胡蘿卜風味酸奶粉的制備及其速溶特性研究

林艷云1，葉南慧，陳琳

（1.福州大學至誠學院，福州350002；2.福州大學生物科學與工程學院，福州350108）

胡蘿卜風味酸奶粉的制備及其速溶特性研究

林艷云1，葉南慧2，陳琳2

（1.福州大學至誠學院，福州350002；2.福州大學生物科學與工程學院，福州350108）

以保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）和嗜熱鏈球菌(Streptococcus Thermophilus）混合菌種發(fā)酵胡蘿卜汁和牛奶的混合物制作酸奶，通過正交實驗方法優(yōu)化胡蘿卜風味酸奶的最佳發(fā)酵工藝，而后采用低溫冷凍干燥制得酸奶粉對其速溶特性進行研究。結果表明，胡蘿卜風味酸奶的最佳配方為：接種量0.15%，蔗糖添加量7%，胡蘿卜汁添加量15%（均為質量分數(shù)），發(fā)酵溫度為42℃，發(fā)酵時間為6 h。速溶特性研究表明，在發(fā)酵后添加10%的麥芽糊精進行冷凍干燥得到酸奶粉，潤濕下沉時間更短，說明其具備良好的速溶特性。此外，在冷凍前添加冷凍保護劑有助于改善胡蘿卜風味酸奶粉的沖調性以及提高活菌數(shù)。

胡蘿卜；酸奶粉；速溶特性

0 引 言

酸奶有很高的營養(yǎng)保健價值，能緩解乳糖不耐癥，具有增強機體免疫和抗癌作用[1]，但對儲藏條件要求高，通過干燥工藝制成酸奶粉后可延長保質期，便于運輸和儲存。品質優(yōu)良的酸奶粉不僅具有良好的速溶性和酸奶特征的風味，且含有一定數(shù)量的乳酸活菌[2]。影響酸奶品質的因素有許多，如接種量、蔗糖添加量、穩(wěn)定劑的種類及用量、發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度、保護劑、干燥載體的種類及用量等[3]。

本研究以胡蘿卜汁、牛奶為原料，通過單因素實驗、正交實驗和感官評定等方法，確定胡蘿卜風味酸奶的最佳發(fā)酵工藝條件，并且對經(jīng)低溫冷凍干燥制得的酸奶粉進行速溶性研究，這對酸奶粉的生產工藝理論研究和生產實踐領域，都具有重要的意義[4]。

1 實 驗

1.1 材料

保加利亞乳桿菌與嗜熱鏈球菌混合發(fā)酵劑（1∶1）；新鮮胡蘿卜，伊利集團利樂包裝牛奶，蔗糖，麥芽糊精，可溶性淀粉，β-環(huán)糊精，甘油，谷氨酸鈉，抗壞血酸，吐溫-80，乳糖等；M RS培養(yǎng)基。

1.2 儀器與設備

HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋，YXQ-LS-75II立式壓力蒸汽滅菌鍋，PHG-9123A型電熱恒溫鼓風干燥箱，F(xiàn)D 5-SER LES真空冷凍干燥機，CP153型電子天平，九陽多功能榨汁機。

1.3 胡蘿卜風味酸奶粉工藝流程

胡蘿卜汁制備→胡蘿卜汁與原料乳混合→加入蔗糖攪拌使其溶解→過濾→滅菌→冷卻到43～45℃→接種→裝瓶→發(fā)酵→加入冷凍干燥載體、冷凍保護劑→預凍→冷凍干燥→粉末過篩→成品

1.4操作要點

選取新鮮胡蘿卜，去皮清水洗凈，經(jīng)切片，護色，榨汁[5]，將原料乳與胡蘿卜汁混合加熱至60℃，加入6%蔗糖攪拌使其溶解，過濾除去雜質后加熱至90℃滅菌5～10 m in，冷卻至43～45℃左右，將預先活化好的混合菌種接種至冷卻的原料中，將原料裝入預先經(jīng)過滅菌處理的瓶子，裝瓶后于42℃下發(fā)酵，發(fā)酵至pH值為4.6，發(fā)酵時間約為6 h，取出酸奶迅速冷卻，置于冰箱中，2～4℃下存放12 h得到酸奶。在酸奶中加入干燥載體、冷凍保護劑混勻，進行預凍（-30℃，12 h）后，再置于-60℃和10 Pa真空度下凍干24 h得到酸奶粉[5-6]。

