苹果皮渣膳食纤维固体酸奶生产技术

焦孝平，李建林，吴丽君

（1.庆阳市科学技术开发中心，甘肃 庆阳 745000；2.宁县恒瑞康生物科技有限公司，甘肃 庆阳 745204）

随着生活水平的提高，人们不再为温饱问题而担忧，但对食品质量和性能的要求越来越高，越来越关注食品的安全、健康和营养。酸奶作为营养丰富的产品之一，其口感良好，深受人们的喜爱。酸奶是采用保加利亚乳酸杆菌和嗜热链球菌等特定菌种按照一定比例搭配后对新鲜牛奶进行发酵而制得的乳制品，它能刺激人胃液分泌，有助于消化，增进食欲和肠胃功能，同时还能有效防止人体肠道感染，提高人体的免疫功能，抑制寄生在人体肠道中产毒微生物的生长，清除肠道中的有害物质，促进维生素D和钙、铁等微量元素的吸收，降低人体血液中胆固醇的含量，具有预防心血管疾病和延缓人体衰老的作用，对人体健康大有裨益。但是，现有市面上的酸奶大多数为液态，其中的乳酸菌极易失去活性，在实际生产运营中需要冷链运输和销售，保质期也较短，且冷酸奶不适宜肠胃不适人群饮用；同时，酸奶产品呈半流质状态也给包装、运输和储藏等带来不便，造成贮藏和运输成本增加，影响了经济效益。另外，现有的酸奶成分也比较单一，不含有或很少含有果蔬类膳食纤维、多酚、黄酮等活性功能成分，不能清洁肠道和减缓脂肪的吸收，且含糖量相对较高，不适合糖尿病和乳糖不耐症人群食用。传统产品的上述这些缺陷都不同程度地限制着酸奶产业的可持续发展，也给消费者带来诸多不便。

苹果皮渣中不仅富含维生素C、维生素A、叶酸等营养成分和钙、铁、磷、钾等人体生命活动所必需的多种重要矿物质，还含有膳食纤维、黄酮类、酚类、二十八烷醇等对人体生命活动与健康有益的生物活性物质和保健成分。其中，苹果膳食纤维具有调节肠道菌群、防止便秘、减肥、降血糖和降血压、抗癌等功能[1]，可直接添加到多种食品中制作高纤维食品，也可进一步制成膳食纤维粉，其应用比较广泛[2]。有研究表明，一个中等个头苹果的皮内含有8.4 mg维生素C、98 IU（国际单位）的维生素A，风干的苹果皮中苹果多酚含量在13 g/kg以上、总膳食纤维的含量高达70%，其中水溶性膳食纤维含量为15%以上，水不溶性膳食纤维含量为55%[3]，水溶性和水不溶性膳食纤维提取得率分别为13.54%、39.01%[4]。苹果多酚具有抗脂质氧化、清除体内自由基、改善肺功能和抑病毒、抑菌等多种功能，是一种优良的天然抗氧化剂和功能食品基础添加料，其抗氧化能力是维生素E的50倍；膳食纤维能够促进肠道蠕动，调节血糖，减少人体对脂肪的吸收，对促进消化和排泄固体废物有至关重要的作用，是预防各种“富贵病”和降低结肠癌患病风险的优良助剂，也是一种具有优良胶凝化和乳化作用的天然食品添加剂，被称作人类的“第七营养素”。

然而，由于受苹果加工的季节性限制及科技进步的短板，加之一些企业重引进、轻研发，重产品生产、轻废弃物综合利用，致使全国苹果加工企业每年产生的100多万t苹果皮渣[5]，除1/3左右被用于普通农家肥料或简单加工成养殖场畜禽饲料外，绝大部分以垃圾形式被废弃，既浪费资源又污染环境，还制约了苹果加工业的发展。针对这一问题，结合项目实施，联合高新技术企业通过大量试验研究，在以苹果皮渣为原料提取苹果膳食纤维、苹果多酚、黄酮等生物活性物质及其新产品开发生产工艺方面进行了大量卓有成效的探索，特别是将微生物发酵技术与酶解技术及食品生产无菌操作技术有机结合，通过膳食纤维提取和膳食纤维改性技术研究，总结形成了一套以苹果皮渣为原料的多功能膳食纤维固体酸奶生产技术。为有效化解基础研究“最先一公里”和成果转移转化“最后一公里”脱节问题，尽快使这一技术转化为现实生产力，在弥补现有酸奶产业技术弱项短板的同时，为带动苹果产业副产物综合利用开辟一条新的途径，延长加工产业链，实现废弃物零排放和资源化利用，增加产品附加值，提升产业综合效益。

