鄧 凱，何相偉，李原野，陳文璐，欒晶華，劉妍妍

1 黑龍江惠豐乳品有限公司，黑龍江大慶 1633192 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江大慶 1633193 威海職業(yè)學(xué)院，山東威海 264200

0 引言

酸奶是以牛乳為主要原料，經(jīng)過(guò)巴氏殺菌后，在乳酸菌的作用下經(jīng)發(fā)酵制成的一類乳制品[1]。其營(yíng)養(yǎng)豐富，質(zhì)地平滑，風(fēng)味獨(dú)特，長(zhǎng)期飲用可降低血清中膽固醇的含量，平衡腸道菌群，促進(jìn)人體消化吸收，增強(qiáng)機(jī)體免疫能力，因此深受人們喜愛(ài)[2～5]。

褐色酸奶是近年來(lái)興起的一種新型酸奶，其源自俄羅斯的一種傳統(tǒng)酸奶制作工藝，在制作過(guò)程中通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間高溫?zé)崽幚?，使得牛奶中的蛋白質(zhì)與還原糖發(fā)生美拉德反應(yīng)，再經(jīng)發(fā)酵制成褐色并伴有焦糖風(fēng)味的酸奶[6，7]。與傳統(tǒng)酸奶相比最大的特點(diǎn)為不添加任何色素，通過(guò)配料和優(yōu)化工藝條件，使酸奶形成獨(dú)有的風(fēng)味和色澤[8]。褐色酸奶含有多種維生素，以及鉀、鈉、鐵等多種微量生素，還富含糖和有機(jī)酸，并且發(fā)生美拉德反應(yīng)所產(chǎn)生的一些中間產(chǎn)物如還原酮及揮發(fā)性的含氮、含硫雜環(huán)化合物具有抗氧化的作用[9，10]。

目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上已有炭燒酸奶、俄羅斯烤酸奶和褐色乳飲料等產(chǎn)品[11～16]，相同之處在于多為攪拌型褐色酸奶和褐色乳飲料，而凝固型褐色酸奶較少，凝固型酸奶以其特有的細(xì)膩滑爽，質(zhì)地稠厚飽受消費(fèi)者的喜愛(ài)。褐色酸奶制作過(guò)程中需要采用高溫美拉德反應(yīng)獲得獨(dú)特的顏色和香氣，而一旦高溫反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則會(huì)產(chǎn)生大量的大分子風(fēng)味物質(zhì)5-羥甲基糠醛（5-HMF），對(duì)人體健康存在一定危害[17～19]，如何在保證褐色酸奶風(fēng)味口感的同時(shí)降低有害物質(zhì)的產(chǎn)生，成為了時(shí)下研究的熱點(diǎn)。

本研究以鮮牛乳為原料，通過(guò)單因素及正交試驗(yàn)，對(duì)還原糖用量、褐變溫度、褐變時(shí)間、發(fā)酵劑接種量、果膠添加量、發(fā)酵時(shí)間及發(fā)酵溫度進(jìn)行優(yōu)化分析，確定最佳的褐色凝固型酸奶加工工藝，以期獲得一款具有俄羅斯傳統(tǒng)特色的褐色凝固型酸奶產(chǎn)品。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

鮮牛乳，黑龍江省完達(dá)山乳業(yè)股份有限公司；乳酸乳球菌乳脂亞種（Lactococcus lactissubsp. Cremoris），乳酸乳球菌乳酸亞種（Lactococcus lactissubsp. Lactis），嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus），俄羅斯索尤茲斯納布集團(tuán)提供；果膠，廣東華盛食品有限公司；葡萄糖，山東祥瑞藥業(yè)有限公司；白砂糖，市售。所有試劑均為分析純。

1.2 主要儀器與設(shè)備

DK-S24電熱水浴鍋，上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；AR323CN電子天平，奧豪斯儀器上海有限公司；DH-2509（303-0）恒溫箱，北京科偉有限公司；SN-LSC離心機(jī)，上海尚儀有限公司；BCD-195QM電冰箱，青島海爾股份有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程及操作要點(diǎn)

