藜麦谷粒营养奶的工艺优化

崔利华，周亚丽，郭嘉钰，周锴瑞

（安阳工学院a.机械工程学院；b.生物与食品工程学院，河南 安阳 455000）

藜麦（Chenopodium quinoa Willd），又叫印第安麦、藜谷、金谷子等[1]。藜麦，是目前发现的唯一能够提供人体必需8种氨基酸的植物[1]。藜麦不仅仅含有蛋白质、维生素和钙、铁、锌、硒等微量元素[2]，同时富含酚类、多肽类、皂苷、凝集素等活性成分[3]。已有研究表明，藜麦不仅可以补充人体所需的营养，并且可以增强人体免疫力和受损细胞修复能力，同时具有降低胆固醇、抗癌、抗衰老等功效[3,4]。在食品和制药工业中，藜麦已成功用于食品、药品及化妆品开发[5,6]。

发酵乳制品是指乳或乳制品在特征菌的作用下发酵而成的酸性凝乳状产品，营养全面、风味独特，比牛乳更容易被人体吸收利用，且具有保健功效。酸奶是一种常见的发酵乳制品，是国内乳制品市场销售额增速最快的品类[7]。为了改善酸奶的营养特性和感官质量，研究者试图通过在牛乳中加入不同的营养成分，改善酸奶产品中的矿物质、维生素、蛋白质或脂肪含量[8-10]，或改变酸奶的凝胶结构，使凝乳更加均匀[11,12]。除了在食物中添加传统的食品添加剂，植物源性食品添加剂近年来受到越来越多的关注[13,14]。研究表明，植物源性食品添加剂能够改善其所含食品的工艺、营养和保健特性。而且，植物化学物质通过添加或协同作用发挥有益的生物活性作用[15]。目前，一些学者研究了酸奶中引入各种豆类成分、山药豆及脱脂米糠对酸奶品质、口感的影响[16-20]。

近年来，许多食品或营养品都是以藜麦为原料开发出来的，如藜麦面包、藜麦饼干、藜麦复合汁饮料等。Casarotti等在发酵的牛奶中加入藜麦粉，发现藜麦粉可以增加发酵乳生产和储存过程中的益生菌活性，有助于在储存过程中发酵乳的后酸化[21]。Samah等人将藜麦提取物添加到山羊奶酸奶中，能够显著提高酸奶的质地和流变特性[22]。Casarotti,Codina和Curti等已成功地将藜麦粉运用于牛奶中，显著提高了牛奶的黏度和营养价值[21,23,24]。目前，将藜麦直接添加到发酵后的乳制品中的研究较多，但将藜麦作为发酵乳制品原料进行发酵处理以及相关处理工艺的研究很少。

本研究将预处理的藜麦谷粒和鲜牛乳以适当的比例混合，加入白砂糖、果胶和发酵剂，进行藜麦营养奶的制作和工艺研究。通过单因素试验、正交试验和QDA分析，确定藜麦谷粒营养奶的最佳工艺。通过感官评分，评估不同成分对营养奶感官品质的影响。藜麦谷粒营养奶的研究对谷粒营养奶和藜麦系列产品开发提供新的思路和理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

藜麦由青海新绿康的食品有限责任公司提供；鲜牛乳、白砂糖、果胶、发酵剂均为食用级，购于安阳市永辉超市。

均质机（CYB60-3070，北京诺尼轻工机械有限公司）；灭菌锅（LD2H-100KBS，浙江赛德仪器设备有限公司）；恒温培养箱（DHG-9030A，上海圣科仪器设备有限公司）；冰柜（BC-202HT，青岛海尔特种电冰柜有限公司）；水浴锅（HH-6，常州亿通分析仪器制造有限公司）；电子天平（DTY-A200，广州市安培力机械制造有限公司）。