1.5 方法

1.5.1 胡蘿卜風味酸奶工藝條件優(yōu)化

1.5.1.1 單因素實驗

分別在不同的胡蘿卜汁添加量（質量分數(shù)為5%，10%，15%，20%，25%）、不同的發(fā)酵時間（4，5，6，7 h）、不同發(fā)酵溫度（38，40，42，44，46℃）、不同蔗糖添加量（質量分數(shù)為5%，6%，7%，8%，9%）、不同接種量（質量分數(shù)為0.08%，0.10%，0.12%，0.14%，0.16%，0.18%，0.20%）下制得胡蘿卜風味酸奶，進行感官評定。

1.5.1.2 正交實驗工藝優(yōu)化

接種量、蔗糖量、果汁添加量3個因素是影響產品的組織狀態(tài)和風味的主要因素，實驗采用三因素三水平正交實驗，考察這3個因素對酸奶品質的影響。

1.5.1.3 胡蘿卜風味酸奶的感官評定標準

在常溫下對胡蘿卜風味酸奶的色澤、組織狀態(tài)、氣味與滋味、口感等感官指標進行評分，具體評分標準見表1[7]。感官評定人員10名，評定結果取平均值。

1.5.2 胡蘿卜風味酸奶粉速溶特性

考察不同干燥載體（麥芽糊精、可溶性淀粉、β-環(huán)糊精）、干燥載體不同的添加順序（發(fā)酵前、發(fā)酵后添加干燥載體）、冷凍保護劑對酸奶粉速溶特性的影響。分別從潤濕下沉性和沖調性兩個方面探討酸奶粉的速溶性[8]，每項測定重復3次，取平均值。

潤濕下沉性：準確稱取10 g酸奶粉散布在25℃水面上，分別在靜置時和攪拌時兩種情況下測定全部潤濕下沉的時間。

沖調性：準確稱取34 g酸奶粉用250 m L，40℃水沖調，攪動后觀察沖調情況(沖調后有無團塊，杯底有無沉淀)。

1.5.3 胡蘿卜風味酸奶粉活菌數(shù)測定

采用國家標準GB4789.35-2010方法進行活菌數(shù)測定，實驗測定重復3次，取平均值。

2 結果與討論

2.1 胡蘿卜風味酸奶工藝條件優(yōu)化

2.1.1 胡蘿卜汁添加量對酸奶的影響

由圖1可知，胡蘿卜汁與原料乳的不同比例對發(fā)酵后酸奶口感，顏色，風味等存在差異。隨著胡蘿卜汁添加量的增加，酸奶感官評分增加，當胡蘿卜汁添加量為15%時，酸奶色澤柔和，胡蘿卜風味及酸奶味協(xié)調，組織狀態(tài)良好，感官評分最高，胡蘿卜汁添加量過低時，胡蘿卜風味欠缺；當胡蘿卜添加量過高時，胡蘿卜味偏重，口感較差。

圖1 胡蘿卜汁添加量對酸奶品質的影響

2.1.2 發(fā)酵時間對酸奶的影響

由圖2可知，隨著發(fā)酵時間延長，酸奶的感官評分增加，在發(fā)酵時間為6 h時達到最大，酸奶色澤較柔和均勻，組織細膩，芳香味濃，酸奶味及胡蘿卜風味較明顯，酸甜適中，口感較黏稠，細膩。發(fā)酵時間過短，菌體含量不足，乳蛋白膠體結構不能充分形成，有較多乳清析出，酸奶組織較粗糙，酸奶味平淡，口感過甜。發(fā)酵時間過長，菌體大量繁殖，破壞原來已形成的膠體結構，造成乳清析出，組織凝塊不均勻[9]，同時乳酸含量過多，口感偏酸。

