凝固型紅薯保健酸奶的研制

張 鋒，陳海英，董媛媛，馮兆瑞

（1.徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 徐州 221140；2.徐州綠健乳業(yè)有限責(zé)任公司，江蘇 徐州 221006）

紅薯傳入我國已有400多年的歷史，其產(chǎn)量高、用途廣、適應(yīng)性強，是我國重要的糧食作物，種植面積居世界首位[1]。紅薯的營養(yǎng)價值很高，每100g可食部分中蛋白質(zhì)含量2.3g，脂肪含量0.2g，碳水化合物含量29g，粗纖維0.5g，鈣18mg，磷20mg，鐵0.4mg，胡蘿卜素1.31mg，硫胺素0.12mg，尼克酸0.5mg，抗壞血酸30mg。而且紅薯在抗癌、減肥、預(yù)防心血管疾病、預(yù)防肺氣腫、降低膽固醇[2]等方面具有良好的保健作用[2]。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高和人們健康消費觀念的不斷增強，紅薯食品的需求呈逐年上升趨勢，紅薯淀粉目前在國際市場上非常暢銷，一級紅薯淀粉出口價為3700～3900元/噸，利用紅薯淀粉制取酒精、甲烷、乙烯、乙酸和乙醛等工業(yè)原料越來越普遍，還大量加工成地膜、塑料大棚、塑料袋和包裝用品[3-4]。

酸奶因其營養(yǎng)價值高、風(fēng)味獨特受到消費者普遍的歡迎[5]。由于原料乳經(jīng)過發(fā)酵不僅很好的保留了牛奶中的營養(yǎng)成分，而且會在發(fā)酵過程中分解乳糖，生成乳酸和B族維生素等活性成分，因此特別適合一些老年人和乳糖不耐受癥的的消費者[6-7]。酸奶的品種已由原味淡酸奶向調(diào)味酸奶、果粒酸奶、功能性酸奶轉(zhuǎn)化[8]。品種多樣化、口味多樣化、功能多樣化是當(dāng)今酸奶的一種發(fā)展趨勢[9]。本研究通過在酸奶生產(chǎn)中添加適量的蜂蜜和紅薯，不僅可使酸奶具有蜂蜜和紅薯的特有風(fēng)味，還可使酸奶的營養(yǎng)成分更全面，賦予紅薯蜂蜜酸奶更好的保健功能，豐富保健酸奶的產(chǎn)品類型，同時也為紅薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了一條新途徑，更好的促進我國紅薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅薯：購于徐州鼓樓區(qū)蘇山頭農(nóng)貿(mào)市場；栢生優(yōu)酸奶發(fā)酵劑：潤盈生物工程（上海）有限公司；鮮牛乳：購自徐州綠健乳業(yè)有限公司。紫云英蜂蜜：購于徐州家樂福超市。

硫酸銅、氫氧化鈉、濃硫酸、硫酸鉀、鹽酸、硼酸、無水乙醇、乙醚等常規(guī)食品理化檢驗試劑均為分析純。

乳糖膽鹽發(fā)酵管、生理鹽水、瓊脂、革蘭氏染色液、伊紅美藍培養(yǎng)基等常規(guī)食品微生物檢驗試劑均為生化試劑。

1.2 儀器與設(shè)備

HBYQ電熱恒溫培養(yǎng)箱：天津市華北實驗儀器有限公司；SW-CJ-2F/2FD超凈工作臺：北京佳源興業(yè)科技有限公司；SYQ-DSX-280B高壓蒸汽滅菌鍋：上海申安醫(yī)療器械廠；HR2860型打漿機：飛利浦有限公司；AR1140電子天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；JM-L50膠體磨：溫州市一州機械有限公司；DHG-9070電熱鼓風(fēng)干燥箱：天津市華北實驗儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 紅薯保健酸奶加工工藝流程[10]

1.3.2 成品感官評分標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)紅薯酸奶的色澤、風(fēng)味、組織狀態(tài)等進行感官品質(zhì)綜合評定[11]。將產(chǎn)品隨機提供給有經(jīng)驗的10人進行品嘗打分，取得分平均數(shù)為總感官評分，感官評分（滿分100分）標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 酸乳的感官質(zhì)量評分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory scoring standards of the quality of yoghurt

