凝固型富鋅酸奶研制及其主要品質(zhì)分析

凝固型富鋅酸奶研制及其主要品質(zhì)分析

劉 冬，黃守敏，畢璋友，吳成方，葉紅玲，姜曉斌，徐基艷

(安慶職業(yè)技術學院，安徽安慶 246003)

摘要以富鋅的青春雙歧桿菌ys01、德氏乳桿菌保加利亞亞種1.1480和嗜酸乳桿菌ysh2混合菌體作為富鋅酸奶發(fā)酵劑發(fā)酵制備富鋅酸奶，通過單因素試驗和Box-Behnken試驗對富鋅酸奶的發(fā)酵條件進行優(yōu)化，并考察其主要品質(zhì)。富鋅酸奶最佳發(fā)酵條件為：奶粉13%、蔗糖6%、葡萄糖酸鋅39.1 mg/kg、變性淀粉1.3%，接種量4.2%、發(fā)酵溫度41 ℃、發(fā)酵時間6 h。在該條件下，富鋅酸奶感官總分為8.9，蛋白質(zhì)、脂肪、非脂乳固體和乳酸菌數(shù)等主要技術指標符合GB19302的相關規(guī)定，其有機鋅含量為6.2 mg/kg。

關鍵詞富鋅酸奶；雙歧桿菌；富鋅；凝固型酸奶

中圖分類號S879.1;TS252.54

基金項目安徽省高等學校省級自然科學研究重點項目(KJ2014-A148)；安徽省省級教學研究項目(2012JYXM716)。

作者簡介劉冬(1982- )，男，安徽淮北人，講師，碩士，從事功能性乳制品和農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏研究。

收稿日期2015-06-03

Development of Set-type Zn-enriched Yogurt and Analysis of Its Main Properties

LIU Dong, HUANG Shou-min, BI Zhang-you et al(Anqing Vocational&Technical College, Anqing, Anhui 246003)

AbstractZinc enrichment Bifidobacterium adolescentis ys01, Lactobacillus delbrueckii subsp bulgaricus 1.1480, and Lactobacillus acidophilus ys2, which serve as the yogurt starter, were utilized to develop zinc enrichment yogurt. The fermentation conditions of zinc enrichment yogurt were optimized by single-factor and Box-Behnken design experiments. Then its main properties were investigated. The best fermentation condition were milk powder of 13%, sugar of 6%, zinc gluconate concentration of 39.1 mg/kg, modified starch of 1.3%, inoculum of 4.2%, fermentation temperature of 41 ℃ and cultivation period of 6 h. Under these conditions, the sensory score of the yogurt was 8.9. The main physicochemical parameters of protein, fat, non-fat milk solids and number of lactic acid bacteria conformed to the relative requirements in national standard GB19302, and the content of organic zinc was 6.2 mg/kg.

Key wordsZn-enriched yogurt; Bifidobacterium; Zinc enrichment; Set-type yogurt

酸奶通常是以鮮奶或復原乳為主要原料，經(jīng)均質(zhì)、殺菌、益生菌發(fā)酵制備的一種富含益生菌的發(fā)酵乳制品[1]，具有平衡腸道菌群、防治乳糖不耐癥、提高機體免疫力等作用[2]。隨生活水平的提高，人們對功能酸奶的需求日益增加。在酸奶中添加紫薯和牛蒡功能因子[3-4]，可提高酸奶的保健功能；水果多酚和茶多酚的添加可提高酸奶的抗氧化活性[5-7]。

鋅是人體必需的微量元素之一，鋅缺乏容易引起食欲不振、生長遲緩、智力低下和免疫下降等癥狀[8]。乳制品中富含鋅元素，而富鋅功能酸奶更是補鋅的良好食物來源，筆者以富鋅的青春雙歧桿菌ys01、德氏乳桿菌保加利亞亞種1.1480和嗜酸乳桿菌ysh2組成富鋅酸奶發(fā)酵劑發(fā)酵研制富鋅功能酸奶，并對其主要品質(zhì)進行的評價。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1主要原料與試劑。青春雙歧桿菌ys01、德氏乳桿菌保加利亞亞種1.1480和嗜酸乳桿菌ysh2由合肥工業(yè)大學生物與食品工程學院微生物實驗室保藏提供。雀巢全脂奶粉、光明脫脂奶粉和白砂糖購自家樂福超市。氫氧化鈉、二硫腙、硼酸、濃硫酸等均為分析純。葡萄糖酸鋅、變性淀粉、果膠等為食品級，分別購自鄭州瑞普生物工程有限公司和嘉吉亞太食品系統(tǒng)有限公司。

