紫薯燕麥復合酸奶的研制

袁云霞，關隨霞，孫軍杰，白喜婷

河南科技大學食品與生物工程學院（洛陽 471023）

紫薯含有豐富的淀粉、膳食纖維、礦物質、維生素及植物活性成分等。紫薯營養(yǎng)豐富，具有非凡的保健功效[1-4]，其中的膳食纖維可促進胃腸及食道蠕動，保持大便通暢，有效預防胃腸道疾病的發(fā)生；所含維生素A對治療夜盲癥和干眼癥有明顯的效果，維生素C可促進膠原蛋白的合成，滋養(yǎng)皮膚；所含硒元素被譽為“抗癌之王”，可以提高機體免疫力，防癌抗癌；所含花青素被稱為第七大必需營養(yǎng)素，是目前科學界發(fā)現(xiàn)的最強效、最安全的天然自由基清除劑[5]，其自由基清除能力是維生素C的20倍，維生素E的50倍。

燕麥含有豐富的膳食纖維，可以增強飽腹感，對減肥瘦身及糖尿病患者十分有益[6]；同時含有豐富的不飽和脂肪酸，可有效預防心腦血管疾病[7]；另外，燕麥還含有多酚、甾醇等植物活性成分，具有抗氧化、抗衰老、增強機體免疫力、美容養(yǎng)顏等功效[8]。

隨著經濟水平的不斷提高，牛奶在人們的飲食中扮演著重要角色，人們對牛奶的追求不僅在于營養(yǎng)，還在于口感、風味等。酸奶與牛奶相比，具有促消化、人體更易吸收、營養(yǎng)豐富、酸甜可口等優(yōu)點[9-10]，而受到廣大消費者歡迎。酸奶是以牛乳為原料，以白砂糖為輔料，通常以乳酸菌、嗜熱鏈球菌、保加利亞桿菌以及其他有益菌種為發(fā)酵劑，通過均質、殺菌、接種、發(fā)酵、冷卻、冷藏后熟工藝而制成的一種乳制品[11-12]。復合酸奶是在不影響酸奶本身品質的前提下，添加各種輔料發(fā)酵制成的營養(yǎng)價值及口感風味優(yōu)于普通酸奶的產品，更符合人們對于健康和美味的需求。

試驗在酸奶中添加紫薯、燕麥，研制紫薯燕麥復合酸奶，以感官評分為評價指標，在單因素試驗的基礎上，進行正交試驗確定紫薯燕麥復合酸奶的最佳工藝參數(shù)。紫薯燕麥復合酸奶的研制不僅可以豐富市場上酸奶的種類，為市場消費提供更多選擇，還可為紫薯和燕麥的進一步加工利用提供新途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

全脂奶粉、紫薯、燕麥粉、蔗糖（市售）；乳酸菌（安琪酵母股份有限公司）；DPPH（南京奧多福尼生物科技有限公司）；氫氧化鈉（化學純，國藥集團化學試劑有限公司）。

1.2 儀器與設備

PHs-3C型pH計（上海儀電科學儀器股份有限公司）；YXQ LS 50SII高壓滅菌鍋（上海博迅醫(yī)療生物儀器股份有限公司）；AD 500S-H高速分散均質機（上海昂尼儀器儀表有限公司）；FA 2004電子天平（上海舜宇恒平科學儀器有限公司）；HR 2838打漿機（北京科偉永興儀器有限公司）；DHP 9272電熱恒溫培養(yǎng)箱（上海一恒科學儀器有限公司）；SW-CJID型超凈工作臺（蘇州凈化設備有限公司）；T6新世紀紫外可見分光光度計（北京普析通用儀器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程及操作要點

1) 紫薯漿的制備。挑選新鮮的紫薯，清洗干凈，去皮切塊，蒸煮15 min，放至打漿機中加入2倍質量的水進行打漿，用3層紗布過濾得到紫薯漿，放入冰箱備用。

2) 復原乳的制備。將全脂乳粉與水在40～45 ℃條件下按照一定比例混合，不斷攪拌至完全溶解。

3) 調配預熱。將紫薯漿、燕麥粉、復原乳、白砂糖等按照一定比例混合后攪拌均勻，并預熱至50～55 ℃。

4) 均質、殺菌?；旌先橐涸?0～20.0 MPa條件下均質10 min，在90 ℃條件下保持10 min進行殺菌，而后冷卻至在40～45 ℃。

5) 接種發(fā)酵。無菌條件下，向混合液中迅速接入發(fā)酵劑，置于42 ℃恒溫培養(yǎng)箱進行培養(yǎng)。

6) 冷藏后熟。發(fā)酵完成后冷卻至室溫，放入4 ℃冰箱冷藏后熟12 h，即得到成品。

1.3.2 單因素試驗

考察紫薯漿添加量、燕麥粉添加量、發(fā)酵劑添加量、發(fā)酵時間4個因素對紫薯燕麥復合酸奶品質的影響。

紫薯漿添加量的選擇：紫薯漿添加量分別取5%，10%，15%，20%和25%，其他因素保持不變，按照上述流程制作酸奶，研究紫薯漿添加量對復合酸奶品質的影響。

燕麥粉添加量的選擇：燕麥粉添加量分別取2%，4%，6%，8%和10%，其他因素保持不變，按照上述流程制作酸奶，研究燕麥粉添加量對復合酸奶品質的影響。

發(fā)酵劑接種量的選擇：發(fā)酵劑接種量分別取4%，6%，8%，10%和12%，其他因素保持不變，按照上述流程制作酸奶，研究發(fā)酵劑接種量對復合酸奶品質的影響。

