凝固型風味荸薺發(fā)酵酸奶的工藝優(yōu)化研究

秦璇璇，Maryna Samilyk，羅楊合

1 賀州學院，廣西賀州 542800

2 烏克蘭蘇梅國立農(nóng)業(yè)大學，烏克蘭蘇梅 999146

0 引言

荸薺，別名馬蹄，地栗，是莎草科荸薺屬多年水生草本植物的地下球莖[1]，在中國的廣西、湖北、江蘇等地大量種植。荸薺呈扁圓形，深紫紅色皮，風味獨特、脆嫩、多汁而甜，富含多種營養(yǎng)成分。據(jù)測定，每百克荸薺鮮品中，含水分68 g，蛋白質(zhì)1.5 g，脂肪0.1 g，碳水化合物21.8 g，富含鈣、磷、鐵等礦物質(zhì)元素，B族維生素、C、胡蘿卜素等維生素[2]；荸薺皮中含有黃酮、多糖、皂苷、多酚等多種生物活性成分。黃酮是一種重要的生物活性成分，可消炎、鎮(zhèn)痛、抗氧化、抗腫瘤等，被廣泛應(yīng)用到食品藥物等領(lǐng)域[3～6]。多糖是一種重要的生物活性物質(zhì)，具有清除自由基、保護生物膜、延緩衰老、減肥、降血糖、促進消化等作用[7～12]。皂苷具有較高的醫(yī)學價值，是許多中草藥的重要組成部分，具有抗氧化、抗菌、降血糖、降血脂等藥理學作用[13]。多酚類具有抗腫瘤、抗突變、抗脂質(zhì)過氧化、抗氧化等生物活性[14～16]。中醫(yī)學認為，荸薺味甘，性微寒，具有清熱生津，涼血解毒、化痰消積等作用[17]。臨床醫(yī)學上采用荸薺甘蔗百合汁治療慢性咽炎，效果佳[18]。

我國荸薺的主要消費方式為鮮銷，小部分以馬蹄糕、馬蹄飲料等作為食品原料開發(fā)[19，20]。劉海燕等[21]以鮮牛奶、荸薺果粒和沙棘果汁為原料，接入發(fā)酵劑，研發(fā)荸薺沙棘復合酸奶；李殿鑫等[22]對荸薺果脯的工藝進行優(yōu)化；周文斌等[23]利用荸薺汁、脫脂牛乳等進行了荸薺風味發(fā)酵乳的研制。

酸奶是一種受大眾歡迎的乳制品，不僅具有純牛奶的豐富營養(yǎng)，其中的乳糖也能被乳酸菌利用，產(chǎn)生乳酸[24]，減少了乳糖不耐受癥狀的發(fā)生，同時乳酸還能消除人體自由基，增強抗氧化性，減少癌癥等疾病的發(fā)生，延緩衰老[25]。此外，乳酸菌發(fā)酵能也合成多種維生素[26，27]。將荸薺添加到發(fā)酵乳中，乳桿菌屬及乳酸鏈球菌屬發(fā)酵會對對果蔬中維生素種類及含量產(chǎn)生較大影響[28]，會大大提高發(fā)酵乳中的維生素的種類和含量，從而提升產(chǎn)品的保健性能。

荸薺以其清爽的風味為大眾所喜愛，為促進荸薺在乳制品中的開發(fā)和利用，本研究以荸薺為主要原料之一，選取荸薺添加量、蔗糖添加量、發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度設(shè)計單因素試驗，以感官評價、黏度、酸度作為評價指標，在單因素試驗基礎(chǔ)上結(jié)合正交試驗優(yōu)化凝固型荸薺發(fā)酵酸奶的加工工藝，開發(fā)一款風味獨特、營養(yǎng)豐富的荸薺保健發(fā)酵酸奶。

1 試驗

1.1 主要材料與試劑

荸薺、白砂糖（市售）；純牛奶，內(nèi)蒙古蒙牛乳業(yè)有限公司；菌種（嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌），昆山佰生優(yōu)生物科技有限公司。

1.2 主要儀器與設(shè)備

恒溫培養(yǎng)箱PH-O70A，上海一恒科學儀器有限公司；九陽高速破壁調(diào)理機、NDJ-8S數(shù)顯黏度計，邦西儀器科技有限公司；電子天平，賽多利斯科學儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 工藝要點

