无蔗糖燕麦植物酸奶的研制

刘成祥

乳业生物技术国家重点实验室，上海乳业生物工程技术研究中心，光明乳业股份有限公司乳业研究院（上海 200436）

随着消费者消费和环保理念的升级、素食文化的兴起，以植物为基础的营养成为当下市场的一种趋势。植物酸奶是以植物为原料，通过发酵制成的一种植物蛋白饮品，植物酸奶的推广能够有效缓解国内奶源紧张的问题，是一种可行的作为乳制品替代物、缓解畜牧压力的手段[1]。植物基酸奶具有不含胆固醇和乳糖等特点，适合受乳糖不耐症困扰、素食主义和追求健康食品的消费群体食用[2]。

燕麦（Arena sativa），属禾本科（Poaceae）燕麦属（AvenaL.），别名莜麦、雀麦，一般分为带稃型和裸粒型两大类[3]。燕麦是世界第六大粮食作物，也是我国重要的杂粮作物之一，据统计，我国企业燕麦总加工能力约75万 t。燕麦是低糖、高营养、高能量的食品。从营养的角度来看，燕麦含有较高的蛋白质、脂肪、水溶性膳食纤维、矿物质、维生素等营养物质[4]；从功能的角度来看，燕麦中水溶性膳食纤维β-葡聚糖在所有谷物中含量最多，β-葡聚糖是降血脂有效成分，对维持血糖平衡和抑制胆固醇的吸收具有明显效果[5-7]。

试验以酶解燕麦粉为主要原料，添加椰子油、复配稳定剂（琼脂、果胶和羟丙基三磷酸钠）、甜味剂（甜菊糖苷和赤藓糖醇）等辅料，接种复配发酵剂制备无蔗糖燕麦植物酸奶。以酶解燕麦粉添加量、复配发酵剂的选择和复配稳定剂添加量作为考察因素，以产品发酵速度、稳定性和感官评定评分作为评定指标进行相应的工艺优化。同时，在单因素基础上以感官评分为依据进行正交试验，以期开发一款具有良好风味的无蔗糖燕麦植物酸奶，以满足市场对植物基酸奶的需求。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试剂

酶解燕麦粉[丹尼斯克（中国）有限公司]；椰子油（印尼三务集团）；赤藓糖醇（保龄宝生物股份有限公司）；甜菊糖苷[谱赛科（上海）贸易有限公司]；复配稳定剂琼脂、果胶和羟丙基三磷酸钠[丹尼斯克（中国）有限公司]；直投式发酵剂嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌[丹尼斯克（中国）有限公司VEGE 022和VEGE TS-H 2084，帝斯曼（中国）有限公司YS141和SVV111，微康股份有限公司PLF-101]。

1.2 主要仪器与设备

RW-20型高速搅拌器（德国IKA集团）；FE20型pH计[梅特勒（中国）有限公司]；数显SIGMA 3-18KS恒温水浴锅（德国Sigma公司）；PL3002型电子天平[梅特勒（中国）有限公司]；SIGMA 2-16P高速台式离心机（德国Sigma公司）；NS1001高压均质机（意大利尼鲁索尔维公司）。

1.3 基础配方

椰子油2%、复配甜味剂赤藓糖醇4.5%+甜菊糖苷0.015%、酶解燕麦粉9%～21%、复配稳定剂1%～2%、直投式发酵剂。

1.4 工艺流程

酶解燕麦粉用蒸馏水溶解→加入辅料配料（赤藓糖醇、甜菊糖苷、果胶、琼脂、羟丙基三磷酸钠、椰子油）→恒温搅拌→预热→均质→杀菌→冷却→接种→发酵→冷却→灌装→后熟→成品→检测

1.5 操作要点

1.5.1 调配

将水升温至50～55 ℃，边搅拌边加入甜菊糖苷、赤藓糖醇、果胶、琼脂、椰子油等辅料，继续恒温搅拌20～30 min至完全溶解。

1.5.2 均质

将调配好的混合基料升温预热至55～65 ℃，均质150/50 bar。

1.5.3 杀菌

杀菌温度过低或时间不足均可导致微生物和细菌不能够被完全杀死，经过反复试验，确定最佳的杀菌温度和时间分别为95 ℃和5 min。

1.5.4 冷却

灭菌后将燕麦酸奶基料降温至43 ℃左右接种，若发酵温度太高，则会导致发酵菌种的活力下降，甚至失活；若发酵温度太低，低于发酵菌种最适合生长温度，发酵速率明显降低，从而影响产品质量，同时增加工厂耗能。