發(fā)酵時間的選擇：發(fā)酵時間分別設定為4，6，8，10和12 h，其他因素保持不變，按照上述流程制作酸奶，研究發(fā)酵時間對復合酸奶品質的影響。

1.3.3 正交試驗

根據(jù)L9(34)正交表，以紫薯漿添加量、燕麥粉添加量、發(fā)酵劑接種量、發(fā)酵時間為因素，設計四因素三水平的正交試驗，優(yōu)化紫薯燕麥復合酸奶工藝。

1.4 產品品質檢測

1.4.1 感官評定

由10位乳品專業(yè)人員（5男5女）組成感官評審小組，根據(jù)表1感官評價標準對紫薯燕麥復合酸奶進行評分，取平均值作為最終得分。

表1 紫薯燕麥復合酸奶感官評分標準

1.4.2 理化指標檢測

pH采用PHs-3C型pH計進行測定；蛋白質含量的測定參考GB 5009.5—2016《食品中蛋白質的測定》[13]；脂肪含量的測定參考GB 5009.6—2016《食品中脂肪的測定》[14]；非脂乳固體的測定參考GB 5413.39—2010《乳和乳制品中非脂乳固體的測定》[15]；酸度的測定參考GB 5009.239—2016《食品酸度的測定》[16]。

1.4.3 微生物指標檢測

乳酸菌的檢測參考GB 4789.35—2016《食品微生物學檢驗乳酸菌檢驗》[17]；大腸桿菌的檢測參考GB 4789.3—2016《食品微生物學檢驗大腸菌群計數(shù)》[18]；金黃色葡萄球菌的檢測參考GB 4789.10—2016《食品微生物學檢驗金黃色葡萄球菌檢驗》[19]；沙門菌的檢測參考GB 4789.4—2016《食品微生物學檢驗沙門氏菌檢驗》[20]；霉菌及酵母菌的檢測參考GB 4789.15—2016《食品微生物學檢驗霉菌和酵母計數(shù)》[21]。

1.4.4 DPPH自由基清除能力測定

以未添加紫薯和燕麥的酸奶為對照，測定紫薯燕麥復合酸奶對DPPH自由基的清除能力來考察其抗氧化活性，測定方法及計算方法參照文獻[22]報道方法。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 紫薯漿添加量對酸奶感官品質的影響

紫薯漿添加量分別為5%，10%，15%，20%和25%，酸奶的感官評分結果如圖1所示。結果表明，酸奶的感官評分先升高后下降。紫薯漿添加量5%時，酸奶產品無明顯紫薯的淡紫色，且紫薯特有的香味較淡；紫薯漿添加量達到10%時，酸奶中紫薯香味濃郁，呈淡紫色，有光澤，感官評分最高；繼續(xù)增加紫薯添加量，產品逐漸出現(xiàn)粗糙口感，有沉淀和分層現(xiàn)象，顏色逐漸變成深紫色，感官評分逐漸降低。因此，可得紫薯漿添加量以10%為宜。

圖1 紫薯漿添加量對酸奶感官品質的影響

2.1.2 燕麥粉添加量對酸奶感官品質的影響

燕麥粉添加量分別為2%，4%，6%，8%和10%，酸奶的感官評分結果如圖2所示。燕麥添加量較少時，酸奶不夠黏稠，燕麥特有的香味較淡，感官評分較低；燕麥添加量達到6%時，酸奶感官評分最高，此時酸奶組織光滑細膩，入口有醇厚的燕麥香味，口味極佳；燕麥添加量達到8%及以上時，有燕麥沉淀現(xiàn)象的發(fā)生，出現(xiàn)分層，組織狀態(tài)不佳，口感有澀味。因此，可得燕麥粉添加量以6%為宜。

圖2 燕麥粉添加量對酸奶感官品質的影響

2.1.3 發(fā)酵劑接種量對酸奶感官品質的影響

發(fā)酵劑接種量分別為4%，6%，8%，10%和12%，酸奶的感官評分結果如圖3所示。結果表明，發(fā)酵劑接種量為10%時，酸奶的感官評分最高，此時酸奶酸甜可口，口感細膩，味道極佳；發(fā)酵劑接種量較低時，由于發(fā)酵劑添加量不足會導致酸奶發(fā)酵不充分，從而使得產品沒有酸味或者酸度不夠，且凝乳不均勻；發(fā)酵劑接種量過高時，會使得酸奶發(fā)酵過度而使其口感較酸，且組織狀態(tài)粗糙，有凝乳析出。因此，可得發(fā)酵劑接種量以10%為宜。