圖2 發(fā)酵時間對酸奶品質的影響

2.1.3 發(fā)酵溫度對酸奶的影響

由圖3可知，發(fā)酵溫度為42℃時最為適宜，酸奶組織細膩，有濃厚的胡蘿卜風味及酸奶味，口感黏稠，細膩。發(fā)酵溫度低于42℃時，酸奶組織較粗糙，凝塊大小不均勻，酸奶味較平淡，風味偏甜，口感較稀，不夠醇厚。若發(fā)酵溫度偏高，酸奶偏酸，而且過于黏稠。發(fā)酵溫度對菌體增殖存在影響，溫度偏低不利于菌體增殖，乳酸生成較少，酸奶口味偏甜，同時溫度是酸奶凝膠形成的重要影響因素，隨著發(fā)酵溫度升高，酸奶凝膠時間縮短[10]，在42℃時，凝膠形成較好，組織凝塊均勻,當溫度繼續(xù)升高時,乳酸生成較多,口感偏酸，影響感官評定。

表1 胡蘿卜風味酸奶感官評定標準

圖3 發(fā)酵溫度對酸奶的影響

2.1.4 蔗糖添加量對酸奶的影響

由圖4可知，隨著蔗糖添加量的增加，酸奶感官評分增大，在質量分數(shù)為6%添加量時感官評分最高，酸甜適中。蔗糖添加量太小，甜味不足，酸奶偏酸。蔗糖添加比例太高，使得酸奶中糖質量分數(shù)增加，導致口感偏甜，甚至口感較稀、不黏稠。

圖4 蔗糖添加量對酸奶的影響

2.1.5 接種量對酸奶的影響

由圖5可知，隨著接種量的增加，感官評分不斷增加，當接種量為0.16%時感官評分最高，此時酸奶有光澤，組織細膩，有濃厚的胡蘿卜風味及酸奶味，口感黏稠，酸甜適中。接種量太低時，菌體含量不足，發(fā)酵未完全，乳酸生成較少，酸奶偏甜，同時酸奶凝膠狀態(tài)形成不佳，影響酸奶組織狀態(tài)。接種量太高，乳酸生成較多，酸奶偏酸，感官評分降低。

圖4 蔗糖添加量對酸奶的影響

2.1.6 正交設計結果

以混合菌種發(fā)酵劑的接種量、蔗糖量、胡蘿卜汁的添加量進行三因素三水平正交試驗，如表2所示。由表3可知，影響胡蘿卜風味酸奶的主次順序為A＞C＞B，即接種量＞胡蘿卜汁添加量＞蔗糖量，胡蘿卜風味酸奶最佳發(fā)酵條件為A2B2C2，在實驗過程中并未出現(xiàn)此項組合，進行驗證實驗，實驗結果表明A2B2C2條件下得到的產品感官評定為91分，從而確定最佳發(fā)條件，即接種量為0.15%，蔗糖量為7%，胡蘿卜汁添加量為15%（均為質量分數(shù)，下同）。

表2 酸奶正交實驗因素及水平 %

表3 正交實驗結果

2.2 胡蘿卜風味酸奶粉速溶特性

2.2.1 不同干燥載體對胡蘿卜風味酸奶粉的影響

由表4可知，不同濃度的干燥載體對酸奶粉速溶特性影響不同，隨著干燥載體添加量的增加，酸奶粉的潤濕下沉時間逐漸減少。在同等添加量的條件下添加麥芽糊精的胡蘿卜風味酸奶粉潤濕下沉時間最短，沖調性最佳，杯底沒有出現(xiàn)沉淀。加入β-環(huán)糊精的酸奶粉潤濕下沉時間也較短，但是沖調過程中會有團塊，杯底有沉淀。

表4 不同干燥載體對酸奶粉的影響

2.2.2 干燥載體添加順序對胡蘿卜風味酸奶粉的影響

麥芽糊精具有防結塊、增加產品分散性和溶解性等特點，可用于制備速溶飲品，起到改善產品外觀，增進溶解性能的作用[11]。表5可以看出，干燥載體的不同添加順序對酸奶粉的潤濕下沉性有顯著影響，在發(fā)酵后添加干燥載體,不論是靜置還是攪拌條件下，酸奶粉的潤濕下沉時間都比較短，而在發(fā)酵前添加麥芽糊精，由于菌種的發(fā)酵作用，對麥芽糊精的性質會有一定影響，從而造成酸奶粉速溶性不佳。

