奇亚籽酸奶工艺优化研究

梁鹏娟,刘 阳*,刘凤华,胡 月,冯云凯,钱 浩,张瑞瑞,裴 娟

(1.四川旅游学院食品学院,四川 成都 610100；2.新疆石河子花园乳业有限公司，新疆 石河子 832021)

1 引言

奇亚籽,起源于危地马拉北部和墨西哥南部[1],富含蛋白质、氨基酸、膳食纤维、不饱和脂肪酸、多种维生素和矿物质,具有抗氧化、调节血脂、预防心脑血管疾病等众多功效[2], 2014年被国家卫生和计划生育委员会批准为新食品原料。奇亚籽在墨西哥、新西兰、美国、日本、澳大利亚等多个国家均有广泛应用[1],目前我国对奇亚籽在食品工业中的应用较少,尚未有人将奇亚籽应用至发酵乳制品中。

酸奶,以牛乳为主要原料通过加入发酵剂发酵而成的乳制品,不仅保留了原料乳的全部营养物质,而且经发酵后,乳糖和蛋白质被分解为小分子更易被人体吸收。此外,酸奶具有促消化、抑制肠道有害菌、抗癌、降低胆固醇等多种保健功能[3]。随着经济的发展,人们需要更快的生活节奏来适应经济社会的快速发展，加之对食品营养价值的重视,酸奶越发受到人们的青睐。本文在传统酸奶生产工艺的基础上加入奇亚籽,探讨奇亚籽酸奶最佳生产工艺,以丰富市场中发酵乳制品的种类,增加酸奶的功能特性,为奇亚籽的深加工提供新途径,为奇亚籽酸奶工业化生产奠定基础。

2 材料与方法

2.1 仪器与试剂

LD610-2电子天平(沈阳龙腾电子有限公司)；PH-140A培养箱(上海东辘仪器设备有限公司)；EA200-H均质机(上海欧河机械设备有限公司)。生乳(新疆石河子花园乳业有限公司)；保加利亚乳杆菌(hkdsp1-008,石河子大学食品学院畜产实验室保藏)、嗜热链球菌(hkdsp2-015,石河子大学食品学院畜产实验室保藏)；奇亚籽果酱(新疆石河子花园乳业有限公司)。

2.2 试验方法

2.2.1 奇亚籽酸奶加工工艺流程 生牛乳→调配→均质→杀菌→冷却接种→发酵→冷却罐装→后熟→成品[4-5]。

2.2.2 奇亚籽酸奶加工工艺的研究

2.2.2.1 单因素试验 本试验以感官评定为评价标准，通过单因素试验研究接菌量，发酵温度，发酵时间和奇亚籽添加量对奇亚籽酸奶感官品质的影响。

(1) 接菌量对奇亚籽酸奶感官品质的影响 将奇亚籽果酱按照7%添加量加入至牛奶中混匀，15MPa下均质2次，90℃杀菌10min，待冷却至45℃左右时将配比好的菌种混合液分别按2%、3%、4%、5%、6%加入至混合乳中，混匀后于40℃条件下恒温培养6h，使其后熟24h后进行感官评定。

(2)发酵时间对奇亚籽酸奶感官品质的影响 将奇亚籽果酱按照7%添加量加入至牛奶中混匀，15MPa下均质2次，90℃杀菌10min，待冷却至45℃左右时将5%配比好的菌种混合液加入至混合乳中，混匀后于40℃条件下分别恒温培养3h、4h、5h、6h、7h，使其后熟24h后进行感官评定。

(3)发酵温度对奇亚籽酸奶感官品质的影响 将奇亚籽果酱按照7%添加量加入至牛奶中混匀，15MPa下均质2次，90℃杀菌10min，待冷却至45℃左右时将5%配比好的菌种混合液加入至混合乳中，混匀后分别在25℃、30℃、35℃、40℃、45℃条件下恒温培养6h，使其后熟24h后进行感官评定。

