红薯发酵乳的加工工艺及品质分析研究

康林芝，刘锶彤，庄紫婷，唐 辉

（韶关学院英东食品学院，广东韶关 512005）

红薯含有淀粉、膳食纤维、蛋白质、各种维生素及磷、钙、铁、钾等10 余种微量元素，是具有高营养价值的粮食作物[1]。此外，红薯含有的大量膳食纤维可促进肠道蠕动，是一种具有促进排便和缓解便秘的理想保健食品。目前，红薯大多以鲜薯形式销售，红薯加工程度低，开发食品种类少，作为初级农产品其价位一般偏低，外形有破损被低价销售甚至丢弃也为农户带来巨大的经济损失，严重影响了红薯的价值[2]。因此，以红薯为原料进行相关健康产品的开发，既解决了红薯开发提高附加值问题，同时也符合了现代人对食品营养健康的追求。

牛乳经过灭菌、冷却、接种、发酵后形成的发酵乳不仅具有酸甜细滑的口感、较高的营养价值及保健功能，而且酸奶中的碳水化合物易消化、蛋白质易被吸收、胆固醇与脂肪的代谢优于牛乳，还可改善肠道菌群平衡等[3-4]。此外，酸奶可以刺激免疫功能，具有防癌及延年益寿的保健功能[5]。目前，发酵乳已经成为一种非常普遍的健康食品，大众接受程度高。随着发酵乳接受程度的提高，各种口味的发酵乳随之而来，但目前大多数都是水果类发酵乳，以红薯为原料的发酵乳并没有出现。因此，以红薯与鲜牛奶为主要原料，采用双歧杆菌发酵剂发酵进行研究，以期获得一种新型功能性酸奶。此酸奶不仅具有普通酸奶的营养价值，而且还含有红薯膳食纤维及所独具的微量元素等多种营养成分，产品中红薯的加入赋予了酸奶香甜气息的特殊风味，开发出的口感和营养价值提升的新型酸奶具有广阔的市场前景。

1 材料与方法

1.1 材料及试剂

红薯，品质良好、无机械损伤，购自当地市场；牛乳，内蒙古蒙牛乳业（集团）股份有限公司提供；蔗糖，广东叶下桃有限公司提供；乳酸菌酸奶发酵剂，北京川秀科技有限公司提供。

试验试剂：无水乙醇，广东光华科技股份有限公司提供；氢氧化钠、酚酞指示剂，西陇科学股份有限公司提供；蒸馏水。以上试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

FA2004 型分析天平，上海舜宇恒平科学仪器有限公司产品；SW-CJ-ICW 型超净工作台，苏州安泰空气技术公司产品；ZHP-250 型恒温培养箱，上海三发科学有限公司产品；BCD-586WSF 型冰箱，山东青岛海尔集团产品；YX-01 型高压均质机，广州市钰翔轻工机械设备有限公司产品；HH-S28S 型水浴锅，金坛市大地自动化仪器厂产品。

1.3 工艺流程

红薯→清洗去皮→蒸煮→红薯+奶液打浆→过滤→调配→灭菌（加热至液面升高，温度约80 ℃）→冷却（40 ℃）→接种→发酵（37 ℃）→后熟（4 ℃）。

1.4 操作要点

（1）红薯的处理。挑选无虫害、无芽、无霉变的新鲜红薯。切去根部后放入锅中水煮30 min，捞出后进行去皮，确保红薯无残留外皮附于红薯表面。

（2）打浆、过滤。称取红薯、牛奶液以一定的比例打浆混合均匀后过滤，确保红薯牛奶混合液无沉淀、质地均匀。

（3）调配、加热灭菌。加入定量的白砂糖后，将红薯牛奶混合液通过电炉加热至液面上升。

（4）冷却、接种、发酵。待红薯牛奶混合液冷却至40 ℃时，在超净工作台接入定量菌粉后盖上盖子，密封放入37 ℃培养箱中发酵一定的时间。

（5）冷藏后熟。将发酵完的红薯酸奶放入4 ℃的冰箱中进行12 h 的后熟。

（6）检验。对产品进行感官品质、理化指标和微生物指标检测。

1.5 单因素试验及正交试验分析

在预试验的基础上，其他因素确定的条件下，根据酸度测定结果及感官评价的结果考查红薯添加量、白砂糖添加量、接种量、发酵时间对红薯发酵乳品质的影响：调整红薯添加量分别为10%，15%，20%，25%，30%；调整白砂糖添加量分别为3%，4%，5%，6%，7%；调整接种量分别为0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%；调整发酵时间分别为8，9，10，11，12 h。

