潘蕓蕓，楊寶雨，姜竹茂，閆澤文，王恒

1. 煙臺大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院（煙臺 264005）；2. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院（哈爾濱 150030）

蘋果（Malus pumila）屬薔薇科，其樹為落葉喬木，別名平安果、智慧果、超凡子等，中國是生產(chǎn)蘋果的大國，其種植已有2 000多年的歷史。渤海灣、西北黃土高原、西南冷涼高地、黃河故道和秦嶺北麓優(yōu)先成為我國四大蘋果發(fā)展產(chǎn)區(qū)[1]。蘋果富含多種維生素、果膠及鉀、鋅等礦物質(zhì)元素[2]，富含表兒茶素、原花青素等抗氧化成分[3-4]，能抑制自由基的生成，防止氧化反應(yīng)的發(fā)生[5]。此外，蘋果中富含大量L-蘋果酸[6]，易被機體吸收利用。臨床上，L-蘋果酸已被作為心臟基礎(chǔ)液成分之一，能有效保護(hù)心肌能量代謝[7]。

酸奶擁有豐富的營養(yǎng)價值和良好的保健功能，長期食用能促進(jìn)消化、保護(hù)肝臟、改善腸道環(huán)境[8-9]。酸奶中的乳酸既有助于人體對鈣鐵等營養(yǎng)元素的吸收，又能產(chǎn)生抗菌物質(zhì)[10]，對腸道中腐敗菌的繁殖起到抑制作用，減少腸道內(nèi)的有害物質(zhì)，對人體起到保健作用[11]。飲用型酸奶是一種低黏度的可飲用酸奶，采用80%鮮牛乳為主要原料經(jīng)發(fā)酵后，還需要破乳和均質(zhì)處理，最終形成黏度低、流動性好、細(xì)膩爽滑的營養(yǎng)型飲料[12]。飲用型酸奶是近10年銷售最快的酸奶種類，其不含脂肪或脂肪含量較低，受到消費者的青睞[13]。研究以蘋果和鮮牛乳為原料，既具備酸甜適當(dāng)?shù)目诟校€具備蘋果和酸奶的雙重保健功能，滿足了消費者不同的需求，給乳品企業(yè)提供創(chuàng)新的機會，也為蘋果的深加工指明了一條新方向，帶動乳品和蘋果種植業(yè)的發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

純牛奶，北京三元食品股份有限公司；百鉆優(yōu)級白砂糖，安琪酵母有限公司；乳酸菌酸奶發(fā)酵粉，北京川秀科技有限公司；濃縮蘋果汁，煙臺北方安德利果汁股份有限公司；黃原膠、果膠、羧甲基纖維素鈉，丹尼斯克（中國）有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

WT型電子天平，杭州萬特衡器有限公司；DHG-9070A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，揚州市培英實驗儀器有限公司；CRJ-0.03/60型均質(zhì)機，廊坊市成瑞機械設(shè)備有限公司；ZBM1380HPA型冰箱，伊萊克斯（中國）電器有限公司；PHS-3E型酸度計，上海雷磁儀器廠；FA1004型電子天平，上海舜宇恒平科技儀器有限公司；DNP-9082型電熱恒溫培養(yǎng)箱，上海精宏實驗設(shè)備有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程及操作要點

4%濃縮蘋果汁+8.6 g蒸餾水（80 ℃）+9%白砂糖+0.1 g穩(wěn)定劑→剪切（4 000 r/min，2 min）→冷卻后剪切液與80 g生牛乳混合→殺菌（90 ℃，15 min）→冷卻（至41～45 ℃）→接種（菌種添加量0.2%）→發(fā)酵（42 ℃，9 h）→均質(zhì)→分裝→冷藏后發(fā)酵（4 ℃，12 h）

添加物的混合：將蘋果汁、9%白砂糖、8.6 g蒸餾水及穩(wěn)定劑按一定的比例混合，混料溫度控制在60 ℃左右，連續(xù)攪拌10 min使其混合均勻。

剪切：按一定比例混合好的果汁在4 000 r/min剪切力作用下，剪切2 min。

殺菌、冷卻[14]：90 ℃水浴15 min，冷卻至41～45 ℃。

接種、發(fā)酵：在混合液中加入混合發(fā)酵劑，攪拌均勻后，放置在42 ℃恒溫培養(yǎng)箱發(fā)酵9 h。

均質(zhì)：控制物料溫度65 ℃左右、均質(zhì)壓力22 MPa。

冷藏后熟：發(fā)酵結(jié)束后將產(chǎn)品移入4 ℃冰箱中冷藏16～18 h。

1.3.2 單因素試驗

選取果汁添加量（1%，2%，3%，4%和5%）、菌種接種量（0.1%，0.2%，0.3%，0.4%和0.5%）、發(fā)酵溫度（40，41，42，43和44 ℃）、發(fā)酵時間（6，7，8，9和10 h）4個因素的不同水平進(jìn)行單因素試驗，以感官評價為指標(biāo)考察各因素對發(fā)酵乳品質(zhì)的影響。

