椰子植物酸奶制备工艺优化研究

韩喜艳，宋菲，赵松林*，王媛媛，赵晓明，曾炜韬

（1.中国热带农业科学院椰子研究所/海南省椰子深加工工程技术研究中心/国家重要热带作物工程技术研究中心（椰子分中心），海南文昌571339；2.华中农业大学食品科学技术学院，湖北武汉430070；3.广东海洋大学食品科技学院，广东湛江524088）

酸奶具有丰富的营养物质，包括碳水化合物、生物活性蛋白、脂质和活的微生物[1-2]，是维生素B、叶酸、烟酸、核黄素、硫铵素、钙、磷、镁、锌等的极好来源[3]，非常易于被人体消化吸收[4]。此外，酸奶的酸性pH值使钙离子化，能够促进肠道对钙的吸收[5-6]。经常食用酸奶，可以增强免疫力、调节血糖、血压，对便秘、肝病等有着重要的疗效[7-9]，故人们将其作为一种功能性食品而广泛地食用。然而出于对自身健康和食品安全等方面的考虑，人们越来越担心乳制品中使用激素及抗生素等有关的食品安全问题，于是人们越来越倾向于植物基产品。

椰子由于其不寻常的营养成分和风味特征，在许多地区和国家被广泛食用[10-11]。椰浆由新鲜成熟的椰子经过剥壳、削皮、除椰子水，然后对椰肉进行压榨提取获得。椰浆营养成分丰富，具有大量的脂肪、蛋白质、维生素、矿物质等[12]。相关研究表明，椰子蛋白能够预防和治疗高血脂[13]，在降低血压和胆固醇等方面也有一定的作用[14-15]。椰浆中氨基酸含量丰富，各氨基酸比例适宜，能够提供人体内无法合成的必需氨基酸[16]。椰浆中的脂肪酸占比最高的是月桂酸，含量约为46%[17]，因其是中链脂肪酸，不会引起胆固醇水平的升高，且具有抗菌等生理功能[18]，能够对心血管及心脏健康产生积极的影响[19]。以椰子为原料生产酸奶产品，开发利用价值大，市场前景广阔，但目前市场上以椰浆为原料开发的纯植物基酸奶产品很少。因此，本文从脂肪含量、均质压力、加糖量、发酵温度、发酵时间、接种量等方面出发，采用单因素及正交试验优化椰子植物酸奶的制备工艺。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜榨椰浆（脂肪含量31.45%，蛋白质含量2.95%，固形物含量44.50%）：海南省文昌南椰实业有限公司；白砂糖：市售；大豆蛋白、单硬脂酸甘油酯、乙酰化二淀粉磷酸酯、果胶、黄原胶：河南凯邦生物科技有限公司；保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌：西安千叶草生物科技有限公司；氢氧化钠（分析纯）：广东广试试剂科技有限公司。

1.2 仪器与设备

高速冷冻离心机（Avanti J-26S）：贝壳曼库尔特（美国）有限公司；均质机（AH-2010）：郑州科泰实验设备有限公司；卡士发酵箱（Couss CF-3500）：中山卡士电器有限公司；雷磁型pH计（PHS-3C）：上海仪电科学仪器股份有限公司；食品物性分析仪（TMS-PRO）：北京盈泰科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 椰子植物酸奶的制备工艺

取鲜榨椰浆，10 000 r/min条件下4℃离心15 min，除去一定量的上层脂肪，混合均匀后获得脱除部分脂肪的椰浆。加入一定量的添加剂（大豆蛋白1.00%，单硬脂酸甘油酯0.22%、乙酰化二淀粉磷酸酯0.13%、果胶0.10%、黄原胶0.15%）和白砂糖，混合均匀，利用高压均质机均质，对均质后的椰浆进行65℃、30 min杀菌，杀菌后冷却，接种保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌（质量比1∶1）后放入发酵箱中进行发酵。将发酵好的酸奶迅速冷却到10℃以下，然后放入4℃的冰箱中冷藏后熟24 h，得到椰子植物酸奶成品。