表5 麥芽糊精添加順序對酸奶粉的影響

2.2.3 冷凍保護劑對胡蘿卜風味酸奶粉的影響

余華等人研究表明冷凍干燥工藝制得的酸奶粉因其具有多孔、海綿和疏松的結構，其速溶性優(yōu)于真空干燥得到的酸奶粉[12]。由表6可以看出，冷凍保護劑的添加對酸奶粉的沖調性存在影響。加入冷凍保護劑后不論是靜置還是攪拌情況下，酸奶粉的潤濕下沉時間都比較短，且沖調后杯底無沉淀，而不加冷凍保護劑的酸奶粉沖調后會有沉淀產生，可能是由于在凍干過程造成酸奶中部分蛋白質變性，從而影響酸奶粉的沖調性。

表6 冷凍保護劑對酸奶粉的影響

2.3 胡蘿卜風味酸奶粉活菌數(shù)測定

由表7可以看出，未添加凍干保護劑時，凍干后菌體存活率僅為50.3%，而添加了凍干保護劑后，存活率為78.2%，提高了0.5倍。由于冷凍干燥過程會造成細胞失水、冰晶形成、改變細胞膜的通透性，造成細胞死亡。冷凍保護劑能抑制或減緩細胞內冰晶形成，同時能在細胞表面形成穩(wěn)定的水分子層阻礙水的流失，保護細胞結構，從而維持細胞較高的存活率[13]。

3 結 論

本項目對胡蘿卜風味酸奶粉工藝進行了研究，并對其速溶特性進行初步探討，得出以下結論：胡蘿卜風味酸奶的最佳配方為：保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌混合菌種接種量0.15%、蔗糖添加量7%、胡蘿卜汁添加量15%、發(fā)酵溫度42℃、發(fā)酵時間6 h，按照此工藝條件發(fā)酵的酸奶產品，色澤均勻，組織細膩、凝塊細小均勻，酸奶色香味俱全，胡蘿卜風味及酸奶味協(xié)調，酸甜適中，口感粘稠、細膩。在發(fā)酵后添加10%的麥芽糊精，酸奶粉的潤濕下沉時間更短，速溶特性更好，在預凍前添加冷凍保護劑有助于改善酸奶粉速溶性，同時能提高酸奶粉中的活菌數(shù)。但是，本次實驗制備的酸奶粉與市售的奶粉、咖啡等速溶產品相比，速溶性仍有差距。因此，酸奶粉速溶性具有進一步深入研究的空間[14]。

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Research on preparation and instant soluble properties of carrot flavor yogurt powder

LIN Yan-yun1，YENan-hui2，CHEN Lin2
（1.Fuzhou University Zhicheng College,Fuzhou 350002,China;2.College of Biological Science and Engineering Fuzhou University，F(xiàn)uzhou 350108，China）

A mixture of carrot juice and milk was fermented with Lactobacillus bulgaricus and Streptococcus Thermophilus.The optimum ratio of carrot flavor yogurt was determined by using orthogonal design,the instant soluble properties of yogurt powder which was prepared by freeze-drying technique was also studied.The results showed that the best yogurt recipe was:0.15%inoculum,7%sucrose,15%carrot juices. A temperature of 42℃and a time of 6 h was found to be the optimal for fermentation.The instant soluble properties showed that by adding maltodextrin dosage of 10%after fermentation,the wetting of yogurt powder siking time was shorter and instant soluble of yogurt powder was better.In addition,adding cryoprotectant before pre-frozen could improve the reconstituted properties of yogurt power and the survival of lactobacillus.

carrot;yogurt powder;instant soluble characteristics

表7 凍干保護劑對活菌的影響

TS252.54

：A

：1001-2230（2016）02-0061-04

2015-08-13

福建省教育廳項目（JA 12034）。

林艷云（1986-），女，碩士，從事食品生物技術研究。

葉南慧