閆利萍， 王能軍，陳博文，舒 東，胡楊兵

(蚌埠學(xué)院 食品與生物工程學(xué)院，安徽 蚌埠 233030)

酸奶是以生牛(羊)乳或乳粉為原料，經(jīng)殺菌、接種嗜熱鏈球菌和保加利亞乳酸桿菌發(fā)酵而成的產(chǎn)品，具有調(diào)整腸內(nèi)菌群平衡、減輕乳糖不耐癥、降低膽固醇、抗氧化延緩衰老、降血壓等多種保健作用[1]。普通市售酸奶為了達(dá)到適宜的酸度和甜度，都會添加一定量的蔗糖，不利于高血糖等特殊人群的健康[2]。隨著生活水平的提高和保健意識的增強，低糖酸奶已經(jīng)成為了人們關(guān)注的重要話題之一[3]。低糖酸奶利用甜味劑替代部分蔗糖，從而降低酸奶的糖含量，不僅有利于特殊人群的健康，還降低了生產(chǎn)成本。甜菊糖苷是從菊科草本植物甜葉菊葉子上提取出來的一種天然糖苷物質(zhì)[4]，是一種替代蔗糖的理想天然甜味劑，是世界上第三種具有開發(fā)前景和健康價值的天然糖源[5]，具有降血壓降血糖、抑菌增溶、抗炎抗腫瘤、治療失憶、抗腹瀉等方面的生理活性功能[6]，且甜菊糖苷甜度是蔗糖的200-300倍，而熱量只有蔗糖的1/300[5]，口感近似蔗糖[7]。L-蘋果酸是人體必需的一種有機酸，可直接參與體內(nèi)代謝，不損害牙齦和口腔，對肝臟有保護(hù)作用，具有抗疲勞、恢復(fù)體力的作用，且對不良?xì)馕队醒诒巫饔肹8]，被譽為“最理想的食品酸味劑”[9]。L-蘋果酸還可以與甜味劑復(fù)配，減少蔗糖的用量[10]，廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中，尤其在乳制品和飲料中，能有效改善產(chǎn)品的口感和風(fēng)味。本實驗以全脂奶粉、甜菊糖苷、草莓果醬為主要原料，以感官評分和酸度為考察指標(biāo)，分別采用單因素實驗和正交實驗最終優(yōu)化篩選出低糖草莓風(fēng)味酸奶的最佳生產(chǎn)配方。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1材料

全脂奶粉(食品級，新西蘭Fonterra Led公司)；蔗糖(市售食品級)；甜菊糖苷(食品級，安徽蚌埠華東生物科技有限公司)；L-蘋果酸(食品級，安徽豐原集團(tuán)有限公司)；草莓果醬(食品級，上海梁氏食品有限公司)；直投式乳酸菌種(嗜熱鏈球菌與德式乳桿菌保加利亞亞種，法國Danisci France SAS公司)等。

1.1.2設(shè)備

JCS-2103C型號電子天平(上海然浩電子科技有限公司)；YDGL-75B型號立式高壓蒸汽滅菌鍋(廣州越特科學(xué)儀器有限公司)；APV2000型實驗均質(zhì)機(上海順儀實驗設(shè)備有限公司)；QJ-SNJ01商用智能酸奶機(雅竹秀廚衛(wèi)有限公司)；ZX-S26型恒溫水浴鍋(浙江知信精密儀器設(shè)備有限公司)等。

1.2 工藝流程和操作要點

1.2.1工藝流程

全脂奶粉→溶解→預(yù)熱→加糖→均質(zhì)→殺菌→冷卻→接種→加蘋果酸、攪拌→發(fā)酵→凝乳破碎→調(diào)香→罐裝→后熟→成品

1.2.2操作要點

溶解：將奶粉和純凈水按1∶8混合成復(fù)原乳。

預(yù)熱攪拌：預(yù)熱到55 ℃后，加入適量甜菊糖苷和蔗糖，并攪拌均勻。

均質(zhì)：55 ℃左右，20 MPa壓力下均質(zhì)5 min。

殺菌、冷卻：95 ℃殺菌5 min，之后迅速冷卻至43 ℃以下。

接種：無菌條件下接種0.03%乳酸菌種，并攪拌均勻。

加蘋果酸、攪拌：加入適量蘋果酸，再攪拌5-10 min使其充分混勻。

發(fā)酵：43 ℃下發(fā)酵適宜時間。

凝乳破碎、調(diào)香：將發(fā)酵后的凝乳破碎，加入適量草莓果醬，并進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌靹颉?/p>

