马铃薯酸奶加工工艺优化

吴建民 刘绍军 邵松林

（1.河北省秦皇岛市食品化妆品稽查支队，河北 秦皇岛 066001；2.河北科技师范学院食品科技学院，河北 秦皇岛 066004）

马铃薯营养丰富，营养学组分也比较合理。其中除含有碳水化合物和蛋白质外，还含有丰富的维生素。所含的Vc是苹果的10倍，B族维生素是苹果的4倍，各种矿物质是苹果的几倍至几十倍不等［1］。另外，马铃薯还具有降血压等食疗功效［1，2］，是优良的食物资源。目前，国内外马铃薯加工利用途径主要是提取淀粉、酿造酒精、加工方便食品和快餐等［2］，而相关饮料类产品并不多见。为改善马铃薯食品的感官品质，丰富马铃薯食品的花色品种，充分挖掘马铃薯的潜在价值，本研究拟以马铃薯和鲜牛奶为原料，经过乳酸菌发酵，制成一种既含有马铃薯营养成分又去掉马铃薯的土腥味，还具有乳酸发酵风味的乳酸菌饮料，为马铃薯资源的开发利用探索新途径。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

马铃薯：产自河北承德平泉县；

牛奶：蒙牛唐山公司；

酸牛奶（作为发酵剂，内含有嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌和乳双歧杆菌4种益生菌）：君乐宝公司；

白砂糖：食品级，市售。

1.1.2 主要仪器

电子天平：AB104－N型，上海第二天平仪器厂；

微波炉：MH6343SDB型，韩国LG公司；

生化培养箱：SPX－100B－Z型，上海博讯实业有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

马铃薯→去皮→切块→打浆→除淀粉→过滤取上清液→混合（添加新鲜牛奶、白糖）→加热杀菌→冷却→接种→发酵→后熟→成品

1.2.2 操作要点

（1）去皮：选择无机械伤、饱满、成熟的马铃薯。去皮后清洗干净。

（2）切分、打浆：切成长宽高均为1.5cm左右的小块，快速放入组织捣碎机，加水打浆6～8min。

（3）除淀粉：向马铃薯汁液加冷纯净水至400mL，静置30min，去除马铃薯汁液中自然沉降的淀粉，避免多余淀粉对灭菌和发酵产生不良影响。

（4）过滤：将静置分离后的溶液以2层纱布过滤，收集滤液，即得到马铃薯浸提液。

（5）配制和灭菌：将新鲜牛奶、马铃薯滤液和白糖按照一定配比混合，以微波炉800W下加热至沸腾，以杀灭微生物。在无菌室自然冷却至45℃［3］。

（6）接种：将冷却好的混合液在无菌室里按一定的比例接种含有4种益生菌的酸乳（作为发酵剂），并用保鲜膜封口［4，5］。

（7）培养：把接种好的混合液转移到生化培养箱中，于43℃下培养3～7h，观察凝乳时间［6－8］。

（8）后熟：将发酵成的酸奶放入冰箱中4℃下后熟24h以上，得到成品［9－11］。

1.2.3 单因素试验设计

（1）马铃薯浸提液与鲜牛奶体积比单因素试验：将马铃薯浸提液与鲜牛奶体积比分别调整为80∶10，70∶20，60∶30，50∶40，40∶50，在加糖量4%（m/V）、发酵剂接种10%（V/V）、43℃发酵4h的条件下，考察马铃薯浸提液与牛奶体积比对发酵效果的影响。记录凝乳时间，测定pH，每个水平重复3次。

（2）加糖量单因素试验：在马铃薯浸提液与鲜牛奶体积比为70∶20、发酵剂添接种量10%（V/V）、43℃发酵4h的条件下，分别加入3%，4%，5%，6%，7%（m/V）的白糖，考察加糖量对发酵效果的影响。记录凝乳时间，测定pH，每个水平重复3次。

