史保國(guó) 汪小雨 李 慧 裴 潁 高晉升

（蚌埠學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，安徽蚌埠 233030）

酸奶是一種營(yíng)養(yǎng)豐富，風(fēng)味濃郁的傳統(tǒng)乳制品。成品酸奶不僅保留了新鮮牛奶的全部營(yíng)養(yǎng)，且增加了保健效果，其中大量的乳酸菌促進(jìn)人體對(duì)鈣和磷的吸收［1］；在發(fā)酵過(guò)程中蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為小顆?；钚晕镔|(zhì)，易被消化吸收［2］。

枸杞多糖是枸杞的重要成分，由各種單糖通過(guò)糖苷鍵連接而成的水溶性多糖［3］。枸杞多糖約占枸杞體重的3.36%，與枸杞含有的各種活性物質(zhì)相比，枸杞多糖含量較大［4-5］，且具有多種保健作用，比如調(diào)節(jié)機(jī)體免疫、預(yù)防腫瘤、抗衰老、調(diào)節(jié)血糖和脂質(zhì)代謝等［6］。它已成為食品藥品工業(yè)廣泛研究的課題，具有廣闊的研發(fā)應(yīng)用市場(chǎng)。

近年來(lái)，為提高酸奶的種類和其功能屬性，市場(chǎng)開發(fā)出多種果類酸奶、蔬菜酸奶以及植物多糖類酸奶產(chǎn)品［7］，這些物質(zhì)的添加在一定程度上豐富了酸奶的類型，另一方面又提高了酸奶的質(zhì)量和性能［8］。該試驗(yàn)嘗試開發(fā)新型枸杞多糖酸奶，利用枸杞多糖替代部分白砂糖，營(yíng)養(yǎng)豐富，具有枸杞香味，特殊乳黃色。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑脫脂純牛奶，內(nèi)蒙古伊利實(shí)業(yè)集團(tuán)股份有限公司；白砂糖，河北源創(chuàng)生物科技有限公司；發(fā)酵劑，北京川秀科技有限公司；枸杞多糖（食品級(jí)），安徽友泰生物工程有限公司。

1.2 主要儀器分析天平，上海?？惦娮觾x器廠；恒溫發(fā)酵箱，濱州益銘機(jī)械設(shè)備有限公司；低溫冰箱，珠海格力電器股份有限公司；酸度計(jì)，深圳市優(yōu)米儀器設(shè)備有限公司；高壓滅菌鍋，上海民儀電子有限公司；電磁爐，美的集團(tuán)股份有限公司；NDJ-8S型數(shù)顯粘度計(jì)，上海精密儀器儀表有限公司；均質(zhì)機(jī)，上海滬析儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 枸杞多糖酸奶制作工藝流程［9］鮮牛奶→調(diào)糖（枸杞多糖、蔗糖）→預(yù)熱均質(zhì)→殺菌→冷卻→接種→發(fā)酵→后熟。

1.3.2 枸杞多糖酸奶制作操作要點(diǎn) ①調(diào)糖：向原料乳中加入枸杞多糖1.5%（g/mL），蔗糖9%（g/mL）。②預(yù)熱均質(zhì)：將調(diào)糖后的原料乳放置在40 ℃水浴鍋中預(yù)熱，隨后使用均質(zhì)機(jī)攪拌混勻。③殺菌：采用95 ℃高壓滅菌10 min，徹底清除有害微生物，進(jìn)一步使物料混勻［10］。④冷卻接種發(fā)酵：將滅菌后的原料乳快速降溫，將酸奶發(fā)酵劑接種到冷卻后的原料中（質(zhì)量比1.5%）［11］，放置在恒溫培養(yǎng)箱，40.5 ℃培養(yǎng)6 h，取出。⑤冷藏后熟：酸奶冷卻至室溫后，在4 ℃冰箱中保存8 h以上，使枸杞多糖酸奶形成良好的滋味。

1.3.3 單因素設(shè)計(jì)（1）枸杞多糖添加量。接種量為2%，設(shè)置枸杞多糖添加量0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%，發(fā)酵培養(yǎng)，采用黏度、感官評(píng)分為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)定，探究枸杞多糖添加量對(duì)發(fā)酵乳品質(zhì)的影響。