1.3.2 感官评定

选取10名评审员组成评定小组，分别从组织状态、口感、香气、色泽4个方面对酸奶产品品质进行评定。感官评定按表1进行[20]。

表1 椰子植物酸奶感官评价Table 1 Coconut plant-based yoghurt sensory evaluation

1.3.3 单因素试验

1.3.3.1 脂肪含量对椰子植物酸奶品质的影响

酸奶制备方法主要参考1.3.1，在均质压力25 MPa、加糖量4%、发酵温度40℃、发酵时间8 h、接种量2.5%的条件下，考察不同脂肪含量的椰浆（30%、20%、15%、10%、5%）对椰子植物酸奶品质的影响。

1.3.3.2 均质压力对椰子植物酸奶品质的影响

酸奶制备方法主要参考1.3.1，在脂肪含量10%、加糖量4%、发酵温度40℃、发酵时间8 h、接种量2.5%的条件下，考察不同均质压力（15、20、25、30、35 MPa）对椰子植物酸奶品质的影响。

1.3.3.3 加糖量对椰子植物酸奶品质的影响

酸奶制备方法主要参考1.3.1，在脂肪含量10%、均质压力25 MPa、发酵温度40℃、发酵时间8 h、接种量2.5%的条件下，考察不同加糖量（0%、2%、4%、6%、8%）对椰子植物酸奶品质的影响。

1.3.3.4 发酵温度对椰子植物酸奶品质的影响

酸奶制备方法主要参考1.3.1，在脂肪含量10%、均质压力25 MPa、加糖量4%、发酵时间8 h、接种量2.5%的条件下，考察不同发酵温度（37、38、39、40、41℃）对椰子植物酸奶品质的影响。

1.3.3.5 发酵时间对椰子植物酸奶品质的影响

酸奶制备方法主要参考1.3.1，在脂肪含量10%、均质压力25 MPa、加糖量4%、发酵温度40℃、接种量2.5%的条件下，考察不同发酵时间（7、8、9、10、11 h）对椰子植物酸奶品质的影响。

1.3.3.6 接种量对椰子植物酸奶品质的影响

酸奶制备方法主要参考1.3.1，在脂肪含量10%、均质压力25 MPa、加糖量4%、发酵温度40℃、发酵时间8 h的条件下，考察不同接种量（1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%）对椰子植物酸奶品质的影响。

1.3.4 正交试验

分析单因素试验结果，进行六因素三水平正交试验，对椰子植物酸奶的工艺参数进行优化，通过测定与分析椰子植物酸奶的感官评分和持水力，确定最优的工艺组合。正交试验因素及水平的选择见表2。

表2 正交试验水平因素Table 2 Level factors of orthogonal test

1.3.5 指标测定

1.3.5.1 椰子植物酸奶pH值、酸度及持水力的测定

用pH计对酸奶样品的pH值进行测定。酸度采用0.1 mol/L的氢氧化钠溶液，按照GB 5009.239—2016《食品安全国家标准食品酸度的测定》中的方法直接滴定。

椰子植物酸奶的持水力参考文献[21]中的方法进行测定[21]，取20 mL的酸奶样品倒入离心管中，离心管质量记为W0，调平，将酸奶样品和离心管的总质量记为W，5000r/min离心15 min，去除上清液，将剩余的总质量记为W1，椰子植物酸奶的持水力计算公式如下。

持水力/%=（W1-W0）/（W-W0）×100

式中：W0为离心管质量，g；W为离心前酸奶样品及离心管总质量，g；W1为离心后剩余酸奶样品及离心管总质量，g。

1.3.5.2 脂肪含量、蛋白质含量及乳酸菌活菌数的测定

参考GB 5009.6—2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》及GB 5009.5—2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》对酸奶样品中脂肪及蛋白质含量进行测定。

参考GB 4789.35—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验乳酸菌检验》，利用莫匹罗星锂盐和半胱氨酸盐酸盐改良的MRS琼脂培养基和MC琼脂培养基对酸奶样品中的嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌进行计数。

