低脂菊苣膳食纖維凝固型酸奶的生產工藝

云月英，韓鋮鋮，王文龍

（內蒙古科技大學a.數理與生物工程學院;b.生物工程與技術研究所 內蒙古 包頭014010； ）

低脂菊苣膳食纖維凝固型酸奶的生產工藝

云月英a,b，韓鋮鋮a，王文龍a,b

（內蒙古科技大學a.數理與生物工程學院;b.生物工程與技術研究所 內蒙古 包頭014010； ）

以菊苣膳食纖維和脫脂乳粉為原料，通過乳酸菌發酵生產一種低脂凝固型酸奶。通過單因素試驗和均勻設計試驗，初步確定最佳發酵工藝條件為：菊苣膳食纖維2.08%，脫脂乳粉12.7%，蔗糖7.06%，發酵劑接種量為0.8 g/L，發酵溫度為42.8℃，發酵時間為7.5 h。

菊苣膳食纖維；凝固型酸奶；生產工藝；均勻設計

0 引 言

菊苣膳食纖維是一種天然的碳水化合物，幾乎不會被胃酸水解和消化，在結腸中被大量有益微生物發酵，具有多重生理功能[1]，己在美、英、法等國應用于食品行業，被認為是食品和營養的增補劑。酸奶已由原味酸奶向調味酸奶、果粒酸奶、功能性酸奶轉化[2-3]，未來的發展趨勢是品種多樣化、口味多樣化、功能多樣化，低脂菊苣膳食纖維凝固型酸奶正是適應社會及消費者需要而出現的一種低脂、高纖維功能性食品。

均勻設計實驗是研究多因素多水平實驗最優組合的一種實驗設計方法，已經廣泛應用在科學實驗以及工農業生產中，可用較少的實驗次數，完成復雜的因素、水平間的最優搭配。

1 材料與設備

1.1 材料

菊苣膳食纖維、伊利脫脂乳粉、蔗糖、川秀乳酸菌發酵劑，固體MRS培養基。

1.2 儀器設備

LS-30型立式壓力蒸汽滅菌器筒、SW-CF-2FD雙人單面垂直潔凈工作臺、BC/BD-220GS型海爾電冰柜、PSX-250SC型智能恒溫恒濕培養箱、厭氧培養箱、JA5003電子分析天平、TD4Z離心機、5.4-7.0精密pH試紙。

2 實驗方法

2.1 工藝流程

2.2 操作要點

2.2.1 脫脂乳的制備

選用伊利脫脂乳粉，用50～60℃左右自來水，將其溶解，靜止放置半小時，使其充分復水。

2.2.2 配料

將菊苣膳食纖維、蔗糖用90℃熱水溶解在燒杯中，80℃水浴加熱保持30 min，讓其充分溶解并殺死其中微生物，然后將其混入已預熱好的復原乳中。

2.2.3 殺菌、冷卻

混合料液在95℃的條件下保持5 min進行殺菌。經殺菌后的原料基液馬上冷卻至45℃，以便于接種發酵劑。

2.2.4 接種和發酵

生產酸奶時，發酵劑是關鍵的一步，接種時應注意無菌操作，防止雜菌污染。接種后充分攪拌均勻，然后倒入經過高壓滅菌（121℃，15 min）的燒杯中，用保鮮膜封口，放入恒溫箱進行靜止發酵。

2.2.5 冷卻后熟

香味物質的高峰期一般在終止發酵后的第4 h，而形成酸奶特征風味是多種風味物質相互平衡的結果，一般為4℃、24 h完成，這段時間被稱為酸奶的后熟期。

2.3 酸奶貯存期各項指標的測定

將成品置于4℃冰箱中進行貯存，分別測定7 d內總酸度、持水力、乳酸菌總數的值，觀察變化趨勢。

2.3.1 酸度測定

稱取10 g（精確到0.001 g）已混勻的試樣，置于150 mL錐形瓶中，加20 mL新煮沸冷卻至室溫的水，混勻，加入2.0 mL酚酞指示液，混勻后用濃度為0.1 mol/L氫氧化鈉標準溶液滴定至微紅色，并在30 s內不褪色，記錄消耗的氫氧化鈉標準滴定溶液毫升數，代入式（1）中進行計算[4]。

