凝固型火龍果酸奶的制備工藝及質構特性研究

李麗，李昌寶，盛金鳳，鄭鳳錦，何雪梅，廖芬，鄭博強，劉國明，李杰民，零東寧，孫健*，鄧海燕

（1.廣西農業科學院農產品加工研究所，廣西南寧530007；2.廣西石埠乳業有限責任公司，廣西南寧530000；3.廣西作物遺傳改良重點開放試驗室，廣西南寧530007；4.廣西農業科學院園藝研究所，廣西南寧530007）

凝固型火龍果酸奶的制備工藝及質構特性研究

李麗1，2，李昌寶1，2，盛金鳳1，2，鄭鳳錦1，何雪梅1，廖芬1，鄭博強3，劉國明1，李杰民1，零東寧1，孫健1，2*，鄧海燕4

（1.廣西農業科學院農產品加工研究所，廣西南寧530007；2.廣西石埠乳業有限責任公司，廣西南寧530000；3.廣西作物遺傳改良重點開放試驗室，廣西南寧530007；4.廣西農業科學院園藝研究所，廣西南寧530007）

該文研究了凝固型火龍果酸奶的制備工藝，并分析其質構特性。在單因素試驗的基礎上，選取白砂糖添加量、乳酸菌接種量、發酵時間、發酵溫度這4個因素，以感官評分為響應值，利用中心組合和響應面分析法，對火龍果酸奶的發酵工藝進行優化，得到凝固型火龍果酸奶的最佳配方為乳酸菌接種量0.27%，發酵時間7.7 h，發酵溫度40℃，白砂糖添加量8.8%，在此條件下，得到火龍果酸奶感官評分為85.3分。使用TPA質構儀對火龍果酸奶進行測定和分析，建立質構特性與感官評分之間的線性回歸模型為：Y（感官評分）= 0.076 4X1（硬度）-2.84X2（黏度）+0.772X3（內聚力）-4.36X4（彈性）+143.16。

火龍果；酸奶；感官評價；質構特性；相關性

火龍果（Hylocereus undulatus）屬仙人掌科（Cactaceae）量天尺屬（Hylocereusundatus）（又稱三角柱屬或蛇鞭柱屬）[1-2]，又稱紅龍果、青龍果、仙人掌果、仙蜜果、龍珠果、玉龍果等。原產于巴西、墨西哥等中美洲地區，目前已廣泛分布于越南、泰國、尼加拉瓜、哥倫比亞、以色列、美國及我國部分省區[3]。因其果肉富含糖、有機酸、蛋白質、氨基酸、維生素、膳食纖維及多種礦物質元素而深受消費者親睞[4-6]。

酸奶是以鮮牛奶為主要原料，利用嗜熱鏈球菌（Streptococcus thremophilus）和保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）等微生物，通過乳酸發酵作用而得到的一種發酵型乳制品[7]。感官評價在酸奶品質評價中占有重要地位[8]，但會帶有評價者的主觀因素。物性測試儀能夠對樣品特性給出數據化的表達[9-13]，因此近年來物性分析儀已經廣泛應用于酸奶的質地結構測定。

本研究探討了凝固型火龍果酸奶的優化制備工藝，并分析其質構特性，利用酸奶的感官品評和質構特性參數統計分析二者之間的相關性，為凝固型火龍果酸奶的品質評價提供一個更快速、靈敏、準確的方法，希望對提高酸奶工業研究的理論水平，促進火龍果酸奶生產工藝的提高具有一定的意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅心火龍果：新鮮、無病蟲害、八成熟，2014年9月采自廣西邕寧區火龍果種植基地；牛奶、白砂糖、鹽：市售；保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）、嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus）：北京川秀科技有限公司；果膠酶（酶活3×104U/g）、纖維素酶（酶活4×104U/g）：南寧龐博生物工程有限公司。

1.2 儀器與設備

CT3型質構儀（測試探頭為12.7 mm的TA10）：美國BROOKFIELD公司；WGLL-230BE型電熱鼓風干燥箱：廣州市華瑞化玻儀器有限公司；JY6002型電子天平、JA2003型電子天平：上海良平儀器儀表有限公司；LGBCD180型冰箱：海信容聲冰箱有限公司；SS260-D3多功能食物攪拌器：中山市好媽咪電器廠；WJ-3A三孔獨立控溫水浴鍋：常州偉嘉儀器制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程及操作要點