1.1.2主要儀器設備。PHS-3C pH儀，上海雷磁儀器廠；KXX-5-12馬弗爐，上海索域試驗設備有限公司；SKD-600自動凱氏定氮儀，上海沛歐分析儀器有限公司；Forma 1029型厭氧培養(yǎng)系統(tǒng)，Thermo；酸堿滴定裝置，天津玻璃儀器廠等。

1.2試驗方法。

1.2.1富鋅發(fā)酵劑制備。將青春雙歧桿菌ys01、德氏乳桿菌保加利亞亞種1.1480和嗜酸乳桿菌ysh2混合富鋅培養(yǎng)物置于無菌離心管中，在8 ℃，10 000 r/min條件下冷凍離心5 min，用一定體積的脫脂復原乳(108 ℃滅菌10 min)將混合菌體洗下并調(diào)整至適宜濃度(約3×108cfu/ml)得富鋅酸奶發(fā)酵劑。

1.2.2富鋅酸奶感官評價。由7名具有食品專業(yè)背景的人員組成感官評定小組，參考孫科報道的方法略作調(diào)整[4]，從滋味、氣味、色澤和組織狀態(tài)進行評價，然后匯總評分為感官總分。

1.2.3富鋅酸奶主要指標測定。富鋅酸奶的蛋白質(zhì)、脂肪、非質(zhì)乳固體、pH、乳酸菌和脫水收縮值參考李祎和GB 19302[3，9]的報道進行測定，重復3次，以“平均值±標準偏差”表示。

1.2.4有機鋅的測定。參考Sánchez-Segarra 等的方法對酸奶進行預處理[10]，以二硫腙比色法測定鋅含量[11]。

1.2.5單因素試驗和Box-Behnken試驗。奶粉、蔗糖、葡萄糖酸鋅、穩(wěn)定劑添加量分別在11%～15%、5%～9%、20～60 mg/kg和0.5%～1.5%范圍內(nèi)，接種2%～6%(V/V)的富鋅酸奶發(fā)酵劑于41 ℃下，發(fā)酵6 h?？疾旄饕蛩貙Ω讳\酸奶感官品質(zhì)等指標的影響，并選擇主要影響因素進行Box-Behnken試驗進一步優(yōu)化發(fā)酵條件。試驗重復3次，取其平均值。用Design Expert 7.0軟件對Box-Behnken試驗結(jié)果進行多元回歸擬合，用F檢驗對數(shù)據(jù)進行方差分析，并進行驗證試驗。

2結(jié)果與分析

2.1奶粉添加量對富鋅酸奶感官和蛋白質(zhì)含量的影響如圖1所示，復原乳中奶粉(全脂奶粉和脫脂奶粉的比例為5∶1)含量在11%～14%范圍內(nèi)，隨奶粉含量的增加感官總分呈增加趨勢，而奶粉含量大于14%時感官總分呈下降趨勢。奶粉添加量在13%～14%范圍內(nèi)，富鋅酸奶中蛋白質(zhì)含量大于2.8%，符合GB 19302[9]關于風味發(fā)酵乳中關于蛋白質(zhì)的相關規(guī)定(蛋白質(zhì)≥2.3%)，此時富鋅酸奶無乳清析出、組織均一、呈乳白色，具有酸奶香味，其感官總分均在8.0以上。為節(jié)約原料減少成本，故奶粉的添加量選擇13%。

2.2蔗糖添加量對富鋅酸奶感官、乳酸菌數(shù)和酸度的影響由圖2可見，蔗糖添加量在5%～6%范圍內(nèi)時，感官總分和乳酸菌總數(shù)均呈增加趨勢，而酸度基本沒變化，當蔗糖的添加量大于6%時，富鋅酸奶的感官總分和酸度呈下降趨勢，這與Popa等的報道一致[12]，即添加5%的蔗糖，不影響保加利亞乳桿菌、嗜酸乳桿菌和雙歧桿菌的生長，但會抑制其發(fā)酵產(chǎn)生乳酸。蔗糖添加量在6%～7%范圍內(nèi)乳酸菌總數(shù)高于8.0 logcfu/ml，而蔗糖添加量高于7%時乳酸菌總數(shù)呈下降趨勢，原因可能是蔗糖含量增加降低了富鋅酸奶的水分活度，抑制了乳酸菌生長。

2.3葡萄糖酸鋅對富鋅酸奶感官的影響由圖3可見，葡萄糖酸鋅添加量在20～50 mg/kg范圍內(nèi)，感官總分均在8.0以上。其添加量大于50 mg/kg時，富鋅酸奶口感微澀，所以選擇添加40 mg/kg的葡萄糖酸鋅。