（1）荸薺的處理

選擇新鮮，無蟲眼，大小一致，表皮完好的荸薺為試驗原料，浸泡30 min，清洗干凈，去皮切丁，沸水熱燙3 min備用。

（2）容器的滅菌

250 mL玻璃罐頭瓶，清洗干凈，沸水中15 min滅菌，烘箱烘干，降溫待用。

（3）打漿

荸薺丁置于燒杯，加入蔗糖，加入純牛奶定容，轉(zhuǎn)移到破壁機，打漿處理10 min，濾布濾除大顆粒，轉(zhuǎn)移至玻璃罐頭瓶，75 ℃巴氏殺菌30 min，冷卻待用。

（4）發(fā)酵

加入發(fā)酵菌劑，攪拌均勻，恒溫箱中發(fā)酵，待得到凝固狀態(tài)良好的發(fā)酵酸奶，入冰箱冷卻24 h。

1.4 優(yōu)選試驗

1.4.1 荸薺添加量對酸奶品質(zhì)的影響

設(shè)定荸薺的添加量分別為6%、10%、14%、18%、22%（m/V），蔗糖添加量為8%（m/V），發(fā)酵溫度40 ℃，發(fā)酵時間5 h，樣品體積250 mL進行試驗，以荸薺添加量為0作為空白試驗，以感官評價、酸度和黏度作為評價指標，探究荸薺添加量對酸奶品質(zhì)的影響。

1.4.2 糖添加量對荸薺酸奶品質(zhì)的影響

設(shè)定糖添加量為4%、6%、8%、10%，荸薺添加量為10%，發(fā)酵溫度40 ℃，發(fā)酵時間5 h，樣品體積250 mL，以感官評價為評價指標，探究糖添加量對發(fā)酵酸奶品質(zhì)的影響。

1.4.3 發(fā)酵時間對荸薺發(fā)酵酸奶品質(zhì)的影響

設(shè)定發(fā)酵時間分別為4 h、5 h、6 h、7 h，發(fā)酵溫度為40 ℃，荸薺添加量為10%，蔗糖添加量為8%，樣品體積250 mL，以感官評價為評價指標，探究發(fā)酵時間對發(fā)酵酸奶品質(zhì)的影響。

1.4.4 發(fā)酵溫度對荸薺酸奶品質(zhì)的影響

設(shè)定發(fā)酵溫度為38 ℃、40 ℃、42 ℃、44 ℃，以荸薺添加量為10%，蔗糖添加量為8%，發(fā)酵時間5 h，樣品體積250 mL，以感官評價為評價指標，探究發(fā)酵溫度對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

1.5 分析方法

1.5.1 感官評價

以專業(yè)人員共10 人組成質(zhì)量評定小組，進行產(chǎn)品質(zhì)量感官鑒定。感官評價表如下表1所示。

表1 荸薺發(fā)酵酸奶感官評價表

1.5.2 酸度測定

按GB 5009.239-2016第一法[28]進行測定。

1.5.3 黏度測定

用NDJ-8S數(shù)顯黏度計直接測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同荸薺原漿添加量對發(fā)酵酸奶品質(zhì)的影響

從表2可以看出，當樣品中荸薺添加量為14%時，樣品的感官品質(zhì)是最好的，荸薺的添加量會對產(chǎn)品的組織狀態(tài)產(chǎn)生重要影響。當荸薺的添加量低于18%時，產(chǎn)品組織狀態(tài)均勻，口感細膩；當樣品的荸薺添加量高于18%，樣品出現(xiàn)分層，上層出現(xiàn)粗糙孔隙，口感粗糙，產(chǎn)品質(zhì)量下降。由表3可以看出，隨著荸薺添加量的增加，酸奶黏度整體呈上升趨勢，荸薺添加量對發(fā)酵酸奶黏度產(chǎn)生顯著影響；隨著荸薺添加量的增加，酸奶的酸度呈現(xiàn)逐步下降的趨勢。荸薺添加量對發(fā)酵酸奶的酸度產(chǎn)生顯著影響。

