牛蒡苹果蜂蜜复合酸奶发酵工艺的初步研究

王晓丽，薛 毅，鱼佳新，张馨尹，张晋荣，罗 欢，高建华

(1.太原工业学院 环境与安全工程系，太原 030008；2.山西省农产品质量安全中心，太原 030001)

牛蒡(ArctiumLappaL.)又名东洋参、牛鞭菜，为菊科牛蒡属两年生草本植物.牛蒡含有丰富的胡萝卜素、蛋白质、维生素、纤维素、黄酮类、多糖及钙、磷、铁等多种矿物质[1].牛蒡具有食用和药用双重价值，研究表明，牛蒡具有调节肠道菌群、降血糖、调节脂质代谢、抗氧化及抗炎等作用[2-5].我国苹果栽培地域广阔、产量丰盛.苹果味道酸甜适口，营养丰富，含有多种维生素、糖类、碳水化合物以及钾、铁、锌、钙、碘、硒等多种矿物质[6].酸奶含有丰富的营养元素，酸甜适口，受到众多消费者的喜爱.纯牛奶经过发酵不仅保留了原有的营养价值，且在发酵过程中进一步将乳糖分解为乳酸和B族维生素等活性物质，特别适合乳糖不耐受的消费者.添加果蔬成分的复合型酸奶具有特殊的保健功能，研究价值颇高.

本研究以牛蒡、苹果为原料，通过单因素试验和正交试验研究牛蒡苹果蜂蜜复合酸奶发酵的最佳工艺条件，旨在丰富酸奶市场，并为牛蒡、苹果的开发利用提供一条新思路.

1 材料与方法

1.1 材料

牛蒡、苹果均新鲜、无霉烂、无病虫害，分别采购于徐州市场和太原市场；纯牛奶，伊利实业集团股份有限公司；椴树蜂蜜，上海冠生园蜂制品有限公司；保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌，安琪酵母股份有限公司；盐酸：西陇科学股份有限公司；柠檬酸、抗坏血酸均为食用级.

1.2 仪器

XFS-280MB型灭菌锅：浙江新丰医疗器械有限公司； HU-100型Hurom原汁机：韩国Hurom有限公司；HPX-9162MBE型电热恒温培养箱：上海博迅实业有限公司医疗设备厂；KA62NV01TI型冰箱：西门子(中国)有限公司；CA-1390-1型垂直层流洁净工作台：上海上净净化设备有限公司.

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

牛蒡、苹果→清洗、切块→原汁机压汁→护色→加入纯牛奶、蜂蜜→调配→杀菌冷却→接种→装罐→发酵→冷却后熟→检验→成品.

1.3.2 操作要点

将新鲜牛蒡分拣，去皮，切块，加入0.1%的柠檬酸和0.05%的抗坏血酸溶液进行护色，用原汁机榨取汁液，制得牛蒡原汁；将苹果用浓度为1%～2%的盐酸浸洗去除农药残留，再用清水多次冲洗，切块、去核，加入0.1%的抗坏血酸溶液进行护色，用原汁机榨取汁液，制得苹果原汁.将牛蒡原汁和苹果原汁密封后置于4 ℃冰箱中贮藏备用.在纯牛奶中加入一定量的牛蒡汁、苹果汁和椴树蜂蜜，混匀.90 ℃杀菌10 min，冷却至42 ℃左右，将保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌按一定比例接种到已调好的牛奶中，摇匀，灌入发酵杯中，密封后置于42 ℃的恒温培养箱中发酵6 h.将发酵好的酸奶置于0～4 ℃冰箱中12 h以提升其粘稠度和口感.

1.3.3 发酵工艺的优化试验

1.3.3.1 单因素试验

分别考察不同V(牛蒡汁)∶V(苹果汁)(2∶1,1∶1,1∶2,1∶3,1∶4)、蜂蜜添加量(3%,6%,9%,12%,15%)及菌种接种量(0.1%,0.2%,0.3%,0.4%,0.5%)对牛蒡苹果蜂蜜复合酸奶发酵的影响，并进行感官评分.

1.3.3.2 正交试验

在单因素试验考察V(牛蒡汁)∶V(苹果汁)、蜂蜜添加量及菌种接种量对牛蒡苹果蜂蜜复合酸奶发酵影响的基础上，按照正交表L9(33)进行正交优化试验，利用极差分析确定最佳发酵条件.

1.3.4 感官评价

选择10位具有酸奶品鉴经验的人员进行综合评分，根据成品的滋味、组织状态和色泽进行综合评分[7]，各自打分后求平均值.评分标准见表1.

表1 牛蒡苹果蜂蜜复合酸奶感官评分标准

2 结果与分析

影响牛蒡苹果蜂蜜复合酸奶发酵工艺的因素较多，试验主要考察了V(牛蒡汁)∶V(苹果汁)、蜂蜜添加量及菌种接种量等3个因素，并通过单因素试验确定了正交试验因素的水平.