鮮牛乳→添加葡萄糖→預(yù)熱均質(zhì)→褐變→降溫→配料（白砂糖與果膠）→均質(zhì)→殺菌→冷卻→接種→發(fā)酵→冷藏后熟→檢驗(yàn)→成品

（1）預(yù)熱均質(zhì)：將適量葡萄糖倒入預(yù)熱至65～75 ℃的鮮牛乳中混合，調(diào)節(jié)均質(zhì)壓力10～15 MPa，均質(zhì)5～10 min。

（2）褐變：均質(zhì)完成后，將溫度升至80～100 ℃，褐變3～7 h，進(jìn)行褐變反應(yīng)。

（3）降溫、配料：將褐變處理后的牛乳降溫至45 ℃，添加適量白砂糖和果膠。

（4）殺菌：對(duì)褐色牛乳進(jìn)行殺菌處理，處理?xiàng)l件為95 ℃、5～10 min。并保證處理后所有操作無(wú)菌。

（5）接種：將褐變牛乳降溫至40 ℃左右，乳酸乳球菌乳脂亞種、乳酸乳球菌乳酸亞種和嗜熱鏈球菌按1∶1∶1比例接種并攪拌均勻。

（6）發(fā)酵、冷藏后熟：將接種后的牛乳放入42 ℃恒溫培養(yǎng)箱進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)，5～9 h后終止發(fā)酵，置于4 ℃冰箱冷藏后熟，以賦予酸奶良好的口感和風(fēng)味，24 h取出即為褐色凝固酸奶成品。

（7）檢驗(yàn)：對(duì)酸奶進(jìn)行感官評(píng)定并檢測(cè)酸奶的乳清析出率，找到制作褐色酸奶因素中的最適水平。

1.3.2 褐變條件的研究

（1）葡萄糖添加量對(duì)褐變程度的影響

在90 ℃下褐變5 h，葡萄糖添加量分別為2%、4%、6%、8%、10%，觀察牛乳的褐變程度，以確定葡萄糖最佳添加量。

（2）褐變溫度對(duì)褐變程度的影響

在褐變時(shí)間為5 h，葡萄糖添加量為6%，調(diào)整反應(yīng)溫度分別為80 ℃、85 ℃、90 ℃、95 ℃、100 ℃，觀察牛乳的褐變程度，以確定褐變最佳溫度。

（3）褐變時(shí)間對(duì)褐變程度的影響

在褐變溫度為90 ℃，葡萄糖添加量為6%，調(diào)整褐變反應(yīng)時(shí)間分別為3 h、4 h、5 h、6 h、7 h，觀察牛乳的褐變程度，以確定褐變最佳時(shí)間。

1.3.3 褐色凝固型酸奶單因素試驗(yàn)

（1）接種量對(duì)褐色凝固型酸奶的影響

在42 ℃發(fā)酵7 h，添加0.2%的果膠，研究接種量分別為1%、3%、5%、7%、9%時(shí)對(duì)褐色凝固型酸奶品質(zhì)的影響，通過(guò)測(cè)定產(chǎn)品的乳清析出率及感官得分，來(lái)判斷最佳接種量。

（2）果膠添加量對(duì)褐色凝固型酸奶的影響

在42 ℃發(fā)酵7 h，接種5%的發(fā)酵劑，研究果膠添加量分別為0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%時(shí)對(duì)褐色凝固型酸奶品質(zhì)的影響，通過(guò)測(cè)定產(chǎn)品的乳清析出率及感官得分，來(lái)判斷果膠最佳添加量。

（3）發(fā)酵時(shí)間對(duì)褐色凝固型酸奶的影響

在發(fā)酵溫度為42 ℃，添加0.2%的果膠，接種50%的發(fā)酵劑，研究發(fā)酵時(shí)間分別為5 h、6 h、7 h、8 h、9 h時(shí)對(duì)褐色凝固型酸奶品質(zhì)的影響，通過(guò)測(cè)定產(chǎn)品的乳清析出率及感官得分，來(lái)判斷發(fā)酵最佳時(shí)間。