1.5.5 接种

在无菌超净台中进行接种操作。接种是造成产品受微生物污染的最常见环节之一，因此应该严格注意操作卫生，防止细菌、霉菌、噬菌体及其他有害微生物的污染。

1.5.6 发酵与后熟

在43 ℃条件下保温发酵，当pH≤4.5时搅拌破乳（5～10 min）终止发酵，置于4 ℃冷藏18～24 h，后熟。

1.6 离心沉淀率的测定

准确称取20 g样品倒入25 mL规格的离心管中，在4 500 r/min转速下离心10 min，取出沉淀物，称取沉淀物的质量，每个样品进行3次重复，沉淀率按式（1）计算。

1.7 感官评分

对无蔗糖燕麦植物酸奶的试验评价采用感官综合评分法，请11位经验丰富的评定人员组成感官评定小组，对试验样品分别进行感官评分。评分标准具体见表1所示。

表1 无蔗糖燕麦植物酸奶感官评分标准

将色泽、气味、组织状态和口感的分数相加为总得分，在全部总得分中去掉一个最高分和一个最低分后，平均得分取整后结果即为该产品的感官评分，按式（2）计算。

1.8 无蔗糖燕麦植物酸奶最佳配方单因素试验及正交试验

1.8.1 单因素试验设计

试验以酶解燕麦粉添加量、复配发酵剂、复配稳定剂添加量作为单因素试验因子，以感官评定评分、产品发酵速度和/或离心沉淀率作为产品性能的评价标准。

1.8.2 正交试验确定

依据单因素试验结果，选取酶解燕麦粉添加量、复配发酵剂的选择、复配稳定剂添加量作为试验因子，以感官评定评分作为产品指标的评价标准，进行正交设计试验。

1.9 数据处理

所有单因素试验均进行3次平行重复试验，所得试验结果取平均值。

同一因素不同水平的处理，采用SPSS 23.0作图，并对样品质量指标之间的差异性进行多重比较分析（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 酶解燕麦粉添加量对产品感官评分的影响

在基础配方的基础上，确定复配稳定剂添加量1.5%、直投式复配发酵剂VEGE TS-H 2084。选用的酶解燕麦原料中蛋白含量12%，根据T/WSJD 12-2020《植物蛋白饮料植物酸奶》[8]的标准规定，单一植物原料及其制品提供蛋白质的产品其蛋白质≥1.0%，设计燕麦粉添加量9%，12%，15%，18%和21%（m/m），感官评定结果见图1。

图1 酶解燕麦添加量对感官评分的影响

在一定范围内，酶解燕麦粉添加量越多，感官评分就越高，添加量达到15%时口感最佳。进一步增加燕麦添加量，感官评分又降低。这可能是因为：燕麦添加量过少，产品没有形成燕麦特有的浓郁风味，口感太稀薄，香气饱满度不够；燕麦添加量过多，燕麦发酵产生的风味太重，出现不良的酸馊味，同时燕麦添加量过多，顺滑度不够，产生砂口感。所以最佳酶解燕麦粉添加量为15%。

2.2 直投式复配发酵剂的确定

乳酸菌发酵现象包括蛋白水解、有机酸合成和菌体生长等，其中发酵产酸主要是乳酸菌利用体系中存在的葡萄糖和乳糖等碳源产生乳酸等有机酸的过程[9]。其影响因素包括乳酸菌种类、氮源物质、碳源物质和体系的缓冲能力等[10-11]。燕麦中的碳水化合物主要为淀粉和膳食纤维，淀粉含量50.0%～60.0%，膳食纤维含量9.9%～22.2%[12-13]，因此和牛乳等动物乳类相比，燕麦体系缺少易发酵糖类。选用的酶解燕麦粉在前期酶解预处理过程中水解产生部分葡萄糖，可供乳酸菌发酵利用。但相较于牛奶中的乳糖含量，燕麦中能够供乳酸菌利用的碳水化合物仍然较少，这直接影响到燕麦植物酸奶的发酵速度和产品的口感，因此筛选出具有较强产酸速率和良好产品口感的菌种至关重要。