1.3.5.3 微生物指标的测定

采用GB 4789.3—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验大肠菌群计数》平板划线法对大肠菌群进行检测，采用GB 4789.10—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验金黄色葡萄球菌检验》对金黄色葡萄球菌进行检测，采用GB 4789.4—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验沙门氏菌检验》对沙门氏菌进行检测，采用GB 4789.15—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验霉菌和酵母计数》对酵母和霉菌进行检测。

1.4 数据处理

所有试验均做3个平行，采用Excel软件和SPSS软件对试验数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 脂肪含量对椰子植物酸奶品质的影响

原料乳中脂肪的含量对酸奶产品的硬度、质地、色泽和口感具有重要的影响。椰浆原料中的脂肪含量为31.45%，远高于牛乳中的脂肪含量，但椰浆中的脂肪酸主要为中碳链脂肪酸（月桂酸含量约为46%），具有抗菌、抗氧化、降血脂和降胆固醇等多种生理活性。从椰肉中提取的脂肪（椰子油）本身作为一种功能性油脂被广泛应用。本文研究了不同的脂肪含量对椰子植物酸奶品质的影响。采用不同脂肪含量的椰浆制备椰子植物酸奶，其指标测定结果见表3。

表3 脂肪含量对椰子植物酸奶品质的影响Table 3 The effect of fat content on the quality of coconut plant-based yoghurt

如表3所示，不同脂肪含量的椰子植物酸奶的品质存在显著性差异（P＜0.05）。不同脂肪含量酸奶产品的 pH 值在 4.50～4.61，酸度范围为 74.34 °T～92.00 °T，符合T/WSJD 12—2020《植物蛋白饮料植物酸奶》的要求。脂肪含量为30%的椰子植物酸奶虽然持水力显著高于其他处理组，但酸度及感官评分较低。脂肪含量为30%、20%、15%时，产品油感较重，口感较厚，味道不佳，造成感官评分较低，脂肪含量较低（5%）时，发酵的酸奶产品持水力低于其它处理组，组织状态不佳，不够黏稠，因此感官评分也较低。脂肪含量为10%的椰浆制备的椰子植物酸奶，其产品感官评分最高，为84.09，酸度和持水力较高，分别为90.34°T和87.62%，因此，结合感官评分与理化指标的分析，选择脂肪含量为10%。

2.1.2 均质压力对椰子植物酸奶品质的影响

均质是酸奶生产的关键步骤，椰浆经过均质后脂肪球受到破坏，比表面积增加，均质后的脂肪球与蛋白质相连接，对于酸奶凝胶网络的形成具有重要作用。椰浆经过不同均质压力的处理，制备成椰子植物酸奶，品质指标测定结果见表4。

表4 均质压力对椰子植物酸奶品质的影响Table 4 The effect of homogenization pressure on the quality of coconut plant-based yoghurt

由表4可知，不同均质压力处理的椰浆制备的椰子植物酸奶的品质存在显著性差异（P＜0.05）。不同酸奶产品的 pH 值（4.33～4.53）及酸度（86.00 °T～108.77 °T）均符合 T/WSJD 12—2020的要求。15、20、35 MPa的压力均质时，椰子植物酸奶的持水力表现相近，且显著低于其它处理组；25 MPa和30 MPa的压力下均质的椰子植物酸奶持水力较高，分别为87.62%和83.77%，且25 MPa的压力下均质时酸奶产品感官评分最高（84.09），结合感官评分与理化指标的分析，选择均质压力为25 MPa。

2.1.3 加糖量对椰子植物酸奶品质的影响

加工食品中糖的过量添加是影响人类健康的风险因素，可能导致肥胖、糖尿病和心脏病等新陈代谢疾病[22]。适量的糖能够掩盖部分酸味，制备出酸甜可口的酸奶。采用不同加糖量的椰浆制备椰子植物酸奶，品质指标测定结果见表5。