（4）發(fā)酵溫度對(duì)褐色凝固型酸奶的影響

在發(fā)酵時(shí)間為7 h，添加0.2%的果膠，接種5.0%的發(fā)酵劑，研究發(fā)酵溫度分別為40 ℃、41 ℃、42 ℃、43 ℃、44 ℃時(shí)對(duì)褐色凝固型酸奶品質(zhì)的影響，通過(guò)測(cè)定產(chǎn)品的乳清析出率及感官得分，來(lái)判斷發(fā)酵最佳溫度。

1.3.4 褐色凝固型酸奶正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)

在確定褐色牛乳的最佳葡萄糖添加量、褐變時(shí)間和褐變溫度后，以接種量、果膠添加量、發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度四因素，進(jìn)行L9（34）的正交試驗(yàn)。正交試驗(yàn)因素水平表見(jiàn)表1。

表1 正交實(shí)驗(yàn)因素水平

1.4 指標(biāo)測(cè)定方法

1.4.1 牛乳褐變的程度

牛乳褐變的程度如表2所示，以“+”的多少表示色澤變化程度，以“★”的多少表示風(fēng)味變化程度。褐變的程度適中最好，色澤為褐色為最好，用3 個(gè)“+”表示，風(fēng)味為焦甜味適中為最好，用3 個(gè)“★”表示。

表2 牛乳褐變的程度

1.4.2 褐色凝固型酸奶的感官評(píng)定

由10 人組成的評(píng)定小組對(duì)褐色凝固型酸奶的色澤、風(fēng)味、黏稠、爽滑感、組織狀態(tài)、整體喜好度進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，依據(jù)表3的評(píng)價(jià)體系對(duì)褐色凝固型酸奶進(jìn)行打分，總分為100分，10 人分別進(jìn)行打分，最后得分取平均值。褐色凝固型酸奶的感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。

表3 褐色凝固型酸奶的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.4.3 乳清析出率的測(cè)定

選擇玻璃離心管，并取5 mL酸奶，用離心機(jī)以1000 r/min離心15 min，測(cè)定乳清析出質(zhì)量，計(jì)算乳清析出率[18]。

乳清析出率（%）=乳清析出質(zhì)量/標(biāo)品質(zhì)量×100%

2 結(jié)果與分析

2.1 褐變條件的優(yōu)化

2.1.1 葡萄糖添加量對(duì)褐變程度的影響

葡萄糖添加量對(duì)褐變程度的影響如表4所示。

表4 葡萄糖添加量對(duì)褐變程度的影響

不同葡萄糖添加量會(huì)影響成品的色澤、風(fēng)味等品質(zhì)，葡萄糖添加量過(guò)少則會(huì)使成品不夠甜，且褐變反應(yīng)弱；葡萄糖添加量過(guò)高會(huì)使成品過(guò)甜，且褐變過(guò)度。由表4可知，在90 ℃褐變5 h時(shí)，當(dāng)葡萄糖添加量為6%時(shí)，褐變程度適中，色澤為褐色，風(fēng)味是適中焦甜味，感官最優(yōu)。

2.1.2 褐變溫度對(duì)褐變程度的影響

褐變溫度對(duì)褐變程度的影響如表5所示。

表5 褐變溫度對(duì)褐變程度的影響

不同褐變溫度會(huì)影響產(chǎn)品的色澤、香味等品質(zhì)，褐變溫度過(guò)低會(huì)使產(chǎn)品褐變程度弱，香氣少，不香甜；褐變溫度過(guò)高會(huì)使產(chǎn)品褐變過(guò)度，且產(chǎn)生不良物質(zhì)。由表5可知，在褐變時(shí)間為5 h，添加6%的葡萄糖時(shí)，褐變溫度為95 ℃時(shí)，褐變程度適中，色澤為褐色，風(fēng)味是適中焦甜味，感官最優(yōu)。

