凝固型火龙果酸奶的制备工艺及质构特性研究

李丽，李昌宝，盛金凤，郑凤锦，何雪梅，廖芬，郑博强，刘国明，李杰民，零东宁，孙健*，邓海燕

（1.广西农业科学院农产品加工研究所，广西南宁530007；2.广西石埠乳业有限责任公司，广西南宁530000；3.广西作物遗传改良重点开放试验室，广西南宁530007；4.广西农业科学院园艺研究所，广西南宁530007）

凝固型火龙果酸奶的制备工艺及质构特性研究

李丽1，2，李昌宝1，2，盛金凤1，2，郑凤锦1，何雪梅1，廖芬1，郑博强3，刘国明1，李杰民1，零东宁1，孙健1，2*，邓海燕4

（1.广西农业科学院农产品加工研究所，广西南宁530007；2.广西石埠乳业有限责任公司，广西南宁530000；3.广西作物遗传改良重点开放试验室，广西南宁530007；4.广西农业科学院园艺研究所，广西南宁530007）

该文研究了凝固型火龙果酸奶的制备工艺，并分析其质构特性。在单因素试验的基础上，选取白砂糖添加量、乳酸菌接种量、发酵时间、发酵温度这4个因素，以感官评分为响应值，利用中心组合和响应面分析法，对火龙果酸奶的发酵工艺进行优化，得到凝固型火龙果酸奶的最佳配方为乳酸菌接种量0.27%，发酵时间7.7 h，发酵温度40℃，白砂糖添加量8.8%，在此条件下，得到火龙果酸奶感官评分为85.3分。使用TPA质构仪对火龙果酸奶进行测定和分析，建立质构特性与感官评分之间的线性回归模型为：Y（感官评分）= 0.076 4X1（硬度）-2.84X2（黏度）+0.772X3（内聚力）-4.36X4（弹性）+143.16。

火龙果；酸奶；感官评价；质构特性；相关性

火龙果（Hylocereus undulatus）属仙人掌科（Cactaceae）量天尺属（Hylocereusundatus）（又称三角柱属或蛇鞭柱属）[1-2]，又称红龙果、青龙果、仙人掌果、仙蜜果、龙珠果、玉龙果等。原产于巴西、墨西哥等中美洲地区，目前已广泛分布于越南、泰国、尼加拉瓜、哥伦比亚、以色列、美国及我国部分省区[3]。因其果肉富含糖、有机酸、蛋白质、氨基酸、维生素、膳食纤维及多种矿物质元素而深受消费者亲睐[4-6]。

酸奶是以鲜牛奶为主要原料，利用嗜热链球菌（Streptococcus thremophilus）和保加利亚乳杆菌（Lactobacillus bulgaricus）等微生物，通过乳酸发酵作用而得到的一种发酵型乳制品[7]。感官评价在酸奶品质评价中占有重要地位[8]，但会带有评价者的主观因素。物性测试仪能够对样品特性给出数据化的表达[9-13]，因此近年来物性分析仪已经广泛应用于酸奶的质地结构测定。

本研究探讨了凝固型火龙果酸奶的优化制备工艺，并分析其质构特性，利用酸奶的感官品评和质构特性参数统计分析二者之间的相关性，为凝固型火龙果酸奶的品质评价提供一个更快速、灵敏、准确的方法，希望对提高酸奶工业研究的理论水平，促进火龙果酸奶生产工艺的提高具有一定的意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

红心火龙果：新鲜、无病虫害、八成熟，2014年9月采自广西邕宁区火龙果种植基地；牛奶、白砂糖、盐：市售；保加利亚乳杆菌（Lactobacillus bulgaricus）、嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）：北京川秀科技有限公司；果胶酶（酶活3×104U/g）、纤维素酶（酶活4×104U/g）：南宁庞博生物工程有限公司。

1.2 仪器与设备

CT3型质构仪（测试探头为12.7 mm的TA10）：美国BROOKFIELD公司；WGLL-230BE型电热鼓风干燥箱：广州市华瑞化玻仪器有限公司；JY6002型电子天平、JA2003型电子天平：上海良平仪器仪表有限公司；LGBCD180型冰箱：海信容声冰箱有限公司；SS260-D3多功能食物搅拌器：中山市好妈咪电器厂；WJ-3A三孔独立控温水浴锅：常州伟嘉仪器制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程及操作要点

