王文婷 肖慧敏 王佳慧 朱啟免 唐苗苗

(宿州學(xué)院，安徽 宿州 234000)

青麥仁是已經(jīng)成長得足夠飽滿，但是并沒有完全成熟的麥粒。[1]20世紀(jì)60年代，人們常食用青麥仁充饑，滿足飽腹的需求。如今，由于人們生活需求的不斷滿足與提高，以及青麥仁嫩綠的色澤、清新自然的獨特風(fēng)味和豐富的營養(yǎng)，使其深受大眾喜愛，成為一種新型的健康食品。[2-3]近些年，無蔗糖食品在市場上也越來越流行，逐漸被追求健康的人認(rèn)可。無蔗糖類食品主要通過增加糖的味感，卻不增加體內(nèi)糖的攝入量進而達到有利于人體健康的目的。無蔗糖食品不僅作為糖尿病患者的替代性糖類，也為越來越多的減脂、防齲齒等人群所食用。[4]

目前，酸奶及相關(guān)制品一般通過添加糖類以增加其風(fēng)味，而本研究選用麥芽糖醇代替蔗糖。麥芽糖醇是一種極易溶于水且具有一定功能的甜味劑，它熱量極低，有利于控制患者的血糖，也經(jīng)常被用作兒童食品，具有防齲齒的效果，同時能夠有效促進二價鈣離子吸收。[4-5]市場上的酸奶種類繁多，但是添加青麥仁全粉并完全無蔗糖的酸奶并未出現(xiàn)。因此，選用青麥仁、麥芽糖醇等作為添加原料，通過單因素及響應(yīng)面優(yōu)化試驗得到青麥仁無蔗糖酸奶的最佳制作工藝，可為青麥仁的開發(fā)以及功能性復(fù)合酸奶的研制提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 主要材料

脫脂純牛奶(內(nèi)蒙古伊利實業(yè)集團股份有限公司)；保加利亞乳桿菌(安琪酵母股份有限公司)；嗜熱鏈球菌(安琪酵母股份有限公司)；速凍青麥仁(永城付利農(nóng)產(chǎn)品合作社)。

1.2 主要儀器

電子天平(上海越平科學(xué)儀器有限公司，AL104)；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(天津中環(huán)電子公司，DH-101-3S)；高壓均質(zhì)機(順儀設(shè)備公司，APV- 60)；單人超凈工作臺(蘇州凈化設(shè)備有限公司，SW-CJ-ID)；恒溫發(fā)酵箱(河南綠科電器科技有限公司，LK-118SNJ)。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

1.3.1.1 制作工藝

脫脂純牛奶→混料→均質(zhì)→滅菌→冷卻→接種→發(fā)酵→冷藏后熟→成品[6-8]

1.3.1.2 操作要點

(1)青麥仁全粉制備：在室溫條件下對速凍青麥仁進行解凍，去除其中的雜質(zhì)以及癟粒、蟲蝕粒等不完善粒。將籽粒飽滿、色澤碧綠的青麥仁在50℃烘烤12h，充分干燥后粉碎，最后通過80目篩，可得青麥仁全粉，將其置于密封袋進行密封保存。

(2)混料：將一定量的麥芽糖醇、青麥仁全粉按一定的比例混合，充分均勻地加入脫脂純牛奶中。

(3)均質(zhì)：用高壓均質(zhì)機在20MPa對物料均質(zhì)約10min，使物料充分混合并不會出現(xiàn)分層、沉淀等。

(4)滅菌冷卻：均質(zhì)后的物料置于90℃殺菌處理15min，取出冷卻至約42℃。

(5)接種：在無菌環(huán)境下，將3%的發(fā)酵劑按照保加利亞乳桿菌與嗜熱鏈球菌質(zhì)量比為1∶1的比例接入牛奶中。同時，注意防止菌群與其他非所需微生物間存在的污染。

(6)發(fā)酵：將接入發(fā)酵劑的牛奶分別裝入100mL的燒杯中，用密閉性良好的保鮮膜對燒杯口進行密封，放置在一定溫度的恒溫發(fā)酵箱中發(fā)酵一定時間，達到凝固狀態(tài)。