2.1.3 褐變時(shí)間對(duì)褐變程度的影響

褐變溫度對(duì)產(chǎn)品的感官影響如表6所示。

表6 褐變時(shí)間對(duì)褐變程度的影響

不同褐變時(shí)間會(huì)影響產(chǎn)品的色澤、風(fēng)味等品質(zhì)，褐變時(shí)間過(guò)短會(huì)使產(chǎn)品褐變程度弱，顏色淺，焦甜味不足；褐變時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)使產(chǎn)品褐變過(guò)度，顏色過(guò)深。由表6可知，在葡萄糖的添加量為6%，褐變溫度為90 ℃的條件下，當(dāng)褐變時(shí)間為5 h時(shí)，褐變程度適中，色澤為褐色，風(fēng)味是適中焦甜味，感官最優(yōu)。

2.2 褐色凝固型酸奶單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.2.1 接種量對(duì)褐色凝固型酸奶品質(zhì)的影響

接種量對(duì)產(chǎn)品的影響如圖1所示。

圖1 接種量對(duì)褐色凝固型酸奶品質(zhì)的影響

不同接種量會(huì)影響產(chǎn)品的酸度、黏度、口感、風(fēng)味等品質(zhì)，接種量低會(huì)使產(chǎn)品酸度不夠，酸奶香氣不足；接種量高會(huì)使產(chǎn)品酸度高，口感變差。由圖1可知，在42 ℃發(fā)酵7 h，添加0.2%的果膠時(shí)，當(dāng)接種量為5%時(shí)，感官得分最高，乳清析出率最小。接種量的多少會(huì)影響乳清析出率，接種量過(guò)低對(duì)乳清析出率的影響較小，接種量過(guò)高對(duì)乳清析出率的影響較大，使乳清析出明顯，使產(chǎn)品穩(wěn)定性下降。因此，最適宜的接種量為5%。

2.2.2 果膠添加量對(duì)褐色凝固型酸奶品質(zhì)的影響

果膠添加量對(duì)產(chǎn)品乳清析出率與感官得分的影響如圖2所示。

不同果膠添加量會(huì)影響產(chǎn)品的黏度、穩(wěn)定程度等品質(zhì)，果膠添加量低會(huì)使產(chǎn)品穩(wěn)定性差、組織狀態(tài)不是很好；果膠添加量高使產(chǎn)品黏度高，口感不好，如果添加量過(guò)高，甚至還會(huì)使其凝固。由圖2可知，在42 ℃發(fā)酵7 h，接種5%的發(fā)酵劑時(shí)，當(dāng)果膠添加量為0.25%時(shí)，感官得分最高；當(dāng)果膠添加量為0.3%時(shí)，乳清析出率最小。隨果膠添加量提高，乳清析出率會(huì)逐漸減小，而添加量在0.25%和0.3%時(shí)的乳清析出率相差很小，因此，最適宜的果膠添加量為0.25%。

圖2 果膠添加量對(duì)褐色凝固型酸奶品質(zhì)的影響

2.2.3 發(fā)酵時(shí)間對(duì)褐色凝固型酸奶品質(zhì)的影響

發(fā)酵時(shí)間對(duì)產(chǎn)品的影響如圖3所示。

圖3 發(fā)酵時(shí)間對(duì)褐色凝固型酸奶品質(zhì)的影響

不同發(fā)酵時(shí)間會(huì)影響著產(chǎn)品口感、組織狀況等性狀，發(fā)酵時(shí)間短會(huì)使發(fā)酵不完全，得不到酸奶香氣；發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)會(huì)使產(chǎn)品出現(xiàn)析出水分，體系不穩(wěn)定。由圖3可知，在發(fā)酵溫度為42 ℃，添加0.2%的果膠，接種5%的發(fā)酵劑時(shí)，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為6 h時(shí)，乳清析出率最小且感官得分最高。發(fā)酵時(shí)間的長(zhǎng)短會(huì)影響乳清析出率，發(fā)酵時(shí)間過(guò)短對(duì)乳清析出率的影響較小，發(fā)酵時(shí)間過(guò)短對(duì)乳清析出率的影響較大，使乳清析出明顯，使產(chǎn)品穩(wěn)定性下降。因此，最適宜的發(fā)酵時(shí)間為6 h。

