菊花发酵乳饮料工艺优化研究

刘帅

摘要：以菊花提取液和鲜牛奶为主要原料，杀菌后接种乳酸菌进行乳酸发酵，通过试验确定原料的配比、发酵条件及产品的配方。通过多次实验，得到菊花发酵乳饮料原料最佳配比和最佳发酵工艺条件。

关键词：菊花：发酵：工艺优化

前言

野菊花为菊科植物野菊的干燥头状花序，在我国民间药用历史悠久，中国药典2010年版一部己把其收入其中，规定野菊花性味苦、辛，微寒，归肝、心经，功能与主治清热解毒，常用于疔疮痛肿、目赤肿痛、眩晕。现代药理研究表明：野菊花具有广谱抗菌、抗病毒、降压、增加冠脉血流量、清除氧自由基等作。野菊花生物活性多样、清香宜人、安全可靠，同时药源广泛、价格低廉，在药品、食品、保健品、化妆品等诸多领域具有开发价值。有关野菊花化学成分虽已有文献报道，但野菊花化学成分较为复杂，而且由于地理环境、气候条件和采集时间的差别，使植物化学成分也有明显的差异，其药用的疗效也有所不同。华东地区产的野菊花仅见微量元素含量报道。乳饮料将果汁、谷物等与牛奶有机相结合，借助牛奶中的蛋白营养成分及果汁、谷物等的芳香、色泽及其他矿物质营养，满足了消费者对营养互补、风味及口感相互协调等的需求，受到消费者广泛欢迎。乳饮料是以乳或发酵乳为原料，加入水、白砂糖、小料（甜味剂、酸味剂）、香精、CMC、果汁、谷物、茶、咖啡、植物提取液等的一种或几种为调制而成的饮料。传统乳饮料配料时都需要把奶粉、白砂糖、小料（甜味剂、酸味剂）、香精、CMC、果汁等单独在一定条件下溶解，然后通过泵等输送到调配罐中调配。

1材料与方法

1.1材料与设备

鲜牛奶南昌塘山养殖厂；菊花浙江桐乡；蔗糖（食品级）市售。保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌混合菌种江西中德联合研究院；液化酶与糖化酶成都万和生物工程有限责任公司；复配型乳化稳定剂江西南科食品有限公司。调配罐、均质机、高温瞬时灭菌机、发酵罐、板框换热器、灌装封盖机；蛋白质测定仪沈阳分析仪器厂；脂肪测定仪瑞士Buchi公司。

1.2方法

1.2.1理化指标的测定

总酸：氢氧化钠滴定法测定；总糖：裴林试剂法测定；蛋白质：蛋白质测定仪测定；脂肪：脂肪测定仪测定。

1.2.2工艺流程

鲜牛奶

菊花→清洗→提取→过滤→配料→灭菌→接种发酵→冷却→包装→成品

白砂糖→热溶→过滤→糖液

1.2.3操作要点

提取过程中，采用二次提取法，菊花与水的料液比为10：1。第一次提取温度90～95℃，时间40min，过滤；滤渣进行第二次提取，第二次时，菊花与水的料液比为6：1，提取温度90～95℃，时间30min，过滤；将两次提取液合并，最后用硅藻土过滤，得到澄清的提取液，留作待用。采用菊花提取液20%、白糖8%、复配乳化稳定剂0.4%、鲜牛乳4 O%为基料，基料进行瞬时高温灭菌，温度125℃、时间10～15s，冷卻至42℃时添加3%乳酸菌（保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌1：1混合）作为发酵菌种进行发酵。冷却、包装：发酵结束后，冷却至室温，经5～7d保温贮存试验，检查无染菌、分层现象，即得菊花发酵乳饮料成品。

2结果与分析

2.1菊花提取液的制备

因为菊花中大部分功能成分是水溶性的，所以先用水提取法提取出菊花中的功能性成分，为尽可能不破坏菊花中原有的营养成分及自然风味，对菊花的提取工艺进行试验，确定采用二次提取法。第一次提取时，菊花与水的料液比10：1、温度90～95℃C、时间40mm，过滤；滤渣进行第二次提取，第二次时，菊花与水的料液比6：1、提取温度90～95℃、时间30min，过滤；将二次提取液合并，最后用硅藻土过滤，得到澄清的提取液。

2.2菊花提取液与鲜牛奶配比的确定

菊花提取液带有菊花特有的清香气味，将其与鲜牛奶混合，既要体现出菊花特有的清香味，又不能过重，同时还要具有发酵乳良好的口感，故需要对两者之间的配比进行确定。在其他各项条件不变的情况下，选择不同的配比，对发酵后的酸奶进行感官鉴定（色泽、风味、组织状态），以百分计，确定两者之间最佳配比，试验设计及结果见表1。

由表1可知，菊花提取液与鲜牛奶的体积比1：2时，感官评分最高为87分，此时色泽、风味、组织状态均较好。当菊花提取液偏多时，菊花味偏重，奶味略有不足，颜色呈淡白色，发酵奶稀，不能凝固成形；当菊花提取液添加量偏少，菊花的清香味不足，口感较差。故菊花提取液与鲜牛奶的体积比1：2为最优方案。