1 产品工艺

利用苹果皮和牛奶调配，通过膨化和均质等物理高温高压处理，接种乳酸菌发酵剂，再经真空干燥或低温喷雾干燥，开发风味独特、营养丰富、食用方便的酸奶新产品，生产工艺力求天然、环保和化学成分零添加，着力提升苹果副产物综合利用率、丰富发酵食品的多样性及饮料食用纤维和其他营养素含量，最大限度保留牛奶和苹果的特有风味和营养，强化益生菌和生物活性成分的作用，满足新时期人们对新口味新产品和营养、保健的追求。工艺流程如图1所示。

图1 苹果皮渣膳食纤维固体酸奶生产工艺流程图

2 操作要点

2.1 原料验收

新鲜苹果皮水分含量较高，而且是季节性生产，产量又很集中，极易发霉变质，需及时加工生产。未能及时加工生产的新鲜苹果皮渣，须经机械烘干，避免高湿存放导致腐败菌生长繁殖或原料发霉变质，而影响食品安全。以未经污染和发霉变质且农残符合食品安全限量标准的干燥苹果皮渣为佳。原料乳要求色泽呈乳白色或微黄色，气味芳香，无异味，总乳固体不低于11.8%，非脂乳固体大于8%；生理异常乳、掺假乳、细菌污染乳、含抗生素或含杀菌剂乳均不得使用。

2.2 原料预处理

收集新鲜的苹果皮先进行清洗，然后放在锅上蒸20 min后取出投入打浆机中进行打浆；干燥苹果皮先用多层筛机进行筛选，去掉其中的沙土及大块杂质，然后采用线速率100 m/s、筛孔1 mm的锤片粉碎机进行粉碎，使其粒度细度达到40目以上，并进行拌湿回软，使物料水分含量达到13%～16%。

2.3 高压膨化

将水分符合要求的物料通过双螺杆挤压膨化机进行膨化，膨化机膨化温度为60～75 ℃，螺杆转速为300～400 rpm，机内最高工作压力为0.5～1 mPa，物料在挤压机内停留15～20 s，经挤压膨化后的物料水分含量一般在9%左右。然后，将挤压膨化后的物料经传送带冷却后使水分降到7%左右。

2.4 配料混合

先将辅料（麦芽糖醇12%、山梨糖醇9%、低聚异麦芽糖7%、硬脂酸镁0.9%、柠檬酸0.1%）经粉碎机粉碎后，过60～100目筛，与高压膨化后的苹果皮粉（含量71%）一起投入配料器中，按照辅料重量的60%加水，再加入原辅料总量70%的鲜牛奶，并进行充分搅拌。

2.5 均质灭菌

将搅拌充分的物料预热至60～65 ℃，用高压均质机在压力30～40 mPa条件下均质后，进行超高温瞬时（温度135 ℃、时间1～2 s）灭菌，或在75～90 ℃条件下巴斯杀菌30 min，然后快速冷却至45 ℃左右。灭菌、冷却后的料液应尽量避免与未消毒的带菌接触面接触或长时间暴露在空气中，并在此后加工过程中做好环境控制、确保无菌操作，防止造成二次污染。

2.6 发酵剂的选择

酸奶发酵剂要结合企业实际情况合理选用。液体发酵剂价格便宜，但保藏时间短、储存条件苛刻，且储运过程中易感染杂菌，菌种活力降低很快；直投式酸奶发酵剂不仅可免去活化、扩繁等繁杂工序可直接加入到经杀菌处理的原料进行发酵，而且可在普通冰箱中贮藏，贮运成本低，加之其活力强、类型多，可根据需要任意选择，同时省去了菌种制备车间，减少了工作人员，简化了生产工艺，便于管理和使用，应优先推广应用。另外，该生产技术由于采用了超高温、深冷冻和高压均质膨化处理工艺，因此在菌株选择上要注意筛选抗冷冻、抗干燥、抗噬菌体、抗剪切力等抗逆性较强的菌株和乳糖、半乳精、柠檬酸利用率较高及黏性较强的阳性菌株，以保持菌种的活性、稳定性和产品的凝固状态和特有风味。

2.7 接种发酵

将杀菌后的混合料冷却到42～45 ℃后，按菌种3∶2的比例加入已制备的嗜热链球菌和保加利亚乳酸杆菌的生产发酵剂，接种量为2%～3%。接种后搅拌6 min左右，使发酵剂均匀分布于混合液中，即可开始灌装。灌装时间必须有严格要求，即从接种开始到灌装完毕送入发酵室的时间不得超过1.5 h。否则灌装过程中就有可能造成鲜乳非预期凝固或使杂菌感染风险增加，最终导致产品乳清析出、质量下降、凝固状态不佳或异味产生。灌装完成后应及时封盖并立即转入发酵室中，于43 ℃条件下恒温发酵3 h左右，当pH为4.2左右、酸度达到85 °T左右、表面出现少量水痕时终止发酵。

