均勻設計法在黃瓜酸奶發酵工藝條件優化中的應用

趙翾，李紅良，陸燕貞

（1.仲愷農業工程學院 輕工食品學院，廣州，510225；2.廣東廣益科技實業有限責任公司，廣東 東莞 523220）

均勻設計法在黃瓜酸奶發酵工藝條件優化中的應用

趙翾1，李紅良2，陸燕貞1

（1.仲愷農業工程學院 輕工食品學院，廣州，510225；2.廣東廣益科技實業有限責任公司，廣東 東莞 523220）

以黃瓜和奶粉為原料，研究了黃瓜酸奶的發酵工藝條件。通過單因素試驗考察了黃瓜漿添加量、蔗糖添加量、奶粉添加量、發酵時間、發酵溫度和接種量對黃瓜酸奶的感官評價的影響，選出對黃瓜酸奶感官評價影響較大的因素和水平，進行正交實驗，最后獲得了黃瓜酸奶發酵的最佳工藝條件。結果表明，黃瓜酸奶發酵的最佳的工藝條件：黃瓜漿添加量9%（體積分數），蔗糖添加量80 g/L（質量濃度）,奶粉添加量110 g/L（質量濃度）,接種量4%（體積分數），發酵時間4 h。利用本工藝得到了一種具有黃瓜特有清爽口味的黃瓜酸奶。

黃瓜；酸奶；發酵

0 引 言

黃瓜，也叫青瓜、剌瓜，葫蘆科一年生草本植物[1]。黃瓜原產于印度的喜馬拉雅山脈熱帶雨林地帶，栽培歷史悠久、種植廣泛，是世界性蔬菜。黃瓜果實中含有多種人體生長發育需要的營養成分，如蛋白質、碳水化合物、灰分、鈣、磷、鐵、咖啡酸、綠原酸、多種游離氨基酸以及揮發油、葫蘆素、黃瓜酶等。黃瓜不僅是佐餐的佳肴，還具有明顯的醫藥價值，是藥用保健蔬菜之一。它具有清熱、利尿、解毒、減肥和健美形體、抗腫瘤、美容和滋養皮膚等功效[2]。

黃瓜酸奶是一種新型的具有特殊風味的酸奶，它是在奶粉中加入黃瓜漿進行共同發酵而制成的產品，不僅使酸奶具有黃瓜特有的清爽的口味，而且使黃瓜中的營養物質融合在酸奶中，提高了酸奶的營養價值。黃瓜酸奶的研制，開發了一種新型口味的酸奶，迎合了人們飲食文化發展的需求，拓寬了酸奶的市場。同時也為黃瓜的深加工提供了一條新的渠道，將會提高其經濟效益。

1 材料與方法

1.1 原料

雀巢全脂奶粉（蛋白質含量為24g/100g），黃瓜、白砂糖（市售），發酵菌種（保加利亞乳桿菌和嗜嗜熱鏈球菌，由市售瓶裝燕糖酸奶獲得）。

1.2 主要儀器與設備

JJ600電子天平，GZX-9070ME數顯鼓風機干燥箱，SW-CJ-IF潔凈工作臺，DHZ-DA電子恒溫水浴箱，PHS-3C酸度計，YX280A手持式不銹鋼蒸汽消毒器，低速大容量多管離心機離心機，PYX-250S-A生化培養箱。

1.4 生產工藝流程及其操作要點

（1）黃瓜漿的制作工藝流程

（2）黃瓜酸奶的制作工藝流程

1.5 黃瓜酸奶發酵工藝條件的優化

通過單因素試驗分別考察黃瓜漿添加量、奶粉添加量、蔗糖添加量、接種量、發酵溫度和發酵時間對火麻仁酸奶感官評分的影響，再利用Design-Expert軟件中心組合設計法設計正交試驗，通過響應面分析，建立數學模型，獲得黃瓜酸奶的最佳發酵工藝條件。

