酶解米糠制作无糖酸奶的工艺研究

左 锋，董洋洋，钱丽丽，迟晓星，姚 笛

（黑龙江八一农垦大学 食品学院，黑龙江 大庆 163319）

米糠中含有丰富的营养物质，如纤维素、半纤维素、维生素、脂肪及矿物质，其蛋白质含量在14%～17%之间，其氨基酸组成与联合国粮农组织（Food and Agriculture Organization，FAO）和世界卫生组织（World Health Organization，WHO)的建议组成接近。除此还含有多种天然生物活性物质，如植酸、阿魏酸酯、γ-生育三烯酚、β-谷甾醇、肌醇、多糖等等。研究表明，米糠对人体具有通便、降低胆固醇、降低血脂作用，对尿结石也有一定的辅助治疗作用[1]，此外，还具有抑制大肠癌变、抗氧化、防辐射、护肤等功效，对血管性头痛、植物神经功能失调等也有一定防治作用[2]。

甜菊甙A3（rebaudioside A3）是一种天然甜味剂，甜度为蔗糖的350～400倍，且在人体中不参与生理、生化反应，在食品领域已将甜菊甙作为甜味剂加以应用[3]，但是，目前以甜菊甙A3作为蔗糖替代品研发米糠无糖酸奶尚无报道。本研究以米糠酶解液和新鲜牛乳为原料，添加甜菊甙A3作为蔗糖替代品，使用保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌制作发酵剂，研制开发米糠无糖酸奶。米糠无糖酸奶的开发不仅可以拓宽米糠的开发利用渠道，还可以增加酸奶的品种，提高其营养保健功能，因此，具有较大的应用价值。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜米糠为实验室稻谷砻谷所得；鲜牛乳：安达伊利乳业有限公司；甜菊甙A3：由黑龙江八一农垦大学食品学院农产品加工实验室结晶纯化制备，纯度＞95%；保加利亚乳杆菌，嗜热链球菌：由黑龙江八一农垦大学食品学院微生物实验室提供；纤维素酶（700 U/g）：食品级，北京挑战生物技术有限公司；其他试剂为分析纯。

1.2 仪器与设备

722型可见分光光度计：四川仪表九厂；ZHWY-2102型全温振荡培养箱：上海精密仪器仪表有限公司；DHP-9272型恒温培养箱、YXQ-LS-100SⅡ高压灭菌锅：上海精宏试验设备有限公司；FA1004型分析天平：上海一恒科技有限公司；MA-2270EGC型微波炉：青岛海尔微波制品有限公司；ScienTZ-04均质机：宁波新艺生物有限公司；JM-100胶体磨：温州龙湾永兴张祥胶体磨厂。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

1.3.2 操作要点

（1）米糠稳定化处理：将新鲜米糠过40目筛，微波功率800 W处理5 min，使米糠脂肪酶失活，解脂酶钝化，得到稳定化米糠。将稳定化米糠按1∶3比例加水混匀，胶体磨均质10 min[4]。

（2）米糠酶解：用纤维素酶酶解米糠中可溶性膳食纤维，酶解添加量1%（以稳定化米糠干基重计算），在pH5.5、温度37 ℃条件下水解2 h[5]，降解大分子纤维素，释放被包裹的蛋白质及矿物质等营养成分。

（3）离心：将酶解液以3 000 r/min转速离心15 min，取上清液。

（4）调配：将酶解上清液与鲜牛乳按一定比例混合，并加入一定量稳定剂（羟丙基二淀粉磷酸酯和琼脂）和甜菊甙A3，进行调配，充分混合均匀，在20 MPa下进行均质[6]。

（5）杀菌：将调配均质液采用95 ℃、15 min杀菌，冷却到40～45 ℃接种。

（6）菌种：将保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌分别制备母发酵剂和工作发酵剂，充分活化后，二者按一定比例混合，无菌环境接种发酵剂[7]。