2.2.4 發(fā)酵溫度對(duì)褐色凝固型酸奶品質(zhì)的影響

發(fā)酵溫度對(duì)產(chǎn)品的影響如圖4示。

圖4 發(fā)酵溫度對(duì)褐色凝固型酸奶品質(zhì)的影響

不同發(fā)酵溫度會(huì)影響產(chǎn)品酸度、口感、整體狀態(tài)等品質(zhì)。由圖2可知，在發(fā)酵時(shí)間為7 h，添加0.2%的果膠，接種5.0%的發(fā)酵劑時(shí)，當(dāng)發(fā)酵溫度為42 ℃時(shí)，乳清析出率最小且感官得分最高。發(fā)酵溫度的高低會(huì)影響乳清析出率，發(fā)酵溫度過(guò)低對(duì)乳清析出率的影響較小，接種量過(guò)高對(duì)乳清析出率的影響較大，使乳清析出明顯，使產(chǎn)品穩(wěn)定性下降。因此，最適宜的發(fā)酵溫度為42 ℃。

2.3 褐色凝固型酸奶正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以接種量、果膠添加量、發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度為因素，選取L9（34）的試驗(yàn)方案進(jìn)行正交試驗(yàn)，以褐色酸奶的感官評(píng)定得分和乳清析出率為指標(biāo)，結(jié)果如表7所示。

由極差分析得，差值越大，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響也就越大，由表7可知，四種單因素對(duì)褐色酸奶感官評(píng)分影響的主次順序?yàn)椋航臃N量＞發(fā)酵溫度＞果膠添加量＞發(fā)酵時(shí)間；影響褐色酸奶乳清析出率的主次順序?yàn)椋航臃N量＞果膠添加量＞發(fā)酵時(shí)間=發(fā)酵溫度。所以接種量對(duì)褐色酸奶的影響最明顯。

表7 正交試驗(yàn)結(jié)果分析表

以感官得分為指標(biāo)的正交試驗(yàn)得出制作褐色酸奶的最佳條件為A2B3C1D2，以乳清析出率為指標(biāo)的正交試驗(yàn)得出制作褐色酸奶的的最佳條件為A2B3C3D2，因?yàn)楦泄俚梅峙c乳清析出率相比，感官得分的影響較大，因此，得出褐色酸奶研發(fā)的最佳條件是A2B3C1D2，即接種量5%，果膠添加量0.2%，發(fā)酵時(shí)間6 h，發(fā)酵溫度42 ℃。進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，此條件下得到的褐色酸奶感官評(píng)定分?jǐn)?shù)為93分，乳清析出率為5.3%。以此配方得到的產(chǎn)品顏色呈褐色，有明顯的酸奶香氣和焦糖香味，口感順滑，組織狀態(tài)良好，無(wú)沉淀，無(wú)析出，酸甜適度。

3 結(jié)論

本研究通過(guò)試驗(yàn)確定了褐色酸奶的褐變條件，當(dāng)葡萄糖添加量為6%，褐變溫度95 ℃，褐變時(shí)間5 h時(shí)，酸奶顏色呈褐色，顏色適中，有濃郁焦糖味；之后在單因素基礎(chǔ)上通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化褐色凝固型酸奶的最佳條件為：接種量5%，果膠添加量0.2%，發(fā)酵時(shí)間6 h，發(fā)酵溫度42 ℃。此條件下得到的褐色酸奶顏色適中，焦糖風(fēng)味明顯，質(zhì)地均勻，酸甜適宜，口感爽滑細(xì)膩。感官評(píng)定分?jǐn)?shù)為93分，乳清析出率為5.3%。