1.3.3 理化和微生物指標(biāo)檢驗

理化、微生物指標(biāo)測定均按照GB19302—2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)-發(fā)酵乳》中指標(biāo)要求和方法進行[12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅薯漿添加量對紅薯酸奶品質(zhì)的影響

紅薯漿的用量直接影響產(chǎn)品風(fēng)味和凝乳狀態(tài)，實驗取200g鮮牛奶，蜂蜜添加量8%、穩(wěn)定劑（食用淀粉/果膠=6∶1）添加量0.10%、發(fā)酵劑添加量0.10%、發(fā)酵溫度43℃、發(fā)酵時間4h、后熟時間24h的條件下，選擇紅薯漿的用量分別為5%、10%、15%、20%、25%進行發(fā)酵試驗，考察不同紅薯漿添加量對紅薯酸奶品質(zhì)的影響，結(jié)果見圖1。

圖1 紅薯漿添加量對酸奶品質(zhì)的影響Fig.1 Effects of sweet potato pulp addition on the quality of yoghurt

由圖1可知，酸奶感官評分隨著紅薯漿添加量的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，當(dāng)紅薯漿添加量為15%時，感官評分最高，添加量再繼續(xù)增大，感官評分又降低。這是因為紅薯漿添加量過低時，無紅薯特殊香味；過高時，口感比較粗糙，而且紅薯風(fēng)味過濃掩蓋了酸奶的風(fēng)味，所以紅薯漿添加量為15%時酸奶品質(zhì)最好。

2.2 蜂蜜添加量對紅薯酸奶品質(zhì)的影響

酸奶中添加蜂蜜可緩和酸奶酸度，改善酸奶風(fēng)味和口感，用蜂蜜完全替代傳統(tǒng)的蔗糖來進一步提高酸奶的營養(yǎng)價值。實驗取200g鮮牛奶，紅薯漿添加量15%、穩(wěn)定劑（食用淀粉/果膠=6∶1）添加量0.10%、發(fā)酵劑添加量0.10%、發(fā)酵溫度43℃、發(fā)酵時間4h、后熟時間24h條件下，選擇蜂蜜的用量分別為4%、5%、6%、7%、8%進行發(fā)酵試驗，考察不同蜂蜜添加量對紅薯酸奶品質(zhì)的影響，結(jié)果見圖2。

圖2 蜂蜜添加量對酸奶品質(zhì)的影響Fig.2 Effects of honey addition on the quality of yoghurt

由圖2可知，隨著蜂蜜添加量的增加，紅薯酸奶感官評分不斷提高，當(dāng)達到一定添加量時，感官評分有所下降。蜂蜜添加量為4%時，產(chǎn)品口感單薄，發(fā)酵狀態(tài)不好，而超過7%時，對酸奶品質(zhì)影響不大，而且增加了生產(chǎn)成本，選擇蜂蜜添加量為7%時酸甜適口，酸奶品質(zhì)最好。

2.3 穩(wěn)定劑添加量對紅薯酸奶品質(zhì)的影響

穩(wěn)定劑的用量直接影響酸奶的凝乳狀態(tài)和產(chǎn)品粘度，實驗取200g鮮牛奶，紅薯漿添加量15%、蜂蜜添加量8%、發(fā)酵劑添加量0.10%、發(fā)酵溫度43℃、發(fā)酵時間4h、后熟時間24h的條件下，選擇穩(wěn)定劑（食用淀粉/果膠=6∶1）的用量分別為0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%進行發(fā)酵，考察不同穩(wěn)定劑添加量對紅薯酸奶品質(zhì)的影響，結(jié)果見圖3。

由圖3可知，酸奶的感官評分呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，這說明穩(wěn)定劑的加入量對酸奶的品質(zhì)影響較大，當(dāng)穩(wěn)定劑用量為0.15%時，感官評分最高，酸奶組織細膩、質(zhì)地均勻、凝乳狀態(tài)良好。

圖3 穩(wěn)定劑添加量對酸奶品質(zhì)的影響Fig.3 Effects of stabilizer addition on the quality of yoghurt

2.4 發(fā)酵劑添加量對紅薯酸奶品質(zhì)的影響

發(fā)酵劑添加量直接決定酸奶的發(fā)酵速度和產(chǎn)品的組織狀態(tài)，實驗取200g鮮牛奶，紅薯漿添加量15%、蜂蜜添加量8%、穩(wěn)定劑（食用淀粉/果膠=6∶1）添加量0.10%、發(fā)酵溫度43℃、發(fā)酵時間4h、后熟時間24h的條件下，選擇發(fā)酵劑的用量分別為0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%進行發(fā)酵實驗，考察不同發(fā)酵劑添加量對紅薯酸奶品質(zhì)的影響，結(jié)果見圖4。