原料預處理：選擇新鮮、健康的火龍果為原料，清洗干凈、去皮，切成小丁后打漿。

酶解：在40℃條件下用將火龍果漿酶解1 h，果膠酶用量0.02%，纖維素酶用量0.07%。

離心過濾：將酶解后的火龍果漿5 000 r/min離心20 min，經過濾得到澄清的火龍果清汁。

調配、均質、混勻：在奶粉中加入白糖和穩定劑，溶化后過濾，加入火龍果清汁中，火龍果汁用量為8%，用均質機在20 MPa條件下均質。

殺菌、冷卻：90～95℃殺菌10～15 min，然后冷卻至40～45℃。

接種、發酵：將菌種（保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌的比例為1∶1）在無菌條件下按設計比例接種到已調配好的牛奶中，搖勻，接種后將攪拌均勻的料液立即灌入容器中放入恒溫箱，封口，在發酵箱發酵，發酵時避免振動，以免影響成品的組織狀態。將發酵好的酸奶收入0～4℃的冰箱內進行24 h的后發酵。

1.3.2 單因素試驗

分別考察白砂糖添加量（5%、6%、7%、8%、9%）、接種量（0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%）、發酵時間（5 h、6 h、7 h、8 h、9 h）、發酵溫度（36℃、39℃、42℃、45℃、48℃）對火龍果酸奶感官品質的影響。

1.3.3 響應面試驗

在單因素試驗的基礎上，根據Box-Behnken中心組合設計原理，以感官評分Y為響應值，利用Design Expert 8.0.2軟件進行4因素3水平的響應面優化試驗，試驗設計見表1。

表1 火龍果酸奶發酵工藝優化響應面試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of response surface methodology for pitaya yogurt fermentation technology optimization

1.3.4 感官評分標準

感官評分由50個人組成的評定小組，通過色澤、組織狀態、香味、滋味等方面進行評定，滿分100分，得出各項指標分值，計算各指標的平均分。感官評價標準見表2。

表2 火龍果酸奶的感官評價標準Table 2 Sensory evaluation standards of pitaya yogurt

1.3.5 TPA測試試驗

用質構儀對火龍果酸奶樣品進行質地剖面分析（texture profile analysis，TPA）測試[14-15]，每個樣品測試3次，取平均值。測試條件：形變量為20%，觸發點負載為5 g，測試速率為1 mm/s。

1.3.6 感官評分與質構特性相關性分析

使用SPSS17.0和Design Expert 8.0.2統計軟件對29個火龍果酸奶樣品感官評分與質構特性的相關性進行分析。統計項條件選取Descriptives、Casewise diagnostic中的Outliers（n=3），選擇項條件選取引入值P＜0.05，剔除值P≥0.05，方法項條件選取Stepwise（逐步引入一剔除法），其他項選取默認值[16]。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 白砂糖添加量對火龍果酸奶品質的影響

圖1 白砂糖添加量對酸奶感官評分的影響Fig.1 Effect of sugar addition on sensory evaluation score of pitaya yogurt

由圖1可知，隨著白砂糖添加量的增加，火龍果酸奶的感官評分呈先升后降的趨勢。添加量為5%時，由于糖度太低，產品口感偏酸，感官評分為58.5分；添加量為8%時，酸奶酸甜適中，口感最佳，感官評分最高，達到76.1分；當添加量為9%時，此時白砂糖添加略過量，口感偏甜，感官評分為69.5分。因此選擇白砂糖添加量8%進行后續試驗。

2.1.2 接種量對火龍果酸奶品質的影響

圖2 接種量對酸奶感官評分的影響Fig.2 Effect of inoculum on sensory evaluation score of pitaya yogurt

由圖2可知，隨著接種量的增加，火龍果酸奶的感官評分呈先升后降的趨勢。當接種量為0.10%時，由于菌種量太少，產生的乳酸偏少，酸奶的酸度不足，同時凝固性不佳，感官評分為64分；當接種量為0.25%時，酸奶的口感最好，酸甜適宜，酸味與果味協調，感官評分為79.5分；當接種量為0.30%時，使得乳清析出嚴重，感官評分為69.5分。因此選擇接種量0.25%進行后續試驗。