1.3.3 正交試驗

在單因素的試驗結(jié)果的基礎(chǔ)下，以發(fā)酵溫度（A）、果汁添加量（B）、菌種接種量（C）、發(fā)酵時間（D）為影響因素，選取3個較優(yōu)水平，以感官評價為指標(biāo)進(jìn)行L9(34)正交試驗，對發(fā)酵工藝進(jìn)行優(yōu)化。正交試驗因素與水平設(shè)計見表1。

表1 飲用型蘋果風(fēng)味發(fā)酵乳發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗因素與水平

1.3.4 測定方法

將制得的飲用型蘋果風(fēng)味發(fā)酵乳于4 ℃冰箱里后熟16 h后進(jìn)行產(chǎn)品感官評價、理化指標(biāo)及微生物指標(biāo)的測定。

感官評定：采用加權(quán)評分法[15]，由10名（5男5女）有食品相關(guān)背景的人員對發(fā)酵乳的組織狀態(tài)、口感、風(fēng)味、色澤4個方面進(jìn)行評分，滿分100分，最終得分取其平均值。具體評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 飲用型蘋果風(fēng)味發(fā)酵乳的感官評分標(biāo)準(zhǔn)

酸度測定：按照GB 5009.239—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中酸度的測定》中的酚酞指示劑法執(zhí)行[16]；蛋白質(zhì)含量：按照國標(biāo)GB 5009.5—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測定》中的凱氏定氮法方法進(jìn)行測定[17]；脂肪含量：按照GB 5009.6—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測定》中的堿水解法進(jìn)行測定[18]；微生物指標(biāo)的測定：按照GB 4789.18—2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗 乳與乳制品檢驗》中的方法執(zhí)行[19]。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 發(fā)酵溫度對蘋果風(fēng)味發(fā)酵乳品質(zhì)的影響

研究使用的發(fā)酵劑是嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌的混合菌株，嗜熱鏈球菌最適生長溫度范圍為40～45 ℃，保加利亞乳桿菌最適生長溫度范圍為40～43℃[20]。由圖1可知，在兩者適宜的溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，發(fā)酵乳的感官評分也逐漸升高。在40～42 ℃的范圍內(nèi)，溫度變化對發(fā)酵乳感官評分的影響顯著。40 ℃的溫度下，由于發(fā)酵溫度相對較低，菌種的生長繁殖情況相對不活躍，同樣發(fā)酵7 h，發(fā)酵乳組織狀態(tài)較稀，且有少許乳清析出，感官評分較低。隨著溫度的升高，菌種生長繁殖活動逐漸旺盛，發(fā)酵乳組織狀態(tài)變濃厚，無乳清析出，感官評分升高。在42～44 ℃的范圍內(nèi)，溫度變化對發(fā)酵乳感官評分影響幅度較小，菌種的生長繁殖情況逐漸向峰值趨近，組織狀態(tài)濃厚適中，質(zhì)地均勻，風(fēng)味口感也有小幅度提升。因此2種菌協(xié)同溫度選擇42，43和44 ℃，作為正交試驗中溫度的3個適宜水平。

圖1 發(fā)酵溫度對發(fā)酵乳感官的影響

2.1.2 果汁添加量對蘋果風(fēng)味發(fā)酵乳品質(zhì)的影響

由圖2可知，蘋果汁的添加量對發(fā)酵乳的感官影響較大，當(dāng)果汁添加≤4%時，隨著果汁添加量的增加，感官評分逐漸增加。當(dāng)果汁添加量為4%時，發(fā)酵乳感官評分達(dá)到最大值，發(fā)酵乳質(zhì)地均勻，酸甜適中，口感爽滑細(xì)膩。但由于濃縮蘋果汁同樣具有使發(fā)酵乳口感醇厚爽滑的作用，當(dāng)濃縮蘋果汁的添加量超過4%后，相同發(fā)酵條件下，發(fā)酵乳組織狀態(tài)過于濃厚，后熟階段還會出現(xiàn)分層聚沉現(xiàn)象，感官評分受到影響。綜合經(jīng)濟(jì)效益與發(fā)酵乳的感官評分評定考慮，果汁添加量選擇2%，3%和4%作為正交試驗中果汁添加量的3個適宜水平。

圖2 果汁添加量對發(fā)酵乳感官的影響

2.1.3 菌種接種量對發(fā)酵乳品質(zhì)的影響

由圖3可看出，菌種的接種量并不是越多越好。當(dāng)菌種接種量小于0.4%時，在控制其他條件相同的情況下，隨著菌種的接種量增多，單位體積內(nèi)發(fā)酵菌活菌數(shù)量就增多，產(chǎn)酸量也隨之增多，在此范圍內(nèi)，發(fā)酵乳的凝乳狀態(tài)較佳。當(dāng)菌種接種量為0.4%時，酸度和發(fā)酵乳組織狀態(tài)達(dá)到最佳。但當(dāng)菌種接種量超過為0.4%時，活菌過多使乳酸增多，導(dǎo)致凝塊的收縮速度加快[21]，凝塊質(zhì)感變粗糙，使得產(chǎn)品口味過酸并伴有渣感，感官評分下降，且經(jīng)濟(jì)開銷增加。綜合考慮，正交試驗中菌種接種量選擇0.2%，0.3%和0.4%。