（7）发酵：接种后的料液置发酵室内发酵，待发酵结束后。取出自然冷却至室温，置于4 ℃冰箱的后熟放置5～6 h[8]。

1.3.3 总酸度测定

按GB 5413.34—2010《乳和乳制品酸度的测定》。

1.3.4 持水力的测定[9]

取酸奶样品10 g装入离心管，室温（22±2）℃下离心，转速5 000 r/min，离心20 min。倾去上清液，离心管倒置10 min后立即称质量，离心沉淀物与样品质量的比值即为持水力。

1.3.5 微生物指标的测定

按GB 4789.18—2010《食品微生物检验乳与乳制品检验》中规定的方法测定。

1.3.6 感官品评

采用100分制评分法，产品感官评分标准见表1。组织20名品评员在饭后2～3 h对产品的色泽、组织状态、滋味、气味进行评分[10-11]，取平均值作为最终感官评分结果。

表1 米糠无糖酸奶感官评分标准Table 1 Sensory evaluation standard of rice bran sugar-free yoghurt

1.3.7 单因素试验

分别考察米糠酶解液添加量、甜菊甙A3添加量、稳定剂添加量对米糠无糖品质的影响，确定酸奶的最佳配方。

1.3.8 正交试验

依据酸奶的发酵条件及菌种的生长特性[8]，以发酵温度、发酵时间、菌种配比及接种量为考察因素，每个因素选取三个水平，进行L9（34）的正交试验设计（见表2），通过对酸奶进行感官评定，确定米糠无糖酸奶的最佳发酵条件。

2 结果与分析

2.1 米糠酶解液添加量对酸奶品质的影响

牛乳中固形物含量是影响酸奶品质的主要因素之一[12-13]，为确定适宜的米糠酶解液添加量，分别以4%、6%、8%、10%、12%的米糠酶解液用量进行试验，考察其对酸奶品质的影响，结果见图1。

图1 米糠酶解液添加量对酸奶品质的影响Fig.1 Effect of hydrolysate addition on yoghurt quality

从图1可知，在一定范围内随米糠酶解液添加量的增大，酸奶的酸度会有一定的上升，这主要由于其中能被乳酸菌利用的有效成分含量增加，促进乳酸菌迅速增长，因此酸奶的酸度有上升的趋势；当米糠酶解液添加量＞10%时，酸奶的酸度有明显下降的趋势。这主要因为随米糠酶解液的增大，乳中固形物质含量也随之增加，发酵基质中水分活度明显降低，从而影响菌体的生长和产酸能力[14]。综合米糠酶解液添加量对成品酸奶的感官品质的影响，确定米糠酶解液添加量为10%时比较适宜。

2.2 甜菊甙A3添加量对酸奶品质的影响

甜菊甙A3能对植物乳杆菌和嗜热链球菌生长特性产生影响[15]，从而影响酸奶的发酵进程，为确定甜菊甙A3添加量，分别添加0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%的甜菊甙A3进行试验，其对酸奶品质的影响见图2。

图2 甜菊甙A3添加量对酸奶品质的影响Fig.2 Effect of stevioside A3 addition on yoghurt quality

从图2可知，随着甜菊甙A3添加量增加，酸度呈先上升后下降趋势，这主要是由于甜菊甙A3在低浓度下对嗜热链球菌生长有促进作用，但随着甜菊甙A3浓度增大，则表现出对嗜热链球菌生长的抑制作用[15]。同时甜菊甙A3添加量＞0.08%，酸奶涩味加重，组织状态变差，这可能与甜菊糖苷中含有的薄荷醇的苦涩味有关。结合试验结果分析表明，甜菊甙A3添加量为0.08%比较适宜。

2.3 稳定剂添加量对米糠无糖酸奶感官的影响

稳定剂不仅能与水结合形成亲水胶体，也能与蛋白质形成稳定性的保护胶体，提高酸奶的黏稠度，防止乳清析出。为了使酸奶质地细腻，口感滑润，减少水析出现象，以米糠酶解液添加量10%，甜菊甙A3添加量0.08%，选择应用广泛的羟丙基二淀粉磷酸酯和琼脂作为复合稳定剂，并按1∶1比例添加，分别添加0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的稳定剂进行试验，结果见图3。