2.1.3 發酵時間對火龍果酸奶品質的影響

圖3 發酵時間對酸奶感官評分的影響Fig.3 Effect of fermentation time on sensory evaluation score of pitaya yogurt

由圖3可知，隨著發酵時間的延長，火龍果酸奶的感官評分呈先升后降的趨勢。當發酵時間為5 h時，由于發酵時間過短，導致酸奶的凝固性不佳，酸度也不好，感官評分為70.4分。當發酵時間達到7 h時，酸奶的凝固性最好，酸甜度適中，感官評定82.1分。發酵時間達到9 h時，酸奶出現嚴重的乳清析出現象，并且酸奶的口感不佳，感官評定73.0分。因此選擇發酵時間為7 h進行后續試驗。

2.1.4 發酵溫度對火龍果酸奶品質的影響

圖4 發酵溫度對酸奶感官評分的影響Fig.4 Effect of fermentation temperature on sensory evaluation score of pitaya yogurt

由圖4可知，隨著發酵溫度的升高，火龍果酸奶的感官評分呈先升后降的趨勢。當發酵溫度為36℃時，由于溫度偏低，乳酸菌產酸少，口感偏甜，感官評分較低；溫度升至42℃時，酸奶酸甜適中，奶香、果香、酸味協調度高，口感最佳，感官評分78.6分；發酵溫度升至45℃時，酸奶感官評定得分呈現下降趨勢，此時酸奶口感有所下降，細膩感不夠；當發酵溫度提高至48℃時，溫度過高，酸奶中乳清析出現象明顯，感官評分75.3分。因此選擇發酵溫度為42℃進行后續試驗。

2.2 響應面法發酵條件的優化

2.2.1 響應面試驗設計及結果

在單因素試驗的基礎上，選取對酸奶感官品質影響明顯的接種量（A）、發酵時間（B）、發酵溫度（C）和白砂糖添加量（D）這4個因素為自變量，以酸奶感官評分（Y）為響應值，進行4因素3水平的響應面試驗優化，響應面分析方案及試驗結果見表3，方差分析見表4。

表3 火龍果酸奶發酵工藝優化響應面試驗結果與分析Table 3 Results and analysis of response surface methodology for pitaya yogurt fermentation technology optimization

由表4可知，失擬項不顯著（P=0.473 6＞0.05），而模型的P=0.001 2＜0.05，表明模型顯著。從表4還可以看出因素B、AC、D2對結果影響是顯著的（P＜0.05），因素A、D、A2、B2對結果影響是極顯著（P＜0.05）。各因素對火龍果酸奶感官品質影響的次序為A＞D＞B＞C，即接種量＞白砂糖添加量＞發酵時間＞發酵溫度。采用手動優化的方法對回歸模型進行優化，得到回歸方程：

表4 回歸方程方差分析Table 4 Variance analysis of regression equation

圖5 接種量與發酵溫度的交互作用對感官評定得分的響應面與等高線Fig.5 Response surface plots and contour line of effects of interaction between inoculum and fermentation temperature on sensory evaluation score

接種量與發酵溫度間的交互作用見圖5。由圖5可知，二者交互作用顯著，符合由表4中對4個交互項的方差結果分析。

2.2.2 火龍果酸奶工藝參數的確定

由響應面試驗分析結果可知，回歸模型存在最大值，火龍果酸奶發酵條件理論值為接種量0.270 5%，發酵時間7.74 h，發酵溫度39.54℃，白砂糖添加量8.83%，在此最佳條件下，酸奶感官評分為85.41分。為方便試驗操作，修改試驗條件為乳酸菌添加量0.27%，發酵時間7.7 h，發酵溫度40℃，白砂糖添加量8.8%，在此條件下，酸奶感官評分為85.3分。其相對誤差＜5%，說明采用響應曲面法優化得到條件參數準確可靠，具有實用價值。

2.3 火龍果酸奶TPA質構特性數據

2.3.1 火龍果酸奶質構特性數據

對29個火龍果酸奶樣品進行TPA測試之后，得到其硬度、黏度、內聚力、彈性4個質構指標的平均值。具體結果見表5。

表5 火龍果酸奶質構特性測試結果Table 5 Determination results of texture properties of pitaya yogurt

