新型燕麦酸奶制作工艺及其理化性质分析

祝烨媛，赵 钢，王爱莉,

（1.成都大学食品与生物工程学院，四川成都 610106；2.农业部杂粮加工重点实验室，四川成都 610106）

燕麦（Arena sativaL.）为禾本科燕麦属植物，是人类八大粮食作物之一，是最好的全价营养谷类食品之一。燕麦是一种世界性栽培作物，在中国已有2100 多年的种植历史[1]。燕麦的营养价值极高，富含维生素、蛋白质、脂肪酸、膳食纤维、酚酸等多种营养成分，还含有β-葡聚糖、亚油酸、皂苷、生物碱等多种生物活性成分，其中，β-葡聚糖是公认的具有降血脂功效的成分。此外燕麦还具有抗氧化、降血糖、保护肠胃、促进消化、减肥、增强免疫力、预防心脏病、抗肿瘤等功效[2−8]。近年来，随着人们对燕麦健康作用的深入认识，燕麦越来越受到消费者的青睐[9]。

燕麦乳是以燕麦为原料，通过酶解工艺制作而成的一种饮品，其富含蛋白质、维生素等营养成分，营养丰富、口感细腻，富有燕麦的清香。酸奶是以牛乳为原料，加入白糖、发酵剂等物质在一定条件下发酵得到的一种发酵型乳制品[10]。酸奶在乳制品市场中占有重要地位，具有促消化、人体更易吸收、营养丰富、酸甜可口等优点，有较高的营养和保健价值[11−14]。酸奶按制作工艺不同可分为凝固型酸奶、搅拌型酸奶和饮用型酸奶[15]。酸奶中除含有丰富的维生素、矿物质外还含有大量的乳酸及有利于人体肠道健康的活性乳酸菌，可调节肠道微生态，刺激抗体免疫作用，具有潜在的治疗作用[16]。

燕麦酸奶以燕麦与牛奶为原料发酵制得，兼具燕麦原料与牛奶的营养成分，具有一定的保健功能。现有的燕麦酸奶研究主要集中在将燕麦以燕麦粉或燕麦籽粒的形式直接或与其他原料如水果、薯类复配后，加入牛奶中进行酸奶发酵。如紫薯燕麦复合酸奶[17]、凝固型椰果燕麦酸奶[18]、燕麦膳食纤维酸奶[19]等。添加燕麦粉制作的燕麦酸奶中燕麦粉的添加量仅有3%左右，缺乏以燕麦为主要原料开发燕麦酸奶的相关研究。以燕麦籽粒及牛奶为原料生产的燕麦酸奶制品虽然增加了消费者对燕麦的咀嚼感体验，但燕麦籽粒在酸奶中存在分布不均匀、产生沉淀、口感较硬、不利于消化等问题，对老人及儿童而言不适宜食用。

本研究以实验室前期开发的燕麦乳为主要原料，加入一定比例的复原牛乳并接种酸奶发酵剂，通过恒温发酵制成燕麦酸奶并对其感官风味及营养成分进行分析测定。本课题旨在丰富燕麦精深加工产品的种类，提高燕麦的综合利用率，为燕麦深加工及新型功能食品的开发提供理论依据和实践经验。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

燕麦米（十月稻田燕麦米） 沈阳信昌粮食贸易有限公司；耐高温α-淀粉酶（5 万活力，20000 U/mL）、糖化酶（5 万活力，150000 U/g） 河南万邦实业有限公司；酸奶发酵剂 善恩康生物科技（苏州）有限公司；蒙牛全脂甜奶粉、酸奶 市售；氢氧化钠、石油醚、无水乙醇（均为分析纯） 成都科隆化学品有限公司；牛血清蛋白 南京奥多福尼生物科技有限公司；考马斯亮蓝G250（BR） 成都科隆化学品有限公司。

