菱角-蓮子酸奶的生產工藝研究

魏海香，梁寶東，李湘利，朱九濱，趙 敏，吳自峰

（濟寧學院 生命科學與工程系，山東 曲阜 273155）

酸奶中的碳水化合物容易被人體消化，蛋白質易于吸收，維生素和礦物質代謝含量豐富。并且酸奶對腸道菌群有改善作用，可降低血清中膽固醇含量，預防心血管疾病；具有抗腫瘤效果和抗氧化功效，營養價值極高，已經成為人們生活中不可缺少的一種食品和飲料[1]。近20年來，全世界酸奶的消費量逐步提高，酸奶的花色品種也逐漸增多[2]。國外已生產出多種專用酸奶，如減肥酸奶、糖尿病酸奶、胃腸疾病療效酸奶[3]。蓮子性平，味干澀[4]，除含有各種營養素外，還含有許多活性成分如荷葉堿，氧化黃心樹寧堿，蓮心堿等生物堿。氧化黃心堿有抑制鼻咽癌的作用，蓮心堿有降壓作用[5]。菱角營養豐富，食菱角可以安中補五臟，不饑輕身[6]，生吃菱能消暑解熱，除煩止渴；熟食之則益氣健脾，怯病強身[7]。此外，菱角可用于預防胃癌等癌癥[8]。

本研究通過用乳酸菌發酵的方法，研制出一種集菱角、蓮子和酸奶的保健功能于一體的新型保健酸奶。不僅豐富了酸奶的種類，同時拓寬了鮮菱角和鮮蓮子的利用范圍，對提高農民收入有著較大的經濟效益和現實意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮菱角、蓮子、佳寶純牛奶：市售；蔗糖脂肪酸酯：上海鈺通化工科技有限責任公司；分子蒸餾單甘酯：河南省億特化工產品有限公司；保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）和嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus）混合干粉劑：北京市中關村科技貿易有限公司。

濃硫酸、硫酸銅、硫酸鉀、硼酸、氫氧化鈉、鹽酸：天津市化學試劑六廠分廠；無水乙醇、氨水、乙醚：萊陽經濟技術開發區精心化工。以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

HZF-A200電子天平：福州華志科學儀器有限公司；C21-RH2104美的多功能電磁爐：廣東美的生活電器制造有限公司；JYL-C020九陽料理機：九陽股份有限公司；BCD-206TM海爾冰箱：青島海爾股份有限公司；YXQ-SG46手提式壓力蒸汽滅菌器：上海印溪儀器儀表有限公司；HZQ-X160恒溫振蕩培養箱：蘇州培英實驗設備有限公司；SRH-60均質機：溫州奧盛機械科技有限公司；BANT-922 pH酸度計：廣州罡然機電設備有限公司；LB-80手持糖度計：廣州市銘睿電子科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 菱角-蓮子酸奶加工工藝流程

1.3.2 操作要點

菱角汁的制備：挑選無污染、無病蟲害、七八成熟的的新鮮菱角[9]，放入蒸鍋中在電磁爐上蒸煮30 min，剝去外殼及殘余內表皮，用流水沖洗干凈。按菱角∶水為1∶12（g∶mL）的比例[10]，用九陽料理機進行打漿，將漿液過濾后煮20 min，冷卻待用。

蓮子汁的制備：挑選新鮮的無蟲蛀，無變質的嫩蓮子，去皮，按蓮子∶水為1∶8（g∶mL）的比例用九陽料理機進行打漿，將漿液過濾。

調配：按比例將菱角汁、蓮子汁原料乳中制成混合原料液，再按一定比例加入穩定劑和蔗糖，充分攪拌后均勻。

均質：將上述混合原料液預熱到60～70 ℃后，在20 MPa條件下均質。

滅菌、冷卻：將均質后的料液放入100 ℃下高壓蒸汽滅菌鍋中滅菌15 min[11]，滅菌后迅速冷卻至40 ℃左右。

接種發酵：接入保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）和嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus）混合干粉劑后進行攪拌，使料液與菌種充分混合，密封。于最適溫度42 ℃條件下在培養箱中發酵[12]；發酵結束后，將產品取出冷卻至室溫。

后熟：在4～6 ℃條件下進行后發酵冷藏，12 h后成品[13]，目的在于促進芳香物質產生，增加制品的黏稠度以提高品質。

檢驗：對成品進行感官指標、理化指標及微生物指標檢測。

1.3.3 配方優化單因素試驗

菱角汁添加量的確定：分別將菱角汁按10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%的添加量加入牛乳中，接入0.2%的發酵劑，42 ℃發酵5 h，以感官評價和乳酸菌數進行評定。

