木糖醇酸奶的發(fā)酵工藝研究

李洪波，張晶晶，史麗倩，張君顏，王 浩，于景華

(天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津 300457)

?

木糖醇酸奶的發(fā)酵工藝研究

李洪波，張晶晶，史麗倩，張君顏，王 浩，于景華*

(天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津 300457)

[目的]優(yōu)化得出木糖醇酸奶的最佳發(fā)酵工藝。[方法]以還原乳和木糖醇為主要材料，以保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌為發(fā)酵菌種發(fā)酵生產(chǎn)無糖酸奶。在單因素試驗的基礎(chǔ)上，通過正交試驗優(yōu)化木糖醇添加量、發(fā)酵劑接種量和發(fā)酵時間3個因素，確定木糖醇酸奶發(fā)酵的最佳工藝。[結(jié)果] 木糖醇酸奶的最佳發(fā)酵工藝：12%還原乳，木糖醇添加量5.5%，發(fā)酵劑接種量為1.5%，發(fā)酵溫度42 ℃，發(fā)酵時間3.5 h。在該條件下發(fā)酵的酸奶色澤均勻，酸甜適中，柔和細(xì)膩，組織狀態(tài)穩(wěn)定。[結(jié)論]該產(chǎn)品的研制增加了酸奶的營養(yǎng)保健功能，豐富了酸奶市場，同時為市場開發(fā)木糖醇酸奶產(chǎn)品提供了理論依據(jù)。

木糖醇；酸奶；正交試驗

酸奶因具有較高的營養(yǎng)價值和醫(yī)療保健功能而備受消費者青睞，被稱為“21世紀(jì)功能獨特的食品”[1-2]。隨著人民生活水平的提高，單一的酸奶品種已不能滿足消費者需求，功能性酸奶將成為乳品行業(yè)下一步競爭的熱點[3-4]。無糖食品是以木糖醇、山梨醇或低聚糖代替蔗糖的功能性食品，它既可以滿足人們對甜食的喜愛，又不會引起額外的能量增加[5-6]。無糖食品對于糖尿病、肥胖癥、兒童齲齒、老年缺鈣和心血管病的患者有著重要意義[7-8]。

基于國民的身體健康和廣闊的商業(yè)前景，筆者以還原乳為主要原料，以木糖醇代替蔗糖進(jìn)行無糖酸奶的發(fā)酵，同時利用單因素和正交試驗優(yōu)化木糖醇酸奶的發(fā)酵工藝，為木糖醇酸奶的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。該產(chǎn)品的研制不僅增加了酸奶的營養(yǎng)保健功能，還豐富了酸奶市場，是一種營養(yǎng)與保健雙贏的理想產(chǎn)品。

1 材料與方法

1.1 材料 全脂奶粉，木糖醇，發(fā)酵劑。主要儀器設(shè)備：SPX-250B-Z型恒溫培養(yǎng)箱，賽多利斯BSA124S電子秤，梅特FE20-FiveEasy PlusTMpH計，DV-11黏度計，超凈工作臺，TDZ5-WS離心機，恒溫水浴鍋，lead-tech高壓滅菌鍋。

1.2 方法

1.2.1 木糖醇酸奶制備的工藝流程。配制12%還原乳→添加木糖醇→95 ℃巴氏殺菌5 min→冷卻至42 ℃→接種發(fā)酵劑→分裝→42 ℃發(fā)酵→冷卻→后熟24 h→質(zhì)量評定。

1.2.2 單因素試驗。在木糖醇酸奶發(fā)酵過程中，對影響產(chǎn)品風(fēng)味、口感及組織狀態(tài)的主要因素木糖醇添加量、發(fā)酵劑接種量及發(fā)酵時間進(jìn)行單因素分析。

1.2.2.1 木糖醇添加量對酸奶品質(zhì)的影響。在木糖醇的添加可以調(diào)整產(chǎn)品的風(fēng)味，在木糖醇酸奶的配制過程中，分別添加不同濃度的木糖醇(4.5%、5.0%、5.5%、6.0%和6.5%)，通過感官評定確定木糖醇的最適添加量。

1.2.2.2 發(fā)酵劑接種量對酸奶品質(zhì)的影響。在木糖醇酸奶的發(fā)酵過程中，選取發(fā)酵劑的接種量分別為0.5%、1.0%、1.5%和2.0%進(jìn)行單因素試驗，通過感官評定確定發(fā)酵劑的最佳接種量。

1.2.2.3 發(fā)酵時間對酸奶品質(zhì)的影響。分別選取3.0、3.5、4.0、4.5 和5.0 h作為木糖醇酸奶的發(fā)酵時間，通過感官評定確定產(chǎn)品的最佳發(fā)酵時間。

1.2.3 最佳發(fā)酵工藝的確定。根據(jù)單因素試驗結(jié)果，進(jìn)行3因素3水平正交試驗確定木糖醇酸奶發(fā)酵的最佳工藝配方，因素水平設(shè)計見表1，以感官評定作為考察指標(biāo)，確定木糖醇酸奶的最佳發(fā)酵工藝。

