劉成祥

乳業(yè)生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海乳業(yè)生物工程技術(shù)研究中心，光明乳業(yè)股份有限公司乳業(yè)研究院（上海 200436）

隨著消費(fèi)者消費(fèi)和環(huán)保理念的升級(jí)、素食文化的興起，以植物為基礎(chǔ)的營(yíng)養(yǎng)成為當(dāng)下市場(chǎng)的一種趨勢(shì)。植物酸奶是以植物為原料，通過(guò)發(fā)酵制成的一種植物蛋白飲品，植物酸奶的推廣能夠有效緩解國(guó)內(nèi)奶源緊張的問(wèn)題，是一種可行的作為乳制品替代物、緩解畜牧壓力的手段[1]。植物基酸奶具有不含膽固醇和乳糖等特點(diǎn)，適合受乳糖不耐癥困擾、素食主義和追求健康食品的消費(fèi)群體食用[2]。

燕麥（Arena sativa），屬禾本科（Poaceae）燕麥屬（AvenaL.），別名莜麥、雀麥，一般分為帶稃型和裸粒型兩大類[3]。燕麥?zhǔn)鞘澜绲诹蠹Z食作物，也是我國(guó)重要的雜糧作物之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)企業(yè)燕麥總加工能力約75萬(wàn) t。燕麥?zhǔn)堑吞恰⒏郀I(yíng)養(yǎng)、高能量的食品。從營(yíng)養(yǎng)的角度來(lái)看，燕麥含有較高的蛋白質(zhì)、脂肪、水溶性膳食纖維、礦物質(zhì)、維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[4]；從功能的角度來(lái)看，燕麥中水溶性膳食纖維β-葡聚糖在所有谷物中含量最多，β-葡聚糖是降血脂有效成分，對(duì)維持血糖平衡和抑制膽固醇的吸收具有明顯效果[5-7]。

試驗(yàn)以酶解燕麥粉為主要原料，添加椰子油、復(fù)配穩(wěn)定劑（瓊脂、果膠和羥丙基三磷酸鈉）、甜味劑（甜菊糖苷和赤蘚糖醇）等輔料，接種復(fù)配發(fā)酵劑制備無(wú)蔗糖燕麥植物酸奶。以酶解燕麥粉添加量、復(fù)配發(fā)酵劑的選擇和復(fù)配穩(wěn)定劑添加量作為考察因素，以產(chǎn)品發(fā)酵速度、穩(wěn)定性和感官評(píng)定評(píng)分作為評(píng)定指標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)的工藝優(yōu)化。同時(shí)，在單因素基礎(chǔ)上以感官評(píng)分為依據(jù)進(jìn)行正交試驗(yàn)，以期開(kāi)發(fā)一款具有良好風(fēng)味的無(wú)蔗糖燕麥植物酸奶，以滿足市場(chǎng)對(duì)植物基酸奶的需求。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與試劑

酶解燕麥粉[丹尼斯克（中國(guó)）有限公司]；椰子油（印尼三務(wù)集團(tuán)）；赤蘚糖醇（保齡寶生物股份有限公司）；甜菊糖苷[譜賽科（上海）貿(mào)易有限公司]；復(fù)配穩(wěn)定劑瓊脂、果膠和羥丙基三磷酸鈉[丹尼斯克（中國(guó)）有限公司]；直投式發(fā)酵劑嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌[丹尼斯克（中國(guó)）有限公司VEGE 022和VEGE TS-H 2084，帝斯曼（中國(guó)）有限公司YS141和SVV111，微康股份有限公司PLF-101]。

1.2 主要儀器與設(shè)備

RW-20型高速攪拌器（德國(guó)IKA集團(tuán)）；FE20型pH計(jì)[梅特勒（中國(guó)）有限公司]；數(shù)顯SIGMA 3-18KS恒溫水浴鍋（德國(guó)Sigma公司）；PL3002型電子天平[梅特勒（中國(guó)）有限公司]；SIGMA 2-16P高速臺(tái)式離心機(jī)（德國(guó)Sigma公司）；NS1001高壓均質(zhì)機(jī)（意大利尼魯索爾維公司）。

