藜麥谷粒營養(yǎng)奶的工藝優(yōu)化

崔利華，周亞麗，郭嘉鈺，周鍇瑞

（安陽工學(xué)院a.機(jī)械工程學(xué)院；b.生物與食品工程學(xué)院，河南 安陽 455000）

藜麥（Chenopodium quinoa Willd），又叫印第安麥、藜谷、金谷子等[1]。藜麥，是目前發(fā)現(xiàn)的唯一能夠提供人體必需8種氨基酸的植物[1]。藜麥不僅僅含有蛋白質(zhì)、維生素和鈣、鐵、鋅、硒等微量元素[2]，同時富含酚類、多肽類、皂苷、凝集素等活性成分[3]。已有研究表明，藜麥不僅可以補(bǔ)充人體所需的營養(yǎng)，并且可以增強(qiáng)人體免疫力和受損細(xì)胞修復(fù)能力，同時具有降低膽固醇、抗癌、抗衰老等功效[3,4]。在食品和制藥工業(yè)中，藜麥已成功用于食品、藥品及化妝品開發(fā)[5,6]。

發(fā)酵乳制品是指乳或乳制品在特征菌的作用下發(fā)酵而成的酸性凝乳狀產(chǎn)品，營養(yǎng)全面、風(fēng)味獨特，比牛乳更容易被人體吸收利用，且具有保健功效。酸奶是一種常見的發(fā)酵乳制品，是國內(nèi)乳制品市場銷售額增速最快的品類[7]。為了改善酸奶的營養(yǎng)特性和感官質(zhì)量，研究者試圖通過在牛乳中加入不同的營養(yǎng)成分，改善酸奶產(chǎn)品中的礦物質(zhì)、維生素、蛋白質(zhì)或脂肪含量[8-10]，或改變酸奶的凝膠結(jié)構(gòu)，使凝乳更加均勻[11,12]。除了在食物中添加傳統(tǒng)的食品添加劑，植物源性食品添加劑近年來受到越來越多的關(guān)注[13,14]。研究表明，植物源性食品添加劑能夠改善其所含食品的工藝、營養(yǎng)和保健特性。而且，植物化學(xué)物質(zhì)通過添加或協(xié)同作用發(fā)揮有益的生物活性作用[15]。目前，一些學(xué)者研究了酸奶中引入各種豆類成分、山藥豆及脫脂米糠對酸奶品質(zhì)、口感的影響[16-20]。

近年來，許多食品或營養(yǎng)品都是以藜麥為原料開發(fā)出來的，如藜麥面包、藜麥餅干、藜麥復(fù)合汁飲料等。Casarotti等在發(fā)酵的牛奶中加入藜麥粉，發(fā)現(xiàn)藜麥粉可以增加發(fā)酵乳生產(chǎn)和儲存過程中的益生菌活性，有助于在儲存過程中發(fā)酵乳的后酸化[21]。Samah等人將藜麥提取物添加到山羊奶酸奶中，能夠顯著提高酸奶的質(zhì)地和流變特性[22]。Casarotti,Codina和Curti等已成功地將藜麥粉運用于牛奶中，顯著提高了牛奶的黏度和營養(yǎng)價值[21,23,24]。目前，將藜麥直接添加到發(fā)酵后的乳制品中的研究較多，但將藜麥作為發(fā)酵乳制品原料進(jìn)行發(fā)酵處理以及相關(guān)處理工藝的研究很少。

本研究將預(yù)處理的藜麥谷粒和鮮牛乳以適當(dāng)?shù)谋壤旌?，加入白砂糖、果膠和發(fā)酵劑，進(jìn)行藜麥營養(yǎng)奶的制作和工藝研究。通過單因素試驗、正交試驗和QDA分析，確定藜麥谷粒營養(yǎng)奶的最佳工藝。通過感官評分，評估不同成分對營養(yǎng)奶感官品質(zhì)的影響。藜麥谷粒營養(yǎng)奶的研究對谷粒營養(yǎng)奶和藜麥系列產(chǎn)品開發(fā)提供新的思路和理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