2.1.4 發(fā)酵時間對發(fā)酵乳品質(zhì)的影響

由圖4分析可知，發(fā)酵乳的感官評分隨著發(fā)酵時間的增加先升高后降低，發(fā)酵時間在7～9 h感官評分良好，在9 h感官達(dá)到最佳水平。在其他條件相同的情況下，發(fā)酵時間小于7 h，因發(fā)酵不完全，產(chǎn)酸效率過低，凝乳效果差，有乳清析出，并且缺乏應(yīng)有的酸奶風(fēng)味。相反，當(dāng)發(fā)酵時間大于9 h后，產(chǎn)生過量乳酸，發(fā)酵過度，發(fā)酵乳口感粗糙，組織不均甚至出現(xiàn)分層現(xiàn)象，嚴(yán)重影響發(fā)酵乳的品質(zhì)。因此發(fā)酵時間也是酸奶制作的重要控制參數(shù)。故選擇發(fā)酵時間7，8和9 h作為正交試驗中發(fā)酵時間的3個水平。

圖3 菌種接種量對發(fā)酵乳感官的影響

圖4 發(fā)酵時長對發(fā)酵乳感官的影響

2.2 正交試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，以發(fā)酵溫度（A）、發(fā)酵時長（B）、菌種添加量（C）、蘋果汁添加量（D）為4個因素，結(jié)合單因素試驗中每個因素的3個較優(yōu)水平，設(shè)計L9(34)正交試驗。根據(jù)發(fā)酵乳的組織狀態(tài)、口感、風(fēng)味、色澤對感官指標(biāo)進(jìn)行綜合評分。飲用型蘋果風(fēng)味發(fā)酵乳正交試驗結(jié)果見表3。

由表3極差分析可知，影響發(fā)酵乳綜合感官質(zhì)量的關(guān)鍵因素主次為B（果汁添加量）＞D（發(fā)酵時間）＞C（菌株接種量）＞A（發(fā)酵溫度），即果汁的添加量對飲用型蘋果味發(fā)酵乳的影響最為顯著，其次是發(fā)酵時間，然后是菌種接種量和發(fā)酵溫度。根據(jù)表3均值可得出飲用型蘋果風(fēng)味發(fā)酵乳的最優(yōu)工藝組合為A1B3C1D3，即發(fā)酵溫度為42 ℃，果汁添加量為4%，菌種接種量為0.2%，發(fā)酵時長為9 h。

2.3 產(chǎn)品指標(biāo)

2.3.1 感官評價

為驗證試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，對最佳工藝組合A1B3C1D3進(jìn)行3次重復(fù)試驗，最終得到感官評分為92.95分，制得的發(fā)酵乳凝乳質(zhì)地均勻，黏稠度適當(dāng)，無乳清析出，無氣泡和分層，口感純正，細(xì)膩爽滑，酸甜適中，帶有清淡果香，顏色呈柔和的米黃色，色澤均勻。

2.3.2 理化指標(biāo)

對采用最佳工藝組合制得的發(fā)酵乳進(jìn)行理化指標(biāo)的測定，結(jié)果見表4。飲用型蘋果風(fēng)味發(fā)酵乳的酸度為83.2 °T，脂肪含量為2.7%，蛋白質(zhì)含量為2.4%，上述理化指標(biāo)測定結(jié)果均符合GB 19302—2010中對風(fēng)味發(fā)酵乳的相關(guān)規(guī)定，因此該產(chǎn)品為合格產(chǎn)品，最佳工藝參數(shù)有較高參考價值。

表3 正交試驗結(jié)果與分析

表4 飲用型蘋果風(fēng)味發(fā)酵乳理化指標(biāo)

2.3.3 微生物指標(biāo)

在最優(yōu)工藝組合制得的發(fā)酵乳乳酸菌數(shù)≥106個/mL；大腸菌群數(shù)＜5 MPN/100 mL；致病菌未檢出，符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

以感官評價為主要指標(biāo)，通過單因素試驗和正交試驗，得到飲用型蘋果風(fēng)味發(fā)酵乳的最優(yōu)工藝組合：發(fā)酵溫度42 ℃，果汁添加量4%，菌種接種量0.2%，發(fā)酵時長9 h。在此工藝條件下制得的發(fā)酵乳具備濃縮蘋果汁特有的風(fēng)味和保健功效。乳品組織細(xì)膩均勻，具有良好的流動性，且不乏風(fēng)味發(fā)酵乳的醇厚感，無乳清析出和分層現(xiàn)象，口感爽滑無砂質(zhì)感，色澤柔和誘人，果味沁人心脾，酸甜可口。飲用型蘋果風(fēng)味發(fā)酵乳是集酸奶和濃縮蘋果汁雙重營養(yǎng)于一體的保健乳品，不僅滿足了消費者追求高品質(zhì)生活的需求，同時還增加了發(fā)酵乳的種類，提高了乳品市場的競爭力，也會為乳品企業(yè)帶來可觀的收益。