牡丹花蕊酸奶加工工藝參數(shù)優(yōu)化*

李 敏，魏春秀,金春艷，曹舒舒，高 霞

(1.菏澤學(xué)院農(nóng)業(yè)與生物工程學(xué)院微生物重點實驗室,山東 菏澤 274015; 2.山東省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站,山東 濟南 250100;3.濱州市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局,山東 濱州256600)

酸奶是牛奶經(jīng)乳酸菌發(fā)酵而制成的一種奶制品.酸奶在發(fā)酵的過程中，乳中脂肪被分解為脂肪酸，乳糖轉(zhuǎn)化成乙醇、乳酸等小分子物質(zhì)，酸奶比鮮奶更有易于身體健康，且質(zhì)地細膩，風(fēng)味濃郁等特點，深受國內(nèi)外消費者的喜好，自2017年以來，酸奶消費額增長速度遠超純牛奶[1].

牡丹(PaeoniasuffruticosaAndr.)是多年生灌木，具有較高的觀賞和藥用價值，在中國已有2 000年的栽培歷史，分布于全國各地.牡丹渾身都是寶，中醫(yī)古書記載牡丹根用在桂附地黃丸[2]、肝康復(fù)水丸劑[3]和其他中藥方劑中，主治寒熱，中風(fēng)，驚癇邪氣，除瘀血，安五臟，療癰瘡,心腦血管等疾病[4].牡丹籽油因含有較高的亞麻酸，于2011年3月被中國衛(wèi)生部列入“新資源食品”——食用油之一,被有關(guān)專家稱為“世界上最好的油”[5].牡丹花被開發(fā)成花脯[6]、牡丹花茶[7]等產(chǎn)品.在牡丹花中占較大比例的牡丹花蕊研究主要有：牡丹花蕊醇提取物的有效成分(如：蘆丁、槲皮素和芍藥苷等)，具有顯著降低小鼠的血糖指數(shù)，提高HUVEC 細胞的抗氧化能力[8-9].羅磊從牡丹花蕊中提取黃酮，發(fā)現(xiàn)其具有提高RAW264.7巨噬細胞抗氧化性，并存在劑量的依賴性[10].研究發(fā)現(xiàn)，牡丹花蕊中還含有一定含量的角鯊烯[11]、阿拉伯糖、沒食子酸、亞麻酸等營養(yǎng)成分[8].總的來看，牡丹花蕊的研究主要集中在功能成分提取、含量測定及其生理功能.將牡丹花蕊的功能成分開發(fā)成產(chǎn)品鮮有報道，本文將牡丹花蕊提取液按一定的比例與牛奶混合，在乳酸發(fā)酵劑作用下形成具有天然、營養(yǎng)、健康和保健功能的牡丹花蕊酸奶，本研究旨在為牡丹花蕊酸奶工業(yè)化生產(chǎn)提供理論支持.

1 材料與方法

1.1 材料

牡丹花蕊、乳酸發(fā)酵劑、蔗糖、奶粉.

1.2 方法

1.2.1 牡丹花蕊提取液制備

取牡丹花花蕊→40 ℃下烘干至恒重→去除花藥→獲得干燥的花蕊→浸泡30 min(牡丹花蕊∶水=1∶4)→榨汁→過濾→獲得牡丹花蕊提取液.

1.2.2 酸奶制作過程

牛奶→按一定比例與牡丹花蕊提取液混合→均質(zhì)→加入蔗糖、乳酸發(fā)酵劑→混合均勻→灌裝→發(fā)酵→冷藏→牡丹花蕊酸奶成品.

1.3 實驗設(shè)計

1.3.1 單因素實驗設(shè)計

1) 奶水比對牡丹花蕊酸奶的影響

將奶粉與水按1∶4，1∶5，1∶6，1∶7，1∶8比例混合形成液態(tài)奶，添加牡丹花蕊提取液為5%、乳酸發(fā)酵劑添加量為1%、蔗糖添加量為6%，置于42 ℃下發(fā)酵，4 ℃下冷藏6 h，即得到不同奶水比的牡丹花蕊酸奶.不同處理進行三次重復(fù)，后面所有實驗處理均進行三次重復(fù).

2) 蔗糖添加量對牡丹花蕊酸奶的影響

將奶粉與水按1∶6比例混合形成液態(tài)奶，添加牡丹花蕊提取液為5%、乳酸發(fā)酵劑添加量為1%、蔗糖添加量為2%,4%,6%,8%,10%，置于42 ℃下發(fā)酵，4 ℃下冷藏6 h，即得到不同蔗糖添加量的牡丹花蕊酸奶.