原料预处理：选择新鲜、健康的火龙果为原料，清洗干净、去皮，切成小丁后打浆。

酶解：在40℃条件下用将火龙果浆酶解1 h，果胶酶用量0.02%，纤维素酶用量0.07%。

离心过滤：将酶解后的火龙果浆5 000 r/min离心20 min，经过滤得到澄清的火龙果清汁。

调配、均质、混匀：在奶粉中加入白糖和稳定剂，溶化后过滤，加入火龙果清汁中，火龙果汁用量为8%，用均质机在20 MPa条件下均质。

杀菌、冷却：90～95℃杀菌10～15 min，然后冷却至40～45℃。

接种、发酵：将菌种（保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌的比例为1∶1）在无菌条件下按设计比例接种到已调配好的牛奶中，摇匀，接种后将搅拌均匀的料液立即灌入容器中放入恒温箱，封口，在发酵箱发酵，发酵时避免振动，以免影响成品的组织状态。将发酵好的酸奶收入0～4℃的冰箱内进行24 h的后发酵。

1.3.2 单因素试验

分别考察白砂糖添加量（5%、6%、7%、8%、9%）、接种量（0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%）、发酵时间（5 h、6 h、7 h、8 h、9 h）、发酵温度（36℃、39℃、42℃、45℃、48℃）对火龙果酸奶感官品质的影响。

1.3.3 响应面试验

在单因素试验的基础上，根据Box-Behnken中心组合设计原理，以感官评分Y为响应值，利用Design Expert 8.0.2软件进行4因素3水平的响应面优化试验，试验设计见表1。

表1 火龙果酸奶发酵工艺优化响应面试验因素与水平Table 1 Factors and levels of response surface methodology for pitaya yogurt fermentation technology optimization

1.3.4 感官评分标准

感官评分由50个人组成的评定小组，通过色泽、组织状态、香味、滋味等方面进行评定，满分100分，得出各项指标分值，计算各指标的平均分。感官评价标准见表2。

表2 火龙果酸奶的感官评价标准Table 2 Sensory evaluation standards of pitaya yogurt

1.3.5 TPA测试试验

用质构仪对火龙果酸奶样品进行质地剖面分析（texture profile analysis，TPA）测试[14-15]，每个样品测试3次，取平均值。测试条件：形变量为20%，触发点负载为5 g，测试速率为1 mm/s。

1.3.6 感官评分与质构特性相关性分析

使用SPSS17.0和Design Expert 8.0.2统计软件对29个火龙果酸奶样品感官评分与质构特性的相关性进行分析。统计项条件选取Descriptives、Casewise diagnostic中的Outliers（n=3），选择项条件选取引入值P＜0.05，剔除值P≥0.05，方法项条件选取Stepwise（逐步引入一剔除法），其他项选取默认值[16]。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 白砂糖添加量对火龙果酸奶品质的影响

图1 白砂糖添加量对酸奶感官评分的影响Fig.1 Effect of sugar addition on sensory evaluation score of pitaya yogurt

由图1可知，随着白砂糖添加量的增加，火龙果酸奶的感官评分呈先升后降的趋势。添加量为5%时，由于糖度太低，产品口感偏酸，感官评分为58.5分；添加量为8%时，酸奶酸甜适中，口感最佳，感官评分最高，达到76.1分；当添加量为9%时，此时白砂糖添加略过量，口感偏甜，感官评分为69.5分。因此选择白砂糖添加量8%进行后续试验。

2.1.2 接种量对火龙果酸奶品质的影响

图2 接种量对酸奶感官评分的影响Fig.2 Effect of inoculum on sensory evaluation score of pitaya yogurt

由图2可知，随着接种量的增加，火龙果酸奶的感官评分呈先升后降的趋势。当接种量为0.10%时，由于菌种量太少，产生的乳酸偏少，酸奶的酸度不足，同时凝固性不佳，感官评分为64分；当接种量为0.25%时，酸奶的口感最好，酸甜适宜，酸味与果味协调，感官评分为79.5分；当接种量为0.30%时，使得乳清析出严重，感官评分为69.5分。因此选择接种量0.25%进行后续试验。

2.1.3 发酵时间对火龙果酸奶品质的影响

图3 发酵时间对酸奶感官评分的影响Fig.3 Effect of fermentation time on sensory evaluation score of pitaya yogurt

由图3可知，随着发酵时间的延长，火龙果酸奶的感官评分呈先升后降的趋势。当发酵时间为5 h时，由于发酵时间过短，导致酸奶的凝固性不佳，酸度也不好，感官评分为70.4分。当发酵时间达到7 h时，酸奶的凝固性最好，酸甜度适中，感官评定82.1分。发酵时间达到9 h时，酸奶出现严重的乳清析出现象，并且酸奶的口感不佳，感官评定73.0分。因此选择发酵时间为7 h进行后续试验。

2.1.4 发酵温度对火龙果酸奶品质的影响

图4 发酵温度对酸奶感官评分的影响Fig.4 Effect of fermentation temperature on sensory evaluation score of pitaya yogurt

