凝固型牛蒡酸奶的工艺研究

马利华,宋　慧,陈学红,魏连喜

(徐州工程学院,江苏 徐州　221018)



凝固型牛蒡酸奶的工艺研究

马利华,宋慧,陈学红,魏连喜

(徐州工程学院,江苏 徐州221018)

摘要：利用牛蒡水解物制作酸奶，并通过考察牛蒡水解物对凝固型酸奶发酵期间的酸度、活菌数以及储藏期间品质的影响，研究牛蒡凝固型酸奶的制作工艺.正交试验得到的牛蒡凝固型酸奶最佳配方是：蔗糖4%，牛蒡水解液6%，接种量3%，发酵时间4.5 h.

关键词：牛蒡水解液；凝固型酸奶；配方；品质

凝固型酸奶是以新鲜牛奶为主要原料，利用保加利亚乳杆菌(Lactobacillusbulgaricus)和嗜热链球菌(streptococcusthermophilus)等微生物，通过乳酸发酵作用而得到的一种发酵型乳制品，其中含有大量的活性乳酸菌[1].酸奶能增强肠胃的消化功能，增加肠道有益菌的数量，以及降低血清中胆固醇含量，预防心血管疾病等[2-3]，因此经常饮用酸奶有益于人体健康.从新产品的发展趋势上看，我国处在追求健康保健的风潮之下，酸奶产品以其功能性吸引更多的消费者，如郑丽红等[4]研究的牛奶、大豆蛋白复合凝固型酸奶、王资生[5]研究的芦荟山药凝固型酸奶等.牛蒡，又名东洋参、牛鞭菜等，属菊科2年生草本药食两用蔬菜，营养丰富，具有通便、除体内垃圾、减肥缩身、肠排毒、美容养颜等功能，是促进细胞活性、延缓衰老、增强人体免疫力的圣品[6].牛蒡根茎中重要的碳水化合物是菊糖[7]，经过水解后，菊糖部分被降解，水解物是含有果糖、低聚果糖、菊糖等多种糖类的混合物[8]，其中的低聚果糖和菊糖已经被科学实验证明对人类的有益菌，尤其是双歧杆菌有明显的增殖作用[9-10].目前，果糖工业化生产主要以淀粉为原料，粮食消耗量大.菊糖是由D-果糖经β(1→2)糖苷键连接而成的链状多糖，由末端残留一个D-葡萄糖的直链D-果糖组成，水解后生成果糖和少量葡萄糖.在无机酸或菊粉酶等的作用下可水解成为高果糖浆.实验中采用强酸型阳离子交换树脂D061作为固体酸对牛蒡根茎进行水解得到高果糖浆，无需异构化与减少酸残留，果糖得率高[11].本实验在牛奶中添加牛蒡水解物，生产出具有独特风味、营养丰富的牛蒡凝固型酸奶.

1材料与方法

1.1材料与仪器

牛蒡：市售，将新鲜牛蒡去皮，根茎切块，置于60 ℃烘箱中烘干后取出，粉碎待用；琼脂、葡萄糖、蛋白胨、氢氧化钠、氯化钠等：分析纯，天津福晨化学试剂厂；菌种：市售，直投式冻干菌；双歧杆菌：丹尼斯克中国公司；培养基：平板计数培养基.

THZ-C恒温振荡器，太仓实验设备厂；BCD-205E/B 海尔冷藏冷冻箱，青岛海尔股份有限公司；PC-1000 电热恒温水浴锅水浴锅，上海跃进医疗器械厂；手提式压力蒸汽灭菌器，上海精密科学仪器有限公司；YXQG01高压均质机，上海东华高压均质机厂；SW-CJ-1FD无菌操作台，上海荣翔实验室设备有限公司；TMS-PRO食品物性分析仪，美国FTC公司.

1.2牛蒡水解液溶液的制备

准确称取20 g牛蒡，按照固液比1∶30(W/V)加入蒸馏水，与牛蒡混合液按1∶3(V/V)的比例加入水解催化剂(处理好的强酸性阳离子交换树脂D061)，75 ℃下水浴加热120 min，水解制备牛蒡水解液，灭菌后冷却备用.

