果甜苷可按生產需要適量使用。甜味劑的復配，能夠起到協(xié)同作用，并改善感官品質，與單一甜味劑相比，多種甜味劑復配使用可以減輕甜味劑的不良口感，單一甜味劑在食品中的應用往往存在后味較持久的問題，復配甜味劑可以解決這一問題[8]。本研究將通過單因素實驗得出Reb-M、三氯蔗糖以及羅漢果甜苷在酸奶中單獨使用的較佳用量，對其復配比例進行響應面優(yōu)化并應用于酸奶的生產，為生產一種口感細膩順滑的無蔗糖酸奶提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

Reb-M(食品級)，美國SweeGen公司；羅漢果甜苷V55(食品級)，桂林萊恩天然成分公司；三氯蔗糖(食品級)，鹽城捷康三氯蔗糖制造有限公司；發(fā)酵劑(食品級)，安琪酵母股份有限公司；市售蔗糖，符合GB1445—2000優(yōu)選級標準；純牛奶(食品級)，內蒙古伊利實業(yè)集團股份有限公司；明膠(食品級)，九江福美泰生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

FA1204B型電子天平，上海精科天美科學儀器有限公司；HHS- 21- 4型數(shù)顯恒溫水浴鍋，上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠；PHS- 3C型pH計，上海佑科儀器儀表有限公司；XW- 80A型旋渦混合器，上海精科實業(yè)有限公司；TDZ4- WS型臺式高速離心機，湘儀離心機儀器有限公司；CT3 LFRA 4500型質構儀，美國博勒飛公司；HH- B11- 60型恒溫培養(yǎng)箱，天津實驗儀器廠；AH- BASICATS型高壓均質機，ATS工業(yè)系統(tǒng)有限公司；SYQ- DSX- 280B型高壓滅菌鍋，上海申安設備有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1酸奶的制作工藝

酸奶的制作工藝見圖1[9]。

圖1 酸奶的制作工藝Fig.1 Process chart for yogurt production

1.3.2制作酸奶的操作要點

1)均質。在60～65 ℃下將0.2%明膠加入到鮮牛奶中，同時加入甜味劑并在20 MPa壓力下均質。2)殺菌、冷卻。將均質乳均勻加熱并在95 ℃下巴氏殺菌5 min，然后冷卻至42 ℃并轉移至發(fā)酵燒瓶中。3)接種發(fā)酵。加入酸奶發(fā)酵劑(按1 L鮮牛奶加1 g)，在42 ℃下恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵約6 h。4)冷藏后熟。將發(fā)酵后的酸奶快速冷卻至10 ℃以下，置于約4 ℃的冰箱中，后熟24 h，隨后進行測試[9]。

1.3.3酸奶持水率的測定

將空離心管稱重，質量記為m，每個離心管中分別加入10 g左右的酸奶樣品，并精確稱量總質量m1，常溫下4 000 r/min離心30 min，靜置10 min后，棄去上清液，稱量總質量m2。持水率w計算見式(1)[10]。

(1)

1.3.4pH值的測定

在攪拌酸奶的同時用pH計直接測定。

1.3.5酸奶質構測定

使用質構儀測定酸奶的硬度、黏附性和黏稠度。測定方法：將樣品置于測定平臺上，并使用TA4/1000(38.1 mm)有機玻璃圓柱形探頭進行測試。放置樣品時，在樣品表面和探頭底部之間預留大約20 mm的間隙，以確保探頭返回期間探頭樣品界面可完全斷開不連接，方便評估產品的黏附性質。酸奶質構測試參數(shù)：測定模式為壓縮測試，測試速度1 mm/s，提升速度1 mm/s，測試深度20 mm，觸發(fā)點0.044 N，數(shù)據(jù)采集頻率100 Hz。

1.3.6感官性質的評價

評定指標為酸奶的口感、色澤、爽滑度、組織狀態(tài)及穩(wěn)定性(見表1)，10人參與評定，取平均分作為感官評價的結果[11-12]。

1.3.7Reb-M替代蔗糖的單因素實驗

酸奶中蔗糖質量濃度為70 g/L。Reb-M相對甜度為蔗糖300倍，分別用Reb-M替代0、20%、40%、60%、80%、100%的蔗糖制作酸奶，替代方案見表2。于4 ℃保存1 d后對樣品進行感官評價及質構分析。

1.3.8無糖酸奶單因素實驗

按照1.3.1節(jié)進行酸奶制作，考察不同濃度的Reb-M、三氯蔗糖和羅漢果甜苷對酸奶品質的影響，以酸奶的pH值、持水率、黏附性、黏稠度和感官評價為考核指標。

酸奶的基礎配方為100 mL 鮮牛奶，發(fā)酵時間6 h、發(fā)酵溫度42 ℃ 的基礎上，改變其中一個因素的量，研究其對酸奶質量的影響，并使用感官評分為評價指標，以確定各因素的較適添加量。