由图4可知，随着发酵温度的升高，火龙果酸奶的感官评分呈先升后降的趋势。当发酵温度为36℃时，由于温度偏低，乳酸菌产酸少，口感偏甜，感官评分较低；温度升至42℃时，酸奶酸甜适中，奶香、果香、酸味协调度高，口感最佳，感官评分78.6分；发酵温度升至45℃时，酸奶感官评定得分呈现下降趋势，此时酸奶口感有所下降，细腻感不够；当发酵温度提高至48℃时，温度过高，酸奶中乳清析出现象明显，感官评分75.3分。因此选择发酵温度为42℃进行后续试验。

2.2 响应面法发酵条件的优化

2.2.1 响应面试验设计及结果

在单因素试验的基础上，选取对酸奶感官品质影响明显的接种量（A）、发酵时间（B）、发酵温度（C）和白砂糖添加量（D）这4个因素为自变量，以酸奶感官评分（Y）为响应值，进行4因素3水平的响应面试验优化，响应面分析方案及试验结果见表3，方差分析见表4。

表3 火龙果酸奶发酵工艺优化响应面试验结果与分析Table 3 Results and analysis of response surface methodology for pitaya yogurt fermentation technology optimization

由表4可知，失拟项不显著（P=0.473 6＞0.05），而模型的P=0.001 2＜0.05，表明模型显著。从表4还可以看出因素B、AC、D2对结果影响是显著的（P＜0.05），因素A、D、A2、B2对结果影响是极显著（P＜0.05）。各因素对火龙果酸奶感官品质影响的次序为A＞D＞B＞C，即接种量＞白砂糖添加量＞发酵时间＞发酵温度。采用手动优化的方法对回归模型进行优化，得到回归方程：

表4 回归方程方差分析Table 4 Variance analysis of regression equation

图5 接种量与发酵温度的交互作用对感官评定得分的响应面与等高线Fig.5 Response surface plots and contour line of effects of interaction between inoculum and fermentation temperature on sensory evaluation score

接种量与发酵温度间的交互作用见图5。由图5可知，二者交互作用显著，符合由表4中对4个交互项的方差结果分析。

2.2.2 火龙果酸奶工艺参数的确定

由响应面试验分析结果可知，回归模型存在最大值，火龙果酸奶发酵条件理论值为接种量0.270 5%，发酵时间7.74 h，发酵温度39.54℃，白砂糖添加量8.83%，在此最佳条件下，酸奶感官评分为85.41分。为方便试验操作，修改试验条件为乳酸菌添加量0.27%，发酵时间7.7 h，发酵温度40℃，白砂糖添加量8.8%，在此条件下，酸奶感官评分为85.3分。其相对误差＜5%，说明采用响应曲面法优化得到条件参数准确可靠，具有实用价值。

2.3 火龙果酸奶TPA质构特性数据

2.3.1 火龙果酸奶质构特性数据

对29个火龙果酸奶样品进行TPA测试之后，得到其硬度、黏度、内聚力、弹性4个质构指标的平均值。具体结果见表5。

表5 火龙果酸奶质构特性测试结果Table 5 Determination results of texture properties of pitaya yogurt

将火龙果酸奶感官评分（Y）与硬度（X1）、黏度（X2）、内聚力（X3）、弹性（X4）进行多因素线性回归，得到方程为：Y=0.076 4X1-2.84X2+0.772X3-4.36X4+143.16。

3 结论

通过单因素及响应面试验设计，对火龙果酸奶生产工艺中的接种量、发酵时间、发酵温度和白砂糖添加量4个参数进行优化。得出最佳工艺条件为乳酸菌接种量0.27%，发酵时间7.7 h，发酵温度40℃，白砂糖添加量8.8%。在此条件下生产出的火龙果酸奶色泽为均匀的粉红色；口感酸甜适中，细腻爽滑，无气泡，兼具酸奶与火龙果的特征香味与滋味，无异味，感官评分为85.3分。火龙果酸奶感官评分Y与硬度（X1）、黏度（X2）、内聚力（X3）、弹性（X4）进行多因素线性回归，得到方程为：Y=0.076 4X1-2.84X2+0.772X3-4.36X4+143.16。为凝固型酸奶的品质评价提供一个更快速、灵敏、准确的方法，对于提高酸奶工业研究的理论水平，促进酸奶生产工艺的提高具有一定的指导意义和经济价值。

[1]胡坤，邢锐伟，黎景恒，等.热处理对红肉火龙果色素稳定性及其清除羟基自由基能力的影响[J].现代食品科技，2012，28（8）：945-948.

[2]邓仁菊，范建新，蔡永强.国内外火龙果研究进展及产业发展现状[J].贵州农业学报，2011，39（6）：188-192.

[3]WICHIENCHOT S,JATUPORNPIPAT M,RASTALL R A.Oligosaccharides of pitaya(dragon fruit)flesh and their prebiotic properties[J]. Food Chem,2010,120(3):850-857.