3) 牡丹花蕊提取液添加量對牡丹花蕊酸奶的影響

將奶粉與水按1∶6比例混合形成液態(tài)奶，添加牡丹花蕊提取液為0%，5%，10%,15%,20%、乳酸發(fā)酵劑添加量為1%、蔗糖添加量為6%，置于42 ℃下發(fā)酵，4 ℃下冷藏6 h，即得到不同牡丹花蕊提取液的牡丹花蕊酸奶.

4) 乳酸發(fā)酵劑添加量對牡丹花蕊酸奶的影響

將奶粉與水按1∶6比例混合形成液態(tài)奶，添加牡丹花蕊提取液為5%、乳酸發(fā)酵劑添加量為0.5%，1%，1.5%,2%，2.5%、蔗糖添加量為6%，置于42 ℃下發(fā)酵，4 ℃下冷藏6 h，即得到不同發(fā)酵劑添加量的牡丹花蕊酸奶.

5) 發(fā)酵溫度對牡丹花蕊酸奶的影響

將奶粉與水按1∶6比例混合形成液態(tài)奶，添加牡丹花蕊提取液為5%、乳酸發(fā)酵劑添加量為1%、蔗糖的添加量為6%，分別置于34 ℃、38 ℃、42 ℃、46 ℃、50 ℃下發(fā)酵，4 ℃下冷藏6 h，即得到不同溫度下的牡丹花蕊酸奶.

1.3.2 牡丹花蕊酸奶優(yōu)化

在單因素實驗的基礎(chǔ)上，通過正交試驗對奶水比，牡丹花蕊提取液添加量，蔗糖添加量，乳酸發(fā)酵劑添加量，發(fā)酵溫度等5因素進行優(yōu)化實驗，各因素水平表，見表1所示.

表1 正交因素水平表

1.3.3 牡丹花蕊酸奶的感官評價和理化指標(biāo)

1) 牡丹花蕊酸奶的感官評價

牡丹花蕊酸奶的感官評價由本專業(yè)老師和學(xué)生共15人對其進行品評和打分，處理評價結(jié)果取平均值，評價標(biāo)準(zhǔn)見表2.

表2 牡丹花蕊酸奶感官評價標(biāo)準(zhǔn)

續(xù)表

2) 牡丹花蕊酸奶理化指標(biāo)

a. 乳清析出測定

將成品酸奶杯輕輕傾斜，觀察是否有乳清析出，若有乳清析出，收集乳清稱重，用公式 (1)計算乳清析出率.

(1)

b.失重測定

失重為酸奶發(fā)酵前:奶+瓶的質(zhì)量為M1，酸奶發(fā)酵后:奶+瓶的質(zhì)量為M2，二者差值即為失重，即公式(2).

失重=M1-M2

(2)

c.酸度測定

根據(jù) GB 5009.239-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品酸度的測定》測定酸奶酸度.

d.酸奶持水性測定

準(zhǔn)確稱取成品酸奶20 g，置于3 000 r/min離心20 min，傾出上清液，稱量M1.計算公式如下.

持水性(%)=[(20-M1)/20]×100%

(3)

e.脫水收縮值測定

稱取10 g成品酸奶，置于裝有定量濾紙的漏斗中過濾，漏斗下放置刻度試管，靜止2 h，讀取試管體積V，按公式(4)計算酸奶脫水收縮值.

脫水收縮值(%)=(V/10)×100%

(4)

2 結(jié)果分析

2.1 不同單因素對牡丹花蕊酸奶的影響

從表3可以看出，隨著奶水比的增加，牡丹花蕊酸奶失重呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢，在奶水比為1∶7時失重達到最大為1.14±0.205 g，但與其他處理相比不呈現(xiàn)顯著性差異；酸度隨著奶水比增加呈現(xiàn)逐漸下降趨勢，各處理差異顯著，這可能是因為1∶4奶水比的干物質(zhì)含量高，利于微生物的生長和繁殖，從而產(chǎn)酸較多；牡丹花蕊酸奶持水性隨著奶水比的增加呈現(xiàn)下降趨勢，且奶水比超過1∶6時，各處理持水性差異不顯著；奶水比1∶4的脫水收縮值與其他處理相比呈現(xiàn)顯著性差異，1∶5和1∶6的奶水比差異不顯著.1∶8奶水比有乳清析出，乳清析出率為0.89%，其他配比均無乳清析出.因此適宜奶水比為1∶6.

