菊粉对低糖低脂酸奶品质的影响

李雨露，刘丽萍，佟丽媛，孙建华，宋立

1(渤海大学 食品科学与工程学院，辽宁 锦州，121000)2(渤海大学数理学院，辽宁 锦州，121000)

菊粉又称菊糖，是D-呋喃果糖经β-(2，1)糖苷键聚合而成的一种果聚糖，广泛存在于植物组织中，尤其在菊芋、菊苣块根中。菊粉具有膳食纤维和益生元的双重功效。不但具有预防肥胖、控制血脂、调节血糖的作用［1-2］，而且还可以促进矿物质的吸收［3］，促进维生素的合成及防治便秘等。目前菊糖已经被美国FDA批准进入市场，在日本、欧洲、台湾等地被认为是食品和营养的增补剂而非食品添加剂，广泛应用食品工业中［4］。

菊粉是一种优良的脂肪替代物，当与水完全混合后会形成一种奶油状结构，提供光滑的口感及圆满的风味。在日本、韩国，低脂奶或脱脂奶非常盛行，而且多数产品都添加菊粉，用量在2%左右;另外，用纤维替代脂肪可增加产品紧密及口感并能提高乳化的分散性，因此可以提高冷冻甜点的泡沫稳定性，一般可替代20%～50%的脂肪［5］。2009年3月25日，我国卫生部批准菊粉为新资源食品。

本实验以脱脂奶粉为原料，添加菊粉和功能性甜味剂木糖醇，在传统酸奶加工工艺的基础上研究菊粉对低糖低脂凝固型酸奶品质的影响并确定了工艺方案。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

菊粉，比利时Orafti;脱脂奶粉，完达山;木糖醇，浙江华康药业股份有限公司;乳酸菌种，北京川秀科技有限公司。

SPJ型智能生化培养箱，常州中捷实验仪器制造有限公司;JT-88型多功能塑合封口机，上海金塔食品电器机械厂;物性分析仪LFRA4500，美国。

1.2 实验方法

1.2.1 酸奶的制备

1.2.1.1 工艺流程

脱脂奶粉→复原乳→添加菊粉、甜味剂→预热→杀菌→冷却→接种→灌装→发酵→冷却→冷藏→成品

1.2.1.2 操作要点

(1)复原乳制备:脱脂奶粉按11.5%质量比溶于蒸馏水中，将菊粉按比例加入，溶解后放入冰箱冷藏12 h备用。

(2)预热、杀菌:将混合乳预热至55～65℃后加入甜味剂。本实验以木糖醇为甜味剂，添加量为7%的质量分数［6］。充分溶解后继续加热至95℃，并保持5～10 min。

(3)接种、灌装、发酵:杀菌后的混合乳快速冷却至45℃左右，然后在无菌操作台上接种(菌粉添加量为1g/L)，搅拌均匀后分装在酸奶杯中，用封口机封口，放入42℃恒温培养箱内发酵。

(4)冷却后熟:发酵结束后在室温下冷却20 min左右，放入0～4℃冰箱中冷藏。

1.2.2 成品感官评价标准(表1)

表1 感官评价标准Table 1 Sensory evaluation standard

1.2.3 持水力的测定

取4℃酸奶样品30 g装入离心管，以4 000 r/min的速度离心20 min。倾去上清液，离心管倒置10 min后立即称重，离心沉淀物与样品质量的比值即为持水力。

1.2.4 酸奶质构的测定

采用TPA模式测试，所用探头为TA4/1000，测试程序设置为:测试速度1 mm/s，下压距离30 mm，触发力为5 g。样品在4℃左右冰箱冷藏12～24 h后，取出立刻进行测定，每个样品平行测定3次。

2 结果与分析

2.1 菊粉添加量对酸奶发酵过程中酸度的影响

在复原乳中分别添加质量分数为1%，2%，3%，4%，5%的菊粉，与空白组相对照，观察在不同发酵时间(3.5，4，4.5，5 h)菊粉添加量对酸奶发酵酸度的影响，结果如图1所示。

图1 菊粉添加量对酸奶发酵中酸度的影响Fig.1 The influence of the amount of inulin on yoghurt fermentation acidity

