葉玉穩(wěn)， 王 璐， 胡國華,,*

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

酸奶受消費(fèi)者歡迎，因?yàn)樗哂胸S富的營養(yǎng)和特殊的保健功能，是優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的極好來源，促進(jìn)飽腹感，有助于保持健康的體重及肌肉和骨骼的生長，并預(yù)防乳糖不耐受癥[1]。傳統(tǒng)酸奶生產(chǎn)中添加的蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常為8%至12%，含糖量過高，不利于健康飲食。流行病學(xué)研究表明蔗糖的過度攝取與代謝綜合征發(fā)生密切相關(guān),臨床和實(shí)驗(yàn)表明，蔗糖可以誘導(dǎo)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(qiáng)，人們越來越重視自己的飲食搭配，在選購酸奶時(shí)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(zhì)反應(yīng)，熱值為零，不會引起肥胖，也不會被口腔內(nèi)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(dá)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(yīng)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(chǎn)需要適量使用。甜味劑的復(fù)配，能夠起到協(xié)同作用，并改善感官品質(zhì)，與單一甜味劑相比，多種甜味劑復(fù)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(yīng)用往往存在后味較持久的問題，復(fù)配甜味劑可以解決這一問題[8]。本研究將通過單因素實(shí)驗(yàn)得出Reb-M、三氯蔗糖以及羅漢果甜苷在酸奶中單獨(dú)使用的較佳用量，對其復(fù)配比例進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化并應(yīng)用于酸奶的生產(chǎn)，為生產(chǎn)一種口感細(xì)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(biāo)準(zhǔn)；純牛奶(食品級)，內(nèi)蒙古伊利實(shí)業(yè)集團(tuán)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(shè)備

FA1204B型電子天平，上海精科天美科學(xué)儀器有限公司；HHS- 21- 4型數(shù)顯恒溫水浴鍋，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；PHS- 3C型pH計(jì)，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(shí)業(yè)有限公司；TDZ4- WS型臺式高速離心機(jī)，湘儀離心機(jī)儀器有限公司；CT3 LFRA 4500型質(zhì)構(gòu)儀，美國博勒飛公司；HH- B11- 60型恒溫培養(yǎng)箱，天津?qū)嶒?yàn)儀器廠；AH- BASICATS型高壓均質(zhì)機(jī)，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(shè)備有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)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(diǎn)

1)均質(zhì)。在60～65 ℃下將0.2%明膠加入到鮮牛奶中，同時(shí)加入甜味劑并在20 MPa壓力下均質(zhì)。2)殺菌、冷卻。將均質(zhì)乳均勻加熱并在95 ℃下巴氏殺菌5 min，然后冷卻至42 ℃并轉(zhuǎn)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(jìn)行測試[9]。

1.3.3酸奶持水率的測定

將空離心管稱重，質(zhì)量記為m，每個(gè)離心管中分別加入10 g左右的酸奶樣品，并精確稱量總質(zhì)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(zhì)量m2。持水率w計(jì)算見式(1)[10]。

(1)

1.3.4pH值的測定

在攪拌酸奶的同時(shí)用pH計(jì)直接測定。

1.3.5酸奶質(zhì)構(gòu)測定

使用質(zhì)構(gòu)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(jī)玻璃圓柱形探頭進(jìn)行測試。放置樣品時(shí)，在樣品表面和探頭底部之間預(yù)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(chǎn)品的黏附性質(zhì)。酸奶質(zhì)構(gòu)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(diǎn)0.044 N，數(shù)據(jù)采集頻率100 Hz。

1.3.6感官性質(zhì)的評價(jià)

評定指標(biāo)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(jià)的結(jié)果[11-12]。

1.3.7Reb-M替代蔗糖的單因素實(shí)驗(yàn)

酸奶中蔗糖質(zhì)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(jìn)行感官評價(jià)及質(zhì)構(gòu)分析。

1.3.8無糖酸奶單因素實(shí)驗(yàn)

按照1.3.1節(jié)進(jìn)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(zhì)的影響，以酸奶的pH值、持水率、黏附性、黏稠度和感官評價(jià)為考核指標(biāo)。

酸奶的基礎(chǔ)配方為100 mL 鮮牛奶，發(fā)酵時(shí)間6 h、發(fā)酵溫度42 ℃ 的基礎(chǔ)上，改變其中一個(gè)因素的量，研究其對酸奶質(zhì)量的影響，并使用感官評分為評價(jià)指標(biāo)，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(yīng)面優(yōu)化

通過單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定3個(gè)因素和3個(gè)水平的較佳參數(shù)，并且通過感官評價(jià)得分進(jìn)行響應(yīng)面分析，響應(yīng)面因素水平見表3。

表1 酸奶感官評分標(biāo)準(zhǔn)