1.6 感官評價方法

參照文獻[6,7]制定黃瓜酸奶的感官評價標準，從色澤（10分）、口感（15分）、風味（35分）、組織狀態（25分）和雜質（5分）5個方面進行評分。

2 結果及分析

2.1 黃瓜漿的護色處理

黃瓜切開或榨漿后會出現不同程度的褐變，控制褐變的方法有很多，本研究采取酸處理法，用Vc和檸檬酸的共同作用來控制黃瓜漿的褐變作用[8-10]。結果如表1所示。

表1 黃瓜漿的處理效果（6 h后觀察結果）

由表1可知，2號 （質量分數為0.15%的Vc和質量分數為0.15%和檸檬酸）和處理號4（0.1%Vc和0.15%和檸檬酸）中的黃瓜漿顏色都稍比初始的黃瓜漿顏色黃一些，達不到黃瓜漿的預期的護色效果。而1號（0.1%Vc和0.1%和檸檬酸）中的黃瓜漿就變成了淺褐色，更加偏離原來黃瓜漿的顏色，此處理方法不可取。而3號（質量分數為0.1%的Vc和0.15%和檸檬酸）的顏色呈現淡綠色，最為接近黃瓜漿本來的色澤，可達到預期的效果。因此本次研究同時取質量分數為0.1%Vc和0.15%和檸檬酸處理黃瓜漿。

2.2 黃瓜漿添加量對黃瓜酸奶感官評價的影響

黃瓜酸奶中的清爽味是黃瓜漿所賦予黃瓜酸奶的特殊口味，黃瓜漿的添加量的多少直接會影響黃瓜酸奶的感官評價。固定其他實驗條件：蔗糖9%，奶粉10%，接種5%，發酵時間4 h，發酵溫度40℃；分別添加3%，5%，7%，9%，11%，13%，15%（v/v）的黃瓜漿；考察黃瓜漿添加量對酸奶感官評價的的影響（圖1），結果結果表明，黃瓜漿的添加量選擇在9%左右比較適宜。

2.3 蔗糖添加量對黃瓜酸奶感官評價的影響

在國內生產的酸奶，一般用蔗糖作為甜味劑，添加蔗糖，一方面有助于酸奶風味的形成，使酸奶不至于太酸，更能被消費者接受；另一面，添加過多的蔗糖，產生高的滲透壓，從而影響乳酸菌的活力。固定其它試驗條件：黃瓜漿9%，奶粉10%，發酵時間4 h，發酵溫度40℃，接種量5%；分別添加質量分數為2%，3.5%，5%，6.5%，8%，9.5%的蔗糖；考察蔗糖添加量對黃瓜酸奶感官評價的影響（圖2），結果表明，蔗糖的添加量選擇在6.5%左右比較適宜。

2.4 奶粉添加量對黃瓜酸奶感官評價的影響

奶粉添加量的多少,直接決定了黃瓜酸奶中蛋白質的含量，進而影響酸奶的組織狀態及對黃瓜酸奶總體的感官評價。奶粉添加量不夠，酸奶不會凝結或凝結狀態較差；酸奶添加過多，不但使黃瓜酸奶的成本增加，而且使黃瓜酸奶口感變得粗糙，不夠細膩。

固定其它試驗條件：黃瓜漿8%，蔗糖9%，接種5%，發酵時間4 h，發酵溫度40℃；分別添加4%，6%，8%，10%，12%，14%的奶粉量，考察奶粉添加量對黃瓜酸奶感官評價的影響(圖3)，結果表明，奶粉的添加量選擇在10%左右比較適宜。

2.5 發酵時間對黃瓜酸奶感官評價的影響

發酵時間的長短對黃瓜酸奶的發酵程度存在影響，從而影響黃瓜酸奶的組織狀態和酸味的形成。固定其他實驗條件：黃瓜漿8%，蔗糖9%，奶粉10%，發酵溫度40℃，接種5%。發酵時間分別為3.0，3.5，4.0，4.5，5.0，5.5 h，考察發酵時間對黃瓜酸奶感官評價的影響（圖4）。結果表明，發酵時間就選擇在4.0 h左右比較適宜。

2.6 發酵溫度對黃瓜酸奶感官評價的影響

固定其他實驗條件：黃瓜漿8%，蔗糖9%，奶粉10%，接種5%，發酵時間4 h，溫度40℃；接種量分別為2%，3%，4%，5%，6%，7%，8%， 考察接種量對酸奶感官評價的影響（圖5），結果表明，發酵溫度取在40℃左右。

2.7 接種量對黃瓜酸奶感官評價的影響

接種量的多少對菌種的活力存在影響，接種量太少,會造成酸奶凝固性降低，接種量太多發酵就會過旺盛，酸積累過多，嚴重影響風味。固定其它試驗條件黃瓜漿8%，蔗糖9%，奶粉10%，發酵時間4 h，溫度40℃；接種量分別為2%，3%，4%，5%，6%，7%，8%；考察接種量對黃瓜酸奶感官評價的影響（圖6），結果表明，接種量應選擇在4%左右比較適宜。