根据单因素试验的结果，采用正交试验L9（34）进行工艺优化，选择红薯添加量、白砂糖添加量、菌粉添加量、发酵时间作为4 个因素，进行四因素三水平的正交试验分析。

正交试验因素见表1。

表1 正交试验因素

1.6 红薯发酵乳品质分析

1.6.1 感官评定

评价小组由有感官品评定经验的专业技术人员组成鉴评小组进行评定，采用100 分制，对红薯发酵乳的风味、色泽、口感及组织状态进行感官评分，满分为100 分。

感官评价指标见表2。

表2 感官评价指标

1.6.2 酸度测定

每组分别取1 瓶后熟完成的红薯发酵乳测定酸度。具体操作为称取已经搅拌均匀的红薯酸奶样品5.00 g 于锥形瓶中，加入10 mL 新煮沸并已经冷却至40 ℃的蒸馏水及4～5 滴酚酞指示剂后混匀，用NaOH 标准溶液滴定至终点。酸度由滴定时消耗的碱量表示（°T=V*20)。参照GB 5009.239—2016《食品安全国家标准 食品酸度的测定》进行酸度滴定[6-7]。

1.7 数据分析

经3 次平行试验后，运用Excel 2019 和SPSS 对数据进行统计与分析，所得结果用平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 红薯添加量对红薯发酵乳品质的影响

在其他因素确定的条件下，以红薯添加量为单因素进行单因素试验，设置单因素水平分别为10%，15%，20%，25%，30%。

红薯添加量对红薯发酵乳品质的影响见图1。

图1 红薯添加量对红薯发酵乳品质的影响

由图1 可知，红薯添加量对红薯发酵乳的感官评价有着较为显著的影响，且直接影响到红薯发酵乳的酸度。当添加红薯量为10%时，红薯的香气较淡，乳香较浓郁，乳香和红薯香味不协调；当红薯添加量为30%时，红薯发酵乳的色泽呈深黄色，且质地不均匀，有乳清析出，感官评分达最低分，仅（53.25±7.56）分。总体上，感官评分呈现先上升后下降的趋势。当红薯添加量为20%时，感官评分分数最高，为（75.25±2.49）分，此时红薯发酵乳的酸度为（97.20±2.79）°T，研究表明[7]，对于发酵乳而言，一般发酵乳酸度在40～100 °T范围内的酸感适宜，易被市场接受。且红薯发酵乳的酸度≥70°T，符合GB 19302—2010 的标准[8]，为合格的酸奶。因此，红薯添加量选择20%最佳。

2.1.2 白砂糖添加量对红薯发酵乳品质的影响

以白砂糖添加量为单因素，设置单因素水平分别为3%，4%，5%，6%，7%。

白砂糖添加量对红薯发酵乳品质的影响见图2。

图2 白砂糖添加量对红薯发酵乳品质的影响

由图2 可知，感官评分趋势呈先上升后下降，在白砂糖添加量为5%时，感官评分达到最高，为（74.25±0.83）分。随着白砂糖添加量的增加，红薯发酵乳的酸度缓慢下降，变化区间范围从（106.80±1.99）°T 到（99.53±3.33）°T，变化较小。当白砂糖添加过多时，红薯发酵乳酸度降低，口感偏甜，感官评分明显下降，为（69.00±0.71）分。白砂糖添加过多可能会使发酵糖转化为酸类、酯类、醇类等物质，而糖分不足则会造成不完全发酵，酸味较大，影响感官品质[8-9]。因此，选择白砂糖添加量为5%。

2.1.3 菌粉添加量对红薯发酵乳品质的影响

菌粉添加量是决定酸奶品质的一个重要因素。以发酵剂添加量为单因素，其他因素不变的情况下，设置单因素水平分别为0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%。

