紫薯南瓜凝固型酸奶發酵工藝研究

吳海燕，邵元健，李文婷（.南通科技職業學院，江蘇南通226000；2.南通市農副產品加工技術協會，江蘇南通226000）

紫薯南瓜凝固型酸奶發酵工藝研究

吳海燕1，2，邵元健1，李文婷1
（1.南通科技職業學院，江蘇南通226000；2.南通市農副產品加工技術協會，江蘇南通226000）

摘要：以紫薯、南瓜、牛奶為主要原料，利用乳酸菌進行發酵，得到一種風味酸奶。通過L16（35）正交試驗優化發酵工藝條件，最佳發酵條件為：紫薯---南瓜漿與牛乳的比例為1∶5（g/mL），蔗糖添加量為9%，菌種接種量為0.7%，發酵時間為5 h，發酵溫度42℃。在該條件下制成酸奶質地均勻，口感細膩，酸甜可口，具有紫薯、南瓜的香味和濃郁的乳酸菌發酵酸奶香味，理化指標和微生物指標均符合國家標準。

關鍵詞：凝固型酸奶；紫薯；南瓜；發酵工藝

紫薯（purple sweet potato）是一種富含花青素的甘薯品種，薯皮呈紫色，薯肉呈紫色或深紫色。紫薯營養價值高，除了含有普通甘薯的營養成分外，還富含有礦物質硒和花青素[1-2]，具有抗氧化、抗突變、防癌、預防動脈硬化、降血壓等多種生物活性[3-6]，有關紫薯的營養和保健作用已引起研究者的廣泛興趣，對紫薯的開發利用研究也越來越受到人們的重視。酸奶是由牛奶經乳酸菌發酵制成的，除具有鮮牛奶的營養價值外，還有乳酸及B族維生素等，易于消化吸收，能提高機體的抵抗力，是人們日常生活中喜愛的食品之一。

南瓜含多糖、多種氨基酸和VB以及甘露醇、葫蘆巴堿等，性溫、味甘，具有補中益氣、消炎止痛等功效，能促進胰島素的分泌，增加肝、腎細胞的再生能力，對防治糖尿病、高血壓及癌癥等疾病有一定療效[7]。

利用紫薯、南瓜、牛奶為主要原料發酵制成的紫薯酸奶，不但具有紫薯、南瓜特有滋味，而且增加了酸奶纖維素、維生素和多種微量元素含量，減少脂肪含量，達到動植物營養互補。

本研究以紫薯漿、南瓜漿與牛乳為主要原料，經乳酸菌發酵生產功能性酸奶，設計單因素試驗和正交試驗，探索紫薯酸奶的最佳發酵工藝。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

紫薯、超高溫滅菌乳、脫脂奶粉、白砂糖：市售。乳酸菌：南通農業職業技術學院生物技術實驗室提供；辛烯基琥珀酸淀粉酯：南通科技職業技術學院實驗室自制。

SNJ-A酸奶發酵機：上海會中實業有限公司；LDZX 250FBS立式壓力高壓蒸汽滅菌器：上海申安醫療器械廠；HR2084食品打漿機：飛利浦。

1.2方法

1.2.1工藝流程

1.2.2　操作要點

1）原料預處理：取新鮮優質的紫薯、南瓜，清洗、去皮后蒸煮5 min后，經打漿機打成漿狀。由于紫薯、南瓜果膠含量高，打漿時可適量加水，原料與水的比例為1∶3（g/mL）。

2）牛乳標準化：由于鮮奶中蛋白質含量低（約為3%），不能滿足乳酸菌發酵所需，因此加入5%的脫脂奶粉使蛋白質含量≥32%，以達到試驗要求及預期結果。

3）調配：將白砂糖加入原料乳中溶解后過濾，將紫薯漿、南瓜漿與牛奶按一定比例調配后在20MPa均質。

4）殺菌：將調配好的原料置于95℃環境下殺菌5 min后立即封口，冷卻至42℃備用。

5）發酵：接入0.4%～0.7%的乳酸菌，在38℃～44℃下發酵一定時間，得到酸奶產品。

1.2.3評價方法

1.2.3.1感官評價

選擇15位有經驗的專業人員對酸奶產品進行感官評價，取平均分為酸奶的綜合得分，評價標準如表1。

表1 酸奶感官評價標準Table 1　Sensory scoring criteria of yogurt

1.2.3.2產品指標測定

蛋白質測定：按照GB5009.5-2010《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》；酸度測定：按照GB 5413.34-2010《食品安全國家標準乳和乳制品酸度的測定》。微生物指標檢測：按照GB 4789.18-2010《食品安全國家標準食品微生物學檢驗乳與乳制品檢驗》。1.2.4試驗設計

設計單因素試驗和正交試驗，以酸奶的感官質量為指標，研究白砂糖添加量、乳酸菌的接種量、漿料與牛奶的比、發酵溫度、發酵時間等因素對紫薯南瓜酸奶品質的影響。在單因素試驗結果的基礎上，設計L16（45）正交試驗，從而優化出紫薯南瓜酸奶的最佳生產工藝。