（3）发酵剂添加量单因素试验：以酸乳作为发酵剂，在马铃薯浸提液与鲜牛奶体积比为70∶20、加糖量4%（m/V）、43℃发酵4h的条件下，分别接种6%，8%，10%，12%，14%（V/V）的发酵剂，考察发酵剂接种量对发酵效果的影响。记录凝乳时间，测定pH，每个水平重复3次。

（4）发酵时间单因素试验：在马铃薯浸提液与鲜牛奶体积比为70∶20、加糖量4%（m/V）、发酵剂添加量10%（V/V）的条件下，分别于43℃发酵3，4，5，6，7h后观察凝乳情况，测定pH，每个水平重复3次。

1.2.4 正交试验设计 以马铃薯浸提液与牛奶比例、加糖量、发酵剂添加量、发酵时间为4个因素，以单因素试验结果为参考，以产品感官评价为依据，进行四因素三水平正交试验。

1.2.5 测定项目及方法

（1）凝乳时间：以发酵开始至凝乳正常的时间为凝乳时间［7］。

（2）pH 值：采用精密试纸法［9］。

（3）蛋白质含量：采用凯氏定氮法［4］。

（4）脂肪含量：采用离心法［4］。

（5）酸度：采用滴定法［4］。

（6）苯甲酸钠：采用色谱法［8］。

（7）菌落总数检验：采用倾注平板法［4，9］。

（8）大肠菌群检验：采用九管法［9］。

（9）感官评价：马铃薯酸奶感官评价标准［7］见表1。感官评价小组由10人组成，共3各小组，取每小组平均值，满分为100分。

表1 产品感官评分标准Table 1 Product sensory scoring standard

1.3 数据处理

采用DPS 7.05版和EXCEL2003版软件对试验数据进行处理。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

2.1.1 马铃薯浸提液与鲜牛奶体积比对凝乳效果的影响

由表2可知：马铃薯浸提液添加量过高，导致酸奶饮料凝乳时间过长甚至不能凝固，pH偏高，口感欠佳。当马铃薯浸提液与鲜牛奶体积比为20∶70时，凝乳时间最短且达到显著水平，酸奶凝固的效果最好，口味酸甜可口。可能是由于马铃薯上清液中可能含有某些抑制因子，所以添加量不能过高。

2.1.2 加糖量对凝乳效果的影响 白糖添加量过高，会导致酸奶甜度过高，影响酸度；白糖添加量过低会导致酸奶甜度不足，口感欠佳。此外，加糖量过高还会影响乳酸菌的生长与发酵。由表3可知：当白糖添加量为4%～5%（m/V）时，酸奶的凝固效果最佳且差异显著。

表2 马铃薯浸提液与鲜牛奶体积比对凝乳效果的影响Table 2 Effects on coagulating effect from ratio of potato（n＝3）

表2 马铃薯浸提液与鲜牛奶体积比对凝乳效果的影响Table 2 Effects on coagulating effect from ratio of potato（n＝3）

同列不同字母表示差异显著（P＜0.05）。

马铃薯浸提液与鲜牛奶体积比凝乳时间/h pH 10∶80 3.50±0.52a 5.11±0.51a 20∶70 3.40±0.54b 4.58±0.61b 30∶60 3.60±0.65c 4.54±0.55c 40∶50 不凝 4.55±0.67c 50∶40 不凝 4.81±0.56c

2.1.3 发酵剂添加量对凝乳效果的影响 由表4可知：当发酵剂接种量小于6%（V/V）时，酸奶发酵不均匀，口感较甜，口感不好；当接种量大于8%（V/V）时虽然凝乳均匀，但是酸奶的感官质量下降，酸度显著降低；因此，接种量为6%～8%（V/V）时酸奶的发酵效果和风味最好。说明以酸奶作为菌种进行酸奶发酵，也需要合适的添加量。

2.1.4 发酵时间对凝乳效果的影响 由表5可知：随着发酵时间的增加酸奶的凝结状态在改善，酸度在降低。当发酵时间为5h时酸奶酸甜可口，口感最好。发酵时间与酸奶质量有明显关系，发酵时间过长会造成酸度过高，过短会造成凝乳不良。