菌粉添加量对红薯发酵乳品质的影响见图3。

图3 菌粉添加量对红薯发酵乳品质的影响

由图3 可知，菌粉添加量为0.10%～0.20%，感官评分随着菌粉添加量的增加而增加；感官评分在0.20%～0.30%的范围内随着菌粉添加量的增加而降低。酸度随着菌粉添加量的增加呈现出上升趋势。随着菌粉添加量的增加，牛奶中的乳糖发酵成乳酸，红薯发酵乳的酸度与菌粉添加量呈正相关[10-11]。菌粉添加量偏低时，乳酸菌产酸量较低，酸度较低，组织状态黏度差，红薯发酵乳的感官品质较差；当菌粉添加量为0.30%时，乳酸菌产酸量较高，口味偏酸涩，过于黏稠，且有乳清析出，感官评分仅（59.25±2.77）分。当菌种添加量为20%时，感官评分达到最高，为（76.75±4.44）分，酸度为（90.27±0.93）°T，酸度适宜。因此，选择菌粉添加量为0.20%。

2.1.4 发酵时间对红薯发酵乳品质的影响

以发酵时间为单因素，在其他因素不变的条件下进行试验，设置单因素水平分别为8，9，10，11 h。

发酵时间对红薯发酵乳品质的影响见图4。

图4 发酵时间对红薯发酵乳品质的影响

发酵时间对红薯发酵乳的品质密切相关，发酵时间偏短时，菌种还处在自身发展阶段，代谢产物较少，产酸不足；发酵时间偏长会导致红薯发酵乳酸度偏高，也会导致代谢产物积累，从而产生异味，影响红薯发酵乳的品质[12-13]。由图4 可知，随着发酵时间的延长，红薯发酵乳的酸度呈上升趋势，感官评分呈现出先上升后下降的趋势；在发酵时间偏短时，红薯发酵乳未充分发酵，质地不均匀，黏度差，奶液稀薄，口感欠佳；在发酵时间为12 h 时，红薯发酵乳口感偏酸涩，且有乳清析出，感官评分分数最低，仅为（63.75±5.54）分。红薯发酵乳的感官评分在发酵时长为10 h 时达到最高，为（74.50±1.66）分，酸度为（95.80±3.99）°T，发酵乳的质地均匀，色泽均一有光泽，口感与酸度较为适宜。因此，发酵时间选择10 h。

2.2 正交试验的结果分析

在红薯添加量、白砂糖添加量、菌粉添加量及发酵时间对红薯酸奶品质影响的4 个单因素试验基础上，以感官评分为指标，选择红薯添加量（A）、白砂糖添加量（B）、菌粉添加量（C）及发酵时间（D）4 个因素进行四因素三水平的正交试验L9（34）。

正交试验设计及结果见表3。

由表3 可知，RA＞RD＞RB＞RC，影响红薯发酵乳感官评分的主次因素依次为红薯添加量＞发酵时间＞白砂糖添加量＞菌粉添加量。最优的方案组合为A3B1C3D3，即红薯添加量25%，发酵时间11 h，白砂糖添加量4%，菌粉添加量0.25%。在此条件下进行3 次验证试验，试验所得的红薯发酵乳的乳香浓郁，与红薯香味协调，色泽呈鹅黄色，均一有光泽，口感细腻，酸甜爽口，质地均匀光滑，黏度适中，无乳清析出。由感官评价小组打分取平均值±标准差，最终得分为（93.00±0.82）分。

3 结论

以红薯、牛奶为主要原料，通过4 个单因素试验与正交试验，以感官评分和酸度为指标，结果表明红薯发酵乳的最佳工艺参数，工艺条件红薯添加量为25%，白砂糖添加量为4%，菌粉添加量为0.25%，发酵时间为11 h，发酵温度为37 ℃，于4 ℃的条件下进行11 h 后熟后制得。此条件下制得的红薯发酵乳呈鹅黄色，口感酸甜爽口、质地细腻均匀，乳香与红薯的气味相协调，具有红薯独有的香甜气味，无乳清析出，感官评分为（93.00±0.82）分，酸度为（85.00±0.82）°T，符合GB 19302—2010 标准，且在大部分人群较适宜的酸度范围内，易被市场接受。红薯发酵乳风味独特，且具有丰富的营养价值，是一类具有开发潜力的食品。