FA2204 电子分析天平 力辰科技宁波市鄞州华丰电子仪器厂；MG38CB-AA 美的电烤箱 广东美的厨房电器制造有限公司；RD-700T 荣事达豆浆机 合肥荣事达小家电有限公司；DZKW-S-4 电热恒温水浴锅 北京市永光明医疗仪器有限公司；SZ-1 旋涡混合器 济南瑞莱铂智能科技有限公司；AllegraX-30R 高速冷冻离心机 贝克曼库尔特商贸（中国）有限公司；FIveEasy Plus pH计梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；Biotek synergy HTX 酶标仪BioTek Instruments,Inc 公司；SB-5200DT 超声波清洗机 宁波新芝生物科技股份有限公司；SZT-06A脂肪测定仪 苏州市天威仪器有限公司；7890A-5975C 气相色谱-质谱联用仪 美国Agilent 公司；SPME 手柄、65 μm DVB/CAR/PDMS 萃取头 美国Sigma-Aldrich 公司。

1.2 实验方法

1.2.1 燕麦酸奶工艺流程及操作要点 燕麦→烘烤→浸泡→糊化→液化→过滤→糖化→燕麦乳→复配（复原乳）→灭菌→接种→发酵→冷藏后熟→燕麦酸奶

1.2.1.1 燕麦乳制备 操作要点[20−22]：烤箱上下火180 ℃，烘烤燕麦米20 min，烘烤前预热，期间不时翻动燕麦，防止烤焦；烘烤后加入料液比（重量比g/g）1:4 的凉开水浸泡12 h；将浸泡好的原料及凉开水一起用荣事达豆浆机湿豆模式打浆；燕麦浆加入0.05%的耐高温α-淀粉酶，80 ℃水浴50 min 进行液化。将液化后的燕麦浆过80 目筛，取滤液加入0.11%糖化酶60 ℃水浴70 min 进行糖化，得到燕麦乳。

1.2.1.2 燕麦酸奶制备 操作要点：将蒙牛全脂甜奶粉一袋（25 g）加入160 mL 50 ℃的温开水中，水合15 min；燕麦乳与复原乳按一定比例混合后95 ℃、10 min 杀菌，杀灭有害微生物；灭菌后加入发酵剂进行酸奶发酵，将发酵好的燕麦酸奶放入4 ℃冷藏12 h。

1.2.2 燕麦酸奶发酵工艺优化

1.2.2.1 燕麦酸奶单因素实验 将燕麦原料打浆后，以0.05%淀粉酶，0.11%糖化酶进行液化、糖化后过滤制得的燕麦乳与复原乳按1:1 混合接种酸奶发酵剂，在菌种添加量为0.2%，发酵温度为37 ℃，发酵时间为9 h 的基础上，以感官评价及酸度为指标，考察燕麦乳与复原乳的比例（3:1、2:1、1:1、1:2、1:3）、菌种添加量（0.11%、0.14%、0.17%、0.2%、0.23%）、发酵时间（6、7、8、9、10 h）、发酵温度（31、34、37、40、43 ℃）4 个因素对发酵效果的影响。

1.2.2.2 燕麦酸奶正交试验 在单因素实验的基础上设计4 因素3 水平正交试验，以感官评价为指标确定最佳发酵工艺条件，正交试验因素与水平见表1。

表1 正交试验因素与水平Table 1 Factors and levels of orthogonal test

1.2.3 燕麦酸奶感官评定 选取20 名食品专业相关人员（男女各10 人），对其进行相关培训后，按评价标准进行打分，评分标准见表2[23−24]。

表2 燕麦酸奶感官评分标准Table 2 Sensory scoring standard of oat yogurt

1.2.4 燕麦酸奶理化指标

1.2.4.1 燕麦酸奶微生物指标 乳酸菌：参照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》测定。

大肠杆菌：参照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》测定。

1.2.4.2 燕麦酸奶基本理化指标测定 酸度：参照GB 5009.239-2016《食品安全国家标准 食品酸度的测定》测定。

pH：本实验采用电位分析法（pH 计）对燕麦酸奶的pH 测定。

蛋白质含量：采用考马斯亮蓝G-250 法，取120 U/mL 的牛血清蛋白0.20、0.40、0.60、0.80、1.00 mL 加入蒸镏水稀释至1 mL，分别加入5 mL 考马斯亮蓝G-250 溶液，混均后于（25±1）℃水浴10 min，于595 nm 处测定，同时以1 mL 蒸馏水做空白对照，制作标曲。将1 mL 样品稀释100 倍，加入5 mL 考马斯亮蓝G-250 溶液并比色测定，代入标曲中（y=0.0016x+0.06，R2=0.9986）计算未知样品蛋白质浓度。