2.4穩(wěn)定劑對富鋅酸奶感官品質(zhì)和脫水收縮值的影響如圖4所示，在相同的添加量下變性淀粉感官總分高于果膠和酪蛋白酸鈉，而且添加1%變性淀粉使得富鋅酸奶的脫水收縮值最小，表明1%變性淀粉可以提高富鋅酸奶的持水能力，改善富鋅酸奶的感官品質(zhì)。

2.5接種量對富鋅酸奶感官的影響由圖5可見，接種量在2%～4%范圍內(nèi)，富鋅酸奶的感官總分隨接種量的增加而增加；而在4%～6%范圍內(nèi)，富鋅酸奶的感官總分隨接種量的增加而減少。可能是由于接種量過大導致發(fā)酵產(chǎn)酸過量使富鋅酸奶乳清析出所致，為保證酸甜比例適當和富鋅酸奶的感官品質(zhì)，適宜的接種量為4%。

2.6Box-Behnken試驗選擇葡萄糖酸鋅、接種量和變性淀粉，按表1進行Box-Behnken試驗，感官結(jié)果如表2所示。利用Design-expert 7.0對試驗數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)果得出，對富鋅酸奶感官影響程度從大到小依次為接種量、變性淀粉和葡萄糖酸鋅，回歸方程為：Y=9.06-0.025A+0.33B-0.075C-0.025AB-0.22AC+0.38BC-0.34A2-0.39B2-0.54C2。

對二次多項式模型回歸系數(shù)和試驗結(jié)果進行方差分析得出：F常數(shù)=5.86，P常數(shù)=0.014 7；FA=0.061，PA=0.811 7；FB=10.34，PB=0.014 7；FC=0.55，PC=0.482 2；FAB=0.031，PAB=0.866 1；FAC=2.48，PAC=0.159 4；FBC=6.88，PBC=0.034 2；FA2=6.04，PA2=0.043 6；FB2=7.94，PB2=0.025 9；FC2=15.16，F(xiàn)C2=0.005 9；F失擬=1.95，P失擬=0.262 9。Pmodel=0.014 7，回歸方程顯著；Plose=0.262 9>0.05，即無失擬因素存在；R2=0.882 8，說明回歸方程能較好地反映參數(shù)與響應值之間的真實關系。此外，變異系數(shù)(C.V.)為3.38%<5%，方程具有良好的重現(xiàn)性[13]。根據(jù)回歸方程任選其中2因素為變量，另一因素位于中心點作圖6。

表1　Box-Behnken試驗設計

表2　Box-Behnken試驗設計與感官結(jié)果

接種量和變性淀粉的交互項對富鋅酸奶的感官總分有顯著影響(PBC<0.01)，而葡萄糖酸鋅同接種量和變性淀粉的交互項均不顯著。由圖6可知，回歸方程存在最大值點，感官總分為9.13，此時接種量、葡萄糖酸鋅和變性淀粉添加量分別為4.21%、39.1 mg/kg和1.33%。

2.7富鋅酸奶優(yōu)化驗證試驗在上述最佳發(fā)酵條件下進行驗證試驗。富鋅酸奶凝乳完全、無乳清析出、無氣泡、組織均勻、呈乳白色、有光澤，具有酸奶固有滋味和香味、酸甜比例適中感官品質(zhì)良好，感官總分為8.9。富鋅酸奶冷主要技術指標結(jié)果如下：蛋白質(zhì)(3.0±0.2)%，脂肪(3.2±0.1)%，脫水收縮值(22.5±0.6)%，非脂乳固體(8.3±0.1)%，pH(4.62±0.06)，乳酸菌數(shù)(8.83±0.32)logcfu/ml，有機鋅(6.2±0.12)mg/kg。富鋅酸奶蛋白質(zhì)、脂肪、非脂乳固體和乳酸菌數(shù)等主要指標均符合GB 19302-2010[9]的相關規(guī)定，其有機鋅含量為6.2 mg/kg。

3結(jié)論

通過單因素試驗和Box-Behnken試驗對富鋅功能酸奶的發(fā)酵條件進行優(yōu)化，其最佳發(fā)酵條件為：奶粉13%、蔗糖6%、葡萄糖酸鋅39.1 mg/kg、變性淀粉1.3%，接種量4.2%、發(fā)酵溫度41 ℃、發(fā)酵時間6 h。在該條件下，富鋅酸奶感官總分為8.9，蛋白質(zhì)、脂肪、非脂乳固體和乳酸菌數(shù)等主要技術指標符合GB19302的相關規(guī)定，其有機鋅含量為6.2 mg/kg。

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