(4)奇亚籽添加量对奇亚籽酸奶感官品质的影响 分别将奇亚籽果酱按照4%、5%、6%、7%、8%添加量加入至牛奶中混匀，15MPa下均质2次，90℃杀菌10min，待冷却至45℃左右时将5%配比好的菌种混合液加入至混合乳中，混匀后于40℃条件下恒温培养6h，使其后熟24h后进行感官评定。

(5)奇亚籽酸奶感官评价标准 以感官评价作为奇亚籽酸奶与接菌量，发酵温度，发酵时间和奇亚籽添加量的评价标准。奇亚籽酸奶感官评价标准见表1[6-9]，由20名食品专业的教师和学生组成的评价小组根据评分标准对产品的色泽、风味、口感、组织状态综合评价并赋分，去掉一个最高分和一个最低分后计算其平均分并取整。

表1 奇亚籽酸奶感官评价标准

2.2.2.2 响应面试验 由单因素试验得到每个因素中对奇亚籽酸奶酸奶影响显著的五个水平，以感官评价结果为指标，通过 Design-Expert 8.06设计4因素5水平实验。试验因素和水平设计见表2。

表2 响应面设计因素水平

3 结果与分析

3.1 奇亚籽酸奶加工工艺单因素试验

3.1.1 接菌量对奇亚籽酸奶感官品质的影响 由图1结合感官评定结果可知，当接菌量为5%时奇亚籽酸奶色泽均匀一致，微黄有光泽，组织细腻，质地均匀，酸甜可口，细腻爽滑，具有奇亚籽的清香和酸奶所特有的风味，发酵香与果香协调，品质最好。而当接菌量低于5%时其发酵香与果香不协调，发酵香不足奶味过重，口感变差，评价员的喜爱程度较低。这是因为接菌量过低使其发酵不足，酸奶不凝固从而严重影响酸奶感官品质[10]。随着接菌量的升高，奇亚籽酸奶发酵充分，酸度适中，品质较好。当接菌量超过5%时其发酵香与果香不协调，酸味较重，组织粗糙，凝块明显，有较多乳清析出。这是因为接菌量过高时，酸奶酸度增加，持水力变大，其发酵速度变快，而发酵后劲不足，从而影响酸奶质地并有乳清析出。

图1 不同接菌量对奇亚籽酸奶感官的影响

3.1.2 发酵时间对奇亚籽酸奶感官品质的影响 由图2 结合感官评定结果可知，当发酵时间为6h时奇亚籽酸奶色泽均匀一致,组织细腻，质地均匀，酸甜可口，发酵香与果香协调，具有奇亚籽的清香和酸奶所特有的风味，品质最好。当发酵时间小于6h时其发酵不足，质地不均匀，发酵香不足，口感变差，评价员的喜爱程度较低。当发酵时间增加至7h时奇亚籽酸奶口感酸味较重，质地不均匀，呈絮块状。一般情况下，酸奶只需3～5h即可发酵完成，但经试验发现奇亚籽果酱中糖分的存在会使发酵速度减慢，使发酵时间变长，在6h时才充分发酵。这是由于乳酸菌对牛乳中乳糖的发酵能力强于对糖分的发酵能力，同时在混合发酵时保加利亚乳杆菌需要大量由嗜热链球菌提供的葡萄糖来产酸发酵，致使其发酵速度变慢，发酵时间变长[11]。同时，发酵时间过长会使乳酸菌产酸过剩，从而酸奶凝结成块整体质地呈絮块状。

图2 不同发酵时间对奇亚籽酸奶感官品质的影响

3.1.3 发酵温度对奇亚籽酸奶感官品质的影响 从图3可以看出，当发酵温度低于40℃时，发酵温度与奇亚籽酸奶感官评定得分呈正相关，且上升幅度先急后缓；当发酵温度为40℃时，奇亚籽酸奶的感官评分达到最高值；当发酵温度高于40℃时，感官评定得分随着温度的升高骤减。这是因为保加利亚乳杆菌的最适生长温度为45℃，嗜热链球菌的最适生长温度为40℃[12]，当温度低于40℃的时候，发酵温度不利于保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌菌种的生长，导致酸奶发酵程度不够，感官品质较差；当温度达到45℃时，保加利亚乳杆菌生长较旺盛，产酸较多，从而影响奇亚籽酸奶的口感。