表3 不同奶水比對牡丹花蕊酸奶的影響

從表4可以看出，隨著蔗糖添加量的增加，牡丹花蕊酸奶均無乳清析出，失重和脫水收縮值并無顯著差異，但是脫水收縮值隨蔗糖添加量的增加而增加，這可能是因為蔗糖促進乳酸菌快速生長，產(chǎn)酸量過多所致；牡丹花蕊酸奶酸度呈現(xiàn)下降趨勢，蔗糖添加量2%或4%的酸奶酸度略高于其他的添加量，但二者差異不顯著.隨著蔗糖添加量的增加，持水性呈現(xiàn)增加趨勢，2%蔗糖添加量的持水性與其他處理相比呈現(xiàn)顯著差異.考慮各理化指標(biāo)，適宜的蔗糖添加量為4%.

表4 不同蔗糖添加量對牡丹花蕊酸奶的影響

從表5可以看出，隨著牡丹花蕊提取液添加量的增加，牡丹花蕊酸奶失重、酸度和脫水收縮值無顯著性差異，牡丹花蕊提取液0～5%添加量酸奶酸度顯著高于10%以上的添加量；脫水收縮值呈現(xiàn)先上升后下降趨勢，當(dāng)添加量為15%時，脫水收縮值達到最大為32%±0.045%.持水性隨著添加量的增加呈現(xiàn)下降趨勢，添加量0～5%、10%～15%和20%之間均呈現(xiàn)顯著性差異，牡丹花蕊提取液添加量為20%時，酸奶的持水性最差為58.19%±0.021%，酸奶質(zhì)地不均勻.根據(jù)酸度和持水性，牡丹花蕊提取液的適宜添加量為5%.

表5 不同牡丹花蕊提取液添加量對牡丹花蕊酸奶的影響

從表6可以看出，隨著乳酸發(fā)酵劑添加量的增加，牡丹花蕊酸奶均無乳清析出，失重、酸度和脫水收縮值均無顯著性差異，酸奶酸度隨乳酸發(fā)酵劑添加量的增加而增加，這可能與乳酸菌數(shù)量的增加使其產(chǎn)酸較多而致；乳酸發(fā)酵劑添加量2.5%與0.5%的持水性呈現(xiàn)顯著差異，而其他三個處理無顯著性差異.

表6 不同乳酸發(fā)酵劑添加量對牡丹花蕊酸奶的影響

從表7可以看出，隨著牡丹花蕊酸奶發(fā)酵溫度的增加，牡丹花蕊酸奶失重和脫水收縮值無顯著性差異.酸度則隨著溫度的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，38～46 ℃發(fā)酵酸奶的酸度顯著高于34 ℃和50 ℃，這可能是因為溫度過高或過低均抑制微生物的生長，微生物的數(shù)量少，產(chǎn)酸略低.在34～38 ℃下發(fā)酵形成的酸奶持水性無差異，但其持水性顯著優(yōu)于50 ℃.所有溫度處理下的牡丹花蕊酸奶均無乳清析出.綜合考慮各指標(biāo)，牡丹花蕊酸奶的適宜發(fā)酵溫度為42 ℃.

表7 不同溫度對牡丹花蕊酸奶的影響

2.2 牡丹花蕊酸奶優(yōu)化

在單因素實驗的基礎(chǔ)上對5因素(奶水比、蔗糖、牡丹花蕊提取液、乳酸發(fā)酵劑和溫度)進行正交優(yōu)化，以感官評價為標(biāo)準(zhǔn),如表8所示.牡丹花蕊酸奶的最佳配方為奶水比1∶7，蔗糖添加量3%，牡丹花蕊提取液添加量5%，乳酸發(fā)酵劑添加量0.8%，42 ℃時的發(fā)酵溫度最佳.5因素對牡丹花蕊酸奶感官品質(zhì)影響的大小順序為：溫度>牡丹花蕊提取液>蔗糖添加量>乳酸發(fā)酵劑添加量>奶水比.

表8 牡丹花蕊酸奶正交優(yōu)化表

3 結(jié)論

本文通過5因素進行牡丹花蕊酸奶的單因素實驗，獲得相對適宜的單因素分別為 奶水比為1∶6，蔗糖添加量為4%，牡丹花蕊提取液添加量為5%，乳酸發(fā)酵劑添加量為1%，在42 ℃下發(fā)酵較好.在單因素的基礎(chǔ)上進行優(yōu)化實驗獲得牡丹花蕊酸奶的最佳配方和最佳發(fā)酵溫度為奶水比1∶7，蔗糖添加量3%，牡丹花蕊提取液添加量5%，乳酸發(fā)酵劑的添加量為0.8%，發(fā)酵溫度42 ℃.