（2）蔗糖添加量。接種量為2.0%，設(shè)置蔗糖添加量3%、5%、7%、9%、11%，發(fā)酵培養(yǎng)，采用粘度值、感官評(píng)分為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)定，探究蔗糖量對(duì)發(fā)酵乳品質(zhì)的影響。

（3）發(fā)酵溫度。接種量為2.0%，設(shè)置發(fā)酵溫度36.5、38.5、40.5、42.5、44.5 ℃，發(fā)酵培養(yǎng)，采用黏度、感官評(píng)分為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)定，探究發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵乳品質(zhì)的影響。

（4）發(fā)酵時(shí)間。接種量為2.0%，設(shè)置發(fā)酵時(shí)間為4、5、6、7、8 h，發(fā)酵培養(yǎng)，采用黏度、感官評(píng)分為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)定，探究發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵乳品質(zhì)的影響。

1.3.4 枸杞多糖酸奶感官評(píng)定 參考GB 19302—2010，從色澤、風(fēng)味、組織狀態(tài)、口感4方面制定感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)；由10人（5男5女）組成評(píng)價(jià)小組，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)酸奶進(jìn)行品嘗打分（百分制），感官評(píng)價(jià)取平均值，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 添加枸杞多糖酸奶的感官評(píng)價(jià)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.3.5 枸杞多糖酸奶制備響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì) 根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果分析，選取枸杞多糖添加量、發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度，設(shè)計(jì)3因素3水平的響應(yīng)面分析試驗(yàn)方案，優(yōu)化枸杞多糖酸奶的制作工藝，響應(yīng)面分析因素與水平編碼表見表2。

表2 響應(yīng)面分析因素與水平編碼

1.3.6 驗(yàn)證試驗(yàn) 根據(jù)響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果，確定枸杞多糖酸奶的最佳工藝，在此優(yōu)化工藝條件下，對(duì)枸杞多糖酸奶進(jìn)行制備，通過(guò)3次平行試驗(yàn)，求取平均值，驗(yàn)證方案可行性。

1.3.7 檢測(cè)指標(biāo) 黏度測(cè)定：用NDJ-8S型數(shù)黏度計(jì)測(cè)定酸奶黏度，取乳液10 mL使之剛好達(dá)到轉(zhuǎn)子液面標(biāo)記處，設(shè)定測(cè)試距離為20.00 mm，感應(yīng)力為10 g。待測(cè)樣品勻速攪拌10圈，室溫下，選用27號(hào)轉(zhuǎn)子以30 r/min速度測(cè)定酸奶樣品，待數(shù)據(jù)變化幅度穩(wěn)定時(shí)，每10 s取值1次，取值5組計(jì)算黏度平均值。其他指標(biāo)的檢測(cè)參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［12］。

2 結(jié)果與分析

2.1 枸杞多糖添加量對(duì)酸奶發(fā)酵風(fēng)味的影響由圖1可知，在枸杞多糖添加量為1.5%時(shí)，蔗糖添加量為9%、發(fā)酵時(shí)間6 h、發(fā)酵溫度40.5 ℃條件下，枸杞多糖酸奶評(píng)分最高和黏度最大。后期，隨著枸杞多糖添加量增大酸奶感官評(píng)分和黏度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，因?yàn)楦泄僭u(píng)分與酸度有關(guān)，由于樣品中枸杞多糖量增加抑制乳酸菌生長(zhǎng)繁殖，導(dǎo)致酸味降低，菌量減少導(dǎo)致黏度降低，適當(dāng)?shù)蔫坭蕉嗵翘砑恿浚顾崮谈泄僭u(píng)分提高；但過(guò)量的枸杞多糖則會(huì)影響酸奶口感，導(dǎo)致過(guò)甜。因此在枸杞多糖添加量為1.5%時(shí)口感最佳。