表3 加糖量对凝乳效果的影响Table 3 Effect on coagulating effect of sugar addition（n＝3）

表3 加糖量对凝乳效果的影响Table 3 Effect on coagulating effect of sugar addition（n＝3）

同列不同字母表示差异显著（P＜0.05）。

加糖量%（m/V） 凝乳时间/h pH 3.00 3.50±0.60a 4.44±0.54a 4.00 3.40±0.58b 4.47±0.62b 5.00 3.40±0.64b 4.49±0.55b 6.00 3.30±0.62c 4.49±0.63b 7.00 3.30±0.59c 4.45±0.58a

表4 发酵剂量对凝乳效果的影响Table 4 Effect on coagulating effect of inoculation amount of fermentation agent（n＝3）

表4 发酵剂量对凝乳效果的影响Table 4 Effect on coagulating effect of inoculation amount of fermentation agent（n＝3）

同列不同字母表示差异显著（P＜0.05）。

发酵剂添加量%（V/V） 凝乳时间/h pH 6.00 3.60±0.54a 4.36±0.61a 8.00 3.40±0.54b 4.34±0.46a 10.00 3.40±0.55b 4.40±0.64b 12.00 3.30±0.58c 4.45±0.63c 14.00 3.30±0.65c 4.51±0.57d

2.2 发酵条件优化

根据单因素试验结果，以马铃薯浸提液和新鲜牛奶添比例、加糖量、发酵剂添加量、发酵时间（表6）进行四因素三水平的正交试验。

表5 发酵时间对凝乳效果的影响Table 5 Effect on coagulating effect of fermentation time（n＝3）

表5 发酵时间对凝乳效果的影响Table 5 Effect on coagulating effect of fermentation time（n＝3）

同列不同字母表示差异显著（P＜0.05）。

发酵时间/h 凝乳时间/h pH 3.00 3.50±0.55a 4.89±0.54a 4.00 3.60±0.58b 4.54±0.62b 5.00 3.50±0.54a 4.25±0.65c 6.00 3.50±0.57a 4.03±0.54d 7.00 3.60±0.64b 4.00±0.66e

表6 马铃薯酸奶发酵工艺正交试验因素水平表Table 6 Factors and levels of orthogonal experiment of potato yogurt fermentation process

由表7可知，马铃薯酸奶感官质量影响因素主次顺序为A＞B＞C＞D，即马铃薯浸提液与牛奶的比例＞加糖量＞发酵剂添加量＞发酵时间。由表8可知，考察的四因素各水平间的差异达到极显著水平。由表7可知理论上4个因素各水平最佳配合为A2B1C2D3，即马铃薯浸提液与鲜牛奶体积比为20∶70（V∶V），蔗糖为4%（m/V），发酵剂添加量8%（V/V），发酵时间6h。

表7 马铃薯酸奶发酵工艺优化结果Table 7 Results the potato yogurt fermentation process（n＝3）

表8 方差分析表Table 8 Analysis of variance table

2.3 产品质量指标

2.3.1 感官指标 产品外观为白色均匀的半固体，凝块均匀，基本无乳清析出，无沉淀分层，口感细腻润滑，酸甜适口，具有马铃薯香气和乳酸发酵特有的气味，无腥味和异味。

2.3.2 理化指标 脂肪含量＞3%；蛋白质含量＞3%；酸度＞70.0°T；苯甲酸钠不得检出。

2.3.3 微生物指标 大肠菌群＜5CFU/mL；酵母菌总数＜100CFU/mL；霉菌总数＜30CFU/mL；致病菌不得检出。

3 结论

本研究结果表明马铃薯酸奶的最佳发酵工艺为：马铃薯浸提液与鲜牛奶体积比20∶70，白糖添加量4%（m/V），发酵剂添加量8%（V/V），发酵时间6h。该条件下制备的马铃薯酸奶为白色，凝块均匀口感细腻、酸甜适口，具有马铃薯香气和酸乳香气，无异味。但马铃薯品种及品质等因素对产品质量的影响等方面还有待于进一步的研究。

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