[4]GIAN C T,ETTORE N,ADRIANA B.Nutraceutical potential and antioxidant benefits of red pitaya(Hylocereus polyrhizus)extracts[J].J Funct Food,2012,4:129-136.

[5]周增群，董迪迪，朱永峰，等.响应面优化酶法加工火龙果清汁工艺条件的研究[J].中国酿造，2013，32（6）：52-56.

[6]HYOENJI K,HYUNG K C.Comparative antioxidant and antiproliferative activities of red and white pitayas and their correlation with flavonoid and polyphenol content[J].J Food Sci,2011,76(1):38-45.

[7]ANALIE L H,BENNIE C V.Yogurt as probiotic carrier food[J].Int Dairy J,2001,11(1-2):1-17.

[8]赫君非.建立凝固型酸奶质构参数对感官性质的预测模型[D].扬州：扬州大学，2013.

[9]郭立格.火龙果酸奶的研制[J].食品工业科技，2007，28（6）：167-168.

[10]李里特.食品物性学[M].北京：中国农业出版社，2001：96-100.

[11]郑红莉.质构仪的最新应用研究[J].粮油食品科技，2006，14（1）：54-55.

[12]PEREIRA R,MATIA-MERINO L,JONES V,et al.Influence of fat on the perceived texture of set acid milk gels:A sensory perspective[J]. Food Hydrocolloid,2006,20(2):305-313.

[13]GÜLER Z,PARK Y W.Evaluation of sensory properties and their correlation coefficients with physico-chemical indices in Turkish set-type yoghurts[J].Open J Anim Sci,2011,1:10-15.

[14]MEULLENET J F,LYON B,CARPENTER J A,et al.Relationship between sensoryandinstrumentaltextureprofileattributes[J].J Sens Stud, 1998,13(1):77-93.

[15]杨莹莹，贺红军，郭萌萌，等.响应面法分析TPA测试参数对酸奶质构的影响[J].现代食品科技，2013，29（6）：1281-1284.

[16]郑凤锦，刘国明，李杰民，等.香蕉酸奶的工艺优化及质构特性研究[J].食品工业科技，2015，36（6）：299-302.

Preparation technology and texture evaluation of set-style pitaya yogurt

LI Li1,2,LI Changbao1,2,SHENG Jinfeng1,2,ZHENG Fengjin1,HE Xuemei1,LIAO Fen1,ZHENG Boqiang3, LIU Guoming1,LI Jiemin1,LING Dongning1,SUN Jian1,2*,DENG Haiyan4
(1.Agro-food Science and Technology Research Institute,Guangxi Academy of Agricultural Sciences,Nanning 530007,China; 2.Shibu of Guangxi Dairy Co.,Ltd.,Nanning 530000,China; 3.Guangxi Crop Genetic Improvement and Biotechnology Lab,Nanning 530007,China; 4.Horticultural Research Institute,Guangxi Academy of Agricultural Sciences,Nanning 530007,China)

The preparation technology of set-style pitaya yogurt was studied and the texture characteristics were analyzed.On the basis of single factor experiment,using sugar addition,lactic acid bacteria inoculum,fermentation temperature and time as evaluation factors,sensory evaluation score as response value,the fermentation technology was optimized by central composite design and response surface methodology.Results showed that the optimum fermentation conditions were as follows:lactic acid bacteria inoculum 0.27%,fermentation time 7.7 h,temperature 40℃and sugar addition 8.8%.Under the optimal condition,the sensory evaluation score of the yogurt was 85.3.At the same time,the pitaya yogurt was measured and analyzed by TPA texture,and the linear regression model between textural properties and sensory evaluation scores was established asY(sensory evaluation scores)=0.076 4X1(hardness)-2.84X2(adhesiveness)+0.772X3(cohesiveness)-4.36X4(springiness)+143.16.

pitaya;yogurt;sensory evaluation;texture characteristics;correlation

TS252.4

0254-5071（2016）11-0176-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2016.11.037

2016-01-22

国家公益性行业（农业）科研专项（201303073）；广西科学研究与技术开发项目（桂科合15104001-23）；2014年中央财政农业技术推广服务资金项目（桂财农函[2014]294号）；广西自然科学基金（2014GXNSFDA118013）；广西农业科学院基本科研业务费团队项目（桂农科2015YT86）；南宁市科学研究与技术开发计划（20142305）；广西技术创新项目（桂工信科技[2015]116号）；南宁市良庆区科学研究与技术开发计划（2015G-02）；南宁市青秀区科学研究与技术开发计划项目（2013ZH18）

李丽（1983-），女，副研究员，硕士，主要从事食品加工与检测技术研究工作。

*通讯作者：孙健（1978-），男，研究员，博士，主要从事农产品加工研究与产品开发工作。