藜麥由青海新綠康的食品有限責(zé)任公司提供；鮮牛乳、白砂糖、果膠、發(fā)酵劑均為食用級，購于安陽市永輝超市。

均質(zhì)機(jī)（CYB60-3070，北京諾尼輕工機(jī)械有限公司）；滅菌鍋（LD2H-100KBS，浙江賽德儀器設(shè)備有限公司）；恒溫培養(yǎng)箱（DHG-9030A，上海圣科儀器設(shè)備有限公司）；冰柜（BC-202HT，青島海爾特種電冰柜有限公司）；水浴鍋（HH-6，常州億通分析儀器制造有限公司）；電子天平（DTY-A200，廣州市安培力機(jī)械制造有限公司）。

1.2 工藝流程

1.3 試驗方法

1.3.1 藜麥預(yù)處理

選出適量的顆粒飽滿、完整度好、色澤鮮亮的藜麥，去除雜質(zhì)，反復(fù)清洗干凈，浸泡8 h后，在80℃條件下蒸煮20 min，冷卻后備用。

1.3.2 混合

將預(yù)熱（55-65℃）的鮮牛乳與處理過的藜麥谷粒、白砂糖、果膠按一定比例混合，攪拌均勻，過濾。

1.3.3 均質(zhì)、滅菌、冷卻

將混合液預(yù)熱至70℃，于70℃、20 MPa條件下均質(zhì)5 min。均質(zhì)后將混合液加熱至95℃、滅菌10 min，滅菌結(jié)束后，迅速冷卻至42℃。

1.3.4 接種發(fā)酵、冷藏

在無菌條件下，將發(fā)酵劑按一定比例接種至混合發(fā)酵液中，密封放置于恒溫培養(yǎng)箱中，于40℃條件下發(fā)酵6 h。在4℃冷藏進(jìn)行后熟，后熟時間為24 h，使其形成良好的風(fēng)味，即得藜麥谷粒營養(yǎng)奶。

1.4 單因素試驗設(shè)計

1.4.1 藜麥谷粒添加量的確定

藜麥谷粒的添加量分別為6%、8%、10%、12%、14%，白砂糖添加量為6%，發(fā)酵劑添加量為5%，果膠添加量為0.3%為固定條件，以藜麥谷粒的添加量為變化因素，進(jìn)行單因素試驗，在此條件下制得的成品，由感官評定小組的15名同學(xué)和老師品嘗，根據(jù)藜麥谷粒營養(yǎng)奶質(zhì)量評分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分，初步得到藜麥谷粒的最佳添加比例。

1.4.2 白砂糖添加量的確定

白砂糖的添加量分別為3%、4%、5%、6%、7%，藜麥谷粒添加量為8%，發(fā)酵劑添加量為5%，果膠添加量為0.3%為固定條件，以白砂糖添加量為變化因素，進(jìn)行單因素試驗，在此條件下制得的成品，由感官評定小組的15名同學(xué)和老師品嘗，根據(jù)藜麥谷粒營養(yǎng)奶質(zhì)量評分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分，初步得到白砂糖的最佳添加比例。

1.4.3 發(fā)酵劑添加量的確定

發(fā)酵劑的添加量分別為4%、4.5%、5%、5.5%、6%，藜麥谷粒添加量為8%，白砂糖添加量為6%，果膠添加量為0.3%為固定條件，以發(fā)酵劑的添加量為變化因素，進(jìn)行單因素試驗，在此條件下制得的成品，由感官評定小組的15名同學(xué)品嘗，根據(jù)藜麥谷粒營養(yǎng)奶質(zhì)量評分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分，初步得到發(fā)酵劑的最佳添加比例。

1.4.4 果膠添加量的確定

果膠酶的添加量分別為0.2%、0.25%、0.3%、0.35%、0.4%，藜麥谷粒添加量為8%，白砂糖添加量為6%，發(fā)酵劑添加量為5%為固定條件，以果膠的添加量為變化因素，進(jìn)行單因素試驗，在此條件下制得的成品，由感官評定小組的15名同學(xué)品嘗，根據(jù)藜麥谷粒營養(yǎng)奶質(zhì)量評分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分，初步得到果膠的最佳添加比例。

