凝固型风味荸荠发酵酸奶的工艺优化研究

秦璇璇，Maryna Samilyk，罗杨合

1 贺州学院，广西贺州 542800

2 乌克兰苏梅国立农业大学，乌克兰苏梅 999146

0 引言

荸荠，别名马蹄，地栗，是莎草科荸荠属多年水生草本植物的地下球茎[1]，在中国的广西、湖北、江苏等地大量种植。荸荠呈扁圆形，深紫红色皮，风味独特、脆嫩、多汁而甜，富含多种营养成分。据测定，每百克荸荠鲜品中，含水分68 g，蛋白质1.5 g，脂肪0.1 g，碳水化合物21.8 g，富含钙、磷、铁等矿物质元素，B族维生素、C、胡萝卜素等维生素[2]；荸荠皮中含有黄酮、多糖、皂苷、多酚等多种生物活性成分。黄酮是一种重要的生物活性成分，可消炎、镇痛、抗氧化、抗肿瘤等，被广泛应用到食品药物等领域[3～6]。多糖是一种重要的生物活性物质，具有清除自由基、保护生物膜、延缓衰老、减肥、降血糖、促进消化等作用[7～12]。皂苷具有较高的医学价值，是许多中草药的重要组成部分，具有抗氧化、抗菌、降血糖、降血脂等药理学作用[13]。多酚类具有抗肿瘤、抗突变、抗脂质过氧化、抗氧化等生物活性[14～16]。中医学认为，荸荠味甘，性微寒，具有清热生津，凉血解毒、化痰消积等作用[17]。临床医学上采用荸荠甘蔗百合汁治疗慢性咽炎，效果佳[18]。

我国荸荠的主要消费方式为鲜销，小部分以马蹄糕、马蹄饮料等作为食品原料开发[19，20]。刘海燕等[21]以鲜牛奶、荸荠果粒和沙棘果汁为原料，接入发酵剂，研发荸荠沙棘复合酸奶；李殿鑫等[22]对荸荠果脯的工艺进行优化；周文斌等[23]利用荸荠汁、脱脂牛乳等进行了荸荠风味发酵乳的研制。

酸奶是一种受大众欢迎的乳制品，不仅具有纯牛奶的丰富营养，其中的乳糖也能被乳酸菌利用，产生乳酸[24]，减少了乳糖不耐受症状的发生，同时乳酸还能消除人体自由基，增强抗氧化性，减少癌症等疾病的发生，延缓衰老[25]。此外，乳酸菌发酵能也合成多种维生素[26，27]。将荸荠添加到发酵乳中，乳杆菌属及乳酸链球菌属发酵会对对果蔬中维生素种类及含量产生较大影响[28]，会大大提高发酵乳中的维生素的种类和含量，从而提升产品的保健性能。

荸荠以其清爽的风味为大众所喜爱，为促进荸荠在乳制品中的开发和利用，本研究以荸荠为主要原料之一，选取荸荠添加量、蔗糖添加量、发酵时间、发酵温度设计单因素试验，以感官评价、黏度、酸度作为评价指标，在单因素试验基础上结合正交试验优化凝固型荸荠发酵酸奶的加工工艺，开发一款风味独特、营养丰富的荸荠保健发酵酸奶。

1 试验

1.1 主要材料与试剂

荸荠、白砂糖（市售）；纯牛奶，内蒙古蒙牛乳业有限公司；菌种（嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌），昆山佰生优生物科技有限公司。

1.2 主要仪器与设备

恒温培养箱PH-O70A，上海一恒科学仪器有限公司；九阳高速破壁调理机、NDJ-8S数显黏度计，邦西仪器科技有限公司；电子天平，赛多利斯科学仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

1.3.2 工艺要点

（1）荸荠的处理

选择新鲜，无虫眼，大小一致，表皮完好的荸荠为试验原料，浸泡30 min，清洗干净，去皮切丁，沸水热烫3 min备用。

（2）容器的灭菌

250 mL玻璃罐头瓶，清洗干净，沸水中15 min灭菌，烘箱烘干，降温待用。

（3）打浆

荸荠丁置于烧杯，加入蔗糖，加入纯牛奶定容，转移到破壁机，打浆处理10 min，滤布滤除大颗粒，转移至玻璃罐头瓶，75 ℃巴氏杀菌30 min，冷却待用。

（4）发酵

加入发酵菌剂，搅拌均匀，恒温箱中发酵，待得到凝固状态良好的发酵酸奶，入冰箱冷却24 h。

1.4 优选试验

1.4.1 荸荠添加量对酸奶品质的影响

设定荸荠的添加量分别为6%、10%、14%、18%、22%（m/V），蔗糖添加量为8%（m/V），发酵温度40 ℃，发酵时间5 h，样品体积250 mL进行试验，以荸荠添加量为0作为空白试验，以感官评价、酸度和黏度作为评价指标，探究荸荠添加量对酸奶品质的影响。

1.4.2 糖添加量对荸荠酸奶品质的影响

设定糖添加量为4%、6%、8%、10%，荸荠添加量为10%，发酵温度40 ℃，发酵时间5 h，样品体积250 mL，以感官评价为评价指标，探究糖添加量对发酵酸奶品质的影响。