蓮子汁添加量的確定：分別將蓮子汁按2%、3%、4%、5%、6%、8%、10%的添加量加入牛乳中，接入0.2%的發酵劑，42 ℃發酵5 h，以感官評價和乳酸菌數進行評定。

蔗糖添加量的確定：分別將蔗糖按4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%的添加量加入牛乳中，接入0.2%的發酵劑，42 ℃發酵5 h，以感官評價和乳酸菌數進行評定。

1.3.4 配方優化正交試驗

由于菌種的添加量對酸奶的品質及凝固效果非常重要，根據傳統酸奶的菌種的添加量，試驗選擇菌種的添加量為0.1%、0.2%、0.3%。以牛乳為基本原料，分別按比例加入菱角汁，蓮子汁、蔗糖、接種量4個因素進行L9（34）的正交試驗，因素與水平見表1。以酸奶的感官評分為指標，確定菱角蓮子酸奶的最佳配方。

表1 酸奶配方優化正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for yogurt formula optimization

1.3.5 穩定劑和發酵時間的確定

試驗中由于添加了菱角汁和蓮子汁，所以需要添加一定量的穩定劑促進產品的形態和口感。試驗中加入蔗糖脂肪酸酯和分子蒸餾單甘酯，以乳清析出量和感官評分為標準確定穩定劑的用量和復配比例。

按正交試驗確定的最佳工藝組合在42 ℃的恒溫培養箱中發酵，通過考察pH及感官評分確定發酵時間。

1.3.6 檢測指標

（1）感官指標

參考常海軍等[14]感官評價方法，選取10人，按表2中具體評分標準進行評分，滿分100分，結果取平均值[15]。

表2 菱角-蓮子酸奶感官評價標準Table 2 Sensory evaluation criterion of water chestnut-lotus seed yoghurt

（2）理化指標

乳脂肪的測定采用國際標準法羅茲-哥特里法；pH測定采用pH計；乳清析出量的測定：在4 ℃條件下，將100 g凝固酸奶析出的乳清用膠頭滴管析出，收集并測定乳清量（mL）；糖度的測定采用糖度計；蛋白質的測定采用凱氏定氮法。

（3）微生物指標

乳酸菌活菌數的測定采用GB 4789.35—2010《乳酸菌檢驗》中的平板計數法；大腸桿菌的測定采用GB 4789.3—2010《大腸菌群計數》中的平板計數法；金黃色葡萄球菌采用GB 4789.10—2010《金黃色葡萄球菌檢驗》中的方法進行檢測；沙門氏菌采用GB 4789.4—2010《沙門氏菌檢驗》中的方法進行檢測。

2 結果與分析

2.1 菱角汁添加量的確定

分別將10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%的菱角汁添加到原料乳中，考察菱角汁添加量對酸奶感官質量及乳酸菌數的影響，結果見圖1。

圖1 菱角汁添加量對感官評分和乳酸菌數的影響Fig.1 Effect of water chestnut juice addition on sensory evaluation score and lactic acid bacteria number

由圖1可知，當菱角汁添加量是10%，雖然活菌數很多，但幾乎沒有菱角汁的風味。當菱角汁是15%時，酸奶的感官評分最高。當添加量＞20%時，酸奶的感官評分隨著菱角汁添加量的增加而降低；酸奶中乳酸菌數隨著菱角汁的添加量增加而減少。這是由于菱角汁添加量＞20%時，牛奶的比例減少，整體的蛋白質和乳糖含量降低，不利于乳酸菌的生長。所以，菱角的添加量選擇10%～20%。

2.2 蓮子汁添加量的確定

分別將2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%的蓮子汁添加到原料乳中，考察蓮子汁添加量對酸奶感官質量及乳酸菌數的影響，結果見圖2。

由圖2可知，當蓮子汁添加量是2%時，沒有蓮子汁的清香味，當添加量是3%時，略有蓮子的清香味，而且酸奶凝固效果很好，當添加量是4%時，蓮子清香味較明顯，但整體風味不如添加3%的量風味好。當蓮子汁的添加量＞3%時，雖然蓮子的味道濃郁，但口感不佳，而且乳酸菌數下降幅度很大，凝固效果不佳。所以蓮子的添加量應控制在2%～4%。