1.4.5 正交試驗

通過上述單因素試驗，分別進(jìn)行感官評價，選擇出四個單因素試驗最佳值，通過L9(34)正交試驗，得到最優(yōu)工藝參數(shù)。正交試驗見表1。

表1 正交試驗因素與水平（%）

1.5 質(zhì)量感官評價

參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 19302-2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵乳》，運用綜合評分法從色澤、風(fēng)味、口感、組織狀態(tài)四個方面對藜麥谷粒營養(yǎng)奶的質(zhì)量品質(zhì)進(jìn)行感官評定，選取10位身體健康且沒有不良嗜好的食品專業(yè)同學(xué)和老師組成15人感官評定小組，年齡在18～29歲之間（70%為女性），均為酸奶愛好者，對制得的藜麥谷粒營養(yǎng)奶進(jìn)行篩選評分，確定酸奶的可接受性。所有樣品均在4±1℃的溫度下處理。小組成員要對營養(yǎng)奶的色澤、組織狀態(tài)、風(fēng)味、口感指標(biāo)進(jìn)行打分，各指標(biāo)最高評分均為25分，總分為100分。藜麥谷粒營養(yǎng)奶質(zhì)量評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 藜麥谷粒營養(yǎng)奶質(zhì)量評分標(biāo)準(zhǔn)

1.6 數(shù)據(jù)處理

試驗所得的數(shù)據(jù)使用Microsoft Office Excel 2007和SPSS 17.0軟件分別進(jìn)行數(shù)據(jù)計算和顯著性分析（p＜0.05），使用Origin2016 軟件繪圖，采用Minitab和Design-Expert軟件進(jìn)行正交試驗分析。所有的數(shù)據(jù)均為三個重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。

2 .結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1 藜麥谷粒添加量對感官評價結(jié)果的影響

由圖1可知，當(dāng)藜麥谷粒的添加量控制在10%時，藜麥谷粒營養(yǎng)奶的感官評價分?jǐn)?shù)最高。隨著藜麥谷粒添加范圍在6%～10%時，藜麥谷粒營養(yǎng)奶的色澤、風(fēng)味評價分?jǐn)?shù)隨之升高，當(dāng)藜麥谷粒添加量超過12%時，評價分?jǐn)?shù)趨于穩(wěn)定。這是由于隨著藜麥谷粒不斷增加，黏度和硬度值下降，破壞營養(yǎng)奶的凝乳，增加乳清比例，影響藜麥谷粒營養(yǎng)奶的組織狀態(tài)和口感，最終影響消費者對產(chǎn)品的可接受性[25]。因此選擇最佳的藜麥谷粒添加量為10%。

圖1 藜麥谷粒添加量對感官評價結(jié)果的影響

將感官評價結(jié)果均一化進(jìn)行QDA分析，結(jié)果表明，當(dāng)藜麥谷粒添加量為10%時，藜麥谷粒營養(yǎng)奶的色澤均勻，組織狀態(tài)均勻細(xì)膩、表面光滑，口感潤滑及感官評分，其標(biāo)準(zhǔn)化值分別為0.91、0.98、0.96、0.984和0.99（圖2）。說明將藜麥谷粒添加到營養(yǎng)奶中，對營養(yǎng)奶的色澤、組織狀態(tài)和口感營養(yǎng)較大。

圖2 不同藜麥谷粒添加量營養(yǎng)奶感官品質(zhì)QDA分析

2.1.2 白砂糖添加量對感官評價結(jié)果的影響

由圖3可知，當(dāng)白砂糖的添加量處于5%時，藜麥谷粒營養(yǎng)奶的感官評價分?jǐn)?shù)最高。隨著白砂糖添加量不斷提高，藜麥谷粒營養(yǎng)奶的色澤、組織狀態(tài)、風(fēng)味評價分?jǐn)?shù)保持較穩(wěn)定。白砂糖添加范圍在3～5%時，藜麥谷粒營養(yǎng)奶的口感評價分?jǐn)?shù)升高；但當(dāng)白砂糖添加量超過5%時，口感的評價分?jǐn)?shù)開始下降。因此白砂糖的最佳添加量5%。