表2 Reb-M替代蔗糖的單因素實(shí)驗(yàn)條件

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS 23軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(yīng)面分析結(jié)果用Design-Expert V8.0.6軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 Reb-M替代蔗糖對酸奶品質(zhì)的影響

按照1.3.7節(jié)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，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(zhì)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(guān)，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(shí)達(dá)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(guān)。隨著Reb-M替代量的增加，酸奶的感官評分先上升后下降。當(dāng)替代量較小時(shí)，Reb-M能夠彌補(bǔ)蔗糖的不足，使酸奶有更適口的酸甜感，替代量大于60%時(shí)，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(yīng)相關(guān)[13]。

由于Reb-M替代量達(dá)到100%時(shí)，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(fù)配，規(guī)避單一甜味劑使用的缺點(diǎn)。

2.2 Reb-M對無糖酸奶品質(zhì)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(jié)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(dǎo)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(qiáng)，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(shí)，評分最高，酸甜可口。Reb-M濃度較低時(shí)，酸奶酸味較突出，濃度較高時(shí)，酸奶過甜，酸味與甜味不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致感官評分下降。

表4 Reb-M對無糖酸奶品質(zhì)的影響

不同字母表示經(jīng)Duncan檢驗(yàn)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(zhì)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(jié)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(shí)，感官評分最高。

表5 Reb-M添加量對無糖酸奶感官品質(zhì)的影響

不同字母表示經(jīng)Duncan 檢驗(yàn)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(zhì)的影響

不同字母表示經(jīng)Duncan 檢驗(yàn)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(zhì)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(jié)果見表7。

表7 羅漢果甜苷對無糖酸奶品質(zhì)的影響

不同字母表示經(jīng)Duncan檢驗(yàn)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(shí)，感官評分最高。

2.5 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果分析

分析測試數(shù)據(jù)以獲得響應(yīng)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(yīng)面試驗(yàn)的分析結(jié)果可知，建立的數(shù)學(xué)模型P<0.01，說明該數(shù)學(xué)模型非常顯著，失擬項(xiàng)0.303 0>0.05，不顯著，表明該實(shí)驗(yàn)?zāi)芎芎玫剡m應(yīng)實(shí)驗(yàn)的真實(shí)情況，可用于優(yōu)化無糖酸奶發(fā)酵過程。此外，相互關(guān)聯(lián)項(xiàng)AB極顯著，表明ρ(Reb-M)和ρ(三氯蔗糖)這兩個(gè)因素對酸奶感官品質(zhì)影響存在著交互作用，相互項(xiàng)BC顯著，說明三氯蔗糖濃度和羅漢果甜苷濃度這兩個(gè)因素對酸奶感官品質(zhì)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(yīng)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(dāng)三氯蔗糖濃度較低時(shí)，酸奶的感官評分隨著Reb-M濃度的升高而增加，當(dāng)三氯蔗糖濃度較高時(shí)，酸奶的感官評分隨著Reb-M濃度的升高總體呈下降趨勢，當(dāng)Reb-M濃度為80 mg·L-1，三氯蔗糖濃度為30 mg·L-1時(shí)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(dāng)羅漢果甜苷濃度一定時(shí)，酸奶的感官評分隨著Reb-M濃度的升高，先升高后下降。當(dāng)Reb-M濃度一定時(shí)，隨著羅漢果甜苷濃度的升高，酸奶感官評分有細(xì)微的上升。當(dāng)Reb-M濃度為80 mg·L-1，羅漢果甜苷濃度為130 mg·L-1時(shí)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(dāng)羅漢果甜苷濃度一定時(shí)， 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(dāng)三氯蔗糖的濃度較低時(shí)，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(dāng)三氯蔗糖的濃度較高時(shí)，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(dāng)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(shí)，感官評分最高。

2.6 較佳配方的預(yù)測和驗(yàn)證

利用Design-Expert軟件進(jìn)行回歸模型預(yù)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(jìn)行3次驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，無糖酸奶的感官評分的均值為92.00，與理論預(yù)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(jìn)行分析和預(yù)測。

3 結(jié) 論

Reb-M替代酸奶中60%蔗糖時(shí)，酸奶感官品質(zhì)良好，完全替代蔗糖時(shí)風(fēng)味不佳，因此需要同其他甜味劑復(fù)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(bǔ)單一甜味劑的甜味性能不足，使酸奶風(fēng)味更佳。以牛奶為原料，通過單因素實(shí)驗(yàn)以及響應(yīng)面分析得到了酸奶感官品質(zhì)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(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，無糖酸奶的感官評分為92.00，理論值為92.49，實(shí)驗(yàn)值與理論值的相對偏差是0.53%，此時(shí)感官品質(zhì)最佳。