式中：Vl為滴定結束時氫氧化鈉標準溶液的體積；V2為滴定開始時氫氧化鈉標準溶液的體積。

2.3.2 持水力測定

取一定量的待測樣品放入離心管中，并稱量樣品W0后，放入離心機，以3 000 r/min離心20 min后，取出離心管，靜置10 min后，除去上清液，稱量殘余物的質量W，酸奶的持水力為[5]。

2.3.3 乳酸菌總數的測定

在無菌操作條件下，吸取充分攪拌均勻的酸奶待檢樣25 mL，加到225 mL滅菌生理鹽水的試管內，依次做10倍梯度稀釋，選取10-6、10-7兩個梯度，分別吸取0.1 mL加入到MRS固體培養基進行涂布，在37℃恒溫厭氧培養箱中培養48 h，最后進行菌落計數[6]。

產品的感官評價如表1所示。

表1 感官評定標準

3 結果與分析

3.1 單因素實驗

利用單因素實驗，以產品感官質量為評價指標，研究了脫脂乳粉添加量、蔗糖添加量、菊苣膳食纖維添加量、發酵劑用量、發酵溫度、發酵時間對菊苣膳食纖維酸奶品質的影響。

3.1.1 脫脂乳粉添加量對酸奶感官影響

研究表明，牛奶總干物質直接決定酸奶凝固質地狀態[7]。脫脂乳粉添加量對酸奶品質有很大影響，可影響其凝固時間、乳清析出量及質地和口感，脫脂乳粉濃度還對乳酸菌具有良好的營養作用，直接影響酸奶中的活菌數及產品風味。

表2為脫脂乳粉添加量對酸奶感官的影響。由表2可以看出，脫脂乳粉添加量低于11%的酸奶，發酵效果較差，乳清析出現象較嚴重，酸度較低，總體接受度極差。脫脂乳粉添加量高于11%的酸奶，雖然發酵狀態良好，乳清析出量很少，滴定酸度較高，但凝乳塊過硬，總體接受度差。所以確定最佳脫脂乳粉添加量為11%。

脫脂乳粉／%791 1 13 15色澤/分15.4±0.55c 16.6±0.55b 18.7±0.50a 16.4±0.55b 13.7±0.50d組織狀態/分13.4±0.55d 17.0±0.81c 26.8±0.84a 23.2±0.84b 22.5±0.58b氣味/分15.7±0.58c 17.2±0.84b 22.4±0.55a 22.5±0.58a 22.2±0.84a滋味/分20.2±0.84b 20.8±0.84ab 21.6±0.55a 21.4±0.55a 21.4±0.55a總體接收度/分65.0±1.00e 71.5±1.90d 89.5±2.38a 83.7±1.50b 79.7±0.95c

3.1.2 蔗糖添加量對酸奶感官的影響

加糖量一般控制在3%～10%之間，糖太多，會對乳酸發酵產生不良的影響，影響產品風味，也會影響乳酸菌的生長繁殖，但是質量分數過低會造成酸奶尖酸味道過重，如表3所示。

表3 蔗糖添加量對酸奶感官的影響

由表3可以看出，當蔗糖的添加量低于5%時，酸奶味酸，而且質地較差，總體接受度極差；當添加量高于5%時，酸奶味過甜，總體接受度差，且對人體的健康也不利，特別是對糖尿病患者有不利的影響。因此確定蔗糖的添加量為5%。

3.1.3 菊苣膳食纖維添加量對酸奶感官的影響

將菊苣膳食纖維添加到酸奶中增加了消費者對于膳食纖維的攝取量，結果如表4所示。由表4可以看出，產品感官得分最高、總體接受度最佳時，菊苣膳食纖維的添加量為1.5%，所以確定最佳的菊苣膳食纖維添加量為1.5%。