圖4 發(fā)酵劑添加量對酸奶品質(zhì)的影響Fig.4 Effects of starter culture addition on the quality of yoghurt

由圖4可知，制作紅薯蜂蜜酸奶時，發(fā)酵劑用量要適度，過高或過低都會影響酸奶的品質(zhì)。接種量過低，產(chǎn)酸率低且酸味質(zhì)量差，酸乳的凝乳狀態(tài)差，有較多乳清析出；接種量過高時，凝乳狀態(tài)好并且無乳清析出，但酸乳過度產(chǎn)酸，酸甜比例嚴(yán)重失度，口感較差[13]。因此，選擇發(fā)酵劑添加量為0.10%。

2.5 發(fā)酵溫度對紅薯酸奶品質(zhì)的影響

發(fā)酵溫度決定酸奶的發(fā)酵速度，對產(chǎn)品的組織狀態(tài)有一定影響，實驗取200g鮮牛奶，紅薯漿添加量15%、蜂蜜添加量8%、穩(wěn)定劑（食用淀粉/果膠=6∶1）添加量0.10%、發(fā)酵劑添加量0.10%、發(fā)酵時間4h、后熟時間24h的條件下，選擇發(fā)酵溫度分別為41℃、42℃、43℃、44℃、45℃進行發(fā)酵，考察不同發(fā)酵溫度對紅薯酸奶品質(zhì)的影響，結(jié)果見圖5。

圖5 發(fā)酵溫度對酸奶品質(zhì)的影響Fig.5 Effects of fermentation temperature on the quality of yoghurt

由圖5可知，隨著發(fā)酵溫度的增加，紅薯酸奶感官評分變化不大，這說明發(fā)酵溫度主要是通過影響發(fā)酵劑的新陳代謝來影響酸奶的發(fā)酵過程，實驗選用的發(fā)酵溫度范圍為41℃～45℃時，對發(fā)酵菌種的代謝速度影響無明顯差異，因此選擇發(fā)酵溫度為43℃。

2.6 發(fā)酵時間對紅薯酸奶品質(zhì)的影響

發(fā)酵時間對成品酸奶的風(fēng)味口感和凝乳狀態(tài)有一定影響，實驗取200g鮮牛奶，紅薯漿添加量15%、蜂蜜添加量8%、穩(wěn)定劑（食用淀粉∶果膠=6∶1）添加量0.10%、發(fā)酵劑添加量0.10%、發(fā)酵溫度43℃、后熟時間24h的條件下，選擇發(fā)酵時間分別為3h、4h、5h、6h、7h進行發(fā)酵，考察不同發(fā)酵時間對紅薯酸奶品質(zhì)的影響，結(jié)果見圖6。

圖6 發(fā)酵時間對酸奶品質(zhì)的影響Fig.6 Effects of fermentation time on the quality of yoghurt

由圖6可知，制作凝固型紅薯酸奶時，發(fā)酵時間對酸奶品質(zhì)有一定的影響，但是差異不大，時間過短時，酸奶的組織狀態(tài)差，有較多的乳清析出，若發(fā)酵時間過長，雖然凝乳狀態(tài)較好，無乳清析出，但由于發(fā)酵時間過長，乳酸菌過度繁殖產(chǎn)酸，酸甜比例嚴(yán)重失衡，此時酸度奶黏度過高，質(zhì)地較硬，口感較差[14]。所以選用發(fā)酵時間為5h。

2.7 后熟時間對紅薯酸奶品質(zhì)的影響

后熟過程有利于酸奶中的風(fēng)味成分進一步反應(yīng)締合，使酸奶口感更佳，實驗取200g鮮牛奶，紅薯漿添加量15%、蜂蜜添加量8%、穩(wěn)定劑（食用淀粉/果膠=6∶1）添加量0.10%、發(fā)酵劑添加量0.10%、發(fā)酵溫度43℃、發(fā)酵時間4h的條件下，選擇后熟時間分別為3h、4h、5h、6h、7h進行發(fā)酵，考察不同后熟時間對紅薯酸奶品質(zhì)的影響，結(jié)果見圖7。