1.2 工艺流程

1.3 试验方法

1.3.1 藜麦预处理

选出适量的颗粒饱满、完整度好、色泽鲜亮的藜麦，去除杂质，反复清洗干净，浸泡8 h后，在80℃条件下蒸煮20 min，冷却后备用。

1.3.2 混合

将预热（55-65℃）的鲜牛乳与处理过的藜麦谷粒、白砂糖、果胶按一定比例混合，搅拌均匀，过滤。

1.3.3 均质、灭菌、冷却

将混合液预热至70℃，于70℃、20 MPa条件下均质5 min。均质后将混合液加热至95℃、灭菌10 min，灭菌结束后，迅速冷却至42℃。

1.3.4 接种发酵、冷藏

在无菌条件下，将发酵剂按一定比例接种至混合发酵液中，密封放置于恒温培养箱中，于40℃条件下发酵6 h。在4℃冷藏进行后熟，后熟时间为24 h，使其形成良好的风味，即得藜麦谷粒营养奶。

1.4 单因素试验设计

1.4.1 藜麦谷粒添加量的确定

藜麦谷粒的添加量分别为6%、8%、10%、12%、14%，白砂糖添加量为6%，发酵剂添加量为5%，果胶添加量为0.3%为固定条件，以藜麦谷粒的添加量为变化因素，进行单因素试验，在此条件下制得的成品，由感官评定小组的15名同学和老师品尝，根据藜麦谷粒营养奶质量评分标准进行打分，初步得到藜麦谷粒的最佳添加比例。

1.4.2 白砂糖添加量的确定

白砂糖的添加量分别为3%、4%、5%、6%、7%，藜麦谷粒添加量为8%，发酵剂添加量为5%，果胶添加量为0.3%为固定条件，以白砂糖添加量为变化因素，进行单因素试验，在此条件下制得的成品，由感官评定小组的15名同学和老师品尝，根据藜麦谷粒营养奶质量评分标准进行打分，初步得到白砂糖的最佳添加比例。

1.4.3 发酵剂添加量的确定

发酵剂的添加量分别为4%、4.5%、5%、5.5%、6%，藜麦谷粒添加量为8%，白砂糖添加量为6%，果胶添加量为0.3%为固定条件，以发酵剂的添加量为变化因素，进行单因素试验，在此条件下制得的成品，由感官评定小组的15名同学品尝，根据藜麦谷粒营养奶质量评分标准进行打分，初步得到发酵剂的最佳添加比例。

1.4.4 果胶添加量的确定

果胶酶的添加量分别为0.2%、0.25%、0.3%、0.35%、0.4%，藜麦谷粒添加量为8%，白砂糖添加量为6%，发酵剂添加量为5%为固定条件，以果胶的添加量为变化因素，进行单因素试验，在此条件下制得的成品，由感官评定小组的15名同学品尝，根据藜麦谷粒营养奶质量评分标准进行打分，初步得到果胶的最佳添加比例。

1.4.5 正交试验

通过上述单因素试验，分别进行感官评价，选择出四个单因素试验最佳值，通过L9(34)正交试验，得到最优工艺参数。正交试验见表1。

表1 正交试验因素与水平（%）

1.5 质量感官评价

参照国家标准GB 19302-2010《食品安全国家标准发酵乳》，运用综合评分法从色泽、风味、口感、组织状态四个方面对藜麦谷粒营养奶的质量品质进行感官评定，选取10位身体健康且没有不良嗜好的食品专业同学和老师组成15人感官评定小组，年龄在18～29岁之间（70%为女性），均为酸奶爱好者，对制得的藜麦谷粒营养奶进行筛选评分，确定酸奶的可接受性。所有样品均在4±1℃的温度下处理。小组成员要对营养奶的色泽、组织状态、风味、口感指标进行打分，各指标最高评分均为25分，总分为100分。藜麦谷粒营养奶质量评分标准见表2。