脂肪：参照GB 5009.6-2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》测定。

氨基酸：参照GB 5009.124-2016《食品安全国家标准 食品中氨基酸的测定》测定。

1.2.5 抗氧化活性分析

1.2.5.1 样品前处理 燕麦米烘干至恒重后粉碎，过60 目筛，称取1 g 加入9 mL 无水乙醇，1200 W，25 ℃超声提取15 min 后室温13000 r/min 离心10 min，取上清液至西林瓶中4 ℃冷藏待测。

燕麦乳、燕麦酸奶、市售酸奶等，称取1 g 加入9 mL 无水乙醇，SZ-1 旋涡混合器旋涡振荡10 s 混匀，后续步骤同上。

1.2.5.2 ABTS 自由基清除率的测定 取2 mL ABTS 测定液，加入1 mL 样品离心上清液，混匀后暗反应10 min，在734 nm 波长处测吸光值Aa；取1 mL 无水乙醇与ABTS 测定液反应测定吸光值Ab[25−29]。

ABTS 自由基清除率计算公式如下：

式中：Aa为ABTS 测定液与样品溶液混合液的吸光值；Ab为ABTS 测定液与无水乙醇溶液混合液的吸光值。

1.2.5.3 DPPH 自由基清除率的测定 取2 mL DPPH溶液，加入2 mL 样品离心上清液，混匀后暗反应30 min，在517 nm 波长处测定吸光值Aa，取2 mL无水乙醇与DPPH 测定液反应测定吸光值Ab，2 mL 无水乙醇与2 mL 样品溶液混匀后测定吸光值Ac[25−29]。

DPPH 自由基清除率计算公式如下：

式中：Aa为DPPH 测定液与样品溶液混合液的吸光值；Ab为DPPH 测定液与无水乙醇溶液混合液的吸光度值；Ac为样品溶液与无水乙醇溶液混合液的吸光值。

1.2.6 燕麦酸奶风味物质分析

1.2.6.1 样品准备 称取10 g 样品于40 mL 顶空瓶中，加入10 mL 水、3 g 氯化钠和转子，在80 ℃条件下平衡15 min。将PDMS 固相微萃取头插入样品瓶中吸附40 min，再插入气相色谱手动进样口，解吸5 min，使SPME 纤维头涂膜吸附的挥发性成分在高温下迅速热解析，即可通过GC-MS 进行分析鉴定。

1.2.6.2 仪器条件 采用SPME-GC/MS 分析[30]，GC条件：使用HP-5ms 弹性毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；程序升温：柱初温40 ℃，保持2 min；然后以5 ℃/min 升至160 ℃，保持1 min；再以5 ℃/min升至260 ℃，保持5 min；进样口温度250 ℃；载气：He，流量1.0 mL/min；解析温度250 ℃，解吸时间5 min，不分流模式进样。

MS 条件：电离方式为电子电离（electron ionization，EI）源；电子能量70 eV；传输线温度290 ℃;离子源温度230 ℃；四极杆温度170 ℃；扫描方式：全扫描；质量扫描范围m/z：35～350 amu；发射电流34.6 μA；检测电压100 V。

1.2.6.3 定性定量方法 定性：取C7～C30的正构烷烃，按样品检测同样方法进行分析。记录每个正构烷烃标准品出峰的保留时间，采用保留指数的线性升温公式：RI=100Z+100×[tR(x)−tR(Z)]/[tR(Z+1)−tR(Z)]计算各挥发性组分的RI 值，式中x 表示待分析的化合物；Z 表示正构烷烃的碳原子数，且tR（Z）

用计算机携带Xcalibur 工作站美国国家标准技术研究所（national institute of standards and technology）NIST 08 MS 数据库检索，人工辅助解析图谱。