1.3试验方法

1.3.1牛蒡水解液对凝固型酸奶发酵期间活菌数及酸度的影响

在牛乳中分别添加3%、4%、5%、6%、7%牛蒡水解液和4%蔗糖，接入3%(1.14×108CFU/mL)的菌种(直投菌∶双歧杆菌=1∶1)，置于42 ℃恒温振荡器中发酵10 h，每2 h取出测定活菌数及酸度，每次3个重复，以8%蔗糖全部代替牛蒡水解物为对照.

1.3.2持水性测定

在10 ℃以下，将20 g凝固型酸奶以3000 r/min离心20 min，测定样品质量[12].

持水性(%)=离心后沉淀的质量/样品中质量×100.

1.3.3颠簸实验

每组随机抽取10个样品，平整并正面向上装在一个周转箱内，运输到达目的地后，观察并综合评价凝固型酸奶凝乳状态是否破碎、是否有明显乳清析出等不良现象.本实验选择3000 m的运输半径检验凝固型酸奶的抗颠簸能力和稳定性[13].

1.3.4牛蒡凝固型酸奶的研制

分别以牛蒡水解液添加量、接种量、发酵时间及蔗糖添加量为因素，设计3个水平，进行L9(43)正交试验，确定牛蒡凝固型酸奶最佳配方.具体见表1.

表1　正交试验因素与水平表

1)配料.原料乳经预处理后，预热到60~65 ℃，将牛蒡水解液、白砂糖与增稠剂预混料加入预热的奶中，并搅拌使之充分分散.

2)均质，杀菌.均质后升温至95 ℃，杀菌5 min.

3)发酵.冷却到45 ℃，接入菌种(直投菌∶双歧杆菌=1∶1)，分装后在42 ℃的恒温培养箱中培养5~6 h，待pH值达到4.4~4.6时终止发酵.

4)后熟.终止发酵后置于2~6 ℃的冰箱中，后熟24 h以上.

1.3.5酸度测定

吸取10 mL待测乳，加20 mL蒸馏水，再加0.5 mL0.5%的酚酞乙醇溶液，用0.1 mol/L的NaOH标准溶液滴定至微红色，在1 min内不消失为止[14].用下式计算滴定酸度(0T).

酸度=C×N×100，

式中：C为消耗NaOH标准溶液毫升数，mL；N为NaOH标准溶液浓度，mol/L.

1.3.6酸乳活菌数的测定

采用平板稀释培养基法[15].

1.3.7产品的感官评价方法

由10名经感官评价培训合格并具有凝固型酸奶知识的评价员组成感官评定小组，分别从气味、滋味、口感、色泽和组织4个方面对凝固型酸奶样品进行评定，采用百分制评分方法.结果见表2.

表2　牛蒡凝固型酸奶感官评定表

2结果与分析

2.1牛蒡水解液对凝固型酸奶发酵期间活菌数的影响

牛蒡水解液对发酵期间活菌数的影响如图1所示.图中表明：添加牛蒡水解物后凝固型酸奶中活菌数均高于对照，且添加量在3%~6%的范围内随添加量的增加凝固型酸奶中活菌数增加；发酵6 h时，凝固型酸奶中活菌数分别比对照高出7.94%、10.75%、16.36%、21.65%、19.16%.需要提出的是添加量过高，会产生较高的渗透压，影响微生物的生长繁殖，而这与李丹丹[16]、徐红华等[17]的研究结果一致.随着发酵时间的延长，活菌数的增加有所减缓，这是因为发酵时间过长，导致乳酸菌等微生物的代谢产物过多，从而影响甚至抑制乳酸菌等有益微生物的生长繁殖.实验结果表明，牛蒡水解液添加量在6%较为合适.

图1　牛蒡水解液对发酵期间活菌数的影响

2.2牛蒡水解液对凝固型酸奶发酵期间酸度的影响

酸奶中由于乳酸菌等微生物发酵糖类物质产生乳酸等有机酸，使酸奶产生一定的酸度.适当的酸度会使凝固型酸奶具有良好的品质，而酸度过高，产品的品质不仅会受影响，而且还会抑制乳酸菌等有益菌的生长繁殖.所以，需要评判牛蒡水解液对发酵期间酸度的影响，如图2所示.图中表明：牛蒡水解物中的各种碳水化合物是乳酸菌和双歧杆菌生长的较好碳源，能促进乳酸菌、双歧杆菌的生长，产生较多的乳酸等有机酸，提高凝固型酸奶的酸度，增加凝固型酸奶的风味；发酵6 h时，添加牛蒡水解物酸奶的酸度比对照分别高10.16%、23.9%、42.1%、44.71%、41.32%.牛蒡水解物添加量过大，微生物产生的有机酸过多，就会导致酸度过大，这样一方面会影响有益菌的生长，另一方面对凝固型酸奶的品质也会造成影响.现有研究表明，酸乳的发酵后的酸度应控制在80~900T之间较好[18]，所以牛蒡水解液添加量在6%比较合适.