从图1可以看出，随着发酵时间的增加，酸奶酸度呈上升的趋势。在相同发酵时间内，随着菊粉添加量的增加，酸度也随之增加。但空白组与添加菊粉组发酵酸度相差较大，而添加菊粉的各组发酵酸度变化很小。研究表明，菊粉的添加可以促进乳酸菌的增殖，加快乳酸的生成，但菊粉添加量的增加并不能使酸奶发酵酸度按比例增加，也即菊粉促进乳酸菌增殖的作用是有限的。菊粉作为脂肪替代品不能显著地影响酸奶的pH值［7］。

2.2 菊粉添加量对酸奶冷藏过程中酸度的影响

在复原乳中分别添加质量分数为1%，2%，3%，4%，5%的菊粉，与空白组相对照，观察在不同冷藏时间(1，7 d)内，菊粉添加量对酸奶酸度的影响，结果如图2所示。

从图2可以看出，在7天内，酸奶酸度随着冷藏时间的增加而增加。冷藏的第1天空白组酸度较其他组低，其他组酸度基本持平;第7天后各组酸奶酸度基本持平，即菊粉对冷藏7天后的酸奶的pH值没有显著影响。这与Guggisberg等［8］的研究是相同的。这可能因为在冷藏期间乳酸菌仍然继续生长繁殖，第1天空白组没有菊粉的促进作用，因而产酸量较其他组低;而第7天因酸度达到一定值后乳酸菌的活力下降，产酸量下降，因此各组酸度基本相同。

图2 菊粉添加量对酸奶冷藏过程中酸度影响Fig.2 The influence of the amount of inulin on refrigerated acidity of yoghurt

2.3 菊粉添加量对酸奶持水性的影响

在复原乳中分别添加质量分数为1%，2%，3%，4%，5%的菊粉，与空白组相对照，观察菊粉添加量对酸奶持水性的影响，结果如图3所示。

从图3可见随着菊粉添加量的增加，酸奶的持水力在不断增加，但2%后趋势趋缓，几近相等。菊粉的添加会使酸奶的稳定性增加［8］。

2.4 菊粉添加量对酸奶质构的影响

在复原乳中分别添加质量分数为1%，2%，3%，4%，5%的菊粉，与空白组相对照，观察菊粉添加量对酸奶的质构的影响，结果如图4、图5、图6、图7所示。

图3 菊粉添加量对酸奶持水性影响Fig.3 The influence of the amount of inulin on water holding capacity of yoghurt

质构曲线中参数的意义:硬度为到达指定变形所需的力，即曲线的正向峰值力;功为样品的内部键力，即正向总面积，也即用来表示稠度;黏附性为用来克服食品表面和接触物表面之间的吸引力所作的功;黏附力为探头从样品中拔出所需的力，即负向峰值力。

图4 菊粉添加量对酸奶黏附性影响Fig.4 The influence of the amount of inulin on yoghurt adhesivenees

图5 菊粉添加量对酸奶黏附力影响Fig.5 The influence of the amount of inulin on yoghurt adhesive force

从图中可见，随着菊粉添加量的增加，酸奶的硬度、稠度呈上升的趋势，但到3%后趋势减缓;酸奶的粘附力、粘附性也呈上升的趋势，同样到3%后趋势减缓。表明，菊粉的添加能增加酸奶的硬度、稠厚感和粘度，但是是有限的。这与Ricardo等［9］的研究相同。因为菊粉在发酵过程中也可以与蛋白质颗粒络合形成蛋白质网络结构［10］，菊粉的添加引起酸奶稠度显著增加，随着菊粉浓度增加，黏度也在增加，这在脂肪含量1% ～2%的酸奶中最明显［8］。

图6 菊粉添加量对酸奶稠度影响Fig.6 The influence of the amount of inulin on yoghurt consistency

图7 菊粉添加量对酸奶硬度影响Fig.7 The influence of the amount of inulin on yoghurt hardness

2.5 菊粉添加量对酸奶感官品质的影响

酸奶后熟12～24 h后，由10人组成的感官评定小组根据感官评分表进行感官评定并打分，结果如表2所示。

表2 菊粉对酸奶感官品质的影响Table 2 The influence of inulin on yoghurt sensory quality

由表2可见菊粉的添加能提高酸奶的感官品质，因为菊粉能提高低脂或无脂产品如酸奶、色拉酱、奶油、巧克力等的黏度和赋形性［11］，提高类脂性，改善口感如乳脂状柔滑［9］。随着菊粉浓度的增加，乳脂状的感觉也增加，因此对于低脂及全脂酸乳中，利用菊粉增加其工艺效果和营养价值是可行的［8］。