定量：通过面积归一化法求得各种挥发性风味组分在样品中的百分含量。

1.3 数据处理

所有实验均重复3 次，采用系统统计软件SPSS23.0 进行统计分析，结果以平均值±标准差（±s）表示，采用Origin2018 作图。

2 结果与分析

2.1 燕麦酸奶发酵工艺的单因素实验

2.1.1 燕麦乳与复原乳不同配比对燕麦酸奶品质的影响 由图1 可知，燕麦乳与复原乳配比对燕麦酸奶品质的影响较大，直接影响燕麦酸奶的发酵程度。随着复原乳加入比例的提高，发酵出的燕麦酸奶的酸度逐渐上升，奶味明显但燕麦风味越来越弱，感官评分呈先上升后下降的趋势。燕麦乳加入比例的多少直接影响燕麦酸奶中燕麦风味的浓度。但当燕麦乳占比过多，如燕麦乳：复原乳为3:1 时，酸度仅为40.97°T 且组织质地稀薄，感官评分也仅为40 分。当燕麦乳和复原乳的比例为2:1 时，感官评分最高为77 分，此时的燕麦酸奶酸度为54.21°T，pH 为4.05，发酵的酸奶酸度适中且具有燕麦独特的风味，因此，适宜复配比选择2:1 最合适，选择2:1、1:1、1:2 三个复配比进行正交试验。

图1 燕麦乳与复原乳不同配比对燕麦酸奶品质的影响Fig.1 Effects of different proportions of oat milk and reconstituted milk on the quality of oat yogurt

2.1.2 菌种添加量对燕麦酸奶品质的影响 菌种添加量对燕麦酸奶品质的影响结果见图2。由图2 可知，在菌种添加量为0.11%～0.23%时，随着菌种添加量的添加，牛奶中的乳糖充分发酵成乳酸，燕麦酸奶的酸度呈递增趋势。在实验中发现，菌种添加量的对酸度的影响不大，但当菌种添加量达到0.23%时，燕麦酸奶过于粘稠，风味不足，且乳清析出严重。酸奶感官评分先增高再降低，在菌种添加量为0.20%时，酸度52.84°T，pH 为4.08，感官评分达到最高77 分。因此，菌种添加量0.20%为最佳，选择菌种添加量0.14%、0.17%、0.2%进行正交试验。

图2 菌种添加量对燕麦酸奶品质的影响Fig.2 Effect of strain addition on the quality of oat yogurt

2.1.3 发酵时间对燕麦酸奶品质的影响 由图3 可知，随着发酵时间的增加，燕麦酸奶的酸度逐渐增高，同时感官评分也呈递增趋势，燕麦酸奶的感官评分在发酵时间为9 h 时达到最高，此时酸度54.71°T，pH 为4.04。发酵时间过短时，燕麦酸奶酸度低，发酵程度不高，组织状态没有达到最佳状态，风味口感不佳。发酵时间为9 h 时，燕麦酸奶组织均均匀细腻，少量乳清析出。发酵时间延长至10 h，燕麦酸奶过酸且乳清析出严重，形成不好的风味，感官评分极低。因此，9 h 为最优发酵时间，选择感官评分较高，酸度适中的7、8、9 h 进行正交试验。

图3 发酵时间对燕麦酸奶品质的影响Fig.3 Effect of fermentation time on the quality of oat yogurt

2.1.4 发酵温度对燕麦酸奶品质的影响 发酵温度对燕麦酸奶品质的影响见图4。由图4 可知，在发酵温度为34～43 ℃区间内，燕麦酸奶酸度呈递增趋势，感官评分先增加再降低，在发酵温度为37 ℃发酵的燕麦酸奶感官评分最高，同时37 ℃也是发酵菌种的最适生长温度。34 和40 ℃时，感官评分相差不大。发酵温度低时，酸奶的风味形成相对缓慢，需要的发酵时间相对较长。发酵温度过高时，发酵温度过高，发酵速度过快，还没来得及良好的反应形成风味物质，酸奶品质下降。因此，37 ℃为燕麦酸奶的最佳发酵温度。

图4 发酵温度对燕麦酸奶品质的影响Fig.4 Effect of fermentation temperature on the quality of oat yogurt