1.3.9酸奶發(fā)酵工藝的響應面優(yōu)化

通過單因素實驗結果確定3個因素和3個水平的較佳參數(shù)，并且通過感官評價得分進行響應面分析，響應面因素水平見表3。

表1 酸奶感官評分標準

表2 Reb-M替代蔗糖的單因素實驗條件

表3 響應面試驗因素水平

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS 23軟件進行數(shù)據(jù)處理以進行統(tǒng)計分析，不同組間比較采用鄧肯顯著性分析，P<0.05為差異顯著，P<0.01為差異極顯著，響應面分析結果用Design-Expert V8.0.6軟件進行。

2 結果與分析

2.1 Reb-M替代蔗糖對酸奶品質的影響

按照1.3.7節(jié)實驗設計，使用Reb-M替代不同比例蔗糖對酸奶硬度、黏附性、持水率、pH值、感官評分、黏稠度的影響見圖2。

圖2 Reb-M替代蔗糖對酸奶理化性質的影響Fig.2 Effects of Reb-M replacing sucrose on physical and chemical properties of yogurt

由圖2可知，隨著Reb-M替代量的增加，酸奶的硬度和黏稠度呈下降趨勢，這與酸奶中固形物含量下降有關，但總體變化較小，所以Reb-M的替代對酸奶硬度和黏稠度的影響較弱。隨著Reb-M替代量的增加，酸奶的黏附性先上升后下降，替代比為60%時達到最大，隨后減小。隨著Reb-M替代量的增加，酸奶的pH值逐漸升高，推測Reb-M可能會輕微抑制乳酸菌發(fā)酵。隨著Reb-M替代量的增加，酸奶的持水率不斷下降，與其固形物含量下降相關。隨著Reb-M替代量的增加，酸奶的感官評分先上升后下降。當替代量較小時，Reb-M能夠彌補蔗糖的不足，使酸奶有更適口的酸甜感，替代量大于60%時，酸奶的感官評分出現(xiàn)顯著下降，主要原因是Reb-M相比蔗糖后味較持久。隨著Reb-M替代量的增加，酸奶色澤越來越白，推測其與美拉德反應相關[13]。

由于Reb-M替代量達到100%時，酸奶感官評分較低，為了提升酸奶的感官評分，需同其他甜味劑復配，規(guī)避單一甜味劑使用的缺點。

2.2 Reb-M對無糖酸奶品質的影響

將不同濃度的Reb-M添加到無糖酸奶中，測定酸奶的pH值、持水率、黏附性、黏稠度，結果見表4。Reb-M濃度對酸奶的pH值以及黏附性影響較小，兩者都沒有顯著變化。隨著Reb-M濃度的增加，酸奶的持水率與黏稠度降低，這可能是由于添加的Reb-M在乳酸菌發(fā)酵的凝膠化過程中與乳中的酪蛋

白分子之間互斥，從而抑制酪蛋白的相互聚集，導致了發(fā)酵后的酸奶持水率和黏稠度下降。隨著Reb-M濃度升高，其與酪蛋白的這種相斥作用越強，所以乳酸菌發(fā)酵后的酸奶黏稠度和持水率隨Reb-M濃度的升高而變得越來越小[14-15]。由表5可知，Reb-M的濃度對酸奶的色澤、組織狀態(tài)以及穩(wěn)定性基本無影響，隨著Reb-M濃度的升高，酸奶的口感與爽滑度評分先上升再下降，在240 mg·L-1時，評分最高，酸甜可口。Reb-M濃度較低時，酸奶酸味較突出，濃度較高時，酸奶過甜，酸味與甜味不協(xié)調，導致感官評分下降。

表4 Reb-M對無糖酸奶品質的影響

不同字母表示經Duncan檢驗數(shù)據(jù)之間的差異顯著(P<0.05)。

2.3 三氯蔗糖對酸奶品質的影響

將不同濃度的三氯蔗糖添加到無糖酸奶中，測定酸奶的pH值、持水率、黏附性、黏稠度，結果見表6。

從表6中可看出，三氯蔗糖濃度對酸奶的pH值影響較小，并且酸奶持水能力隨著三氯蔗糖濃度的升高，呈下降趨勢，黏附性和黏稠度隨三氯蔗糖濃度的升高，總體呈上升趨勢。隨著三氯蔗糖濃度的升高，酸奶的感官評分先上升再下降，在添加量為90 mg·L-1時，感官評分最高。

表5 Reb-M添加量對無糖酸奶感官品質的影響

不同字母表示經Duncan 檢驗數(shù)據(jù)之間的差異顯著(P<0.05)。

表6 三氯蔗糖對無糖酸奶品質的影響

不同字母表示經Duncan 檢驗數(shù)據(jù)之間的差異顯著(P<0.05)。

2.4 羅漢果甜苷對酸奶品質的影響

將不同濃度的羅漢果甜苷添加到無糖酸奶中，測定酸奶的pH值、持水率、黏附性、黏稠度，結果見表7。

表7 羅漢果甜苷對無糖酸奶品質的影響

不同字母表示經Duncan檢驗數(shù)據(jù)之間的差異顯著(P<0.05)。

由表7可知，羅漢果甜苷的濃度對酸奶的黏附性和pH值影響較小，酸奶持水率隨著羅漢果甜苷濃度的升高，呈下降趨勢，黏稠度隨羅漢果甜苷濃度的升高，總體呈上升趨勢。隨著羅漢果甜苷濃度的升高，酸奶的感官評分先上升再下降，在添加量為400 mg·L-1時，感官評分最高。