由表5可知，不同加糖量椰浆制备的椰子植物酸奶的品质存在显著性差异（P＜0.05）。加糖量为8%时，椰子植物酸奶的酸度为64.00°T，低于其它处理组。加糖量为0%时制备的椰子植物酸奶持水力及感官评分表现较差，分别为77.01%和77.17。加糖量为2%和4%时酸奶口感较佳，组织状态较好，无显著性差异，但加糖量为4%时，所制备的椰子植物酸奶持水力最高，为87.62%。结合感官评分与理化指标的分析，选择加糖量为4%。

表5 加糖量对椰子植物酸奶品质的影响Table 5 The effect of added sugar on the quality of coconut plant-based yoghurt

2.1.4 发酵温度对椰子植物酸奶品质的影响

酸奶发酵过程中，温度过高会导致酸化过快，不利于挥发性物质的产生，且口感变差，甚至导致乳酸菌失活，影响发酵的进行。采用不同发酵温度制备椰子植物酸奶，品质指标的测定结果见表6。

表6 发酵温度对椰子植物酸奶品质的影响Table 6 Effect of fermentation temperature on the quality of coconut plant-based yoghurt

由表6可知，不同发酵温度制备的椰子植物酸奶的品质存在显著性差异（P＜0.05）。不同酸奶产品的pH值和酸度均符合T/WSJD 12—2020的要求，分别在4.38～4.53、90.34 °T～102.67 °T。发酵温度为 37、38、39、41℃时，制备的椰子植物酸奶持水力均低于70%，发酵温度为38℃时，观察到最低的持水力，为65.60%；发酵温度为40℃时，观察到最高的持水力为87.62%，且椰子植物酸奶无乳清析出、龟裂等现象，黏稠适度，凝固性好，感官评分最高为84.09。结合感官评分与理化指标的分析，选择发酵温度为40℃。

2.1.5 发酵时间对椰子植物酸奶品质的影响

酸奶发酵过程中会持续产酸，随着发酵时间延长乳酸不断积累，发酵时间较短产品酸度不够，发酵时间过长乳酸积累过多会影响产品的口感及质地，且容易受到杂菌的污染。采用不同发酵时间制备的椰子植物酸奶，品质指标测定结果见表7。

表7 发酵时间对椰子植物酸奶品质的影响Table 7 The effect of fermentation time on the quality of coconut plant-based yoghurt

由表7可知，不同发酵时间制备的椰子植物酸奶的品质存在显著性差异（P＜0.05）。随着发酵时间延长，观察到产品有逐渐升高的酸度及逐渐降低的pH值；发酵11 h时，产品表现出最高的酸度及最低的pH值，分别为114.33°T和4.43。随着发酵时间的延长，酸奶的持水力呈现出先升高后降低的变化，发酵8 h及11 h时，产品观察到最高及最低的持水力，分别为87.62%和60.66%。随着发酵时间的延长，椰子植物酸奶口感变酸，发酵时间过长，椰子植物酸奶状态较硬，口感不佳。结合感官评分与理化指标的分析，选择发酵时间为8 h。

2.1.6 接种量对椰子植物酸奶品质的影响

接种量的多少对酸奶产品的相关品质（乳酸菌活菌数、质地、黏度）有重要的影响。采用不同接种量制备的椰子植物酸奶，其指标测定结果见表8。

表8 接种量对椰子植物酸奶品质的影响Table 8 Effect of inoculation amount on the quality of coconut plant-based yoghurt

由表8可知，不同接种量制备的椰子植物酸奶的品质存在显著性差异（P＜0.05）。当接种量达到最高3.5%时，酸奶可观察到最低的pH值（4.49）及最高的酸度（93.83°T）；当接种量最低为1.5%时，酸奶可分别观察到最高的pH值（4.65）及最低的酸度（81.33°T）。接种量为1.5%、2.0%、3.5%制备的椰子植物酸奶相较于其它处理，表现出较差的持水力，均低于70%。接种量为3.0%时，酸奶观察到最大的持水力为88.75%，且产品酸甜可口，黏稠度适宜，具有椰子植物酸奶特有的风味，状态好组织细腻，感官评分最高为84.97。结合感官评分与理化指标的分析，选择接种量为3.0%。