表2 不同荸薺添加量的發(fā)酵酸奶的品質(zhì)影響

表3 不同荸薺添加量對發(fā)酵酸奶黏度和酸度的影響

2.2 不同蔗糖添加量對發(fā)酵酸奶品質(zhì)的影響

根據(jù)感官評價表11判斷不同蔗糖添加量對發(fā)酵產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響蔗糖添加量對于產(chǎn)品的黏度，酸度，組織狀態(tài)，風味等均為顯著影響，糖的添加主要影響產(chǎn)品的口感滋味。當糖的添加量為6%時，口感滋味是最好的。

2.3 不同發(fā)酵時間對發(fā)酵酸奶品質(zhì)的影響

根據(jù)表1判斷不同發(fā)酵時間對發(fā)酵酸奶組織狀態(tài)和滋味的影響。發(fā)酵時間對于酸奶成品的品質(zhì)具有顯著影響，發(fā)酵時間主要影響產(chǎn)品的組織狀態(tài)和風味，當發(fā)酵時間是6 h時，發(fā)酵酸奶的組織狀態(tài)是最好的，同時產(chǎn)品滋味最好。

2.4 不同發(fā)酵溫度對發(fā)酵酸奶品質(zhì)的影響

考察不同發(fā)酵溫度對發(fā)酵酸奶組織狀態(tài)和風味及酸度方面的影響。當發(fā)酵溫度低于40℃時，荸薺酸奶的發(fā)酵會受到影響，菌種活力不足，表現(xiàn)為荸薺酸奶凝固性差，呈流體狀態(tài)；隨著發(fā)酵溫度的升高，荸薺發(fā)酵酸奶的感官品質(zhì)無明顯變化，組織凝固狀態(tài)有所提升，口感酸度上升， 荸薺的風味逐漸淡化，由于溫度升高導致的揮發(fā)性物質(zhì)的揮發(fā)。40℃是合適的發(fā)酵溫度，此時所得到的酸奶荸薺風味濃郁，酸味柔和，組織狀態(tài)好。

2.5 正交試驗

根據(jù)單因素試驗優(yōu)化的結(jié)果，選擇三個因素：A-發(fā)酵時間、B-蔗糖添加量、C-荸薺添加量作為單因素，進行三因素三水平的試驗，因素水平表如下表4示，選定試驗方案為L9（34）。設(shè)定發(fā)酵溫度為40 ℃，荸薺添加量的三水平為6%、10%、14%，蔗糖添加量的三水平為6%、8%、10%，發(fā)酵時間的三水平為5 h、6 h、7 h，根據(jù)表1判斷感官品質(zhì)，同時考察酸奶的酸度和黏度。

表4 荸薺發(fā)酵酸奶正交試驗因素與水平

通過對表5的試驗數(shù)據(jù)分析可知，對產(chǎn)品感官品質(zhì)影響大小的因素順序為蔗糖添加量＞蔗糖添加量與發(fā)酵時間的交互作用＞馬蹄添加量＞發(fā)酵時間，最佳組合為發(fā)酵時間6 h，蔗糖添加量10%，荸薺添加量1 0%，此時產(chǎn)品組織細膩，滋味適宜，馬蹄風味足。對產(chǎn)品黏度影響大小的順序為發(fā)酵時間＞荸薺添加量＞蔗糖添加量，發(fā)酵時間越久，產(chǎn)品黏度越大。對產(chǎn)品酸度影響大小的順序為：發(fā)酵時間＞馬蹄添加量＞糖添加量，發(fā)酵時間越久，產(chǎn)品酸度越高；馬蹄添加量越多，產(chǎn)品酸度越高。

3 結(jié)論

荸薺以其清爽而獨特的荸薺清香，非常適合于開發(fā)發(fā)酵乳制品，糖添加量對于荸薺風味發(fā)酵乳的品質(zhì)影響是最大的，發(fā)酵時間主要影響產(chǎn)品的酸度和黏度，荸薺風味發(fā)酵酸奶的最佳發(fā)酵組合為：發(fā)酵時間6 h，糖添加量10%，馬蹄添加量10%，在此發(fā)酵條件下所得到的荸薺風味發(fā)酵乳組織狀態(tài)細膩，口感柔和，具有荸薺清爽濃郁的風味。