3.1.4 發酵劑用量對酸奶感官的影響

乳酸菌發酵劑接種量直接關系到菌種在牛乳中的生長和繁殖情況，對產酸速度有大的影響。同時，在不影響產酸速度的前提下，要控制成本是選擇發酵劑用量的原則，如表5所示。

由表5可以看出，接種量過低時，一定的發酵時間內產品酸度不夠，總體接受度極差。接種量過高時，發酵初期酸度上升太快，不利于風味物質的產生，使產品酸度過大，酸味太濃，香氣較差，總體接受度差。當接種量質量濃度為0.9 g/L時，總體接受度最佳，所以確定發酵劑的添加量為0.9 g/L。

表4 菊苣膳食纖維添加量對酸奶感官的影響

表5 發酵劑用量對酸奶感官的影響

3.1.5 發酵溫度對酸奶感官的影響

發酵溫度對于酸奶的產酸量、產品風味等影響很大。川秀乳酸菌發酵劑含有保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌兩種菌，保加利亞乳桿菌的最適宜生長溫度是40～43℃，嗜熱鏈球菌最適宜生長溫度是40～45℃，如表6所示。

表6 發酵溫度對酸奶感官的影響

由表6可以看出，發酵溫度為46℃時凝塊硬度大，產品的風味不佳，有明顯的尖酸味，而且在后熟過程中酸度增加較高。發酵溫度38℃產酸最慢，引起酸奶風味不佳，酸味不夠，而且也影響生產的效率。42℃條件下發酵是比較適宜的，并且酸奶風味濃郁，酸味適中，總體接受度最佳，冷藏過程中酸度增加少，后酸化能力弱，所以確定最佳的發酵溫度為42℃。

3.1.6 發酵時間對酸奶感官的影響

發酵時間對酸奶的質量和口感都有較大的影響，從表7的結果可知，發酵6 h的酸奶質量最好，7 h質量為良好，7.5 h以上凝乳質地較硬，產酸量過多，風味不佳；發酵4h組織狀態松軟，風味不足。因此，確定最佳的發酵時間為6 h。

3.2 均勻設計實驗

表7 發酵時間對酸奶感官的影響

3.2.1 均勻實驗表設計與實驗結果

參照方開泰均勻實驗設計表[8]進行6因素6水平U12（66）均勻試驗設計，結果如表8所示。

表8 均勻設計實驗方案與實驗結果U12（66）

用DPS軟件數據處理系統對感官評分結果進行二次多項式逐步回歸分析，并對該模型進行顯著性檢驗，結果如表9所示。得二次多項式回歸方程：

此回歸方程相關系數R=1.0000，調整后的相關系數Ra=1.0000，F=19999.9250， 顯 著 水 平P=0.0035（＜0.05），剩余標準差S=0.0159，因此該方程的可信度高。

表9 均勻設計逐步回歸分析結果

從表9各變量顯著性檢驗P值的大小，可以知道，對菊苣膳食纖維酸奶感官評分的影響大小為：X1=X12=X4X6＞X2＞X2X4＞X22＞X42＞X1X6＞X62＞X1X2，因素之間存在交互作用。

3.2.2 6因素6水平均勻設計實驗的驗證試驗

用DPS軟件進行二次多項式逐步回歸，得出菊苣膳食纖維酸奶生產工藝的優化條件：脫脂乳粉添加量為12.7%，蔗糖添加量為7.06%，菊苣膳食纖維添加量為2.08%，發酵劑的用量為0.8 g/L，發酵溫度為42.8℃，發酵時間為7.5 h。

經驗證，優化條件下產品的感官評分為86，比均勻試驗中的12組試驗結果都高，與回歸模型的預測值（85.7）相對誤差為0.3。

3.3 菊苣膳食纖維酸奶貯藏期理化指標變化

酸奶在冷藏條件下，乳酸菌生長繁殖受到抑制，但是乳酸菌仍具有活性，同時貯存期內酸奶的理化性質也會產生變化，這種變化會影響酸奶在貨架期的貯藏性能[10]。通過對菊苣膳食纖維酸奶7天內滴定酸度、持水力、菌落計數等指標進行測定，可以為菊苣膳食纖維酸奶的生產和貯存提供一定的指導。