经10人感官评定小组评定，菊粉添加的质量分数为3%时，口感最佳，有浓郁发酵乳气味，酸甜可口，组织均匀，无不良凝结块，无乳清析出，柔滑度、黏稠度适宜。添加量为2%与4%时酸奶的感官性质与3%时差别不大，但空白样与1%时酸奶稠度较差，略感粗糙;5%时过于稠厚，适口性略差。这与菊粉对酸奶质构的影响趋势是相符的。因此综合产品成本和各方面指标，菊粉添加的质量分数为2% ～4%比较适宜。

3 结论

本研究表明，在低糖低脂凝固型酸奶的加工过程中添加菊粉，对酸奶发酵的速度、产酸量及产品的酸度、稳定性、质构和感官品质都有明显的影响。菊粉的添加能够促进乳酸菌的增殖，加速了乳酸的生成，因此可缩短酸奶发酵的时间，同时在酸奶冷藏的过程中，后酸化的速度加快，能够很快达到酸度要求，抑制有害菌的生长繁殖，使产品风味更明显。同时菊粉的添加提高了酸奶的持水力和黏度，降低了酸奶在冷藏过程中的乳清析出率，并提高类脂性及感官品质。

随着菊粉添加量的增大，各项指标都有明显改善，但并不是添加量越多越好。本研究中菊粉添加的质量分数为2% ～4%时，产品的各项指标为较佳，因此结合感官评定结果和产品成本，最终确定酸奶加工的工艺参数为:木糖醇7%、发酵剂菌粉1g/L、发酵时间4～4.5h、菊粉2% ～4%，此条件下加工的酸奶口感及稳定性最佳。相信不久的将来人们会更多认识菊粉的价值，菊粉酸奶也会深受人们的喜爱。

［1］ Brighenti F，Casiraghi M C，Canzi E，et al.Effect of consumption of a ready-to-eat breakfast cereal containing inulin on the intestinal milieu and blood lipids in healthy male volunteers［J］.Eur J Clin Nun，1999，53(9):726-733.

［2］ Niness K R.Inulin and oligofructose:what are they?［J］.J Nutr，1999，129(7):1402-1406.

［3］ Remesy C，Behr S R，Levrat M A，et al.Fiber fermentation in the cecum and its physiological consequences［J］.Nutr Res，1992，12(7):1 235-1 244.

［4］ 王姗姗，孙爱东，何洪巨.菊粉的功能性作用及开发利用［J］.中国食物与营养，2009(11):5 759.

［5］ 孙艳波，颜敏茹，徐亚麦.菊粉的生理功能及其在乳制品中的应用［J］.中国乳品工业，2005，33(8):43-44.

［6］ 李敏道.无蔗糖酸奶加工工艺的研究［D］.南京:南京农业大学，2006:58.

［7］ Guven M，Yasar K，Karaca O B.The effect of inulin as a fat replacer on the quality of set-type low-fat yogurt manufacture［J］.International Journal of Dairy Technology，2005，58(3):180-184.

［8］ Guggisberg D，Cuthbert-Steven J，Piccinali P，et al.Rheological，microstructural and sensory characterization of lowfat and whole milk set yoghurt as influenced by inulin addition［J］.International Dairy Journal，2009，19:107-115.

［9］ Ricardo Pinheiro de Souza Oliveira， Patrizia Perego，Maricê Nogueira de Oliveira，et al.Effect of inulin as prebiotic and synbiotic interactions between probiotics to improve fermented milk firmness［J］.Journal of Food Engineering，2011，107(1):36-40.

［10］ Kip P，Meyer D，Jellema R H.Inulins improve sensoric and textural properties of low-fat yoghurts［J］.International Dairy Journal，2006，16(9):1 098-1 103.

［11］ Toneli JTCL，Mürr FEX，Martinelli P，et al.Optimization of a physical concentration process for inulin［J］.Journal of Food Engineering，2007，80:832-838.