图2　牛蒡水解液对发酵期间酸度的影响

2.3牛蒡凝固型酸奶的制备

牛蒡凝固型酸奶正交试验结果与方差分析分别见表3、表4.

表3　牛蒡凝固型酸奶正交试验结果

表4　方差分析表

注：F1~0.1=9.00.

根据正交试验，通过极差分析可知，各因素影响牛蒡凝固型酸奶品质的顺序为A>B>C>D，即牛蒡水解液添加量>接种量>发酵时间>蔗糖添加量，最佳配方为A2B2C2D1.根据方差分析得出，牛蒡水解液添加量的F值=12.96>F1~0.1=9.00，说明牛蒡水解液的添加量对凝固型酸乳的品质有显著影响.

验证试验：当牛蒡水解液添加量6%、接种量3%、发酵时间4.5 h、蔗糖添加量4%时，牛蒡凝固型酸奶感官效果最佳，感官评价为96分.

2.4牛蒡凝固型酸奶储藏期间活菌数及酸度的变化

按正交试验得出的最佳配方，制备牛蒡凝固型酸奶，在4~6 ℃下储藏，考察牛蒡凝固型酸奶储藏期间活菌数及酸度的变化.如图3所示.

图3　牛蒡水解液对酸奶储藏期间活菌数及酸度的影响

图中表明：随着储藏期的延长，凝固型酸奶中酸度逐渐上升，活菌数逐渐减少；适量添加牛蒡水解液后可降低酸度增长的速度与活菌减少速度，储藏到第9天时，添加适量牛蒡水解液的凝固型酸奶比对照酸度增加幅度降低了54.68%，比对照活菌数减少幅度降低了32.89%，仍保持了6.64×108cfu/mL的活菌，具有较好的保健功效.实验结果说明牛蒡水解液中的多种碳水化合物，尤其是菊糖以及低聚果糖等对有益菌的增殖、存活有促进作用，而这与孟令帅等[19]研究一致.

2.5牛蒡凝固型酸奶储藏期间持水性的变化

按正交试验得出的最佳配方制备牛蒡凝固型酸奶，在4~6 ℃下储藏，考察牛蒡凝固型酸奶储藏期间持水性的变化.如图4所示.

图4　牛蒡水解液对酸奶储藏期间持水性的影响

持水率的高低可反映凝固型酸奶凝乳效果，持水率低，会导致凝乳效果差，有乳清洗出，降低凝固型酸奶的品质.从图4 可以看出，添加适量的牛蒡水解液可较好地束缚凝固型酸奶中的水分子，使其结构细密，从而提高凝固型酸奶的持水性.究其原因可能是因为牛蒡水解液是菊糖、低聚果糖及部分果糖和葡萄糖的混合物所造成的.现有研究表明，在凝固型酸奶制品中，其结构和均一性主要由蛋白质的凝聚产生，菊糖、低聚果糖等物质可能会影响蛋白质的凝聚，从而改变凝胶的物理性质[20].Pleijsie认为多糖以水溶状态存在于乳清相中，可与乳中带正电的酪蛋白颗粒具有静电吸引作用，使糖-蛋白质的网络结构加强，能增加胶体的刚性,与卫晓英[21]的研究一致.

2.6牛蒡凝固型酸奶冷藏期间颠簸试验分析

按设计制备了牛蒡凝固型酸奶样品及对照样品，每组10个样品，经运输后，组织状态表现出不同程度的状况.颠簸实验结果见表5.

表5　颠簸实验结果

颠簸试验考察了牛蒡凝固型酸奶经过一定距离冷链运输后凝乳状态的变化，若酸乳凝乳效果差，且持水性低的话，就无法抵抗凝固型凝固型酸奶运输过程的颠簸性破坏，从而可判断牛蒡凝固型酸奶的质量.由表5可以看出，对照品经冷链运输后组织状态出现破损，有微量乳清析出，比试验前持水力下降了9.47%，而样品的组织状态表面平整，组织细腻，且无乳清析出，持水力仅比试验前下降了2.02%.这些可以说明添加适量的牛蒡水解液有助于提高凝乳效果，一定程度上提高了产品质量.