1.3 基礎(chǔ)配方

椰子油2%、復(fù)配甜味劑赤蘚糖醇4.5%+甜菊糖苷0.015%、酶解燕麥粉9%～21%、復(fù)配穩(wěn)定劑1%～2%、直投式發(fā)酵劑。

1.4 工藝流程

酶解燕麥粉用蒸餾水溶解→加入輔料配料（赤蘚糖醇、甜菊糖苷、果膠、瓊脂、羥丙基三磷酸鈉、椰子油）→恒溫?cái)嚢琛A(yù)熱→均質(zhì)→殺菌→冷卻→接種→發(fā)酵→冷卻→灌裝→后熟→成品→檢測(cè)

1.5 操作要點(diǎn)

1.5.1 調(diào)配

將水升溫至50～55 ℃，邊攪拌邊加入甜菊糖苷、赤蘚糖醇、果膠、瓊脂、椰子油等輔料，繼續(xù)恒溫?cái)嚢?0～30 min至完全溶解。

1.5.2 均質(zhì)

將調(diào)配好的混合基料升溫預(yù)熱至55～65 ℃，均質(zhì)150/50 bar。

1.5.3 殺菌

殺菌溫度過(guò)低或時(shí)間不足均可導(dǎo)致微生物和細(xì)菌不能夠被完全殺死，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，確定最佳的殺菌溫度和時(shí)間分別為95 ℃和5 min。

1.5.4 冷卻

滅菌后將燕麥酸奶基料降溫至43 ℃左右接種，若發(fā)酵溫度太高，則會(huì)導(dǎo)致發(fā)酵菌種的活力下降，甚至失活；若發(fā)酵溫度太低，低于發(fā)酵菌種最適合生長(zhǎng)溫度，發(fā)酵速率明顯降低，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)增加工廠耗能。

1.5.5 接種

在無(wú)菌超凈臺(tái)中進(jìn)行接種操作。接種是造成產(chǎn)品受微生物污染的最常見(jiàn)環(huán)節(jié)之一，因此應(yīng)該嚴(yán)格注意操作衛(wèi)生，防止細(xì)菌、霉菌、噬菌體及其他有害微生物的污染。

1.5.6 發(fā)酵與后熟

在43 ℃條件下保溫發(fā)酵，當(dāng)pH≤4.5時(shí)攪拌破乳（5～10 min）終止發(fā)酵，置于4 ℃冷藏18～24 h，后熟。

1.6 離心沉淀率的測(cè)定

準(zhǔn)確稱取20 g樣品倒入25 mL規(guī)格的離心管中，在4 500 r/min轉(zhuǎn)速下離心10 min，取出沉淀物，稱取沉淀物的質(zhì)量，每個(gè)樣品進(jìn)行3次重復(fù)，沉淀率按式（1）計(jì)算。

1.7 感官評(píng)分

對(duì)無(wú)蔗糖燕麥植物酸奶的試驗(yàn)評(píng)價(jià)采用感官綜合評(píng)分法，請(qǐng)11位經(jīng)驗(yàn)豐富的評(píng)定人員組成感官評(píng)定小組，對(duì)試驗(yàn)樣品分別進(jìn)行感官評(píng)分。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)具體見(jiàn)表1所示。

表1 無(wú)蔗糖燕麥植物酸奶感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

將色澤、氣味、組織狀態(tài)和口感的分?jǐn)?shù)相加為總得分，在全部總得分中去掉一個(gè)最高分和一個(gè)最低分后，平均得分取整后結(jié)果即為該產(chǎn)品的感官評(píng)分，按式（2）計(jì)算。

1.8 無(wú)蔗糖燕麥植物酸奶最佳配方單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)

1.8.1 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以酶解燕麥粉添加量、復(fù)配發(fā)酵劑、復(fù)配穩(wěn)定劑添加量作為單因素試驗(yàn)因子，以感官評(píng)定評(píng)分、產(chǎn)品發(fā)酵速度和/或離心沉淀率作為產(chǎn)品性能的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

1.8.2 正交試驗(yàn)確定

依據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取酶解燕麥粉添加量、復(fù)配發(fā)酵劑的選擇、復(fù)配穩(wěn)定劑添加量作為試驗(yàn)因子，以感官評(píng)定評(píng)分作為產(chǎn)品指標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)。

1.9 數(shù)據(jù)處理

所有單因素試驗(yàn)均進(jìn)行3次平行重復(fù)試驗(yàn)，所得試驗(yàn)結(jié)果取平均值。

同一因素不同水平的處理，采用SPSS 23.0作圖，并對(duì)樣品質(zhì)量指標(biāo)之間的差異性進(jìn)行多重比較分析（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 酶解燕麥粉添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響