2.8 冷藏后熟

达到发酵终点的酸奶应立即转入冷库，在0～4 ℃条件下，冷藏12～24 h左右，以迅速抑制乳酸菌的进一步生长，降低酶的活性，防止酸度过大和杂菌繁殖，促进双乙酰等风味物质的形成，增加酸奶制品的黏稠度，使得酸奶的特征（质地、口感、风味、酸度等）达到所设定的要求。真空冷冻干燥后直接用于市售的酸奶，在冷藏后熟阶段应尽量减少产品摇动，以免破坏产品应有的结构、性状和品质。

2.9 低温干燥

酸奶生产应避免微波、高温或超低温长时间干燥，使乳酸菌活菌数减少，或腐败菌、致病菌等有害微生物生长繁殖，进而影响食品质量和安全。应采用连续流低温喷雾干燥系统，在（43±3）℃条件下，使物料5 min内水分含量迅速降至8%以内，制成酸奶粉，或采用真空冷冻干燥技术，直接制成具有一定形状的蓬松块状酸奶。

2.10 成型包装

采用真空冷冻干燥技术制成的蓬松块状酸奶直接包装即可。经低温喷雾干燥系统生产的酸奶粉，可以根据不同消费人群和市场需求，将粉状产品进行直接包装，也可通过压片机进行压片，或用其他成型机制成大粒状或块状酸奶，并进行包装入库。

3 产品质量指标

3.1 感官指标

色泽外观:最终产品以粉状、粒状、块状形态存在，呈牙白色或淡黄色，色泽均匀一致；粒状、块状酸奶要求外表光滑平整，无裂片。

滋味口感:酸甜可口，具有纯乳酸菌发酵乳的特有滋味和苹果特有的果香味。粉状产品松散柔软、溶解性好；粒状和块状产品酥脆爽滑、入口即化。无其他异味。

3.2 理化指标

水溶性膳食纤维（SDF）≥13%，粗蛋白质≥6.2%，粗脂肪≥5.8%，水分≤5%，铜≤10 mg/kg，铅≤l mg/kg，砷≤0.1 mg/kg。

3.3 微生物指标

乳酸菌≥105 cfu/g；致病菌不得检出。

3.4 保质期

常温条件下保质期为180 d。

4 技术特点

（1）保留了苹果和牛奶的特有营养和风味。传统膳食纤维提取技术无论酸解法、酶解法还是发酵法，基本都少不了清水多次漂洗工序，不仅损失了食品中的水溶性膳食纤维，也使固有的蛋白质、维生素、矿物质及多酚、黄酮等活性成分被水冲走。该技术在克服上述问题的基础上，将苹果皮蒸熟打浆添加到酸奶原料中发酵，保证了原料中固有的营养成分少损失、少破坏，具有苹果和牛奶特有的淡香味，入口咀嚼后很快软化，没有粉状感，崩析性好，可以被人体更好地吸收，能够促进消化，清洁肠道，改善肠道菌群，为益生菌的增值提供能量和营养，具有良好的市场前景。

（2）发挥了膳食纤维的特有保健优势。新鲜苹果皮本身膳食纤维含量高达38%，加之该工艺采用微生物发酵技术、高温高压膨化和均质技术，通过高速剪切、激波振荡、空穴爆炸等作用，促使纤维素、半纤维素、木质素等较大分子量的不溶性膳食纤维糖苷键断裂、分解，部分不溶性膳食纤维转化为非消化性的可溶性膳食纤维，改善了膳食纤维的理化特性，提高了溶胀性和持水力。经高温高压膨化和均质处理的产品中水溶性膳食纤维含量高达18%以上，具有较好的生理功能，是预防结肠癌、阑尾炎、痔疮、胆结石、糖尿病、冠心病、肥胖症等“富贵病”的理想食品。

（3）储藏食用方便且利于益生菌存活。该项技术的主要特点是乳酸发酵后，采用冷冻干燥技术或低温喷雾干燥技术，避免了高温、微波等生产工艺对活性乳酸菌的不利影响，确保每克产品中含有十万个以上活性乳酸菌。该法生产的产品含有大量的活性乳酸菌，具有排斥人体消化系统内的有害细菌和维护人体健康的肠道益生菌，对人体肠胃具有营养和保健作用，能够改善肠道环境，提高机体免疫力，帮助改善乳糖不耐症以及便秘、腹泻、肠炎和幽门螺杆菌感染等病症。所得产品以固体形态存在，质量稳定、不易感染杂菌、保质期长，复原性强、易于溶解分散成酸奶液，使用方便，营养价值高，口味独特，贮存运输携带均很方便，迎合了人们对食品保健和食用方便的要求。