3.3.1 酸度變化

表10 為實驗在貯存期總酸度變化。由表10可以看出，在貯存期間總酸度呈上升趨勢，表示乳酸菌在低溫環境下依舊具有微弱的生長繁殖能力，乳糖繼續被代謝為乳酸。

表10 貯存期總酸度變化（U12（66））oT

3.3.2 持水力變化

酸奶的持水力表示酸奶凝膠結合水的能力，對酸奶的口感和組織狀態有一定的影響。因為酸奶在貯存期內，內部結構發生變化，使其物理性質發生改變，使得蛋白質的膠粒網絡結構受到破壞，對水分的包容、束縛能力也不斷的減弱，使酸奶的持水力下降。菊苣膳食纖維化學結構中含有很多親水基團，它能夠使乳中的蛋白質膠粒網絡結構增強，對水分的包容、束縛能力增強，使凝膠網絡中的水分不容易析出，因此具有強的持水性能。

3.3.3 乳酸菌總數變化

乳酸菌活菌數的多少直接影響酸奶品質及其生理功能，人體活菌的攝入量達到106mL-1才能充分發揮其健康促進作用。表12為實驗乳酸菌數的測定結果。由表12可以看出，乳酸菌數隨貯藏天數的增加而減少，這是因為發酵劑本身生長繁殖過程產酸，所以產品的酸度升高，使乳酸菌生長繁殖受到了抑制，所以乳酸菌菌數逐漸減少。但7 d內乳酸菌數的下降并不是很大，第7天的乳酸菌數仍為108mL-1，遠遠高于106mL-1。

表11 貯存期持水力變化（U12（66））%

表12 乳酸菌數的測定結果（U12（66））108mL-1

4 結 論

（1）通過單因素試驗和均勻設計試驗，得出最佳的生產工藝為：添加12.7%的脫脂乳粉、7.06%的蔗糖、2.08%的菊苣膳食纖維、0.8 g/L的發酵劑，42.8℃條件下發酵7.5 h。產品組織細膩，口感潤滑，質地均勻，具有低脂、高纖維的營養保健功效。

（2）結果表明：產品在4℃下7 d的貯藏期內，酸度有一定的上升，持水力和活菌數均呈下降趨勢，但都變化不大，其中活乳酸菌數7 d內都可達到108mL-1，不僅賦予產品特殊風味，更能抑制人體腸道內腐敗微生物生長繁殖，具有保健功效。

[1]夏邦旗.菊芋及其系列食品加工技術[J].西部糧油科技,1999（2）：34-36.

[2]吳謀成.功能食品研究與應用[M].北京：化學工業出版社,2003.

[3]郭本恒.功能性乳制品[M].北京：中國輕工業出版社,2001.

[4]中華人民共和國國家標準.GB5413.34-2010[S].北京：中國標準出版社,2010.[5]劉萍.大豆膳食纖維酸乳的研制[D].山東師范大學,2010.31.

[6]中華人民共和國國家標準.GB 4789.35-2010[S].北京：中國標準出版社,2010.

[7]SAN M T,SALVADOR A,JIMENE M A,et al.Yogurt Enrichment with Functional Asparagus Fiber.Effect of Fiber Extraction Method on Rheological Properties,Colour,and Sensory Acceptance[J].European Food Research and Technology,2008,227（5）：1515-1521.

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[10]范瑞.酸奶發酵過程的理化特性研究[J].中國乳品工業,2007,35（10）：8-11.

Study on production process of low-fat chicory dietary fiber set yogurt

YUN Yue-yinga,b,HAN Cheng-chenga,WANG Wen-longa,b
（Inner Mongolia University of Science and Technology a.School of Mathematics,Physics and Biological Engineering;b.The Institute of Bioengineering and Technology,Baotou 014010,China）

A low-fat set yoghurt was prepared with mixture of chicory dietary fiber and skimmed milk powder and by fermentation with Lactobacillus starter.The optimum fermentation conditions were determined by single factor and uniform design,which were as follows：chicory dietary fiber 2.08%,skimmed milk powder 12.7%,sugar 7.06%,Lactobacillus starter inoculum by 5%,fermentation under 42.8℃for 7.5 h.

chicory dietary fiber;set yogurt；production process；uniform design

TS252.54

A

1001-2230（2011）10-0056-04

2011-08-01

云月英（1980-），女，講師，研究方向為食品加工技術。