表1 木糖醇酸奶發(fā)酵工藝正交試驗因素水平

Table 1 Factors and levels for the orthogonal design of xylitol yoghurt fermentation technique

水平Levels因素Factors發(fā)酵時間(A)Fermentationtime∥h接種量(B)Inoculatingconcentration∥%木糖醇添加量(C)Xylitoldosage∥%13．51．04．524．01．55．534．52．06．5

1.2.4 木糖醇酸奶質(zhì)量評定。

1.2.4.1 感官評定方法及標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)木糖醇酸奶的色澤、香氣、口感及組織狀態(tài)進(jìn)行感官評價，評定小組由10人組成，根據(jù)表2的評定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分，取其平均值作為最終評價記錄。

表2 木糖醇酸奶產(chǎn)品感官評定標(biāo)準(zhǔn)

1.2.4.2 理化指標(biāo)和微生物檢測。以正交試驗獲得的最佳發(fā)酵工藝進(jìn)行木糖醇酸奶的制備，并于4 ℃后酸化24 h后進(jìn)行理化、黏度、乳清析出量、微生物的測定。其中蛋白質(zhì)、脂肪、總酸及微生物的測定參照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵乳》；黏度采用黏度計測定，選用64號探頭，轉(zhuǎn)速為12～20 r/min，樣品均在第30秒計數(shù)；乳清析出量用收縮系數(shù)衡量，測定方法為15 g酸奶樣品于4 ℃，350 r/min離心10 min后，稱量上清液質(zhì)量，根據(jù)上清液質(zhì)量與酸奶質(zhì)量的比值計算收縮系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素分析

2.1.1 木糖醇添加量對酸奶品質(zhì)的影響。分別將4.5%、5.0%、5.5%、6.0%和6.5%的木糖醇添加到12%的還原乳中，發(fā)酵劑接種量為0.5%，于42 ℃發(fā)酵至少量乳清析出，于4 ℃后熟24 h后進(jìn)行感官評定，結(jié)果如圖1所示。

圖1 木糖醇添加量對木糖醇酸奶品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of xylitol addition on quality of xylitol yoghurt

由圖1可知，木糖醇的添加量直接影響產(chǎn)品的口感，隨著木糖醇添加量的增加，產(chǎn)品的感官評定值先增加后降低，當(dāng)木糖醇添加量為5.5%時，產(chǎn)品的感官評定值達(dá)到最高。此時，酸乳的酸甜度適宜，無酸澀感，口感細(xì)膩，且其顏色均勻，具有發(fā)酵香味。木糖醇添加量過少，產(chǎn)品過酸，發(fā)酵效果不好，組織狀態(tài)不穩(wěn)定；木糖醇添加量過多，產(chǎn)品過于甜膩，同時掩蓋了發(fā)酵乳的獨特風(fēng)味，口感不佳。所以木糖醇的最適添加量為5.5%。

2.1.2 發(fā)酵劑接種量對酸奶品質(zhì)的影響。將發(fā)酵劑分別以0.5%、1.0%、1.5%和2.0%的添加量接種到還原乳中，木糖醇添加量為5.5%，于42 ℃發(fā)酵至少量乳清析出，于4 ℃后熟24 h后進(jìn)行感官評定，結(jié)果如圖2所示。由于接種量直接影響產(chǎn)品的組織狀態(tài)和穩(wěn)定性，接種量較少，酸乳凝固時間長，組織狀態(tài)不均勻，且產(chǎn)酸量較少，使得酸乳的口感偏甜，無酸乳制品特有的風(fēng)味；接種量過多，相同時間內(nèi)乳酸菌數(shù)較多，產(chǎn)酸量增加，導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)酵過度，風(fēng)味差，同時，乳清析出現(xiàn)象嚴(yán)重，生產(chǎn)成本增加。所以木糖醇酸奶的最佳發(fā)酵劑接種量為1.5%。

圖2 發(fā)酵劑接種量對木糖醇酸奶品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of inoculating concentration on xylitol yoghurt

2.1.3 發(fā)酵時間對酸奶品質(zhì)的影響。在12%的還原乳中添加5.5%的木糖醇，發(fā)酵劑接種量為1.5%，于42 ℃發(fā)酵，分別在3.0、3.5、4.0、4.5和5.0 h時將樣品于4 ℃后熟24 h后進(jìn)行感官評定，結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，發(fā)酵時間對酸乳品質(zhì)的影響較大，發(fā)酵時間為4.0 h時，木糖醇酸奶的感官評定值最高，發(fā)酵時間過短和過長均會影響產(chǎn)品的組織狀態(tài)、穩(wěn)定性及口感。發(fā)酵時間過短，菌種沒有充分發(fā)揮作用，產(chǎn)酸不足，酸乳凝固性較差，組織狀態(tài)不均勻；發(fā)酵時間過長，產(chǎn)品過度酸化，乳清析出現(xiàn)象加劇，口感較酸澀。所以發(fā)酵時間以4.0 h最佳。

圖3 發(fā)酵時間對木糖醇酸奶品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of fermentation time on xylitol yoghurt