圖1 枸杞多糖添加量對(duì)酸奶發(fā)酵風(fēng)味的影響

2.2 蔗糖添加量對(duì)枸杞多糖發(fā)酵酸奶風(fēng)味的影響由圖2可知，在蔗糖添加量為9%時(shí)，枸杞多糖添加量為1.5%、發(fā)酵溫度40.5 ℃、發(fā)酵時(shí)間6 h條件下，枸杞多糖酸奶感官評(píng)分最高，黏度由峰值趨于減小。后期隨著蔗糖添加量增加，感官評(píng)分與黏度均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，可能是蔗糖添加量為7%時(shí)，菌種數(shù)量最多黏度達(dá)到峰值。隨著蔗糖過(guò)度增加，抑制乳酸菌生長(zhǎng)導(dǎo)致過(guò)甜評(píng)分減小，菌種死亡導(dǎo)致黏度降低。所以適當(dāng)?shù)恼崽翘砑恿浚沟盟岫雀泄僭u(píng)分提高；過(guò)量蔗糖則會(huì)影響酸奶品質(zhì)。因此蔗糖添加量為9%時(shí)風(fēng)味最佳。

圖2 蔗糖添加量對(duì)枸杞多糖發(fā)酵酸奶風(fēng)味的影響

2.3 發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵酸奶風(fēng)味的影響由圖3可知，在發(fā)酵溫度為40.5 ℃時(shí)，蔗糖量為9%、枸杞多糖量為1.5%、發(fā)酵時(shí)間6 h條件下，枸杞多糖酸奶感官評(píng)分最高黏度最大；后期隨著發(fā)酵溫度的上升，感官評(píng)分與黏度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)?？赡苁菧囟扔绊懭樗峋臄?shù)量，溫度過(guò)高或過(guò)低導(dǎo)致菌種生長(zhǎng)繁殖受限甚至死亡，因此發(fā)酵溫度導(dǎo)致酸奶口感失調(diào)、感官評(píng)分降低，菌種數(shù)量下降導(dǎo)致黏度變小。所以適當(dāng)?shù)陌l(fā)酵溫度，酸奶感官評(píng)分提高；因此發(fā)酵溫度40.5 ℃時(shí)風(fēng)味，黏度最大。

圖3 發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵酸奶風(fēng)味的影響

2.4 發(fā)酵時(shí)間對(duì)枸杞多糖發(fā)酵酸奶風(fēng)味的影響由圖4可知，發(fā)酵時(shí)間6 h時(shí)，蔗糖添加量為9%、枸杞多糖添加量量為1.5%、發(fā)酵溫度40.5 ℃條件下，枸杞多糖酸奶評(píng)分最高。發(fā)酵時(shí)間在4～6 h時(shí)，枸杞多糖酸奶黏度、感官評(píng)分與發(fā)酵時(shí)間成正比，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間在6～8 h時(shí)感官評(píng)分以及黏度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。原因是發(fā)酵時(shí)間增加菌種繁殖數(shù)目增多，黏度相應(yīng)增加，口感提升。當(dāng)發(fā)酵時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)酸度過(guò)高，發(fā)酵環(huán)境營(yíng)養(yǎng)減少導(dǎo)致菌種死亡，感官評(píng)分減小，黏度降低，當(dāng)發(fā)酵溫度為6 h時(shí)，酸奶評(píng)分最高，黏度最大。

圖4 發(fā)酵時(shí)間對(duì)枸杞多糖發(fā)酵酸奶風(fēng)味的影響

2.5 響應(yīng)面法優(yōu)化工藝條件試驗(yàn)按單因素試驗(yàn)結(jié)果，選擇枸杞多糖量、酸奶發(fā)酵時(shí)間、酸奶發(fā)酵溫度為自變量，將所得綜合評(píng)分設(shè)置為響應(yīng)值Y，再根據(jù)Box-Benhnken 對(duì)枸杞多糖酸奶進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)，結(jié)果見表3。

表3 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

續(xù)表3 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

由表3可知，當(dāng)枸杞多糖添加量1.5%、發(fā)酵溫度40.5 ℃、發(fā)酵時(shí)間6 h時(shí)，枸杞多糖酸奶風(fēng)味最佳，評(píng)分最高。為了對(duì)其進(jìn)行更深入的研究和條件優(yōu)化，利用軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，并作出相應(yīng)響應(yīng)面圖。多元回歸擬合分析得到枸杞多糖酸奶感官評(píng)分與各因素變量的二次方程 模型為Y=94.00+1.38×A+0.63×B+1.25×C+0.000×A×B-0.75×A×C+0.25×B×C-6.25×A2-5.25×B2-6.50×C2，方差分析結(jié)果見表4。