在基礎(chǔ)配方的基礎(chǔ)上，確定復(fù)配穩(wěn)定劑添加量1.5%、直投式復(fù)配發(fā)酵劑VEGE TS-H 2084。選用的酶解燕麥原料中蛋白含量12%，根據(jù)T/WSJD 12-2020《植物蛋白飲料植物酸奶》[8]的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，單一植物原料及其制品提供蛋白質(zhì)的產(chǎn)品其蛋白質(zhì)≥1.0%，設(shè)計(jì)燕麥粉添加量9%，12%，15%，18%和21%（m/m），感官評(píng)定結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 酶解燕麥添加量對(duì)感官評(píng)分的影響

在一定范圍內(nèi)，酶解燕麥粉添加量越多，感官評(píng)分就越高，添加量達(dá)到15%時(shí)口感最佳。進(jìn)一步增加燕麥添加量，感官評(píng)分又降低。這可能是因?yàn)椋貉帑溙砑恿窟^(guò)少，產(chǎn)品沒(méi)有形成燕麥特有的濃郁風(fēng)味，口感太稀薄，香氣飽滿度不夠；燕麥添加量過(guò)多，燕麥發(fā)酵產(chǎn)生的風(fēng)味太重，出現(xiàn)不良的酸餿味，同時(shí)燕麥添加量過(guò)多，順滑度不夠，產(chǎn)生砂口感。所以最佳酶解燕麥粉添加量為15%。

2.2 直投式復(fù)配發(fā)酵劑的確定

乳酸菌發(fā)酵現(xiàn)象包括蛋白水解、有機(jī)酸合成和菌體生長(zhǎng)等，其中發(fā)酵產(chǎn)酸主要是乳酸菌利用體系中存在的葡萄糖和乳糖等碳源產(chǎn)生乳酸等有機(jī)酸的過(guò)程[9]。其影響因素包括乳酸菌種類、氮源物質(zhì)、碳源物質(zhì)和體系的緩沖能力等[10-11]。燕麥中的碳水化合物主要為淀粉和膳食纖維，淀粉含量50.0%～60.0%，膳食纖維含量9.9%～22.2%[12-13]，因此和牛乳等動(dòng)物乳類相比，燕麥體系缺少易發(fā)酵糖類。選用的酶解燕麥粉在前期酶解預(yù)處理過(guò)程中水解產(chǎn)生部分葡萄糖，可供乳酸菌發(fā)酵利用。但相較于牛奶中的乳糖含量，燕麥中能夠供乳酸菌利用的碳水化合物仍然較少，這直接影響到燕麥植物酸奶的發(fā)酵速度和產(chǎn)品的口感，因此篩選出具有較強(qiáng)產(chǎn)酸速率和良好產(chǎn)品口感的菌種至關(guān)重要。

在基礎(chǔ)配方基礎(chǔ)上，試驗(yàn)確定酶解燕麥粉添加量15%、復(fù)配穩(wěn)定劑添加量1.5%，比較不同復(fù)配發(fā)酵劑對(duì)產(chǎn)品發(fā)酵速度和感官評(píng)分的影響。所選用的菌種有：丹尼斯克VEGE 022和VEGE TS-H 2084（添加量200 DCU/T）；帝斯曼YS141和SVV111（添加量2 U/T）；微康PLF-101（添加量200 U/T）。結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 復(fù)配發(fā)酵劑對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響

產(chǎn)品的感官評(píng)分依次為VEGE TS-H 2084＞YS141＞PLF-101＞VEGE 022＞SVV111。發(fā)酵速度依次為VEGE 022＞VEGE TS-H 2084＞YS141＞SVV111＞PLF-101。綜合考慮，在可接受的發(fā)酵速度下，選擇VEGE TS-H 2084作為試驗(yàn)的最適復(fù)配發(fā)酵劑，其次為復(fù)配發(fā)酵劑YS141。