表2 藜麦谷粒营养奶质量评分标准

1.6 数据处理

试验所得的数据使用Microsoft Office Excel 2007和SPSS 17.0软件分别进行数据计算和显著性分析（p＜0.05），使用Origin2016 软件绘图，采用Minitab和Design-Expert软件进行正交试验分析。所有的数据均为三个重复的平均值±标准误。

2 .结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 藜麦谷粒添加量对感官评价结果的影响

由图1可知，当藜麦谷粒的添加量控制在10%时，藜麦谷粒营养奶的感官评价分数最高。随着藜麦谷粒添加范围在6%～10%时，藜麦谷粒营养奶的色泽、风味评价分数随之升高，当藜麦谷粒添加量超过12%时，评价分数趋于稳定。这是由于随着藜麦谷粒不断增加，黏度和硬度值下降，破坏营养奶的凝乳，增加乳清比例，影响藜麦谷粒营养奶的组织状态和口感，最终影响消费者对产品的可接受性[25]。因此选择最佳的藜麦谷粒添加量为10%。

图1 藜麦谷粒添加量对感官评价结果的影响

将感官评价结果均一化进行QDA分析，结果表明，当藜麦谷粒添加量为10%时，藜麦谷粒营养奶的色泽均匀，组织状态均匀细腻、表面光滑，口感润滑及感官评分，其标准化值分别为0.91、0.98、0.96、0.984和0.99（图2）。说明将藜麦谷粒添加到营养奶中，对营养奶的色泽、组织状态和口感营养较大。

图2 不同藜麦谷粒添加量营养奶感官品质QDA分析

2.1.2 白砂糖添加量对感官评价结果的影响

由图3可知，当白砂糖的添加量处于5%时，藜麦谷粒营养奶的感官评价分数最高。随着白砂糖添加量不断提高，藜麦谷粒营养奶的色泽、组织状态、风味评价分数保持较稳定。白砂糖添加范围在3～5%时，藜麦谷粒营养奶的口感评价分数升高；但当白砂糖添加量超过5%时，口感的评价分数开始下降。因此白砂糖的最佳添加量5%。

图3 白砂糖添加量对感官评价结果的影响

将不同白砂糖添加量的营养奶的感官评价结果均一化后进行QDA分析，结果表明，当白砂糖添加量为5%时，藜麦谷粒营养奶的色泽均匀，组织状态均匀细腻、表面光滑，口感润滑、藜麦和奶香味浓郁及感官评分，其标准化值分别为0.93、0.95、0.96、0.98、和0.97（图4）。说明白砂糖的添加量为5%时，藜麦营养谷粒奶的品质最好。

图4 不同白砂糖添加量营养奶感官品质QDA分析

2.1.3 发酵剂添加量对感官评价结果的影响

由图5可知，当发酵剂的添加量为5%时，藜麦谷粒营养奶的感官评价分数最高。当发酵剂添加量不断增加，藜麦谷粒营养奶的组织状态、口感评价分数均先上升后下降；色泽、风味的评价分数波动不大，能够保持稳定性。这是由于藜麦谷粒的添加，增加了牛奶中乳糖的含量，乳酸菌消耗了藜麦谷粒中残余乳糖，使酸奶的凝乳效果和酸度逐渐增强，影响藜麦谷粒营养奶的组织状态和口感。这与Casarotti和Curti等在发酵牛乳和酸奶中加入藜麦粉的研究结果一致[21,24]。在营养奶中加入藜麦谷粒，营养奶的活性和营养价值保存期延长，这一特点也会影响消费者对产品的接受度[22,23]。因而选择最佳的发酵剂添加量为5%。

图5 发酵剂接种量对感官评价结果的影响

将感官评价结果均一化后进行QDA分析，结果表明，当发酵剂接种量为5%时，藜麦谷粒营养奶的色泽均匀，组织状态均匀细腻、表面光滑，口感润滑其、藜麦和奶香味浓郁及感官评分，其标准化值分别为0.98、0.96、0.96、0.98和0.98，均大于发酵剂添加量为6%时，谷粒营养奶的色泽、组织状态、口感及风味均一化值（图6）。说明发酵剂接种量为5%时，藜麦营养谷粒奶的品质最好。