2.2 燕麦酸奶制备工艺优化正交试验

燕麦酸奶工艺优化正交试验结果见表3。由极差分析可知，RA>RB>RC>RD，影响燕麦酸奶感官评价的主次因素依次为燕麦乳与复原乳的配比、菌种添加量、发酵时间、发酵温度。方差分析结果见表4，由表4 可知，复配比、菌种添加量和发酵时间对试验结果有极显著影响（P<0.01），发酵温度对试验结果有显著影响（P<0.05）。燕麦酸奶工艺条件优化实验的最优方案组合为A3B3C3D1，最优工艺条件为：燕麦乳：复原乳2:1；菌种接种量0.2%；发酵时间9 h；发酵温度34 ℃。在此工艺条件下进行燕麦酸奶的制作，经感官评定后，感官评分为84 分，制得的燕麦酸奶呈米白色，凝乳均匀，口感细腻润滑，酸甜适中，营养丰富，酸奶味纯正，富有燕麦的清香。

表3 正交试验设计及结果Table 3 The orthogonal test design and results

表4 正交试验方差分析结果Table 4 Variance analysis of orthogonal test results

2.3 燕麦酸奶理化指标

2.3.1 微生物指标 燕麦酸奶微生物指标如表5，未检测出致病菌。燕麦酸奶微生物指标符合GB 19302-2010《食品安全国家标准 发酵乳》的要求。

表5 燕麦酸奶微生物指标Table 5 Microbial indexes of oat yogurt

2.3.2 基本理化指标 根据正交试验得出的最佳工艺条件制备出的燕麦酸奶，测定其理化指标，得出结果如表6 所示，各指标符合T/WSJD 12-2020《植物蛋白饮料 植物酸奶》的要求。

表6 燕麦酸奶基本理化指标Table 6 Basic physical and chemical indexes of oat yogurt

酸奶蛋白质含量的高低是酸奶质量的一个重要指标，蛋白质含量越高，营养越丰富。研究表明增加植物蛋白的膳食摄入，特别是用植物蛋白替代动物蛋白，尤其是肉蛋白和乳蛋白，可延缓衰老[31]。本研究同时测定了燕麦米、燕麦乳及市售酸奶的蛋白质含量及脂肪含量，并与燕麦酸奶进行对比，结果见图5。由图5 可知，四种样品之间脂肪及蛋白质含量差异显著（P<0.05），燕麦乳与燕麦米相比，脂肪和蛋白质含量都显著降低（P<0.05）。在燕麦乳发酵成燕麦酸奶的过程中，由于复原乳的加入，燕麦酸奶中脂肪和蛋白质含量与燕麦乳相比有一定的上升。燕麦酸奶与市售酸奶相比，蛋白质含量只相差0.31 g/100 g，脂肪含量只有其的60%。且燕麦酸奶中的糖分完全来源于燕麦乳酶解过程中，淀粉分解出的还原糖，整个发酵过程中未添加任何外源糖分及甜味剂，口感自然，能量较低。

图5 燕麦米、燕麦乳、燕麦酸奶及市售酸奶之间蛋白质及脂肪含量对比Fig.5 Comparison of protein and fat content among oat rice,oat milk,oat yogurt and commercial yogurt

2.3.3 氨基酸含量分析 参照GB 5009.124-2016《食品安全国家标准 食品中氨基酸的测定》方法测定燕麦米、燕麦乳、燕麦酸奶及市售酸奶的氨基酸含量，具体结果见表7。燕麦酸奶中共检出16 种氨基酸，其总含量为2.01 g/100 g，比市售酸奶略低。燕麦酸奶的16 种氨基酸中，谷氨酸含量最高为0.48 g/100 g，甘氨酸与精氨酸含量显著高于市售酸奶（P<0.05）。研究表明甘氨酸与精氨酸不仅参加体内多种营养物质的合成和分解代谢，还具有抗炎、抗氧化和免疫调节的作用。因此，比起市售酸奶，燕麦酸奶食用价值更高[32−33]。