罐裝、冷藏后熟：將攪拌后的酸奶罐裝封口，4 ℃冷藏10 h。

1.3 單因素實驗

1.3.1甜菊糖苷最佳替代量的選擇

參考艾嘯威[11]和徐澤琦[12]等加入甜菊糖苷部分替代蔗糖的研究結(jié)果和傳統(tǒng)酸奶生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)，先固定奶粉添加量57.5 g(11.5%)，蘋果酸添加量0.06%，草莓果醬添加量11%，發(fā)酵時間6 h，通過對比不同甜菊糖苷替代量(10%、20%、30%、40%、50%)對低糖草莓風(fēng)味酸奶感官品質(zhì)和酸度的影響，篩選出甜菊糖苷的最佳替代量。每組設(shè)3次重復(fù)。

1.3.2蘋果酸最佳添加量的選擇

在上述實驗結(jié)果和傳統(tǒng)酸奶生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)上，先固定奶粉添加量57.5 g(11.5%)，甜菊糖苷替代量30%，草莓果醬添加量11%，發(fā)酵時間6 h，通過對比不同蘋果酸添加量(0%、0.03%、0.06%、0.09%、0.12%)對低糖草莓風(fēng)味酸奶感官品質(zhì)和酸度的影響，篩選出蘋果酸的最佳添加量。每組設(shè)3次重復(fù)。

1.3.3草莓果醬最佳添加量的選擇

參考成曉霞[13]研究結(jié)果和傳統(tǒng)酸奶生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)，先固定奶粉添加量57.5 g(11.5%)，甜菊糖苷替代量30%，蘋果酸添加量0.06%，發(fā)酵時間6 h，通過對比草莓果醬添加量(5%、8%、11%、14%、17%)對草莓味低糖風(fēng)味酸奶感官品質(zhì)和酸度的影響，篩選出草莓果醬最佳添加量。每組設(shè)3次重復(fù)。

1.3.4最佳發(fā)酵時間的選擇

參考傳統(tǒng)酸奶生產(chǎn)配方，先固定奶粉添加量57.5 g(11.5%)，甜菊糖苷替代量30%，蘋果酸添加量0.06%，草莓果醬添加量11%，通過對比發(fā)酵時間(5 h、6 h、7 h、8 h、9 h)對草莓味低糖風(fēng)味酸奶感官品質(zhì)和酸度的影響，篩選出最佳發(fā)酵時間。每組設(shè)3次重復(fù)。

1.4 正交實驗

在上述單因素實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，采用4因素(甜菊糖苷替代量、蘋果酸添加量、草莓果醬添加量和發(fā)酵時間)3水平正交實驗設(shè)計，以感官評分和酸度為評定指標(biāo)，篩選出最佳配方組合。正交實驗因素水平表見表1。

表1 正交實驗因素水平表

1.5 測定指標(biāo)

1.5.1感官評定

由10名(5男5女)食品科學(xué)與工程專業(yè)大四學(xué)生組成評定小組，分別對色澤、滋味、氣味和組織狀態(tài)進(jìn)行感官評分，結(jié)果取加權(quán)平均分[14]。感官評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 感官評定表

1.5.2酸度測定

參照GB 5009.239-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn):食品酸度的測定》第一法酚酞指示劑法測定進(jìn)行。取發(fā)酵乳10 g于錐形瓶中，加入蒸餾水20 mL，滴加3滴酚酞，然后取0.1 mol/L NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，連續(xù)微搖至30秒淡紅色不消失為止[15]。

滴定酸度(°T)=(c×V×100)/(m×0.1)

式中：c表示NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度(mol/L)；

V表示待測酸奶樣品滴定消耗的NaOH體積(mL)；

m表示待測酸奶樣品的質(zhì)量(g)。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實驗結(jié)果分析