圖3 白砂糖添加量對感官評價結(jié)果的影響

將不同白砂糖添加量的營養(yǎng)奶的感官評價結(jié)果均一化后進(jìn)行QDA分析，結(jié)果表明，當(dāng)白砂糖添加量為5%時，藜麥谷粒營養(yǎng)奶的色澤均勻，組織狀態(tài)均勻細(xì)膩、表面光滑，口感潤滑、藜麥和奶香味濃郁及感官評分，其標(biāo)準(zhǔn)化值分別為0.93、0.95、0.96、0.98、和0.97（圖4）。說明白砂糖的添加量為5%時，藜麥營養(yǎng)谷粒奶的品質(zhì)最好。

圖4 不同白砂糖添加量營養(yǎng)奶感官品質(zhì)QDA分析

2.1.3 發(fā)酵劑添加量對感官評價結(jié)果的影響

由圖5可知，當(dāng)發(fā)酵劑的添加量為5%時，藜麥谷粒營養(yǎng)奶的感官評價分?jǐn)?shù)最高。當(dāng)發(fā)酵劑添加量不斷增加，藜麥谷粒營養(yǎng)奶的組織狀態(tài)、口感評價分?jǐn)?shù)均先上升后下降；色澤、風(fēng)味的評價分?jǐn)?shù)波動不大，能夠保持穩(wěn)定性。這是由于藜麥谷粒的添加，增加了牛奶中乳糖的含量，乳酸菌消耗了藜麥谷粒中殘余乳糖，使酸奶的凝乳效果和酸度逐漸增強(qiáng)，影響藜麥谷粒營養(yǎng)奶的組織狀態(tài)和口感。這與Casarotti和Curti等在發(fā)酵牛乳和酸奶中加入藜麥粉的研究結(jié)果一致[21,24]。在營養(yǎng)奶中加入藜麥谷粒，營養(yǎng)奶的活性和營養(yǎng)價值保存期延長，這一特點也會影響消費者對產(chǎn)品的接受度[22,23]。因而選擇最佳的發(fā)酵劑添加量為5%。

圖5 發(fā)酵劑接種量對感官評價結(jié)果的影響

將感官評價結(jié)果均一化后進(jìn)行QDA分析，結(jié)果表明，當(dāng)發(fā)酵劑接種量為5%時，藜麥谷粒營養(yǎng)奶的色澤均勻，組織狀態(tài)均勻細(xì)膩、表面光滑，口感潤滑其、藜麥和奶香味濃郁及感官評分，其標(biāo)準(zhǔn)化值分別為0.98、0.96、0.96、0.98和0.98，均大于發(fā)酵劑添加量為6%時，谷粒營養(yǎng)奶的色澤、組織狀態(tài)、口感及風(fēng)味均一化值（圖6）。說明發(fā)酵劑接種量為5%時，藜麥營養(yǎng)谷粒奶的品質(zhì)最好。

圖6 不同發(fā)酵劑接種量營養(yǎng)奶感官品質(zhì)QDA分析

2.1.4 果膠添加量對感官評價結(jié)果的影響

由圖7可知，當(dāng)果膠的添加量0.3%時，藜麥谷粒營養(yǎng)奶的感官評價分?jǐn)?shù)最高。當(dāng)果膠添加量不斷增加，藜麥谷粒營養(yǎng)奶的色澤、組織狀態(tài)、風(fēng)味的評價分?jǐn)?shù)穩(wěn)定；口感的評價分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢。這是由于隨著果膠添加量的增加，藜麥谷粒營養(yǎng)奶的持水性上升，影響了營養(yǎng)奶的酸度，進(jìn)而影響營養(yǎng)奶的口感評分分?jǐn)?shù)。因而選擇最佳的果膠添加量為0.3%。