图6 不同发酵剂接种量营养奶感官品质QDA分析

2.1.4 果胶添加量对感官评价结果的影响

由图7可知，当果胶的添加量0.3%时，藜麦谷粒营养奶的感官评价分数最高。当果胶添加量不断增加，藜麦谷粒营养奶的色泽、组织状态、风味的评价分数稳定；口感的评价分数呈现先升高后下降的趋势。这是由于随着果胶添加量的增加，藜麦谷粒营养奶的持水性上升，影响了营养奶的酸度，进而影响营养奶的口感评分分数。因而选择最佳的果胶添加量为0.3%。

图7 果胶添加量对感官评价结果的影响

将感官评价结果均一化后进行QDA分析，结果表明，当果胶添加量为0.3%时，藜麦谷粒营养奶的色泽均匀，组织状态均匀细腻、表面光滑，口感润滑、藜麦和奶香味浓郁，及感官评分，其标准化值分别为0.93、0.97、0.96、0.98和0.98，均高于果胶添加量为0.2%时，藜麦谷粒营养奶的色泽、组织状态、口感及风味标准化值（图8）。说明果胶添加量为0.3%时，藜麦营养谷粒奶的品质最好。

图8 不同果胶添加量营养奶感官品质QDA分析

2.2 正交试验结果分析

通过Design-Expert分析软件对藜麦谷粒营养奶工艺参数进行优化分析，根据因素水平设计L9（34）正交试验见表1，并对其结果进行正交试验分析，最终得到一个最佳的藜麦谷粒营养奶配方见表3。由表3可知，各因素对藜麦谷粒营养奶工艺影响的主次的顺序为：C＞A＞D＞B，即：发酵剂＞藜麦谷粒＞果胶＞白砂糖，通过试验数据分析可得最佳因素水平组为：C2A2D2B2，即藜麦谷粒10%、白砂糖5%、发酵剂5%、果胶0.3%。

表3 正交试验结果与极差分析

在最佳工艺条件下制得藜麦谷粒营养奶，并对其进行感官评价，结果如下：色泽均匀，呈淡黄色；组织状态均匀细腻、表面光滑、无气泡、无乳清析出；风味呈现出浓郁的藜麦味、纯正的奶香味；口感细腻、润滑、酸甜适中。

对各单因素的最佳感官评分进行QDA分析，结果表明，发酵剂添加量是藜麦谷粒营养奶的色泽、组织状态、风味和口感的主要影响因素；藜麦谷粒添加量是影响营养奶组织状态、风味和口感的主要因素（图9），这与前人的研究结果一致[24,26]；但对色泽的影响较大，这可能是由于藜麦谷粒的添加使传统酸奶原有的乳白色呈现淡黄色，导致感官评定过程中评分较低。QDA分析结果与正交试验结果一致。

图9 不同单因素感官评定结果QDA分析

3 结论

通过单因素试验和正交试验优化藜麦谷粒营养奶的制作工艺，确定藜麦谷粒营养奶最佳工艺参数：藜麦谷粒10%、白砂糖5%、发酵剂5%、果胶0.3%。正交试验和QDA分析得出，该条件下影响藜麦谷粒营养奶的因素主次顺序：发酵剂＞藜麦谷粒＞果胶＞白砂糖。在最佳的工艺条件下，发酵的藜麦谷粒营养奶色泽呈现淡黄色、凝乳均匀，组织细腻丝滑，口感酸甜适中、具有咀嚼性，风味独特。藜麦谷粒营养奶具有丰富的营养，属于保健型营养奶，具有广阔的市场前景。藜麦谷粒营养奶的研发为营养奶的多元化提供了新思路，为藜麦系列产品的开发提供理论参考。