2.8 正交實驗結果與分析

根據以上單因素實驗結果，選擇黃瓜漿添加量、蔗糖添加量、發酵時間、奶粉添加量和接種量5個因素設計正交試驗，正交實驗結果如表7所示。

由表2可以看出，各因素對黃瓜酸奶感官評價影響的主次順序：A﹥E﹥B﹥C﹥D。由方差分析可知，黃瓜酸奶發酵的最佳工藝條件為A2B3C3D2E3，由于該發酵工藝條件并沒有出現在正交表中，故需要進行驗證實驗以確定黃瓜酸奶的最佳發酵工藝條件。

表2 正交實驗設計及結果

2.9 驗證實驗

從正交實驗表中得到較優試驗條件為A2B2C1D4E3，即黃瓜漿添加量為9%，蔗糖添加量為7%，奶粉添加量為9%，發酵時間為4.5 h，接種量為4%。而由方差分析得到的較優條件為A2B3C3D2E3，即黃瓜漿添加量為9%，蔗糖添加量為8%，發酵時間為4 h，奶粉添加量為11%，接種量為4%，兩者一起進行驗證試驗，其結果如表3所示。

表3 驗證結果

由表3可以看出，實驗條件為A2B3C3D2E3得到的黃瓜酸奶的感官評價最好。A2B2C1D4E3發酵條件中奶粉添加量只9%，可降低成品，但是會有部分乳清存在，而且發酵時間也長一些，酸度有點偏高。綜合考慮，應選擇發酵條件為A2B3C3D2E3，即：黃瓜漿添加量為9%，蔗糖添加量為8%，發酵時間為4 h，奶粉添加量為11%，接種量為4%。

2.10 黃瓜酸奶指標測定

感官性狀：色澤：略帶淺綠色，色澤均勻一致具有光澤；口感：清新爽口，酸甜適口，無異味；風味：風味協調，具有黃瓜特有的風味和酸奶的混合香氣；組織狀態：組織細膩，凝乳均勻，無氣泡，無乳清析出。

理化指標：蛋白質質量分數≥2.5%；脂肪質量分數≥3%；pH≤4.4。

衛生指標：大腸桿菌≤0.30 mL-1；未檢出致病菌。

3 結 論

本研究利用黃瓜漿和奶粉為主要原料，配以白砂糖，經發酵制得了一種具有清爽口味、口感細膩、滑潤，酸甜適口的黃瓜酸奶 。

通過研究，獲得黃瓜酸奶的最佳工藝條件：黃瓜漿添加量9%（體積分數），蔗糖添加量80 g/L（質量濃度），奶粉添加量110 g/L（質量濃度），接種量4%（體積分數），發酵時間4 h。

[1]李登順.黃瓜[M].北京:經濟管理出版社,1994.

[2]何曉明,林毓娥,陳清華,等.不同類型黃瓜的營養成分分析及初步評價[J].廣東農業科學,2002,(4):15-17.

[3]曙華.黃瓜酸奶系列加工制品[J].農林科學實驗,1994(6):39-40.

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[6]楊國浩.玉米風味酸奶的研制[J].食品研究與開發,2007(11)95-97.

[7]金嫘,王宏.攪拌型無糖螺旋藻酸奶的研制[J].食品工業,2006(1):26-27.

[8]王許玲,霍勤,馬芳,等.蒲公英和薺菜的護色研究[J].農產品加工,2004(7):41-42.

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Uniform design in research of fermentation technology of cucumber yogurt

ZHAO Xuan1,LI Hong-liang2,LU Yan-zhen1
(1.The College of Light Industry and Food,Zhongkai University of Agricultural and Engineering,Guangzhou 510225,China；2.Guangdong Guangyi Science&Technology Industry Co.,Ltd.Dongguan 523220，China)

This study mainly discussed the fermentation technology of the cucumber yogurt with the cucumber and the milk as the main materials.The effects of the cucumber syrup,milk powder,sucrose,fermentation time,fermentation temperature and the inoculation quantity on the sensory evaluation of the cucumber yogurt were determined by the single factor experiments respectively and the factors which had the significant effects were selected to be the factors of the orthogonal experiment.The optimum fermentation technology of the cucumber yogurt were as folows:the addition of the cucumber syrup 9%,the addition of the sucrose 8%,the addition of the milk powder 11%,the inoculation quanti ty 4%and the fermentation time 4 h.The cucumber yogurt obtained with this technology has a particular clean smell and taste of the cucumber.

yogurt;cucumber;fermentation

TS252.54

A

1001-2230（2012）04-0058-04

2012-01-06

趙翾（1977-），女，博士，研究方向為發酵工程。