表7 燕麦米、燕麦乳、燕麦酸奶及市售酸奶之间氨基酸含量对比Table 7 Comparison of amino acid content among oat rice,oat milk,oat yogurt and commercial yogurt

2.4 抗氧化活性分析

燕麦酸奶的抗氧化活性的测定结果见图6。由图6 可知，四种样品中燕麦米的ABTS 自由基清除率最高，为45.30%±0.69%。燕麦酸奶的DPPH 自由基清除率最高，为69.59%±0.15%。且燕麦酸奶的ABTS 自由基清除率为43.44%±1.85%，仅次于燕麦米。从燕麦乳到燕麦酸奶两种自由基的清除率均成上升趋势，说明发酵有可能提高产品的抗氧化性，燕麦酸奶表现出较高的自由基清除率，具有良好的抗氧化活性。

图6 燕麦米、燕麦乳、燕麦酸奶及市售酸奶之间ABTS 及DPPH 自由基清除率对比Fig.6 Comparison of ABTS and DPPH free radical scavenging rates among oat rice,oat milk,oat yogurt and commercial yogurt

2.5 燕麦酸奶风味物质分析

燕麦酸奶的风味物质种类丰富，其特征风味是酮、酸、醛、醇、酯、烃等综合作用的结果。燕麦酸奶中各类挥发性成分种类及所占的相对含量如表8 所示。共检测出36 种香气成分，其中包括10 种酯类、8 种酸类、7 种醛类、2 种烃类、4 种酮类、2 种内酯、1 种酚类化合物、2 种其他化合物，含量分别为10.15%、61.12%、13.01%、3.17%、4.88%、1.15%、0.66%、2.2%。对燕麦酸奶风味贡献最大的是酸类化合物，酸类会赋予酸奶在滋味上的爽口感及气味上的典型清爽香气。其中稀释后呈水果香气的正辛酸含量高达28.07%。含量超过1.5%的组分还有：干奶酪味的正己酸（12.71%）、蜜蜡花香味的壬醛（4.90%）、浓厚水果香味的正辛醛（4.61%）、椰香味的邻苯二甲酸二乙酯（4.21%）、月桂油、茶叶香的十二烷酸（3.03%）、脂肪及椰子香的壬酸（2.13%）、似花香味的右旋萜二烯（2.11%）、苦杏仁味的苯甲醛（1.51%）。市售酸奶的香气成分约为20～40 种，主要香气成分为乙醛和双乙酯[34−36]。与市售酸奶相比，燕麦酸奶中首次发现邻苯二甲酸二乙酯、苯甲醛、右旋萜二烯等挥发性成分，此类挥发性组分赋予了燕麦酸奶独特的风味。

表8 燕麦酸奶中主要风味物质种类及含量Table 8 Types and contents of main flavor substances in oat yogurt

3 结论

本研究在酶解工艺制成的燕麦乳基础上，与复原乳进行一定比例的复配并接种酸奶菌种恒温发酵，开发出一种新型的燕麦酸奶。研究以感官评分和酸度为指标进行单因素及正交试验，结果表明燕麦酸奶的最优发酵工艺条件为燕麦乳/复原乳2:1，菌种接种量为0.2%，发酵时间9 h，发酵温度34 ℃。此工艺条件下制得的燕麦酸奶呈米白色，口感适中，营养丰富，富有燕麦的清香。用燕麦乳代替传统牛乳发酵制成的燕麦酸奶，其蛋白质含量与市售酸奶相差不大，但抗氧化活性与甘氨酸和精氨酸含量显著提高（P<0.05），脂肪减少40%，燕麦酸奶更适合减肥人群食用，且制作成本较低。燕麦酸奶中的风味物质主要来源为酸类、酯类和醛类化合物，其中，赋予燕麦酸奶独特风味的特征香气为正辛酸（水果香）、邻苯二甲酸二乙酯（椰香味）、苯甲醛（苦杏仁、樱桃及坚果味）、右旋萜二烯（花香、柑橘香）。燕麦酸奶风味独特、营养丰富，有极大的食用价值及经济效益。燕麦酸奶的研制也为丰富市场上酸奶的种类，燕麦精深加工产品及新型功能食品的开发提供理论依据和实践经验。