1.4.3 发酵时间对荸荠发酵酸奶品质的影响

设定发酵时间分别为4 h、5 h、6 h、7 h，发酵温度为40 ℃，荸荠添加量为10%，蔗糖添加量为8%，样品体积250 mL，以感官评价为评价指标，探究发酵时间对发酵酸奶品质的影响。

1.4.4 发酵温度对荸荠酸奶品质的影响

设定发酵温度为38 ℃、40 ℃、42 ℃、44 ℃，以荸荠添加量为10%，蔗糖添加量为8%，发酵时间5 h，样品体积250 mL，以感官评价为评价指标，探究发酵温度对产品质量的影响。

1.5 分析方法

1.5.1 感官评价

以专业人员共10 人组成质量评定小组，进行产品质量感官鉴定。感官评价表如下表1所示。

表1 荸荠发酵酸奶感官评价表

1.5.2 酸度测定

按GB 5009.239-2016第一法[28]进行测定。

1.5.3 黏度测定

用NDJ-8S数显黏度计直接测定。

2 结果与分析

2.1 不同荸荠原浆添加量对发酵酸奶品质的影响

从表2可以看出，当样品中荸荠添加量为14%时，样品的感官品质是最好的，荸荠的添加量会对产品的组织状态产生重要影响。当荸荠的添加量低于18%时，产品组织状态均匀，口感细腻；当样品的荸荠添加量高于18%，样品出现分层，上层出现粗糙孔隙，口感粗糙，产品质量下降。由表3可以看出，随着荸荠添加量的增加，酸奶黏度整体呈上升趋势，荸荠添加量对发酵酸奶黏度产生显著影响；随着荸荠添加量的增加，酸奶的酸度呈现逐步下降的趋势。荸荠添加量对发酵酸奶的酸度产生显著影响。

表2 不同荸荠添加量的发酵酸奶的品质影响

表3 不同荸荠添加量对发酵酸奶黏度和酸度的影响

2.2 不同蔗糖添加量对发酵酸奶品质的影响

根据感官评价表11判断不同蔗糖添加量对发酵产品感官品质的影响蔗糖添加量对于产品的黏度，酸度，组织状态，风味等均为显著影响，糖的添加主要影响产品的口感滋味。当糖的添加量为6%时，口感滋味是最好的。

2.3 不同发酵时间对发酵酸奶品质的影响

根据表1判断不同发酵时间对发酵酸奶组织状态和滋味的影响。发酵时间对于酸奶成品的品质具有显著影响，发酵时间主要影响产品的组织状态和风味，当发酵时间是6 h时，发酵酸奶的组织状态是最好的，同时产品滋味最好。

2.4 不同发酵温度对发酵酸奶品质的影响

考察不同发酵温度对发酵酸奶组织状态和风味及酸度方面的影响。当发酵温度低于40℃时，荸荠酸奶的发酵会受到影响，菌种活力不足，表现为荸荠酸奶凝固性差，呈流体状态；随着发酵温度的升高，荸荠发酵酸奶的感官品质无明显变化，组织凝固状态有所提升，口感酸度上升， 荸荠的风味逐渐淡化，由于温度升高导致的挥发性物质的挥发。40℃是合适的发酵温度，此时所得到的酸奶荸荠风味浓郁，酸味柔和，组织状态好。

2.5 正交试验

根据单因素试验优化的结果，选择三个因素：A-发酵时间、B-蔗糖添加量、C-荸荠添加量作为单因素，进行三因素三水平的试验，因素水平表如下表4示，选定试验方案为L9（34）。设定发酵温度为40 ℃，荸荠添加量的三水平为6%、10%、14%，蔗糖添加量的三水平为6%、8%、10%，发酵时间的三水平为5 h、6 h、7 h，根据表1判断感官品质，同时考察酸奶的酸度和黏度。

表4 荸荠发酵酸奶正交试验因素与水平

通过对表5的试验数据分析可知，对产品感官品质影响大小的因素顺序为蔗糖添加量＞蔗糖添加量与发酵时间的交互作用＞马蹄添加量＞发酵时间，最佳组合为发酵时间6 h，蔗糖添加量10%，荸荠添加量1 0%，此时产品组织细腻，滋味适宜，马蹄风味足。对产品黏度影响大小的顺序为发酵时间＞荸荠添加量＞蔗糖添加量，发酵时间越久，产品黏度越大。对产品酸度影响大小的顺序为：发酵时间＞马蹄添加量＞糖添加量，发酵时间越久，产品酸度越高；马蹄添加量越多，产品酸度越高。

3 结论

荸荠以其清爽而独特的荸荠清香，非常适合于开发发酵乳制品，糖添加量对于荸荠风味发酵乳的品质影响是最大的，发酵时间主要影响产品的酸度和黏度，荸荠风味发酵酸奶的最佳发酵组合为：发酵时间6 h，糖添加量10%，马蹄添加量10%，在此发酵条件下所得到的荸荠风味发酵乳组织状态细腻，口感柔和，具有荸荠清爽浓郁的风味。