2.5 響應面試驗結果分析

分析測試數(shù)據(jù)以獲得響應面回歸模擬方程：

R1=92.44-0.20A-0.20B+0.49C-2.62AB+
0.13AC+1.63BC-2.78A2-4.19B2-1.36C2。

由響應面試驗的分析結果可知，建立的數(shù)學模型P<0.01，說明該數(shù)學模型非常顯著，失擬項0.303 0>0.05，不顯著，表明該實驗能很好地適應實驗的真實情況，可用于優(yōu)化無糖酸奶發(fā)酵過程。此外，相互關聯(lián)項AB極顯著，表明ρ(Reb-M)和ρ(三氯蔗糖)這兩個因素對酸奶感官品質影響存在著交互作用，相互項BC顯著，說明三氯蔗糖濃度和羅漢果甜苷濃度這兩個因素對酸奶感官品質影響存在著交互作用。

Reb-M與三氯蔗糖的交互作用見圖3，由圖3可知，Reb-M和三氯蔗糖的響應面圖呈鐘形，說明感官評分存在最大值，等高線圖呈橢圓形說明兩者交互作用明顯。當三氯蔗糖濃度較低時，酸奶的感官評分隨著Reb-M濃度的升高而增加，當三氯蔗糖濃度較高時，酸奶的感官評分隨著Reb-M濃度的升高總體呈下降趨勢，當Reb-M濃度為80 mg·L-1，三氯蔗糖濃度為30 mg·L-1時感官評分最高。

圖3 Reb-M與三氯蔗糖的交互作用Fig.3 Interaction of Reb-M with sucralose

圖4 Reb-M與羅漢果甜苷的交互作用Fig.4 Interaction of Reb-M with mogroside

Reb-M與羅漢果甜苷的交互作用見圖4，由圖4可知，當羅漢果甜苷濃度一定時，酸奶的感官評分隨著Reb-M濃度的升高，先升高后下降。當Reb-M濃度一定時，隨著羅漢果甜苷濃度的升高，酸奶感官評分有細微的上升。當Reb-M濃度為80 mg·L-1，羅漢果甜苷濃度為130 mg·L-1時感官評分最高。

圖5 三氯蔗糖與羅漢果甜苷的交互作用Fig.5 Interaction of sucralose with mogrosides

三氯蔗糖與羅漢果甜苷的交互作用見圖5，由圖5可知，當羅漢果甜苷濃度一定時， 酸奶的感官評分隨著三氯蔗糖的濃度的升高先上升后下降。當三氯蔗糖的濃度較低時，酸奶的感官評分隨著羅漢果甜苷濃度的升高，沒有顯著變化，當三氯蔗糖的濃度較高時，酸奶的感官評分隨著羅漢果甜苷濃度的升高而增加，由圖5可知，等高線圖呈橢圓形說明兩者交互作用明顯。當三氯蔗糖的濃度為30 mg·L-1，羅漢果甜苷濃度為130 mg·L-1時，感官評分最高。

2.6 較佳配方的預測和驗證

利用Design-Expert軟件進行回歸模型預測無糖酸奶較佳配方為：每100 mL牛奶中添加Reb-M 7.91 mg、三氯蔗糖3.03 mg和羅漢果甜苷13.62 mg，在此條件下進行3次驗證性實驗，無糖酸奶的感官評分的均值為92.00，與理論預測值92.49較為接近，說明模型的擬合程度較好，回歸方程可以有效地對無糖酸奶配方進行分析和預測。

3 結 論

Reb-M替代酸奶中60%蔗糖時，酸奶感官品質良好，完全替代蔗糖時風味不佳，因此需要同其他甜味劑復配。Reb-M、三氯蔗糖和羅漢果甜苷3者可以在酸奶中互相起協(xié)同作用，彌補單一甜味劑的甜味性能不足，使酸奶風味更佳。以牛奶為原料，通過單因素實驗以及響應面分析得到了酸奶感官品質同Reb-M濃度、三氯蔗糖濃度和羅漢果甜苷濃度的回歸模型，優(yōu)化的工藝參數(shù)為每100 mL牛奶中添加Reb-M 7.91 mg、羅漢果甜苷13.62 mg、三氯蔗糖3.03 mg。在此條件下的驗證實驗中，無糖酸奶的感官評分為92.00，理論值為92.49，實驗值與理論值的相對偏差是0.53%，此時感官品質最佳。