圖7 后熟時間對酸奶品質(zhì)的影響Fig.7 Effects of after-ripening time on the quality of yoghurt

由圖7可知，在選擇的后熟時間范圍內(nèi)酸奶的感官評分變化不大，這說明其對酸奶品質(zhì)影響差異不大，特別是在后熟時間超過20h后，酸奶的感官評分差異只有2分，幾乎沒有變化，因此，從生產(chǎn)周期來考慮選用后熟時間為20h。

2.8 紅薯酸奶發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗

在單因素試驗基礎(chǔ)上，以產(chǎn)品感官評分為考察指標(biāo)，通過設(shè)計L9（34）正交試驗來研究紅薯漿添加量、蜂蜜添加量、發(fā)酵劑添加量、穩(wěn)定劑添加量等影響因素對紅薯酸奶品質(zhì)的交互影響，正交試驗結(jié)果及方差分析分別見表2和表3。

表2 酸奶發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗結(jié)果與分析Table 2 Results and analysis of orthogonal experiments of fermentation condition optimization of yoghurt

表3 正交試驗結(jié)果方差分析Table 3 Variance analysis of orthogonal tests results

由表2正交試驗結(jié)果可知，2號試驗組合感官評分最高，紅薯酸奶最佳生產(chǎn)工藝條件是A1B2C2D2組合，由極差分析得到紅薯酸奶最佳組合為A2B2C2D2，即紅薯漿添加量15%，蜂蜜添加量7%，穩(wěn)定劑添加量0.15%，發(fā)酵劑添加量0.1%。在此最佳條件下進行驗證試驗，紅薯酸奶的感官評分為89分。

由表3可知，影響紅薯酸奶品質(zhì)的因素大小順序是B＞D＞C＞A，即蜂蜜添加量是影響酸奶品質(zhì)最主要的因素，其次就是發(fā)酵劑的添加量，然后是穩(wěn)定劑的用量，最后是紅薯漿的添加量，但是各個因素對紅薯酸奶品質(zhì)的影響在統(tǒng)計學(xué)上均不顯著。

2.9 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)評定

2.9.1 感官指標(biāo)

成品呈乳白色稍有淺黃色，組織均勻細膩，口感醇厚，有乳酸發(fā)酵味和紅薯特殊香味。

2.9.2 理化指標(biāo)

蛋白質(zhì)含量≥2.40g/100g，脂肪含量≥2.80g/100g，總酸度為81°T，可溶性固形物含量≥14%。

2.9.3 衛(wèi)生指標(biāo)

大腸菌群及致病菌均未檢出。

3 結(jié)論

通過單因素和正交試驗獲得了凝固型牛蒡蜂蜜紅薯保健酸奶的最佳工藝條件為紅薯漿添加量15%，蜂蜜添加量7%，穩(wěn)定劑添加量0.15%，發(fā)酵劑添加量0.1%，發(fā)酵時間5h，發(fā)酵溫度43℃，后熟時間20h。

在最優(yōu)工藝條件下制得的紅薯蜂蜜酸奶色澤乳白稍呈淺黃色，組織狀態(tài)均勻，口感醇厚，酸甜適中，具有發(fā)酵乳香味和牛蒡味，對其產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)檢驗結(jié)果與GB19302—2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)-發(fā)酵乳》中感官指標(biāo)、理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)比較，均達到了國家標(biāo)準(zhǔn)。

實驗與薛永春[15]紅薯酸奶的研制；黃治國等[16]的紅薯酸奶加工工藝研究和夏慧玲等[17]的紅薯漿的酶解與發(fā)酵制備紅薯全汁酸奶的研究相比最大的改善有2個方面：一是用蜂蜜作為糖源取代了原有傳統(tǒng)工藝中使用的白砂糖。蜂蜜是一種很好的滋養(yǎng)品，營養(yǎng)價值和生理功能都很高，這進一步增加了酸奶的功能性；二是采用了商品化的直投式菌種，除了含有傳統(tǒng)的發(fā)酵菌種保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）和嗜熱鏈球菌（Streptococchilusus thermop）外，還含有嗜酸乳桿菌（Lactobacillus acidophilus），植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum）和干酪乳桿菌（Lactobacillus casei），不僅在工藝上節(jié)省了傳統(tǒng)發(fā)酵菌種活化擴大培養(yǎng)的時間，而且發(fā)酵生產(chǎn)出來的酸奶含有多種活性益生菌，品質(zhì)較好。

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