2.3 穩(wěn)定劑的確定

植物酸奶一直存在2個(gè)技術(shù)難點(diǎn)：一是以植物蛋白為原料發(fā)酵酸奶口感粗糙，有嚴(yán)重砂口感和明顯酸餿味等問(wèn)題[14]；二是經(jīng)過(guò)發(fā)酵的蛋白質(zhì)粒子顆粒比較大，容易出現(xiàn)沉淀、析水、分層等現(xiàn)象[15]。選擇合適的穩(wěn)定劑不僅能夠在一定程度上提高順滑度，改善燕麥不良口感，還能提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

在基礎(chǔ)配方的基礎(chǔ)上，試驗(yàn)確定酶解燕麥粉添加量15%、復(fù)配發(fā)酵劑VEGE TS-H 2084，比較該復(fù)配穩(wěn)定劑添加量1.0%，1.3%，1.5%，1.7%和2.0%對(duì)穩(wěn)定性及產(chǎn)品感官評(píng)分的影響，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 復(fù)配穩(wěn)定劑添加量對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響

隨著穩(wěn)定劑添加量增加，產(chǎn)品的離心沉淀率下降，產(chǎn)品的穩(wěn)定性提高，穩(wěn)定劑添加量達(dá)到1.5%時(shí)，產(chǎn)品的離心沉淀率最低。進(jìn)一步增加復(fù)配穩(wěn)定劑添加量，產(chǎn)品的離心沉淀率基本保持穩(wěn)定。復(fù)配穩(wěn)定劑添加量1.5%時(shí)，燕麥植物酸奶感官評(píng)分最高。綜上，確定復(fù)配穩(wěn)定劑添加量1.5%的效果最佳。

2.4 燕麥酸奶最佳配方正交試驗(yàn)確定

在無(wú)蔗糖燕麥酸奶的制備過(guò)程中，酶解燕麥粉添加量、復(fù)配發(fā)酵劑、復(fù)配穩(wěn)定劑添加量等因素都會(huì)影響產(chǎn)品的品質(zhì)。在前期單因素的基礎(chǔ)上，選擇酶解燕麥粉添加量（A）、復(fù)配發(fā)酵劑（B）、復(fù)配穩(wěn)定劑添加量（C）為考察因素，以感官評(píng)定作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行正交因素試驗(yàn)來(lái)優(yōu)化配方工藝。正交因素與水平表見(jiàn)表2。

表2 正交因素與水平

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見(jiàn)表3。各因素對(duì)燕麥植物酸奶產(chǎn)品感官評(píng)定影響主次順序?yàn)锽＞A＞C，對(duì)燕麥植物酸奶影響最大的因素為復(fù)配發(fā)酵劑，其次是酶解燕麥粉添加量，影響最小的是復(fù)配穩(wěn)定劑添加量。其中復(fù)配穩(wěn)定劑的添加量達(dá)到1.3%后，繼續(xù)增加復(fù)配穩(wěn)定劑添加量對(duì)產(chǎn)品都口感和穩(wěn)定性影響較小。因考慮到成本等綜合因素，最終選擇A1B1C1作為最佳制備工藝條件：酶解燕麥粉添加量15%，復(fù)配發(fā)酵劑VEGE TS-H，復(fù)配穩(wěn)定劑添加量1.3%。在該制備工藝條件下，感官評(píng)分為89分。

表3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

表4 燕麥植物酸奶正交試驗(yàn)的正交方差分析

3 結(jié)論

以酶解燕麥粉為主要原料，添加椰子油、復(fù)配穩(wěn)定劑（瓊脂、果膠和和羥丙基三磷酸鈉）、甜味劑（甜菊糖苷、赤蘚糖醇）等輔料，接種復(fù)配發(fā)酵劑（保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌）進(jìn)行發(fā)酵制備無(wú)蔗糖燕麥植物酸奶。在單因素基礎(chǔ)上進(jìn)行正交試驗(yàn)得到燕麥酸奶的最佳制備工藝條件：酶解燕麥粉添加量15%（m/m），復(fù)配穩(wěn)定劑添加量1.3%，復(fù)配發(fā)酵劑型號(hào)VEGE TS-H。在最佳制備工藝條件下，無(wú)蔗糖燕麥植物酸奶具有發(fā)酵速度快，產(chǎn)品穩(wěn)定和口感佳的優(yōu)良的特性。發(fā)酵燕麥植物酸奶作為一款無(wú)蔗糖、低卡、高纖維的植物蛋白飲料，符合當(dāng)代年輕人對(duì)健康的追求，具有非常廣闊的市場(chǎng)前景。