2.2 木糖醇酸奶發(fā)酵工藝的正交試驗 為了確定木糖醇酸奶的最佳發(fā)酵工藝，根據(jù)單因素試驗的結(jié)果，以木糖醇添加量、發(fā)酵劑接種量和發(fā)酵時間作為考察因素，以產(chǎn)品的感官評定值為考察指標(biāo)，采用正交試驗優(yōu)化木糖醇酸奶發(fā)酵工藝參數(shù)，結(jié)果見表3。由表3可見，對木糖醇酸奶感官評價得分的影響因素大小依次為木糖醇添加量、發(fā)酵劑接種量、發(fā)酵時間。木糖醇酸奶最優(yōu)發(fā)酵工藝為A1(A3)B2C2，因A因素影響較小，故綜合考慮，選用A1為最優(yōu)水平，即A1B2C2，發(fā)酵時間3.5 h，接種量1.5%，木糖醇添加量5.5%。

表3 木糖醇酸奶發(fā)酵工藝正交試驗設(shè)計與結(jié)果

Table 3 Design and results for the orthogonal experiment of xylitol yoghurt fermentation techniqne

序號No．因素FactorABC感官得分(滿分25分)Sensoryscore111115212225313312421220522315623112731313832120933219k117．316．016．5k215．620．021．3k317．314．313．3R1．75．78．0

2.3 木糖醇酸奶質(zhì)量評定

2.3.1 理化指標(biāo)。經(jīng)測定，木糖醇酸奶各項指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)，蛋白質(zhì)≥4.0%，脂肪≥3.0%，酸度89°T，黏度為3 885 mPa·s，收縮系數(shù)為28.59%。

2.3.2 微生物指標(biāo)。對木糖醇酸奶中的微生物進(jìn)行測定，結(jié)果見表4。由表4可以看出，各項結(jié)果均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

表4 木糖醇酸奶微生物指標(biāo)

3 結(jié)論

通過單因素和正交試驗確定了木糖醇酸奶發(fā)酵的最佳工藝為12%還原乳，木糖醇添加量5.5%，發(fā)酵劑接種量為1.5%，發(fā)酵溫度42 ℃，發(fā)酵時間3.5 h。在該條件下發(fā)酵的酸奶色澤均勻，酸甜適中，柔和細(xì)膩，組織狀態(tài)穩(wěn)定。該產(chǎn)品兼具了木糖醇的保健功能和酸奶的營養(yǎng)價值，符合現(xiàn)代功能性酸奶開發(fā)的趨勢，具有明顯的產(chǎn)品優(yōu)勢。

[1] 印伯星.功能性酸奶的研制[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2004.

[2] 張和平，張佳程．乳品工藝學(xué)[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2007.

[3] 趙鵬飛.功能性酸奶市場前景分析[D].洛陽：河南科技大學(xué)，2012.

[4] 李春園.酸奶新產(chǎn)品開發(fā)的趨勢[J].中國食品工業(yè)，2006(3): 50-51.

[5] 徐海祥，李志方.低脂無糖保健酸奶的研制[J].中國乳業(yè)，2008(1): 40-41.

[6] 劉廣勝.無糖酸牛奶的研制[J].中國乳品工業(yè)，2005(2): 27-28.

[7] 賀東海，趙光輝，聶圣才，等.木糖醇的功能特性及應(yīng)用[J].河北化工，2006(1): 27，45.

[8] 馬勇，慕永利，趙征.木糖醇南瓜發(fā)酵酸奶的研制[J].食品研究與開發(fā)，2008(9): 84-87.

Research of Xylitol Yoghurt Fermentation Technique

LI Hong-bo, ZHANG Jing-jing, SHI Li-qian, YU Jing-hua*et al

(College of Food Engineering and Biotechnology, Tianjin University of Science & Technology, Tianjin 300457)

[Objective] To obtain the optimal fermentation process of xylitol yoghurt. [Method] Xylitol yoghurt was sugarless yoghurt with xylitol and reconstituted milk as the main raw materials, andLactobacillusbulgaricusandStreptococcusthermophilusas the probiotic yoghurt starters. On the basis of single factor test, orthogonal experiment was used to optimize three factors, including xylitol addition, inoculation and fermentation time, thereby finally determining the optimum fermentation process of xylitol yoghurt. [Result] Optimal fermentation conditions of xylitol yoghurt were as follows: reconstituted milk was 12%, the dosage of xylitol was 5.5%, the inoculating concentration of probiotic yoghurt starter was 1.5%, 42 ℃ fermenting for 3.5 h. The product made under the condition was delicate and soft, and had uniform color, sweet and sour taste, and stable tissue texture. [Conclusion] The preparation on the product could increase the nutrition and health function of yoghurt, enrich the yoghurt market and provide theoretical basis for developing xylitol yoghurt.

Xylitol; Yogurt; Orthogonal experiment

天津市大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(201510057150)。

李洪波(1986- )，女，黑龍江巴彥人，講師，博士，從事乳品科學(xué)與工程研究。*通訊作者，教授，從事乳與乳制品科學(xué)與技術(shù)的研究。

2016-07-18

TS 275.4

A

0517-6611(2016)28-0096-03