(7)冷藏后熟：置于4℃保存12～24h得成品。

1.3.2 單因素試驗設(shè)計

1.3.2.1 麥芽糖醇加入量對酸奶品質(zhì)的影響

在青麥仁全粉加入量為3%，發(fā)酵溫度為42℃，發(fā)酵時間為6h的條件下，研究麥芽糖醇加入量分別為4%、8%、12%、16%、20%、24%時，對酸奶品質(zhì)的影響。

1.3.2.2 發(fā)酵時間對酸奶品質(zhì)的影響

在青麥仁全粉加入量為3%，發(fā)酵溫度為42℃，麥芽糖醇加入量為20%的條件下，研究發(fā)酵時間依次在4h、5h、6h、7h、8h、9h時，對酸奶品質(zhì)的影響。

1.3.2.3 發(fā)酵溫度對酸奶品質(zhì)的影響

在青麥仁全粉加入量為3%，發(fā)酵時間為6h，麥芽糖醇加入量為20%的條件下，研究發(fā)酵溫度依次為36℃、38 ℃、40℃、42 ℃、44℃、46℃時，對酸奶品質(zhì)的影響。

1.3.2.4 青麥仁全粉加入量對酸奶品質(zhì)的影響

當(dāng)發(fā)酵時間為6h，麥芽糖醇加入量為20%，發(fā)酵溫度為42℃的條件下，研究青麥仁全粉加入量依次在1%、2%、3%、4%、5%、6%時，對酸奶品質(zhì)的影響。

1.3.3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗設(shè)計

根據(jù)單因素試驗，建立Box-Behnken Design模型，在試驗的基礎(chǔ)上研究麥芽糖醇加入量(A)、青麥仁全粉加入量(B)、發(fā)酵時間(C)、發(fā)酵溫度(D)對制作青麥仁無蔗糖酸奶品質(zhì)的影響。試驗設(shè)計因素水平如表1所示。

表1 試驗設(shè)計因素水平表

1.3.4 感官評定標(biāo)準(zhǔn)

隨機選擇100人(其中男女各占一半)參與感官評定，從香氣、口感、色澤以及組織狀態(tài)四方面進行打分[8-9]。其中，感官得分共計100分，香氣、口感、色澤以及組織狀態(tài)所占比例依次為25%、30%、20%、25%。評定標(biāo)準(zhǔn)如表2。

表2 感官評分標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素試驗結(jié)果分析

2.1.1 麥芽糖醇加入量對酸奶品質(zhì)的影響

通過圖1可見，當(dāng)麥芽糖醇加入量小于20%時，隨麥芽糖醇增加，酸奶口感越佳；當(dāng)麥芽糖醇加入量超過20%后，隨麥芽糖醇增加，酸奶口感下降，過于甜膩。因此，最佳麥芽糖醇加入量為20%。

圖1 麥芽糖醇加入量對酸奶品質(zhì)的影響

2.1.2 發(fā)酵時間對酸奶品質(zhì)的影響

通過圖2可見，當(dāng)發(fā)酵不足6h時，酸奶的風(fēng)味隨發(fā)酵時間的增加，口感越來越好，色澤越佳；當(dāng)超過6h后，隨著時間的不斷延長，酸奶的品質(zhì)、色澤、風(fēng)味均逐漸下降。因此，最佳發(fā)酵時間為6h。

圖2 發(fā)酵時間對酸奶品質(zhì)的影響

2.1.3 發(fā)酵溫度對酸奶品質(zhì)的影響

通過圖3可見，發(fā)酵溫度低于42℃時，隨著溫度的增加，酸奶的口感越好，感官得分越高；但發(fā)酵溫度超過42℃后，酸奶的乳味明顯減弱，口感欠佳，酸奶的感官得分有所降低。因此，最佳發(fā)酵溫度為42℃。

圖3 發(fā)酵溫度對酸奶品質(zhì)的影響

2.1.4 青麥仁全粉加入量對酸奶品質(zhì)的影響

圖4 青麥仁全粉加入量對酸奶品質(zhì)的影響

通過圖4可見，在青麥仁全粉加入量低于3%時，酸奶的感官得分隨著加入量的增加而升高；當(dāng)青麥仁全粉加入量大于3%后，酸奶的感官得分隨著加入量的不斷增加越來越低。因此，最佳青麥仁全粉加入量為3%。

