菱角-莲子酸奶的生产工艺研究

魏海香，梁宝东，李湘利，朱九滨，赵 敏，吴自峰

（济宁学院 生命科学与工程系，山东 曲阜 273155）

酸奶中的碳水化合物容易被人体消化，蛋白质易于吸收，维生素和矿物质代谢含量丰富。并且酸奶对肠道菌群有改善作用，可降低血清中胆固醇含量，预防心血管疾病；具有抗肿瘤效果和抗氧化功效，营养价值极高，已经成为人们生活中不可缺少的一种食品和饮料[1]。近20年来，全世界酸奶的消费量逐步提高，酸奶的花色品种也逐渐增多[2]。国外已生产出多种专用酸奶，如减肥酸奶、糖尿病酸奶、胃肠疾病疗效酸奶[3]。莲子性平，味干涩[4]，除含有各种营养素外，还含有许多活性成分如荷叶碱，氧化黄心树宁碱，莲心碱等生物碱。氧化黄心碱有抑制鼻咽癌的作用，莲心碱有降压作用[5]。菱角营养丰富，食菱角可以安中补五脏，不饥轻身[6]，生吃菱能消暑解热，除烦止渴；熟食之则益气健脾，怯病强身[7]。此外，菱角可用于预防胃癌等癌症[8]。

本研究通过用乳酸菌发酵的方法，研制出一种集菱角、莲子和酸奶的保健功能于一体的新型保健酸奶。不仅丰富了酸奶的种类，同时拓宽了鲜菱角和鲜莲子的利用范围，对提高农民收入有着较大的经济效益和现实意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜菱角、莲子、佳宝纯牛奶：市售；蔗糖脂肪酸酯：上海钰通化工科技有限责任公司；分子蒸馏单甘酯：河南省亿特化工产品有限公司；保加利亚乳杆菌（Lactobacillus bulgaricus）和嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）混合干粉剂：北京市中关村科技贸易有限公司。

浓硫酸、硫酸铜、硫酸钾、硼酸、氢氧化钠、盐酸：天津市化学试剂六厂分厂；无水乙醇、氨水、乙醚：莱阳经济技术开发区精心化工。以上试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

HZF-A200电子天平：福州华志科学仪器有限公司；C21-RH2104美的多功能电磁炉：广东美的生活电器制造有限公司；JYL-C020九阳料理机：九阳股份有限公司；BCD-206TM海尔冰箱：青岛海尔股份有限公司；YXQ-SG46手提式压力蒸汽灭菌器：上海印溪仪器仪表有限公司；HZQ-X160恒温振荡培养箱：苏州培英实验设备有限公司；SRH-60均质机：温州奥盛机械科技有限公司；BANT-922 pH酸度计：广州罡然机电设备有限公司；LB-80手持糖度计：广州市铭睿电子科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 菱角-莲子酸奶加工工艺流程

1.3.2 操作要点

菱角汁的制备：挑选无污染、无病虫害、七八成熟的的新鲜菱角[9]，放入蒸锅中在电磁炉上蒸煮30 min，剥去外壳及残余内表皮，用流水冲洗干净。按菱角∶水为1∶12（g∶mL）的比例[10]，用九阳料理机进行打浆，将浆液过滤后煮20 min，冷却待用。

莲子汁的制备：挑选新鲜的无虫蛀，无变质的嫩莲子，去皮，按莲子∶水为1∶8（g∶mL）的比例用九阳料理机进行打浆，将浆液过滤。

调配：按比例将菱角汁、莲子汁原料乳中制成混合原料液，再按一定比例加入稳定剂和蔗糖，充分搅拌后均匀。

均质：将上述混合原料液预热到60～70 ℃后，在20 MPa条件下均质。

灭菌、冷却：将均质后的料液放入100 ℃下高压蒸汽灭菌锅中灭菌15 min[11]，灭菌后迅速冷却至40 ℃左右。

接种发酵：接入保加利亚乳杆菌（Lactobacillus bulgaricus）和嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）混合干粉剂后进行搅拌，使料液与菌种充分混合，密封。于最适温度42 ℃条件下在培养箱中发酵[12]；发酵结束后，将产品取出冷却至室温。

后熟：在4～6 ℃条件下进行后发酵冷藏，12 h后成品[13]，目的在于促进芳香物质产生，增加制品的黏稠度以提高品质。

检验：对成品进行感官指标、理化指标及微生物指标检测。

1.3.3 配方优化单因素试验

菱角汁添加量的确定：分别将菱角汁按10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%的添加量加入牛乳中，接入0.2%的发酵剂，42 ℃发酵5 h，以感官评价和乳酸菌数进行评定。

莲子汁添加量的确定：分别将莲子汁按2%、3%、4%、5%、6%、8%、10%的添加量加入牛乳中，接入0.2%的发酵剂，42 ℃发酵5 h，以感官评价和乳酸菌数进行评定。

蔗糖添加量的确定：分别将蔗糖按4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%的添加量加入牛乳中，接入0.2%的发酵剂，42 ℃发酵5 h，以感官评价和乳酸菌数进行评定。