3结论

目前，添加各种果蔬制作成各种口味的酸奶层出不穷，而本实验添加适量的牛蒡水解液不仅可适当降低凝固型酸奶酸度，还有助于有益菌的增殖，能提高成品的质量.当牛蒡水解液添加量6%、接种量3%、发酵时间4.5 h、蔗糖添加量4%时，可制备出品质好、营养丰富的牛蒡凝固型酸奶，从而丰富了乳品市场，为牛蒡的加工提供了一条途径.

参考文献：

[1] 赵晋府.食品工艺学 [M].2版.北京:中国轻工业出版社,2006:451.

[2] 姚丽艳.核桃酸奶的研制[D].北京:北京林业大学,2001.

[3] 郭本恒.酸奶[M].北京:化学工业出版社,2003.

[4] 郑立红,张建才,李春华,等.牛奶、大豆蛋白复合凝固型酸奶的研制[J].食品与发酵工业,2008,34(4):154-158.

[5] 王资生.芦荟山药酸奶的研制[J].食品科学,2007,28(9):675-678.

[6] 吴虹齊,兰昌云,陈媛.牛蒡的研究进展[J].广东微量元素科学,2006,13(6):1-6.

[7] 张晓伟,孙爱东,宫玮.牛蒡的营养价值及其开发现状[J].中国食物与营养,2006(1):25-27.

[8] 陈晓明,金征宇.菊粉降解生产低聚果糖[J].饲料工业,2000,21(11):29-31.

[9] 郝林华,陈靠山,李光友.牛蒡寡糖对双歧杆菌体外生长的促进作用[J].海洋科学进展,2005,23(3):347-351.

[10] 孙记录.菊芋度双歧杆菌生长影响的研究[D].保定:河北农业大学,2002.

[11] 马利华,秦卫东,陈学红,等.固体酸水解牛蒡制备果糖的工艺研究[J].食品科学,2010,31(12):144-147.

[12] 李全阳,夏文水.酸乳中乳酸菌所产胞外多糖特性的初步研究[J].食品科学,2004,25(2):80-84.

[13] 高奇,张国农.凝胶型酸奶的制备及其质量评价体系的建立[J].中国乳品工业,2006,34(1):17-20.

[14] GB 5413.34—2010,乳和乳制品酸度的测定[S].

[15] GB/T 4789.2—2008,菌落总数测定[S].

[16] 李丹丹.牛蒡菊糖的制备对双歧杆菌增殖及应用的研究[D].无锡:江南大学,2008.

[17] 徐红华,李荣华.酪蛋白与乳清蛋白比例对酸奶凝胶性质的影响[J].中国乳品工业,2011,39(6):22-25.

[18] 唐园园,钱静.酸乳在贮藏过程中酸度和持水率变化的研究[J].食品科技,2015(10):295-297.

[19] 孟令帅,徐鑫,刘倩颖,等.市售酸奶在贮存期间品质变化分析[J].食品与发酵工业,2014,40(7):161-164.

[20] 蔡超.酸奶在贮存期间参数的变化和对货架寿命预期模型的研究[D].武汉：华中农业大学,2012.

[21] 卫晓英.乳酸菌胞外多糖对凝固型酸乳质构的影响[D].泰安：山东农业大学,2010.

(编辑徐永铭)

The Process Study of Solidified Burdock Yoghourt

MA Lihua,SONG Hui,CHEN Xuehong,WEI Lianxi

(Xuzhou Institute of Technology, Xuzhou 221018, China)

Abstract:In order to make the solidified yoghourt with burdock hydrolyzate,the acidity、viable count of yeast phase and quality of storage stages were explored through the orthogonal test.The optimal formula of processing was then obtained as followings:4% sucrose,6% burdock hydrolyzate,3% inoculation and 4.5 h of fermentation.

Key words:burdock hydrolyzate; solidified yoghourt; formula; quality

中图分类号：TS252.54

文献标志码：A

文章编号：1674-358X(2016)01-0042-06

作者简介：马利华(1966-)，女，教授，硕士，主要从事食品储藏与加工研究.

基金项目：江苏省苏北科技发展计划项目(BN2015029)

收稿日期：2015-12-18