圖3 發(fā)酵劑添加量對酸奶感官品質的影響

2.1.4 發(fā)酵時間對酸奶感官品質的影響

酸奶的發(fā)酵時間分別為4，6，8，10和12 h，酸奶的感官評分結果如圖5所示。結果表明，發(fā)酵時間8 h時，酸奶感官評分最高，此時酸奶口感及組織狀態(tài)會達到最佳水平，色澤均勻且有光澤，酸甜可口，氣味香醇；發(fā)酵時間低于8 h時，發(fā)酵程度不夠，發(fā)酵不均勻，從而會出現(xiàn)凝乳不完全、組織狀態(tài)不穩(wěn)定現(xiàn)象；發(fā)酵時間高于8 h時，酸奶發(fā)酵程度加深，酸奶酸味變大，口感較差，且有乳清析出現(xiàn)象，感官評分較低。因此，可得發(fā)酵時間以8 h為宜。

圖4 發(fā)酵時間對酸奶感官品質的影響

2.2 正交試驗

在單因素試驗基礎上，以紫薯漿添加量、燕麥粉添加量、發(fā)酵劑接種量、發(fā)酵時間為因素，設計四因素三水平的正交試驗，以感官評分為指標，確定紫薯燕麥復合酸奶的最佳加工工藝。正交試驗因素水平表設計如表2所示。試驗結果及其分析如表3所示。

由表3中各因素的極差大小可以得出，4個因素對紫薯燕麥復合酸奶感官評分影響的主次順序為A＞D＞B＞C，即紫薯漿添加量對復合酸奶感官評分的影響最大，發(fā)酵時間對產品的感官評分影響次之，再次是燕麥粉添加量，發(fā)酵劑添加量的影響最小。通過正交試驗得到紫薯燕麥復合酸奶加工工藝的較優(yōu)組合為A2B3C1D2，即紫薯漿添加量10%，燕麥粉添加量8%，發(fā)酵劑添加量8%，發(fā)酵時間8 h。

2.3 DPPH自由基清除能力

圖5所示為紫薯燕麥復合酸奶對DPPH自由基清除率結果。結果表明，隨著酸奶質量濃度增大，紫薯燕麥復合酸奶和對照酸奶（未添加紫薯和燕麥）對DPPH自由基的清除率均增強；在相同質量濃度下，紫薯燕麥復合酸奶對DPPH自由基的清除率明顯高于對照酸奶；酸奶質量濃度25 mg/mL時，紫薯燕麥復合酸奶的DPPH自由基清除率可達80.2%，而對照酸奶的DPPH自由基清除率僅28.8%。主要原因是紫薯中含有的花青素、硒元素等抗氧化物質以及燕麥中所含的多酚黃酮類物質等活性成分會大幅增強紫薯燕麥復合酸奶的抗氧化能力。紫薯燕麥復合酸奶可有效清除DPPH自由基，說明其具有良好的抗氧化能力。

表2 正交試驗因素水平

表3 紫薯燕麥酸奶正交試驗結果及其極差分析

圖5 紫薯燕麥酸奶對DPPH自由基清除率

2.4 產品品質指標

2.4.1 感官指標測定結果

最優(yōu)工藝參數(shù)下制備的香蕉咖啡酸奶其感官指標如下。

氣味：具有醇厚的奶香味和濃郁的紫薯味，且有淡淡的燕麥香氣。

組織狀態(tài)：無乳清析出，無分層現(xiàn)象，組織狀態(tài)穩(wěn)定且均勻細膩。

色澤：呈淡紫色，且有光澤。

口感：口感細膩，柔順，酸甜適中。

2.4.2 理化指標測定結果

紫薯燕麥復合酸奶pH 4.22，蛋白質含量2.42 g/100 g，脂肪含量2.58 g/100 g，非脂乳固體含量8.21 g/100 g，酸度76.53 °T，均符合國家標準[23]。

2.4.3 微生物指標測定結果

紫薯燕麥復合酸奶中，乳酸菌數(shù)≥6.8×107CFU/mL，大腸桿菌≤1 CFU/mL，金黃色葡萄球菌、沙門菌、酵母及霉菌等致病菌均未檢出，符合國家標準[23]。

3 結論

通過單因素試驗和正交試驗，最終確定紫薯燕麥復合酸奶的最佳工藝參數(shù)：紫薯漿添加量10%，燕麥粉添加量8%，發(fā)酵劑添加量8%，發(fā)酵時間8 h。產品呈淡紫色，質地均勻細膩，口感滑潤柔順，酸甜適中，具有濃郁的紫薯香味和燕麥特有香氣。紫薯燕麥復合酸奶富含花青素、膳食纖維等成分，兼具營養(yǎng)和保健功能，迎合消費者需求，具有廣闊的市場前景。