图3 发酵温度对奇亚籽酸奶感官品质的影响

运用Design Expert8.06软件对表3数据进行逐步回归分析，得到回归模型：Y=86.33+3.46A+1.79B+2.63C+2.29D+1.44AB+1.31AD-1.09A2-1.97B2-2.34C2-0.84 D2回归模型的方差分析见表4。

表4 回归模型方差分析

3.1.4 奇亚籽添加量对奇亚籽酸奶感官品质的影响 由图4结合感官评定结果可知，当奇亚籽添加量为7%时奇亚籽酸奶色泽均匀一致，微黄有光泽，质地均匀，奇亚籽颗粒感适宜，酸甜可口，具有奇亚籽的清香和酸奶所特有的风味，发酵香与果香协调，品质最好。而当奇亚籽添加量低于7%时其发酵香与果香不协调，奇亚籽果香偏淡，奇亚籽颗粒感不足，口感偏酸。这是因为奇亚籽添加量低时，其糖分较低，甜味不足。随着奇亚籽添加量的升高，奇亚籽酸奶甜味增加，奇亚籽颗粒感过于突出，其评分随之降低。

图4 奇亚籽添加量对奇亚籽酸奶感官品质的影响

3.2 响应面试验结果

根据因素水平表对奇亚籽酸奶进行响应面法设计, 试验结果见表3。

表3 响应面设计方案与结果

据方差分析结果可以看出，回归模型极显著，而失拟项不显著，表明二次回归模型显著。回归模型复相关系数R2= 94.20%，校正后的复相关系数 AdjR2= 91.14%，表明此模型能解释91.14%响应值变化。其测试值与预测值非常接近，回归方程拟合程度良好。二次回归模型因素中A、B、C、D、B2、C2为极显著， AB、AD、A2、D2为显著，AB、AD交互作用显著。表明该模型可以用来预测奇亚籽酸奶的最优发酵工艺。

响应面图形是响应值对各试验因子A、B、C、D所构成的三维空间的曲面图， 从响应面分析图上可形象地看出最佳参数及各参数之间的相互作用。根据回归方程得出不同因子的响应面分析图及相应等值线图结果见图5。由图5可较直观的看出个因素交互作用的影响，若曲线越陡峭，则表明该因素的影响越大，相应表现为响应值变化的大小。其中AB项AD项即接菌量与发酵时间，接菌量与奇亚籽添加量交互作用较为明显。

图5 响应面图及等高线

利用 Design-Expert 软件进行回归模型预测奇亚籽酸奶最佳配方为：接菌量5%，奇亚籽添加量7%，发酵温度37.85℃，发酵时间6h，产品的感官评分94.18。由于试验操作具有可行性，考虑到实际生产便利性，将奇亚籽酸奶的最佳工艺条件修正为接菌量5%，奇亚籽添加量7%，发酵温度38℃，发酵时间6h，在此条件下进行3次验证性试验。亚籽酸奶的感官评分的均值为93.4，与理论预测值94.18较为接近，说明模型的拟合程度较好，回归方程可以有效的对奇亚籽酸奶发酵工艺进行分析和预测。

4 结论

利用单因素试验和响应面分析，研究了以接菌量，发酵时间，发酵温度，奇亚籽添加量为主要影响因素的最优工艺条件：接菌量5%，奇亚籽添加量7%，发酵温度38℃，发酵时间6h。在此条件下制得的奇亚籽酸奶色泽均匀一致，微黄有光泽，组织细腻，质地均匀，酸甜可口，奇亚籽颗粒感适中，风味独特，奇亚籽独有的清香与发酵香协调，在保持传统酸奶营养价值与风味特点的同时增加了奇亚籽的风味特性与功能特性。