从图3可知，稳定剂添加量增大会在一定程度上提高酸奶的持水性，但是添加量＞0.3%时，米糠酸奶的黏稠度会增加，口感变得粗糙，使得酸奶的感官品质下降。因此，使用羟丙基二淀粉磷酸酯和琼脂1∶1比例作为复合稳定剂，其添加量控制在0.3%，此时酸奶的持水力较大，而且感官品质最佳。

图3 稳定剂添加量对酸奶品质的影响Fig.3 Effect of stabilizer addition on yoghurt quality

2.4 米糠无糖酸奶发酵条件的筛选

在发酵过程中，原料乳在微生物的作用下会发生一系列的物理、化学作用，从而形成酸奶特有口感及风味。因此，根据菌种的生产特性，以发酵温度、发酵时间、菌种配比及接种量为考察因素，每个因素选取3个水平，进行L9（34）的正交试验设计，对酸奶进行感官评定，确定米糠无糖酸奶的最佳发酵条件。发酵条件优化的正交试验结果与分析见表3，方差分析见表4。

表3 发酵条件正交试验结果与分析Table 3 Results and analysis of orthogonal test for yoghurt fermentation conditions optimization

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

由表3可知，各因素的主次顺序依次是A＞C＞B＞D，即在发酵过程中，发酵温度对产品的感官品质影响最大，菌种配比和发酵时间影响次之，发酵菌种的接种量对酸奶感官品质的影响最小，最佳组合为A2B3C2D2。根据表4可以看出发酵温度为本试验的显著性因素，说明在试验过程中此因素对试验其主导因素，同时考虑到发酵时间过短、接种量过少，乳酸菌在发酵过程中不易形成生长优势，酸奶易污染杂菌[16]，因此选择米糠无糖酸奶最佳发酵条件为发酵温度42 ℃，发酵时间6 h，保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌菌种配比为1∶2，接种量为4%。

2.5 验证试验

根据正交试验结果，按照最佳发酵条件组合A2B3C2D2，即发酵温度42 ℃，发酵时间6 h，菌种配比为1∶2，接种量为4%，进行重复性试验，结果见表5。

表5 验证试验结果Table 5 Results of verification test

从表5可知，最佳发酵工艺条件的重复性较好，生产的米糠无糖酸奶具有良好的感官性状品质（92分）。

3 产品质量标准

3.1 感官指标

制得的米糠无糖酸奶色泽均匀一致，呈淡黄色；无乳清析出，无沉淀和肉眼可见杂质；凝乳质地致密，口感细腻；酸甜爽口，无苦涩味；无异味，具有淡淡的乳香味。

3.2 理化及微生物指标

理化及微生物检测指标见表6。

表6 酸奶理化及微生物指标检测结果Table 6 Physicochemical and microbiological indexes test results of yoghurt

由表6可知，按照试验确定的配方和工艺过程，研发的米糠无糖酸奶各项理化指标符合GB 19302—2010《食品安全国家标准发酵乳》要求。

4 结论

以纤维素酶酶解米糠获得米糠水解液，以甜菊甙A3作为蔗糖替代品，通过试验研究确定米糠无糖发酵酸奶最佳生产工艺。

米糠无糖酸奶最佳配方为：米糠酶水解上清液添加量为10%，甜菊甙A3添加量为0.08%，羟丙基二淀粉磷酸酯和琼脂按1∶1比例添加量为0.3%。

米糠无糖酸奶的最佳发酵条件为：发酵温度42 ℃，发酵时间6 h，保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌菌种配比为1∶2，菌种接种量为4%。

米糠无糖酸奶呈淡黄色，色泽均匀一致，无乳清析出，组织形态细腻，酸甜爽口，有淡淡的乳香味，风味较好。其质量指标符合发酵酸乳的国家标准。

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