2.1.1甜菊糖苷替代量對酸奶感官品質(zhì)和酸度的影響

由圖1可知，當(dāng)甜菊糖苷替代量在10%-30%之間時，酸奶感官評分隨替代量的增加而緩慢升高；當(dāng)甜菊糖苷替代量為30%時評分最高，為86.4分；替代量達(dá)到30%之后感官評分開始下降，且下降趨勢明顯。前者升高的原因可能是添加甜菊糖苷增強了酸奶的風(fēng)味和結(jié)構(gòu)[16]；后者降低是因為當(dāng)甜菊糖苷替代量達(dá)到一定的比例后，甜菊糖苷本身所具有的輕微薄荷醇苦味和澀味[17]就會比較明顯，而且還會產(chǎn)生后甜味，導(dǎo)致風(fēng)味不佳，成品的組織狀態(tài)也會變差，使感官評分降低。

圖1 甜菊糖苷替代量對低糖草莓風(fēng)味酸奶感官品質(zhì)的影響

由圖2可知，隨著甜菊糖苷替代量的增加，酸奶酸度呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢。甜菊糖苷替代量在10%-30%之間時，酸度下降較為緩慢；當(dāng)甜菊糖苷替代量在30%-50%之間時，酸度下降趨勢逐漸變快。前者原因可能是甜菊糖苷替代量不是很大時，對酸度影響不明顯；后者是因為當(dāng)甜菊糖苷替代量較大時會抑制菌種生長，使產(chǎn)酸能力降低，從而導(dǎo)致酸奶酸度的降低速率變快。

圖2 甜菊糖苷替代量對低糖草莓風(fēng)味酸奶酸度的影響

結(jié)合感官評分和酸度兩個指標(biāo)的變化，以感官評分為主要參考指標(biāo)，本實驗選擇甜菊糖苷替代量30%為后期正交實驗因素水平。

2.1.2蘋果酸添加量對酸奶感官品質(zhì)和酸度的影響

由圖3可知，蘋果酸添加量在0%-0.06%之間時，酸奶感官評分呈現(xiàn)緩慢上升趨勢；當(dāng)蘋果酸添加量為0.06%時，感官評分最高(86.6分)；當(dāng)蘋果酸添加量在0.06%-0.12%之間時，感官評分呈現(xiàn)快速下降的趨勢。前者升高是因為蘋果酸的添加掩蓋了甜菊糖苷所帶有的微弱苦澀味，使酸奶口感得到改善；后者下降原因可能是蘋果酸添加量的不斷增加，影響了酪蛋白與水的結(jié)合能力，導(dǎo)致酸奶產(chǎn)生絮凝狀，造成豆腐花和乳清析出[18]，同時，過酸還會導(dǎo)致口感失調(diào)、其它特征氣味不明顯。

圖3 蘋果酸添加量對低糖草莓風(fēng)味酸奶感官品質(zhì)的影響

由圖4可知，隨著蘋果酸添加量的增加，酸奶酸度呈現(xiàn)持續(xù)上升的趨勢；蘋果酸添加量超過0.06%后，增長趨勢有所下降。原因可能是蘋果酸是酸度調(diào)節(jié)劑，隨著添加量的不斷增加，酸奶酸度也隨之持續(xù)增加；酸度過大會減弱乳酸菌的產(chǎn)酸能力，導(dǎo)致增長趨勢變緩。

圖4 蘋果酸添加量對低糖草莓風(fēng)味酸奶酸度的影響

結(jié)合感官評分和酸度兩個指標(biāo)的變化，以感官評分為主要參考指標(biāo)，本實驗選擇蘋果酸添加量0.06%為后期正交實驗因素水平。

2.1.3草莓果醬添加量對酸奶感官品質(zhì)和酸度的影響

由圖5可知，草莓果醬添加量在5%-11%之間時，酸奶感官評分隨著草莓果醬添加量的增加而升高；當(dāng)草莓果醬添加量為11%時，酸奶感官評分最高，為85.9分；繼續(xù)添加草莓果醬后，感官評分開始逐漸下降。前者升高是因為草莓果醬添加量不足，導(dǎo)致草莓特征氣味不足；后者下降原因可能是草莓果醬加入量過高，導(dǎo)致含糖量過高，甜度過大，草莓味的特征氣味過重，影響產(chǎn)品風(fēng)味。

圖5 草莓果醬添加量對低糖草莓風(fēng)味酸奶感官品質(zhì)的影響

由圖6可知，隨著草莓果醬添加量的增加，酸奶酸度呈現(xiàn)穩(wěn)定而緩慢的上升趨勢。因為草莓果醬在發(fā)酵結(jié)束后添加對酸奶酸度影響不大，但草莓果醬本身具有酸性，隨著添加量的增加，酸奶酸度也在不斷上升。