2　結果與討論

2.1單因素試驗

2.1.1白砂糖添加量對酸奶品質影響

紫薯漿與南瓜漿比是1∶1（g/g），發酵溫度43℃，發酵時間5 h，接種量為0.5%，漿料與牛奶的比例是1∶4（g/mL），考察不同白砂糖添加量（3%、6%、9%、12%）對酸奶感官評價的影響，如表2所示。

表2　糖的添加量對酸奶感官品質影響結果Table 2　Effect of sugar addition on sensory quality of yogurt

由上表可知，糖添加量為9%時產品的質量最佳。糖作為甜味劑能緩和產品的酸度，以獲得適當的酸甜比；同時，白砂糖也可作為發酵菌種的碳源，促進發酵。6%以下的添加量的產品風味不佳，偏酸；而12%添加量的產品口感過甜，可能因為糖的反滲透作用影響了酸奶的發酵速度，從而影響產酸量。

2.1. 2接種量對酸奶品質影響

紫薯漿與南瓜漿比是1∶1（g/g），發酵溫度43℃，發酵時間5h，漿料與牛奶的比例是1∶4（g/mL），糖的添加量為9%，乳酸菌接種量對酸奶品質的影響如表3所示。

表3　乳酸菌接種量對酸奶感官品質影響結果Table 3　Effect of lactobacillus inoculum on sensory quality of yogurt

由上表可知，乳酸菌接種量0.7%，產品品質較好，用量0.5%～0.6%之間，有少量乳清析出，用量為0.4%，乳清析出明顯。

2.1.3發酵溫度對酸奶品質影響

紫薯漿與南瓜漿比是1∶1（g/g），乳酸菌接種量為0.7%，發酵時間5 h，漿料與牛奶的比例是1∶4（g/mL），糖的添加量為9%，發酵溫度對酸奶品質的影響如表4所示。

表4　發酵溫度對酸奶感官品質影響結果Table 4　Effect of fermentation temperature on sensory quality of yogurt

由上表可知，發酵溫度為42℃時，產品的感官評價值最高。41℃發酵的產品的口感不盡柔和；44℃發酵的產品酸甜比失調。

2.1.4發酵時間對酸奶品質影響

紫薯漿與南瓜漿比是1∶1（g/g），乳酸菌接種量為0.7%，發酵溫度為42℃，漿料與牛奶的比例是1∶4（g/mL），糖的添加量為9%，發酵時間對酸奶品質的影響如表5所示。

表5　發酵時間對酸奶感官品質影響結果Table 5　Effect of fermentation time on sensory quality of yogurt

由上表可知，發酵時間為5 h，產品品質最好。隨著發酵時間的延長，產酸量保持上升，酸性過高導致體系膠體結構受到部分破壞，水分溶出，形成乳清，浮于凝乳表面。

2.1.5穩定劑的用量對酸奶品質影響

酸奶加工過程中乳酸菌利用發酵基中營養成分凝固酪蛋白，不可避免的產生乳清。乳清對凝固型酸奶結構有破壞作用，這也是其加工過程中影響穩定性的重要因素之一[8]。有報道，添加0.5%～1.0%取代度為0.02左右的辛烯基琥珀酸淀粉酯能改善酸奶的組織形態、降低離心沉淀率、增加黏度[9]。因此本試驗考察不同辛烯基琥珀酸淀粉的添加量（0.5%、0.75%、1.0%）對酸奶感官評價的影響，結果見表6。

表6　穩定劑用量對酸奶感官品質影響結果Table 6　Effect of stabilizer addition on sensory quality of yogurt

由上表可知，添加了0.75%的辛烯基琥珀酸淀粉酯的酸奶其組織狀態均勻穩定，產品組織狀態最佳。酸奶是典型的假塑性流水，這種流體具有剪切稀化的性質，即表現為表觀黏度隨著剪切速率的增加而降低。一定強度的抗剪切能力，對酸奶具有重要的影響，添加一定濃度的辛烯基琥珀酸淀粉酯，解決了口感粗糙、乳清分離的問題，賦予成品良好的稠度、圓滑的外觀和細膩純正的風味。

2.1.6漿料與牛乳料液比對酸奶品質影響

紫薯漿與南瓜漿比是1∶1（g/g），乳酸菌接種量為0.7%，發酵時間5 h，發酵溫度42℃，糖的添加量為9%，漿料與牛奶的比例對酸奶品質的影響如表7所示。

表7　料液比對酸奶感官品質影響結果Table 7　Effect of solid-liquid ratio on sensory quality of yogurt