2.2 正交试验结果

正交试验结果见表9。

通过计算各水平所对应感官评分及持水力的和，挑选出较优的水平，表9中数值显示，对于感官评分及持水力影响较优的水平为 A2、B2、C2、D2、E2、F2，对应的加工工艺条件为脂肪含量10%、均质压力25 MPa、加糖量4%、发酵温度40℃、发酵时间8 h、接种量3%，经验证试验，此工艺下制备的椰子植物酸奶感官评分及持水力最高，分别为84.97和88.75%。根据各因素对椰子植物酸奶感官评分的极差R可知，对椰子植物酸奶感官评分影响程度为脂肪含量＞接种量＞均质压力＞发酵温度＞发酵时间＞加糖量；根据各因素对椰子植物酸奶持水力的极差R可知，对椰子植物酸奶持水力影响程度为脂肪含量＞均质压力＞发酵温度＞接种量＞发酵时间＞加糖量。综合分析，各因素对椰子植物酸奶品质的影响程度：脂肪含量＞均质压力＞接种量＞发酵温度＞发酵时间＞加糖量。

表9 椰子植物酸奶正交试验结果Table 9 Coconut plant-based yoghurt orthogonal experiment range analysis

对制备椰子植物酸奶的正交试验结果进行方差分析，结果见表10。

表10 方差分析Table 10 Analysis of variance

结果显示，不同脂肪含量（A）、均质压力（B）、接种量（F）制备的椰子植物酸奶的感官评分存在显著性差异（P＜0.05），加糖量、发酵温度和发酵时间对椰子植物酸奶感官评分影响不显著；不同脂肪含量（A）制备的椰子植物酸奶的持水力存在极显著差异（P＜0.01），不同均质压力（B）制备的椰子植物酸奶持水力存在显著性差异（P＜0.05），加糖量、发酵温度、发酵时间和接种量对椰子植物酸奶持水力影响不显著。

2.3 椰子植物酸奶感官、理化及微生物指标

最优工艺条件下制备的椰子植物酸奶其感官评分及理化结果如表11所示。

由表11可知，椰子植物酸奶pH值为4.55，酸度为 92.67 °T，乳酸菌活菌数为 5.70×109CFU/g，蛋白含量为3.85 g/100g，椰子植物酸奶中酵母及其它致病菌均未检出，均满足T/WSJD 12—2020的要求。且酸奶产品具有较高的持水力（88.75%）。该工艺下制备的椰子植物酸奶，酸甜可口具有椰子特有的清香味、色泽均匀一致、无颗粒及沉淀现象、凝固性较好、黏稠度适中，感官评分为84.97。

表11 椰子植物酸奶感官评分及理化结果Table 11 Coconut plant-based yoghurt sensory score and physical and chemical results

3 结论

分析单因素与正交试验结果，得出椰子植物酸奶的最优制备工艺为脂肪含量10%，均质压力25 MPa，加糖量4%，保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌接种3.0%复合发酵（质量比1∶1），发酵温度40℃，发酵时间8 h。在此工艺下，制备的椰子植物酸奶口感良好、色泽均匀有光泽、无分层及沉淀现象、凝固性好、黏稠度适宜、有酸奶发酵特殊的香味及椰子清香味，感官评分高，理化性质优良。以椰浆为主要原料制备的纯植物基酸奶，具有零胆固醇、零动物脂肪、无生长激素及抗生素等特点，能够满足素食主义者以及追求健康的消费者等的需求。本文仅对椰子植物酸奶的加工工艺进行研究，未对其做进一步深入的探究，下一步可以对椰子植物酸奶抗氧化、降血脂、降血压等方面的功能活性进行评价以及对椰浆发酵过程的机理进行探讨。