圖6 草莓果醬添加量對低糖草莓風(fēng)味酸奶酸度的影響

結(jié)合感官評分和酸度兩個指標(biāo)的變化，以感官評分為主要參考指標(biāo)，本實驗選擇草莓果醬添加量11%為后期正交實驗因素水平。

2.1.4發(fā)酵時間對酸奶感官品質(zhì)和酸度的影響

由圖7可知，酸奶發(fā)酵時間在5-6 h之間時，感官評分呈上升趨勢；在6 h時達(dá)到峰值，此時感官評分最高(86.5分)；發(fā)酵時間在6-9 h之間時，感官評分呈持續(xù)下降趨勢。

圖7 發(fā)酵時間對感官品質(zhì)的影響

前者上升是由于酸奶中風(fēng)味物質(zhì)處于形成過程，組織狀態(tài)還沒有連接在一起；后者降低原因可能是發(fā)酵時間過長，其溫度、pH和微生物變化，導(dǎo)致乳清析出情況加劇，口感也變得酸澀[19]。

由圖8可知，酸奶酸度隨著發(fā)酵時間的不斷增加，呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢。

圖8 發(fā)酵時間對酸度的影響

在發(fā)酵5-6 h之間時，上升趨勢較快；發(fā)酵6 h以后上升趨勢開始變緩。原因可能是發(fā)酵6 h之前乳酸菌產(chǎn)酸能力較快；發(fā)酵6 h時乳酸菌產(chǎn)酸能力達(dá)到最高；隨著發(fā)酵時間的不斷增加，產(chǎn)酸速度減慢[20]，即酸度增加逐漸變緩。結(jié)合感官評分和酸度兩個指標(biāo)的變化，以感官評分為主要參考指標(biāo)，選擇發(fā)酵時間6 h為后期正交實驗因素水平。

2.2 正交實驗結(jié)果分析

根據(jù)單因素實驗結(jié)果分析，以甜菊糖苷替代量、蘋果酸添加量、草莓果醬添加量和發(fā)酵時間為考察因素，進(jìn)行4因素3水平的正交試驗。以感官評分和酸度為評定指標(biāo)，篩選出低糖草莓風(fēng)味酸奶的最佳生產(chǎn)配方。結(jié)果詳見表3、表4和表5。

表3 正交試驗數(shù)據(jù)極差分析表

表4 感官評分方差分析表

表5 酸度方差分析表

由表3-表5可知，影響低糖草莓風(fēng)味酸奶感官品質(zhì)的因素主次順序為：A>D>C>B，影響酸奶酸度的主次順序為：D>B>A>C。由表3中K值可得，最佳組合為A2B2C1D2，即甜菊糖苷替代量30%，蘋果酸添加量0.06%，草莓果醬添加量10%，發(fā)酵時間6 h。但根據(jù)感官評分和酸度兩個指標(biāo)綜合分析得出的最佳組合是A2B3C1D2(感官評分86.4分，酸度87.6 °T)，因此，需要進(jìn)行驗證實驗。

2.3 驗證實驗

由表6可知，結(jié)合正交實驗結(jié)果，低糖草莓風(fēng)味酸奶的最佳組合為A2B2C1D2(感官評分87.0分，酸度84.4 °T)，即低糖草莓風(fēng)味酸奶的最佳生產(chǎn)配方為：甜菊糖苷替代量30%，蘋果酸添加量0.06%，草莓果醬添加量10%，發(fā)酵時間6 h，此時低糖酸奶的口感和結(jié)構(gòu)得到了較好的改善，達(dá)到了降低熱量的效果。

表6 低糖草莓風(fēng)味酸奶驗證實驗結(jié)果表

3 結(jié)論

通過單因素實驗和正交實驗分析篩選得出低糖草莓風(fēng)味酸奶的最佳生產(chǎn)配方為：甜菊糖苷替代量30%，蘋果酸添加量0.06%，草莓果醬添加量10%，發(fā)酵時間6 h，感官評分87.0分，酸度84.4 °T。此配方得出的酸奶帶有草莓的色澤，顏色均一，口感細(xì)膩，酸甜適中，風(fēng)味獨特。