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果分析

2.2.1 回歸模型分析

在單因素試驗基礎(chǔ)上，依據(jù)Box-Behnken原理，分別以A：麥芽糖醇加入量，B：青麥仁全粉加入量，C：發(fā)酵時間，D：發(fā)酵溫度這四個因素作為考察因子，研究各因素間交互作用對酸奶品質(zhì)的影響，響應(yīng)面結(jié)果見表3。依據(jù)Design-Expert軟件，對數(shù)據(jù)進行方差與顯著性分析，結(jié)果見表4。對數(shù)據(jù)進行多項擬合，得回歸方程：感官得分Y=92.40-1.75A+0.58B+0.75C+2.42D+0.25AB-0.25AC+0.2AD+1.00BC+1.00BD+3.0CD-4.87A2-3.87B2-5.87C2-6.62D2。對此模型進行分析，P值為0.000 1，小于0.01，說明回歸模型極顯著；失擬項P值為0.950 6，大于0.05，不顯著，說明此模型吻合實際情況，即試驗中不可知、不可控因素對試驗結(jié)果影響較小，方程對試驗有較好的擬合性[10]。該模型的相關(guān)系數(shù)R2=0.903 6，說明Y的變化有90.36%與A、B、C、D四個因素有關(guān)，擬合程度較好，試驗誤差小。此外，由分析結(jié)果可知麥芽糖醇加入量對酸奶品質(zhì)的影響作用極顯著，發(fā)酵溫度影響作用顯著，發(fā)酵溫度與發(fā)酵時間的交互作用對酸奶品質(zhì)的影響作用顯著。

表3 響應(yīng)面結(jié)果

表4 方差分析結(jié)果

2.2.2 響應(yīng)面分析

依據(jù)Design-Expert，獲得不同考察因子之間交互作用對酸奶品質(zhì)影響的響應(yīng)面三維圖，如圖5所示。若三維圖中的曲線越陡，則表明兩因素交互作用對酸奶品質(zhì)的影響越大；反之亦然[11]。因此，由圖5可知，C(發(fā)酵時間)D(發(fā)酵溫度)交互作用對酸奶品質(zhì)的影響>A(麥芽糖醇加入量)D(發(fā)酵溫度)交互作用對酸奶品質(zhì)的影響>B(青麥仁全粉加入量)C(發(fā)酵時間)交互作用對酸奶品質(zhì)的影響>A(麥芽糖醇加入量)C(發(fā)酵時間)交互作用對酸奶品質(zhì)的影響>B(青麥仁全粉加入量)D(發(fā)酵溫度)交互作用對酸奶品質(zhì)的影響>A(麥芽糖醇加入量 )B(青麥仁全粉加入量)交互作用對酸奶品質(zhì)的影響，其中，CD交互作用對酸奶品質(zhì)的影響顯著，這與方差分析結(jié)果吻合。另外，由圖5可見，響應(yīng)面存在最高點，說明響應(yīng)值存在最大值，結(jié)合回歸模型，通過響應(yīng)面軟件能夠預(yù)測出青麥仁無蔗糖酸奶的理論最優(yōu)制作工藝條件：青麥仁全粉加入量3.01%、麥芽糖醇加入量19.10%、發(fā)酵時間6.11h、發(fā)酵溫度42.61℃，此時感官得分最高，達95.06分。

圖5 不同因素交互作用對酸奶品質(zhì)的影響

2.2.3 驗證試驗

為了對響應(yīng)面優(yōu)化試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性進行驗證并方便操作，對青麥仁無蔗糖酸奶的最佳加工工藝進行一定修訂：青麥仁全粉加入量3%、麥芽糖醇加入量19%、發(fā)酵時間6h、發(fā)酵溫度43℃。在該工藝條件下進行3次獨立試驗，酸奶品質(zhì)最佳時的感官得分為95.14±0.38分，與響應(yīng)面預(yù)測結(jié)果接近，說明本試驗中得到的酸奶制作工藝可靠。

3 結(jié)論

將蔗糖用麥芽糖醇進行替代，符合當(dāng)代人對健康、營養(yǎng)的需求，同時，加入適量的青麥仁全粉增加了酸奶的清香，口感更加清新、香甜，具有較大的實用價值。經(jīng)過單因素及響應(yīng)面優(yōu)化得到青麥仁無蔗糖酸奶的最佳加工工藝：麥芽糖醇加入量19%、青麥仁全粉加入量3%、發(fā)酵時間6h、發(fā)酵溫度43℃，此時酸奶細(xì)膩順滑，酸甜適中，有青麥仁香氣，品質(zhì)最佳。