1.3.4 配方优化正交试验

由于菌种的添加量对酸奶的品质及凝固效果非常重要，根据传统酸奶的菌种的添加量，试验选择菌种的添加量为0.1%、0.2%、0.3%。以牛乳为基本原料，分别按比例加入菱角汁，莲子汁、蔗糖、接种量4个因素进行L9（34）的正交试验，因素与水平见表1。以酸奶的感官评分为指标，确定菱角莲子酸奶的最佳配方。

表1 酸奶配方优化正交试验因素与水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for yogurt formula optimization

1.3.5 稳定剂和发酵时间的确定

试验中由于添加了菱角汁和莲子汁，所以需要添加一定量的稳定剂促进产品的形态和口感。试验中加入蔗糖脂肪酸酯和分子蒸馏单甘酯，以乳清析出量和感官评分为标准确定稳定剂的用量和复配比例。

按正交试验确定的最佳工艺组合在42 ℃的恒温培养箱中发酵，通过考察pH及感官评分确定发酵时间。

1.3.6 检测指标

（1）感官指标

参考常海军等[14]感官评价方法，选取10人，按表2中具体评分标准进行评分，满分100分，结果取平均值[15]。

表2 菱角-莲子酸奶感官评价标准Table 2 Sensory evaluation criterion of water chestnut-lotus seed yoghurt

（2）理化指标

乳脂肪的测定采用国际标准法罗兹-哥特里法；pH测定采用pH计；乳清析出量的测定：在4 ℃条件下，将100 g凝固酸奶析出的乳清用胶头滴管析出，收集并测定乳清量（mL）；糖度的测定采用糖度计；蛋白质的测定采用凯氏定氮法。

（3）微生物指标

乳酸菌活菌数的测定采用GB 4789.35—2010《乳酸菌检验》中的平板计数法；大肠杆菌的测定采用GB 4789.3—2010《大肠菌群计数》中的平板计数法；金黄色葡萄球菌采用GB 4789.10—2010《金黄色葡萄球菌检验》中的方法进行检测；沙门氏菌采用GB 4789.4—2010《沙门氏菌检验》中的方法进行检测。

2 结果与分析

2.1 菱角汁添加量的确定

分别将10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%的菱角汁添加到原料乳中，考察菱角汁添加量对酸奶感官质量及乳酸菌数的影响，结果见图1。

图1 菱角汁添加量对感官评分和乳酸菌数的影响Fig.1 Effect of water chestnut juice addition on sensory evaluation score and lactic acid bacteria number

由图1可知，当菱角汁添加量是10%，虽然活菌数很多，但几乎没有菱角汁的风味。当菱角汁是15%时，酸奶的感官评分最高。当添加量＞20%时，酸奶的感官评分随着菱角汁添加量的增加而降低；酸奶中乳酸菌数随着菱角汁的添加量增加而减少。这是由于菱角汁添加量＞20%时，牛奶的比例减少，整体的蛋白质和乳糖含量降低，不利于乳酸菌的生长。所以，菱角的添加量选择10%～20%。

2.2 莲子汁添加量的确定

分别将2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%的莲子汁添加到原料乳中，考察莲子汁添加量对酸奶感官质量及乳酸菌数的影响，结果见图2。

由图2可知，当莲子汁添加量是2%时，没有莲子汁的清香味，当添加量是3%时，略有莲子的清香味，而且酸奶凝固效果很好，当添加量是4%时，莲子清香味较明显，但整体风味不如添加3%的量风味好。当莲子汁的添加量＞3%时，虽然莲子的味道浓郁，但口感不佳，而且乳酸菌数下降幅度很大，凝固效果不佳。所以莲子的添加量应控制在2%～4%。

图2 莲子汁添加量对感官评分和乳酸菌数的影响Fig.2 Effect of lotus seed juice addition on sensory evaluation score and lactic acid bacteria number

2.3 蔗糖添加量的确定

将质量分数为4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%的蔗糖添加到原料乳中，考察蔗糖添加量对酸奶感官质量及乳酸菌数的影响，结果见图3。

图3 蔗糖添加量对感官评价和菌种数量的影响Fig.3 Effect of sucrose addition on sensory evaluation score and lactic acid bacteria number

由图3可知，蔗糖的添加量＜7%时，活菌数数量增加，但添加量少时，酸奶口味太酸，当添加量为8%时，感官评分最高，这时活菌数虽然稍有下降，但酸奶口感爽滑，酸甜适当。当蔗糖的添加量＞8%时，随着添加量的增加，活菌数下降明显，酸奶口感太甜，乳清析出量明显增多。因此，蔗糖的添加量可选择6%～8%。

2.4 配方优化正交试验

在单因素试验的基础上，以感官评分为考察指标，菱角汁、莲子汁、蔗糖、接种量4个因素进行正交试验，结果与分析见表3，方差分析见表4。

表3 酸奶配方优化正交试验结果与分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for yogurt formula optimization

由表3可知，对酸奶的品质影响顺序为A＞C＞B＞D，即菱角汁添加量对产品影响最显著，接种量次之，蔗糖添加量影响最小。试验得出的最佳配方为A2B1C3D3，即菱角汁添加量为15%，莲子汁添加量为2%，接种量为0.3%，蔗糖加量为8%。在此最佳配方下进行验证试验，产品色泽均匀，口感柔和细腻，拥有菱角、莲子的独特清香味，感官评分为97分。