表4 方差分析

由表4可知，該模型P值＜0.000 1，差異極顯著，失擬項(xiàng)P值＞0.05，且R2=0.952 3，=0.972 8，差異不顯著，該模型預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)值相似，擬合性好，可用于優(yōu)化酸奶發(fā)酵工藝?；貧w方程中A、C的P值小于0.05，差異顯著；交互項(xiàng)AB、AC、BC的P值均大于0.05，差異不顯著；二次項(xiàng)A2、B2、C2的P值均小于0.000 1，表示差異極顯著。

2.5.1 響應(yīng)面及等高線 由圖5可知，當(dāng)枸杞多糖添加量一定時(shí)，枸杞多糖酸奶感官評(píng)分隨著發(fā)酵溫度升高表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)；當(dāng)發(fā)酵溫度一定時(shí)與初始的枸杞多糖不變情況相同；但變化幅度平緩，表明枸杞多糖酸奶風(fēng)味受枸杞多糖量和發(fā)酵溫度交互作用影響不顯著。

圖5 枸杞多糖量與發(fā)酵溫度的3D等高線和響應(yīng)面

由圖6可知，當(dāng)枸杞多糖添加量一定時(shí)，枸杞多糖酸奶感官評(píng)分隨著發(fā)酵時(shí)間增加表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)；當(dāng)發(fā)酵時(shí)間一定時(shí)與初始的枸杞多糖不變情況相同；但變化幅度平緩，表明枸杞多糖酸奶風(fēng)味受枸杞多糖量和發(fā)酵時(shí)間交互作用影響不顯著。

圖6 枸杞多糖量與發(fā)酵時(shí)間的3D等高線和響應(yīng)面

由圖7可知，當(dāng)發(fā)酵溫度一定時(shí)，枸杞多糖酸奶感官評(píng)分隨著發(fā)酵時(shí)間增加表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)；當(dāng)發(fā)酵時(shí)間一定時(shí)與初始發(fā)酵溫度不變情況相同；但變化幅度平緩，表明枸杞多糖酸奶風(fēng)味受發(fā)酵溫度和發(fā)酵時(shí)間交互作用影響不顯著。

圖7 發(fā)酵溫度與發(fā)酵時(shí)間的3D等高線和響應(yīng)面

2.5.2 驗(yàn)證試驗(yàn) 通過(guò)Design Expert 8.0.6軟件分析得到，枸杞多糖酸奶的最優(yōu)工藝條件為枸杞多糖量1.6%、發(fā)酵溫度40.62 ℃、發(fā)酵時(shí)間6.091 h，此時(shí)枸杞多糖酸奶感官評(píng)分94.15分。為了便于操作，將次工藝條件修正為枸杞多糖量1.6%、發(fā)酵溫度41 ℃、發(fā)酵時(shí)間6 h。經(jīng)重復(fù)試驗(yàn)后，得到酸奶感官評(píng)分94分與預(yù)測(cè)值基本吻合，說(shuō)明工藝可行。

參照最優(yōu)條件，并結(jié)合實(shí)際最終確定最佳發(fā)酵工藝為枸杞多糖量1.6%、發(fā)酵溫度41 ℃、發(fā)酵時(shí)間6 h。由最終方案進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，得到枸杞多糖酸奶感官評(píng)分為94分、與理論值相差0.16%，通過(guò)誤差可知這一模型對(duì)該課題的研究進(jìn)行優(yōu)化是可行的。

3 結(jié)論

該試驗(yàn)對(duì)枸杞多糖酸奶工藝進(jìn)行研究，采用單因素和響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化枸杞多糖添加量1.6%、發(fā)酵溫度41 ℃和發(fā)酵時(shí)間6 h，在此工藝條件下得到感官評(píng)分最高，酸奶色澤微黃，組織結(jié)構(gòu)細(xì)膩，具有枸杞的清香，口感較好，具有開發(fā)前景。