紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料的研制及工藝優(yōu)化

劉麗娜，郭元晟

（1.包頭輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古包頭014035；2.錫林郭勒職業(yè)學(xué)院，內(nèi)蒙古錫林浩特026000）

樹(shù)莓是隸屬于薔薇科懸鉤子屬的漿果，中藥名為覆盆子，是第三代水果的典型代表[1]。樹(shù)莓渾身是寶，不僅酸甜可口，深受消費(fèi)者喜愛(ài)，還富含多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如天然色素、超氧化物歧化酶、鞣花酸等多酚類化合物、樹(shù)莓酮等芳香類化合物[2]。樹(shù)莓活性成分具有抗氧化、抗腫瘤、抗菌消炎、降血脂等大量功效和作用[3]，具有極高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及藥用價(jià)值，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)研究。樹(shù)莓根據(jù)其果實(shí)顏色和生長(zhǎng)特性的不同分為4類：紅樹(shù)莓、黃樹(shù)莓、黑樹(shù)莓、紫樹(shù)莓，目前栽培的主要是紅樹(shù)莓[4]。

目前國(guó)內(nèi)對(duì)紅樹(shù)莓果的加工形式主要是樹(shù)莓果粉、紅樹(shù)莓果酒、紅樹(shù)莓果醋、樹(shù)莓速凍果、果干、樹(shù)莓原漿、樹(shù)莓果醬、果汁、罐頭等單一加工形式[5]，很少見(jiàn)到把紅樹(shù)莓和其他食品綜合加工的形式。本研究將乳制品和紅樹(shù)莓結(jié)合起來(lái)，把成熟的紅樹(shù)莓加工制成酸甜適口、食用方便的紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料。充分挖掘樹(shù)莓潛在的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值，提高樹(shù)莓的附加值，促進(jìn)樹(shù)莓產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 材料

1.1 材料

牛奶：蛋白含量3.35%，脂肪含量3.42%，市售；紅樹(shù)莓、白砂糖：市售；液體果膠酶、檸檬酸（食品級(jí)）：河北鵬宇生物科技有限公司。

1.2 儀器

JJ-6型組織搗碎勻漿機(jī)：無(wú)錫沃信儀器有限公司；TDL5B-WS型離心機(jī)：上海安亭科學(xué)儀器廠；FJ-400型高速分散均質(zhì)機(jī)：上海亞榮生化儀器廠；BD885-4型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：蘇州拜達(dá)烘箱制造有限公司。

2 試驗(yàn)方法

2.1 紅樹(shù)莓果汁的制備

參考文獻(xiàn)[6-7]確定如下工藝流程：

紅樹(shù)莓果實(shí)挑選→漂洗→瀝干→去籽→破碎→酶處理→榨汁→粗濾→澄清→殺菌→冷卻→產(chǎn)品

2.2 紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料的制備

2.2.1 工藝流程

2.2.2 操作要點(diǎn)

2.2.2.1 接種、發(fā)酵

將保加利亞乳桿菌與嗜熱鏈球菌1∶1（體積比）混合的發(fā)酵劑，以3%～5%的接種量接種到發(fā)酵罐中，在42℃～43℃培養(yǎng)9 h～10 h，乳酸度達(dá)到1.5%～2.0%時(shí)取出，冷卻到20℃，備用。

2.2.2.2 調(diào)配

將紅樹(shù)莓果汁和發(fā)酵乳按一定比例混合后，加入經(jīng)過(guò)過(guò)濾的穩(wěn)定劑、糖液和水，用檸檬酸調(diào)酸至pH值為 3.8～4.2。

2.2.2.3 殺菌、冷卻、灌裝

均質(zhì)結(jié)束后，在90℃殺菌10 min，冷卻到15℃灌裝。

2.3 紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料配方的優(yōu)化

2.3.1 單因素試驗(yàn)

2.3.1.1 紅樹(shù)莓果汁添加量的篩選

在添加發(fā)酵乳30%、白砂糖8%、pH4.0的條件下，分別以紅樹(shù)莓果汁添加量13%、14%、15%、16%、17%、18%制備紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料，篩選適宜的紅樹(shù)莓果汁添加量。

2.3.1.2 發(fā)酵乳添加量的篩選

在添加紅樹(shù)莓果汁15%、白砂糖8%、pH4.0的條件下，分別以發(fā)酵乳添加量20%、25%、30%、35%、40%制備紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料，篩選適宜的發(fā)酵乳添加量。