圖2 蓮子汁添加量對感官評分和乳酸菌數的影響Fig.2 Effect of lotus seed juice addition on sensory evaluation score and lactic acid bacteria number

2.3 蔗糖添加量的確定

將質量分數為4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%的蔗糖添加到原料乳中，考察蔗糖添加量對酸奶感官質量及乳酸菌數的影響，結果見圖3。

圖3 蔗糖添加量對感官評價和菌種數量的影響Fig.3 Effect of sucrose addition on sensory evaluation score and lactic acid bacteria number

由圖3可知，蔗糖的添加量＜7%時，活菌數數量增加，但添加量少時，酸奶口味太酸，當添加量為8%時，感官評分最高，這時活菌數雖然稍有下降，但酸奶口感爽滑，酸甜適當。當蔗糖的添加量＞8%時，隨著添加量的增加，活菌數下降明顯，酸奶口感太甜，乳清析出量明顯增多。因此，蔗糖的添加量可選擇6%～8%。

2.4 配方優化正交試驗

在單因素試驗的基礎上，以感官評分為考察指標，菱角汁、蓮子汁、蔗糖、接種量4個因素進行正交試驗，結果與分析見表3，方差分析見表4。

表3 酸奶配方優化正交試驗結果與分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for yogurt formula optimization

由表3可知，對酸奶的品質影響順序為A＞C＞B＞D，即菱角汁添加量對產品影響最顯著，接種量次之，蔗糖添加量影響最小。試驗得出的最佳配方為A2B1C3D3，即菱角汁添加量為15%，蓮子汁添加量為2%，接種量為0.3%，蔗糖加量為8%。在此最佳配方下進行驗證試驗，產品色澤均勻，口感柔和細膩，擁有菱角、蓮子的獨特清香味，感官評分為97分。

表4 正交試驗結果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal experiment results

由表4可知，菱角汁，蓮子汁和菌種添加量對產品影響極顯著，蔗糖添加量影響顯著，與正交試驗極差分析結果相同。

2.5 穩定劑的種類及用量的試驗結果

取發酵好的酸奶在冷藏條件放置72 h，通過觀察分層現象和測定析水量確定蔗糖脂肪酸酯和分子蒸餾單甘酯穩定劑的復配效果，結果見表5。

由表5可知，發現1～3號出現分層現象，乳清析出量較多；4～8號分層不明顯，乳清析出量也比較多；9號未出現分層現象，只有微量的乳清析出。因此，最終選取的穩定劑即用量為0.3%的蔗糖脂肪酸酯，1.2%的分子蒸餾單甘酯。

表5 穩定劑的種類及用量的試驗結果分析Table 5 Results and analysis of stabilizer kind and quantity

2.6 發酵時間的確定

按照正交試驗得出的最佳工藝組合，加入0.3%的蔗糖脂肪酸酯和1.2%的分子蒸餾單甘酯，在42 ℃條件下發酵，考察發酵時間對酸奶pH值和感官品質的影響，結果見表6。

表6 發酵時間的確定Table 6 Determination of fermentation time

由表6可知，當發酵時間＜4.0 h時，酸奶不凝固，當發酵時間為4.0 h時，雖然已經凝固，但凝固效果不好，風味不佳。發酵時間為5.0 h時，凝固良好，所得酸奶口感潤滑，酸甜適當，風味良好。因此最終選擇發酵時間為5.0 h。

3 產品質量指標

3.1 感官指標

菱角蓮子酸奶為乳白色，色澤均勻有光澤，凝固良好，質地均勻；口感柔和潤滑，味道純正，酸甜適當，有獨特的菱角、蓮子的香氣。

3.2 理化指標

蛋白質3.3%，脂肪3.1%，酸度88.9°T，非脂肪乳固體為10.2%，達到國標要求。

3.3 微生物指標

乳酸菌數≥1×106CFU/mL，大腸桿菌群≤90MPN/100 mL，無金黃色葡萄球菌和沙門氏菌，符合國標GB 19302—2010《發酵乳》的要求。

4 結論

本試驗最終確定的菱角-蓮子發酵酸乳的最優生產工藝為：15%的菱角汁，2%的蓮子汁，0.3%的接種量，8%的蔗糖。菱角汁對產品影響最顯著，接種量次之，蔗糖影響最小。穩定劑為0.3%的蔗糖脂肪酸酯及1.2%的分子蒸餾單甘脂，在42 ℃下發酵5.0 h。此條件下發酵的酸奶口味純正，組織狀態穩定，產品的質量指標符合國標。

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