圖7 果膠添加量對感官評價結(jié)果的影響

將感官評價結(jié)果均一化后進(jìn)行QDA分析，結(jié)果表明，當(dāng)果膠添加量為0.3%時，藜麥谷粒營養(yǎng)奶的色澤均勻，組織狀態(tài)均勻細(xì)膩、表面光滑，口感潤滑、藜麥和奶香味濃郁，及感官評分，其標(biāo)準(zhǔn)化值分別為0.93、0.97、0.96、0.98和0.98，均高于果膠添加量為0.2%時，藜麥谷粒營養(yǎng)奶的色澤、組織狀態(tài)、口感及風(fēng)味標(biāo)準(zhǔn)化值（圖8）。說明果膠添加量為0.3%時，藜麥營養(yǎng)谷粒奶的品質(zhì)最好。

圖8 不同果膠添加量營養(yǎng)奶感官品質(zhì)QDA分析

2.2 正交試驗結(jié)果分析

通過Design-Expert分析軟件對藜麥谷粒營養(yǎng)奶工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析，根據(jù)因素水平設(shè)計L9（34）正交試驗見表1，并對其結(jié)果進(jìn)行正交試驗分析，最終得到一個最佳的藜麥谷粒營養(yǎng)奶配方見表3。由表3可知，各因素對藜麥谷粒營養(yǎng)奶工藝影響的主次的順序為：C＞A＞D＞B，即：發(fā)酵劑＞藜麥谷粒＞果膠＞白砂糖，通過試驗數(shù)據(jù)分析可得最佳因素水平組為：C2A2D2B2，即藜麥谷粒10%、白砂糖5%、發(fā)酵劑5%、果膠0.3%。

表3 正交試驗結(jié)果與極差分析

在最佳工藝條件下制得藜麥谷粒營養(yǎng)奶，并對其進(jìn)行感官評價，結(jié)果如下：色澤均勻，呈淡黃色；組織狀態(tài)均勻細(xì)膩、表面光滑、無氣泡、無乳清析出；風(fēng)味呈現(xiàn)出濃郁的藜麥味、純正的奶香味；口感細(xì)膩、潤滑、酸甜適中。

對各單因素的最佳感官評分進(jìn)行QDA分析，結(jié)果表明，發(fā)酵劑添加量是藜麥谷粒營養(yǎng)奶的色澤、組織狀態(tài)、風(fēng)味和口感的主要影響因素；藜麥谷粒添加量是影響營養(yǎng)奶組織狀態(tài)、風(fēng)味和口感的主要因素（圖9），這與前人的研究結(jié)果一致[24,26]；但對色澤的影響較大，這可能是由于藜麥谷粒的添加使傳統(tǒng)酸奶原有的乳白色呈現(xiàn)淡黃色，導(dǎo)致感官評定過程中評分較低。QDA分析結(jié)果與正交試驗結(jié)果一致。

圖9 不同單因素感官評定結(jié)果QDA分析

3 結(jié)論

通過單因素試驗和正交試驗優(yōu)化藜麥谷粒營養(yǎng)奶的制作工藝，確定藜麥谷粒營養(yǎng)奶最佳工藝參數(shù)：藜麥谷粒10%、白砂糖5%、發(fā)酵劑5%、果膠0.3%。正交試驗和QDA分析得出，該條件下影響藜麥谷粒營養(yǎng)奶的因素主次順序：發(fā)酵劑＞藜麥谷粒＞果膠＞白砂糖。在最佳的工藝條件下，發(fā)酵的藜麥谷粒營養(yǎng)奶色澤呈現(xiàn)淡黃色、凝乳均勻，組織細(xì)膩絲滑，口感酸甜適中、具有咀嚼性，風(fēng)味獨特。藜麥谷粒營養(yǎng)奶具有豐富的營養(yǎng)，屬于保健型營養(yǎng)奶，具有廣闊的市場前景。藜麥谷粒營養(yǎng)奶的研發(fā)為營養(yǎng)奶的多元化提供了新思路，為藜麥系列產(chǎn)品的開發(fā)提供理論參考。