2.1 不同V(牛蒡汁)∶V(苹果汁)对牛蒡苹果蜂蜜复合酸奶发酵的影响

蜂蜜添加量6%，菌种接种量0.2%，发酵温度42 ℃，发酵时间6 h，研究V(牛蒡汁)∶V(苹果汁)=2∶1，1∶1，1∶2，1∶3，1∶4对酸奶品质的影响.成品的感官评分结果见图1.

图1 不同V(牛蒡汁)∶V(苹果汁)对牛蒡苹果蜂蜜复合酸奶发酵的影响

从图1可知，牛蒡汁的添加量要适度，牛蒡汁的配比过高或者过低都会影响酸奶的品质.V(牛蒡汁)∶V(苹果汁)=2∶1时，会有牛蒡汁的土腥味，且色泽呈灰色，遮盖了苹果的醇香味.V(牛蒡汁)∶V(苹果汁)=1∶4时，酸奶的牛蒡汁味道太淡，主要呈苹果汁的醇香味，且牛蒡汁含量太低难以实现其保健价值.

2.2 不同蜂蜜添加量对牛蒡苹果蜂蜜复合酸奶发酵的影响

V(牛蒡汁)∶V(苹果汁)=1∶3，菌种接种量0.2%，发酵温度42 ℃，发酵时间6 h，研究蜂蜜添加量为3%，6%，9%，12%，15%时对酸奶品质的影响.成品的感官评分结果见图2.

由图2可知，当蜂蜜添加量为12%时，成品酸奶的感官评分最高.当蜂蜜添加量较低时，乳酸菌在繁殖过程中缺乏足够的碳源，发酵不充分，且甜度较低，导致口感差.而当蜂蜜添加量较高时，乳酸菌在繁殖过程中具备足够的碳源，发酵速度较快，组织状态较厚重不够细腻，且甜度高导致品质不佳.

图2 不同蜂蜜添加量对牛蒡苹果蜂蜜复合酸奶发酵的影响

2.3 不同菌种接种量对牛蒡苹果蜂蜜复合酸奶发酵的影响

V(牛蒡汁)∶V(苹果汁)=1∶3，蜂蜜添加量6%，研究菌种接种量0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%对酸奶品质的影响.成品的感官评分结果见图3.

图3 不同菌种接种量对牛蒡苹果蜂蜜复合酸奶发酵的影响

由图3可知，当菌种接种量为0.3%时，成品酸奶的感官评分最高.菌种接种量较低时，发酵不完全，乳酸生成量较少，有较多乳清析出，酸奶组织状态欠佳.菌种接种量较高时，乳酸生成较多，酸味明显，影响感官评分.

2.4 发酵工艺条件的优化

选用L9(33)正交试验考察V(牛蒡汁)∶V(苹果汁)、蜂蜜添加量及菌种接种量等3因素3水平对牛蒡苹果蜂蜜复合酸奶发酵工艺的影响.正交试验因素水平见表2，正交试验及极差分析结果见表3.

表2 发酵条件优化正交试验的因素与水平

表3 L9 (33) 试验结果

由表3可知，影响牛蒡苹果蜂蜜复合酸奶感官评分的因素主次顺序为：A>B>C，即V(牛蒡汁)∶V(苹果汁)>蜂蜜添加量>菌种接种量，较优组合为A2B3C3，即V(牛蒡汁)∶V(苹果汁)=1∶3，蜂蜜添加量12%，菌种接种量0.4 g·L-1.取上述条件进行3次重复试验，发酵制得牛蒡苹果蜂蜜复合酸奶的感官评分为97分.

2.5 感官指标

成品组织状态细腻，酸甜可口，无乳清析出，色泽呈乳白略带浅灰色，兼具牛蒡和苹果的特有香味，无杂质.

2.6 理化、微生物指标

在最佳工艺条件下发酵一批牛蒡苹果蜂蜜复合酸奶，采集5份样品，从理化、微生物指标及乳酸菌数等方面进行综合评价，其中理化指标包括脂肪、蛋白质、酸度等3个方面，微生物限量包括大肠杆菌、沙门氏菌、酵母、霉菌等5个方面[8].具体检测结果见表4.

表4 理化、微生物指标及检测结果

3 结论

牛蒡、苹果在我国资源较丰富，并具有较高的营养价值，可广泛应用于具有合理营养和保健价值的功能性食品的开发.根据单因素、正交试验得出牛蒡苹果蜂蜜复合酸奶的最佳工艺条件为V(牛蒡汁)∶V(苹果汁)=1∶3，蜂蜜添加量12%，菌种接种量0.4 g·L-1，按照此工艺条件发酵的复合酸奶色泽乳白稍呈灰色，组织状态均匀细腻，酸甜可口，兼具牛蒡和苹果的香味，且微生物指标达到了国家标准.该研究成果兼具牛蒡、苹果和酸奶的多重营养保健作用，可为广大消费者提供多种乳制品的选择空间，具有良好的应用前景.