2.3.1.3 白砂糖添加量的篩選

在添加紅樹(shù)莓果汁15%、發(fā)酵乳30%、pH4.0的條件下，分別以白砂糖添加量5%、6%、7%、8%、9%、10%制備紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料，篩選適宜的白砂糖添加量。

2.3.1.4 pH值的篩選

在添加紅樹(shù)莓果汁15%、發(fā)酵乳30%、白砂糖8%的條件下，分別將 pH 值調(diào)至 3.8、3.9、4.0、4.1、4.2制備紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料，篩選適宜的pH值。

2.3.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)

通過(guò)前期單因素試驗(yàn)，選取紅樹(shù)莓果汁的添加量、發(fā)酵乳的添加量、白砂糖的添加量、pH值4個(gè)主要影響因素為研究對(duì)象，將紅樹(shù)莓果汁的添加量（A）、發(fā)酵乳的添加量（B）、白砂糖的添加量（C）、pH 值（D）設(shè)計(jì)3個(gè)水平。因素水平見(jiàn)表1。響應(yīng)面分析方案及結(jié)果見(jiàn)表2。然后以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)（以100分計(jì)）來(lái)確定最佳配方。

表1 Box-Behnken試驗(yàn)因素水平表Table 1 Box-Behnken test factor level table

表2 Box-Behnken設(shè)計(jì)方案及響應(yīng)值Table 2 Box-Behnken design scheme and response value

3 結(jié)果與分析

3.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1.1 紅樹(shù)莓果汁添加量對(duì)紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)的影響

紅樹(shù)莓果汁添加量對(duì)紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)的影響見(jiàn)圖1。

圖1 紅樹(shù)莓果汁添加量對(duì)紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of the amount of red berry juice added on the sensory quality of red raspberry blended milk beverage

由圖1可知，當(dāng)紅樹(shù)莓果汁添加量低于15%時(shí)，隨著其添加量的增加，紅樹(shù)莓的風(fēng)味越來(lái)越濃，乳飲料的感官評(píng)分越來(lái)越高，當(dāng)紅樹(shù)莓果汁添加量為15%時(shí)，感官品質(zhì)評(píng)分最高，之后繼續(xù)增加紅樹(shù)莓果汁的添加量，乳飲料的口感過(guò)于酸澀，感官品質(zhì)評(píng)分下降。因此，選擇適宜的紅樹(shù)莓果汁添加量為15%。

3.1.2 發(fā)酵乳添加量對(duì)紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)的影響

發(fā)酵乳添加量對(duì)紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)的影響見(jiàn)圖2。

圖2 發(fā)酵乳添加量對(duì)紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of fermented milk on the sensory quality of red raspberry blended milk beverage

由圖2可以看出，隨著發(fā)酵乳添加量的增加，乳飲料中乳的特有的風(fēng)味越來(lái)越濃，口感越來(lái)越濃厚，感官品質(zhì)評(píng)分越來(lái)越高，發(fā)酵乳添加量為30%時(shí)，發(fā)酵乳的風(fēng)味與紅樹(shù)莓果汁的風(fēng)味相得益彰，紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料的感官評(píng)分最高。當(dāng)發(fā)酵乳添加量高于30%時(shí)，發(fā)酵乳味道過(guò)于濃厚，掩蓋了紅樹(shù)莓果汁的味道，使感官評(píng)分降低。因此，選擇適宜的發(fā)酵乳添加量為30%。

3.1.3 白砂糖添加量對(duì)紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)的影響

白砂糖添加量對(duì)紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)的影響見(jiàn)圖3。

圖3 白砂糖添加量對(duì)紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of white sugar addition on sensory quality of red raspberry blended milk beverage

由圖3可知，白糖添加量為8%時(shí)，紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料的感官評(píng)分最高，此時(shí)的紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料酸甜適中，味道最好。但從白砂糖添加量為8%開(kāi)始，感官品質(zhì)評(píng)分漲幅趨緩，且從低糖健康飲食的角度考慮，選擇適宜的白砂糖添加量為8%。

3.1.4 pH值對(duì)紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)的影響

pH值對(duì)紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)的影響見(jiàn)圖4。

圖4 pH值對(duì)紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of pH on sensory quality of red raspberry blended milk beverage

本研究以檸檬酸作為酸味劑，加入到乳飲料中調(diào)節(jié)乳飲料的酸甜度[9]，檸檬酸具有溫和爽快的酸味，能夠改善食品的感官性狀，增強(qiáng)食欲，還能促進(jìn)體內(nèi)鈣、磷的消化吸收[10]。從圖4可以看出，pH值低于4時(shí)，由于紅樹(shù)莓果汁和發(fā)酵乳本身具有一定的酸味，pH值過(guò)低乳飲料的酸味過(guò)重，口感較差，感官評(píng)分偏低，隨著pH值升高，感官品質(zhì)評(píng)分增大，當(dāng)pH值大于4時(shí)，口感過(guò)于甜膩，使人難以接受。因此選擇適宜的pH值為4。