由上表可知，漿料與牛奶的比例過高或過低均不利于產酸，凝乳狀態也較差。只有料液比為1∶5（g/mL）時，才能得到品質良好的酸奶。

2. 2正交試驗

選擇對酸乳品質影響較大的因素，即白砂糖添加量、接種量、發酵溫度、發酵時間、料液比進行L16（45）正交試驗。試驗因子與水平設置見表8。

表8　正交試驗因素水平安排表Table 8　Orthogonal experimental design

正交試驗因素水平及結果見表9。利用正交設計助手軟件進行方差分析，見表10。

由正交表可知，對酸奶品質影響因素依次為：接種量>糖添加量>發酵溫度>發酵時間>料液比。從方差分析表中可以看出，接種量為本試驗的顯著因素。

本試驗最佳工藝組合為：乳酸菌接種量為0.7%，糖的添加量為9%，發酵時間5 h，發酵溫度42℃，料液比為1∶5（g/mL）。

表9　正交試驗結果Table 9　Orthogonal experimental result

表10 方差分析Table 10　The Analysis of Variance

2.3產品質量指標

酸度78°T，蛋白質含量3.1 g/100 g，乳酸菌數≥12.7×106CFU/mL，大腸菌群≤0.7 CFU/100 mL，致病菌未檢出，質量符合GB 19302-2010《食品安全國家標準發酵乳》標準要求。

3　結論

研制出的酸奶中的紫薯、南瓜原料增加了酸奶中的纖維素、礦物質、維生素等多種物質的質量分數，同時減少其脂肪質量分數，達到動植物營養互補，增加了酸奶的保健功能。

通過對酸奶品質影響因素的正交試驗分析，影響酸奶品質的因素依次為：接種量>糖添加量>發酵溫度>發酵時間>料液比。其中乳酸菌接種量對酸奶品質影響顯著。優化出紫薯南瓜酸奶生產的最佳工藝條件：紫薯漿：南瓜漿為1∶1（g/g），乳酸菌接種量為0.7%，糖的添加量為9%，發酵時間5 h，發酵溫度42℃，漿料與牛奶比為1∶5（g/mL）。生產的酸奶具有紫薯、南瓜的香味和濃郁的乳酸菌發酵酸奶香味，酸甜可口，口感細膩、柔和，質量符合GB 19302-2010《食品安全國家標準發酵乳》標準要求。

參考文獻：

[1]Alexander A T Johnson,Richard E Veilleux.Integration of transgenes into sexual polyploidization schemes for potato(Solanum tuberodsum L.)[J].Euphytica,2003,133(1):125-138

[2]K V Boris,N N Ryzhova,E Z Kochieva.Identification and characterization of intraspecific variability of the sucrose synthase gene Sus4 of potato(Solanum tuberodsum)[J].RussianJournal of Genetics,2011, 47(2):168-175

[3]Yoshimoto M,Okuno S,Yamaguchi M,et al.Antimutagenicity of deacylated anthocyanin in purple-fleshed sweet potato[J].Biosci, Biotechnol Biochem,2001,65(7):1652－1655

[4]Ikuo Suda,Tomoyuki,Mami Masuda,et al.Direct absorption of acylated anthocyanin in purple-fleshed sweet potato in rats[J].J Agric Food Chem,2002,50(6):1672－1676

[5]姜平平,呂曉玲,姚秀玲,等.紫心甘薯花色苷抗氧化活性體外實驗研究[J].中國食品添加劑,2002,6(6):8－11

[6]王彬,鄧澤元,曹樹穩,等.紫薯色素對老齡小鼠抗氧化功能的改善作用[J].營養學報,2005,27(3):245-248

[7]魏明,趙博.南瓜發酵酸奶的工藝研究[J].食品工業科技,2007,28 (10):171-173

[8] 高青.紅棗葛根凝固型酸奶加工工藝研究[D].南昌:南昌大學, 2011

[9]馬春華,馬興勝.辛烯基琥珀酸淀粉酯在酸奶中的應用[J].乳業科學與技術,2006,117(2):68-69

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.23.025

收稿日期：2014-04-16

基金項目：江蘇高等學校大學生實踐創新訓練計劃立項項目（2012JSSPITP4059）；江蘇教育廳青藍工程資助（2014023）

作者簡介：吳海燕（1978—），女（漢），副教授，碩士，主要從事食品加工及食品營養與安全的研究。

Research on Fermentation Technology of Purple Sweet Potato and Pumpkin Yoghourt

WU Hai-yan1，2，SHAO Yuan-jian1，LI Wen-ting1
（1.Nantong Science and Technology College，Nantong 226000，Jiangsu，China；2.Nantong Agricultural Product Processing Technology Association，Nantong 226000，Jiangsu，China）

Abstract：Using purple sweet potato，pumpkin and milk as raw material，Lactic acid bacteria as leavening agents，the fermentation conditions of lactic acid fermented yoghourt were studied.The orthogonal experiments of L16（35）results showed that the optimize fermentation conditions were：the proportion of slurry and milk was 1∶5（g/mL），with the addition of sucrose 9%，inoculums 0.7%，fermentation time 5 hours，fermentation temperature 42℃.Under these conditions，the purple sweet potato and pumpkin yoghourt took on welldistributed quality，smooth，flour and sweet delicious taste with purple sweet potato and pumpkin fragrance，full-bodied scent of yoghourt coming from lactic fermentation.Both physiochemical indexes and microbial indexes complied with national standards.

Key words：yoghourt；purple sweet potato；pumpkin；fermentation technology