表4 正交试验结果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal experiment results

由表4可知，菱角汁，莲子汁和菌种添加量对产品影响极显著，蔗糖添加量影响显著，与正交试验极差分析结果相同。

2.5 稳定剂的种类及用量的试验结果

取发酵好的酸奶在冷藏条件放置72 h，通过观察分层现象和测定析水量确定蔗糖脂肪酸酯和分子蒸馏单甘酯稳定剂的复配效果，结果见表5。

由表5可知，发现1～3号出现分层现象，乳清析出量较多；4～8号分层不明显，乳清析出量也比较多；9号未出现分层现象，只有微量的乳清析出。因此，最终选取的稳定剂即用量为0.3%的蔗糖脂肪酸酯，1.2%的分子蒸馏单甘酯。

表5 稳定剂的种类及用量的试验结果分析Table 5 Results and analysis of stabilizer kind and quantity

2.6 发酵时间的确定

按照正交试验得出的最佳工艺组合，加入0.3%的蔗糖脂肪酸酯和1.2%的分子蒸馏单甘酯，在42 ℃条件下发酵，考察发酵时间对酸奶pH值和感官品质的影响，结果见表6。

表6 发酵时间的确定Table 6 Determination of fermentation time

由表6可知，当发酵时间＜4.0 h时，酸奶不凝固，当发酵时间为4.0 h时，虽然已经凝固，但凝固效果不好，风味不佳。发酵时间为5.0 h时，凝固良好，所得酸奶口感润滑，酸甜适当，风味良好。因此最终选择发酵时间为5.0 h。

3 产品质量指标

3.1 感官指标

菱角莲子酸奶为乳白色，色泽均匀有光泽，凝固良好，质地均匀；口感柔和润滑，味道纯正，酸甜适当，有独特的菱角、莲子的香气。

3.2 理化指标

蛋白质3.3%，脂肪3.1%，酸度88.9°T，非脂肪乳固体为10.2%，达到国标要求。

3.3 微生物指标

乳酸菌数≥1×106CFU/mL，大肠杆菌群≤90MPN/100 mL，无金黄色葡萄球菌和沙门氏菌，符合国标GB 19302—2010《发酵乳》的要求。

4 结论

本试验最终确定的菱角-莲子发酵酸乳的最优生产工艺为：15%的菱角汁，2%的莲子汁，0.3%的接种量，8%的蔗糖。菱角汁对产品影响最显著，接种量次之，蔗糖影响最小。稳定剂为0.3%的蔗糖脂肪酸酯及1.2%的分子蒸馏单甘脂，在42 ℃下发酵5.0 h。此条件下发酵的酸奶口味纯正，组织状态稳定，产品的质量指标符合国标。

[1]李 靖，陈 伟，程 芳.灵芝-白灵菇酸奶配方的优化及其营养成分分析[J].食品与发酵工业，2012，38（6）：122-127.

[2]任亚梅，田子卿，赵 玉.分层果酱酸奶的研制[J].中国食品学报，2013，13（3）：73-77.

[3]刘丽媛，郭 冉，潘 娟.紫薯枸杞酸奶发酵工艺研究[J].食品科技，2012，37（8）：104-107.

[4]陆钦尧，黎 明.益寿中草药选解[M].北京：人民卫生出版社，1987.

[5]原德树，周文凤，牛小明.银耳莲子汁饮料加工技术及配方研究[J].中国食品添加剂，2011（1）：172-177.

[6]盛占武，孙志高，鄯晋晓.菱角的保健功能及其产品开发进展[J].食品研究与开发，2006，127（9）：160-163.

[7]梁锦丽.菱角的营养保健功能及其产品开发进展[J].农产品加工，2009（11）：78-96.

[8]赵文亚.菱角的营养保健功能及开发利用[J].农产品加工，2007（12）：43-44.

[9]李 妍，宋雯雯，侯田莹.成熟度对菱角采后品质和生理生化变化的影响[J].食品工业科技，2006，27（5）：170-173.

[10]魏海香，梁宝东，王晓强.菱角-红豆-黑豆复合保健饮料的研制[J].食品科技，2014，39（1）：111-116.

[11]崔国梅，叶文峰.苦瓜金银花复合饮料的研制[J].饮料工业，2008（11）：12-14.

[12]全永亮，黄贤刚，管 斌.甜玉米汁大豆发酵酸奶的研制[J].中国酿造，2009，28（9）：161-164.

[13]魏 明，赵 博.南瓜发酵酸奶的工艺研究[J].食品工业科技，2007，28（10）：171-174.

[14]常海军，王 强，周文斌.仙人掌蜂蜜复合保健酸奶的工艺优化[J].贵州农业科学，2011，39（4）：191-194.

[15]DANSBY M Y,BOVELL-BENJAMIN A C.Sensory characterization of a ready-to-eat sweet potato breakfast cereal by descriptive analysis[J].Food Sci,2003,68(2):706-709.