3.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

3.2.1 回歸模型的建立和方差分析

利用Design-Expert8.0.6軟件對(duì)表2數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得二次多項(xiàng)式模型回歸方程

Y=87.02-0.033A+0.72B+1.60C-0.78D-1.22AB-0.100AC-0.33AD+1.15BC+0.72BD+1.05CD-1.86A2-2.86B2+0.76C2-2.76D2

式中：Y為紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)評(píng)分；A為紅樹(shù)莓果汁添加量，%；B為發(fā)酵乳添加量，%；C為白砂糖添加量，%；D為pH值。

對(duì)回歸方程進(jìn)行方差分析，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 響應(yīng)面回歸模型的方差分析Table 3 Analysis of variance of response surface regression model

續(xù)表3 響應(yīng)面回歸模型的方差分析Continue table 3 Analysis of variance of response surface regression model

由表3可知，模型P＜0.01，說(shuō)明該模型極其顯著，失擬項(xiàng)P=0.598 98＞0.05，即模型失擬項(xiàng)不顯著，表明理論與實(shí)際的擬合性大，該方程對(duì)試驗(yàn)結(jié)果擬合良好，試驗(yàn)誤差小，可用該回歸方程代替試驗(yàn)真實(shí)點(diǎn)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。由A，B，C，D的P值可知4種因素的添加量對(duì)紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料的影響程度為：發(fā)酵乳添加量＞紅樹(shù)莓果汁添加量＞白砂糖添加量＞pH值。

3.2.2 響應(yīng)面交互作用分析

根據(jù)Design-Expert8.0.6軟件分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)并獲得響應(yīng)模型，保持4個(gè)變量因素中的一個(gè)不改變，得到紅樹(shù)莓果汁添加量、發(fā)酵乳添加量、白砂糖添加量、pH值之間及每?jī)蓚€(gè)因素之間的三維響應(yīng)面曲線和等高線圖，所得結(jié)果見(jiàn)圖5。

從響應(yīng)面曲線可以看出，圖（a）、圖（d）和圖（e）的三維圖較陡，說(shuō)明發(fā)酵乳添加量和紅樹(shù)莓果汁添加量、發(fā)酵乳添加量和白砂糖添加量、發(fā)酵乳添加量和pH值的交互作用對(duì)紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料的感官品質(zhì)影響較顯著。而圖（b）、圖（c）、圖（f）的三維圖較平緩，說(shuō)明白砂糖添加量和紅樹(shù)莓果汁添加量、紅樹(shù)莓果汁添加量和pH值、白砂糖添加量和pH值的交互作用對(duì)紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料的感官品質(zhì)影響較弱。

圖5 各參數(shù)交互作用對(duì)紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)的影響Fig.5 Effect of interaction of various parameters on sensory quality of red raspberry blended milk beverage

3.2.3 最佳配方及驗(yàn)證試驗(yàn)

根據(jù)響應(yīng)面試驗(yàn)得到紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料的最佳配方為：紅樹(shù)莓果汁添加量為15%，發(fā)酵乳添加量為30%，白砂糖的添加量為8%，pH4.0，預(yù)測(cè)感官品質(zhì)評(píng)分為88.65分。在此條件下，進(jìn)行3次驗(yàn)證試驗(yàn)，制得的紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)評(píng)分平均值為88.30分，與預(yù)測(cè)值相差不大。

4 結(jié)論

本研究首先通過(guò)單因素試驗(yàn)對(duì)紅樹(shù)莓果汁添加量、發(fā)酵乳添加量、白砂糖添加量和pH值對(duì)紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)的影響進(jìn)行了研究，然后利用響應(yīng)面法對(duì)這4個(gè)因素進(jìn)行Box-Behnken設(shè)計(jì)，建立了紅樹(shù)莓發(fā)酵乳飲料感官品質(zhì)評(píng)分的二次多項(xiàng)式回歸方程模型。運(yùn)用該模型進(jìn)行方差分析，得到最佳配方為：紅樹(shù)莓果汁添加量15%，發(fā)酵乳添加量30%，白砂糖的添加量8%，pH4.0，得到的產(chǎn)品組織狀態(tài)均勻，呈淡淡的樹(shù)莓粉色，且酸甜適口，口感細(xì)膩。