在基础配方基础上，试验确定酶解燕麦粉添加量15%、复配稳定剂添加量1.5%，比较不同复配发酵剂对产品发酵速度和感官评分的影响。所选用的菌种有：丹尼斯克VEGE 022和VEGE TS-H 2084（添加量200 DCU/T）；帝斯曼YS141和SVV111（添加量2 U/T）；微康PLF-101（添加量200 U/T）。结果见图2。

图2 复配发酵剂对产品质量的影响

产品的感官评分依次为VEGE TS-H 2084＞YS141＞PLF-101＞VEGE 022＞SVV111。发酵速度依次为VEGE 022＞VEGE TS-H 2084＞YS141＞SVV111＞PLF-101。综合考虑，在可接受的发酵速度下，选择VEGE TS-H 2084作为试验的最适复配发酵剂，其次为复配发酵剂YS141。

2.3 稳定剂的确定

植物酸奶一直存在2个技术难点：一是以植物蛋白为原料发酵酸奶口感粗糙，有严重砂口感和明显酸馊味等问题[14]；二是经过发酵的蛋白质粒子颗粒比较大，容易出现沉淀、析水、分层等现象[15]。选择合适的稳定剂不仅能够在一定程度上提高顺滑度，改善燕麦不良口感，还能提高产品的稳定性。

在基础配方的基础上，试验确定酶解燕麦粉添加量15%、复配发酵剂VEGE TS-H 2084，比较该复配稳定剂添加量1.0%，1.3%，1.5%，1.7%和2.0%对稳定性及产品感官评分的影响，结果见图3。

图3 复配稳定剂添加量对产品质量的影响

随着稳定剂添加量增加，产品的离心沉淀率下降，产品的稳定性提高，稳定剂添加量达到1.5%时，产品的离心沉淀率最低。进一步增加复配稳定剂添加量，产品的离心沉淀率基本保持稳定。复配稳定剂添加量1.5%时，燕麦植物酸奶感官评分最高。综上，确定复配稳定剂添加量1.5%的效果最佳。

2.4 燕麦酸奶最佳配方正交试验确定

在无蔗糖燕麦酸奶的制备过程中，酶解燕麦粉添加量、复配发酵剂、复配稳定剂添加量等因素都会影响产品的品质。在前期单因素的基础上，选择酶解燕麦粉添加量（A）、复配发酵剂（B）、复配稳定剂添加量（C）为考察因素，以感官评定作为评价指标，进行正交因素试验来优化配方工艺。正交因素与水平表见表2。

表2 正交因素与水平

正交试验设计与结果见表3。各因素对燕麦植物酸奶产品感官评定影响主次顺序为B＞A＞C，对燕麦植物酸奶影响最大的因素为复配发酵剂，其次是酶解燕麦粉添加量，影响最小的是复配稳定剂添加量。其中复配稳定剂的添加量达到1.3%后，继续增加复配稳定剂添加量对产品都口感和稳定性影响较小。因考虑到成本等综合因素，最终选择A1B1C1作为最佳制备工艺条件：酶解燕麦粉添加量15%，复配发酵剂VEGE TS-H，复配稳定剂添加量1.3%。在该制备工艺条件下，感官评分为89分。

表3 正交试验设计与结果

表4 燕麦植物酸奶正交试验的正交方差分析

3 结论

以酶解燕麦粉为主要原料，添加椰子油、复配稳定剂（琼脂、果胶和和羟丙基三磷酸钠）、甜味剂（甜菊糖苷、赤藓糖醇）等辅料，接种复配发酵剂（保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌）进行发酵制备无蔗糖燕麦植物酸奶。在单因素基础上进行正交试验得到燕麦酸奶的最佳制备工艺条件：酶解燕麦粉添加量15%（m/m），复配稳定剂添加量1.3%，复配发酵剂型号VEGE TS-H。在最佳制备工艺条件下，无蔗糖燕麦植物酸奶具有发酵速度快，产品稳定和口感佳的优良的特性。发酵燕麦植物酸奶作为一款无蔗糖、低卡、高纤维的植物蛋白饮料，符合当代年轻人对健康的追求，具有非常广阔的市场前景。