2.3发酵工艺条件的确定

2.3.1单因素试验

2.3.1.1发酵时间对发酵乳风味的影响

在培养条件为42℃，接种量为3%，鲜牛奶添加量40%，菊花提取液添加量20%，蔗糖添加量8%，自然pH值的条件下，选择发酵时间分别为3.0、3.5、4.0、4.5、5.0h。根据感官评分，确定发酵时间。结果见图1。由图1可知，菊花发酵乳饮料的风味综合得分开始随着发酵时间的延长而升高，当超过4h时，其综合得分开始下降，主要原因是随着发酵时间的延长，导致饮料中乳酸含量过高，引起酸味过重。因此采用发酵时间4 h。

在发酵时间为4 h，接种量为3%，鲜牛奶添加量40%，菊花提取液添加量20%、蔗糖添加量8%，自然ph值的条件下，选择发酵温度分别为38、40、42、44、46℃。根据感官评分，确定发酵温度。结果见图2。由图2可知，菊花发酵乳饮料的风味综合得分开始随着发酵温度的升高而升高，当超过42℃时，其综合得分开始下降，主要原因是随着发酵温度的升高，导致饮料中菌种过早衰老，导致发酵无力，乳酸生成量严重不足。因此采用发酵温度42～C。

2.3.1.3接种量对发酵乳风味的影响

在发酵温度42℃、发酵时间4h、鲜牛奶添加量40%、菊花提取液添加量20%、蔗糖添加量8%、自然pH值的条件下，选接种量分别为2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%。根据感官评分，确定发酵温度。由图3可知，菊花发酵乳饮料的风味综合得分开始随着接种量的增加而升高，当超过3%时，其综合得分开始下降，主要原因是随着接种量的增加，导致饮料发酵过度，产酸多，糖酸比严重失调。因此采用接种量3%。

2.4试验方案

2.4.1试验设备

（1）真空混料机：6000L，1台，搅拌功率75kW。

（2）奶粉溶解系统：1套，含化奶罐，均质机等。

（3）离心率检测仪：安徽中科中佳科学仪器有限公司、KDC-12低速离心机。

（4）粒径分析仪：英国马尔文、mastersizer2000粒径分析仪。

2.4.2试验内容

工艺生产流程

对乳饮料采用真空混料机进行调配试验，试验的工艺生产流程如下：

（1）配料前准备：

在真空混料机大粉仓中加入CMC、白砂糖等；在真空混料机小粉仓中加入小料等；化奶罐中提前加入水，控制好水温，并投入奶粉溶解后待用。（2）在真空混料机内加入一定水，控制好水温，打开真空度和搅拌。（3）真空吸入CMC、白砂糖等搅拌一定时间。

（4）添加提前化好的奶液，奶液经均质冷却后进入真空混料机，控制好温度，搅拌一定时间。（5）最后真空吸入香精，最后定容到6000L，搅拌一定时间后再去杀菌、灌装。

1.4.2取样分析

在试验过程中对混料机混料后的半成品以及灌装好的成品进行取样并做离心沉淀率、粒径尺寸、能耗数据分析，并与传统配料方式进行对比。

3.试验结果与分析

3.1提高了产品质量

1）減少泡沫。真空混料机配料工艺由于在真空下配料，真空状态下配料泡沫容易破，因此真空混料机配料工艺的泡沫较少。2）离心沉淀率。真空混料机配料工艺的定容后及成品离心沉淀率（0.5%）都要小于配料罐配料工艺（1%）。3）粒径尺寸。真空混料机配料工艺的成品的粒径尺寸（中径0.823μm）要小于配料罐配料工艺（中径1.945μm）。

3.2节能降耗

1）简化配料工艺。2）减少操作人员。可减少白砂糖、甜味剂、酸味剂、果汁等溶解系统的操作人员，预计每个配料间减少2-3人。3）缩短调配时间缩短4）减少设备投入。可减少白砂糖、小料（甜味剂、酸味剂）、香精、CMC、果汁等溶解系统。5）缩短配料时间。传统配料工艺调配时间为：2.5～3小时，现有工艺调配时间在1.5～2小时。调配时间大大缩短。6）降低原料消耗和污水排放。

4.结论

4.1经过2个多月的间断性试验，采用真空混料系统对配料工艺进行了改进，除提高产品质量外，还可简化配料工艺、减少操作人员、缩短配料时间、减少设备投入、降低能耗、减少污水排放等，在取得巨大经济收益的同时，也取得了较大的社会效益。

4.2菊花提取液对乳酸菌的生长有一定促进作用，可刺激乳酸菌快速生长繁殖。

4.3菊花发酵乳饮料和普通的酸奶在外观和风味上并无太大的不同，菊花本身的味道不强烈，有微甜的清香味，较高含量的黄酮类、多糖类、维生素能帮助消化和促进肠内有益细菌的生长，同时抑制有害细菌。因此，菊花发酵乳饮料作为中老年或女性的营养保健品，具有较高的营养价值。