將火龍果酸奶感官評分（Y）與硬度（X1）、黏度（X2）、內聚力（X3）、彈性（X4）進行多因素線性回歸，得到方程為：Y=0.076 4X1-2.84X2+0.772X3-4.36X4+143.16。

3 結論

通過單因素及響應面試驗設計，對火龍果酸奶生產工藝中的接種量、發酵時間、發酵溫度和白砂糖添加量4個參數進行優化。得出最佳工藝條件為乳酸菌接種量0.27%，發酵時間7.7 h，發酵溫度40℃，白砂糖添加量8.8%。在此條件下生產出的火龍果酸奶色澤為均勻的粉紅色；口感酸甜適中，細膩爽滑，無氣泡，兼具酸奶與火龍果的特征香味與滋味，無異味，感官評分為85.3分。火龍果酸奶感官評分Y與硬度（X1）、黏度（X2）、內聚力（X3）、彈性（X4）進行多因素線性回歸，得到方程為：Y=0.076 4X1-2.84X2+0.772X3-4.36X4+143.16。為凝固型酸奶的品質評價提供一個更快速、靈敏、準確的方法，對于提高酸奶工業研究的理論水平，促進酸奶生產工藝的提高具有一定的指導意義和經濟價值。

[1]胡坤，邢銳偉，黎景恒，等.熱處理對紅肉火龍果色素穩定性及其清除羥基自由基能力的影響[J].現代食品科技，2012，28（8）：945-948.

[2]鄧仁菊，范建新，蔡永強.國內外火龍果研究進展及產業發展現狀[J].貴州農業學報，2011，39（6）：188-192.

[3]WICHIENCHOT S,JATUPORNPIPAT M,RASTALL R A.Oligosaccharides of pitaya(dragon fruit)flesh and their prebiotic properties[J]. Food Chem,2010,120(3):850-857.

[4]GIAN C T,ETTORE N,ADRIANA B.Nutraceutical potential and antioxidant benefits of red pitaya(Hylocereus polyrhizus)extracts[J].J Funct Food,2012,4:129-136.

[5]周增群，董迪迪，朱永峰，等.響應面優化酶法加工火龍果清汁工藝條件的研究[J].中國釀造，2013，32（6）：52-56.

[6]HYOENJI K,HYUNG K C.Comparative antioxidant and antiproliferative activities of red and white pitayas and their correlation with flavonoid and polyphenol content[J].J Food Sci,2011,76(1):38-45.

[7]ANALIE L H,BENNIE C V.Yogurt as probiotic carrier food[J].Int Dairy J,2001,11(1-2):1-17.

[8]赫君非.建立凝固型酸奶質構參數對感官性質的預測模型[D].揚州：揚州大學，2013.

[9]郭立格.火龍果酸奶的研制[J].食品工業科技，2007，28（6）：167-168.

[10]李里特.食品物性學[M].北京：中國農業出版社，2001：96-100.

[11]鄭紅莉.質構儀的最新應用研究[J].糧油食品科技，2006，14（1）：54-55.

[12]PEREIRA R,MATIA-MERINO L,JONES V,et al.Influence of fat on the perceived texture of set acid milk gels:A sensory perspective[J]. Food Hydrocolloid,2006,20(2):305-313.

[13]GüLER Z,PARK Y W.Evaluation of sensory properties and their correlation coefficients with physico-chemical indices in Turkish set-type yoghurts[J].Open J Anim Sci,2011,1:10-15.

[14]MEULLENET J F,LYON B,CARPENTER J A,et al.Relationship between sensoryandinstrumentaltextureprofileattributes[J].J Sens Stud, 1998,13(1):77-93.

[15]楊瑩瑩，賀紅軍，郭萌萌，等.響應面法分析TPA測試參數對酸奶質構的影響[J].現代食品科技，2013，29（6）：1281-1284.

[16]鄭鳳錦，劉國明，李杰民，等.香蕉酸奶的工藝優化及質構特性研究[J].食品工業科技，2015，36（6）：299-302.

Preparation technology and texture evaluation of set-style pitaya yogurt

LI Li1,2,LI Changbao1,2,SHENG Jinfeng1,2,ZHENG Fengjin1,HE Xuemei1,LIAO Fen1,ZHENG Boqiang3, LIU Guoming1,LI Jiemin1,LING Dongning1,SUN Jian1,2*,DENG Haiyan4
(1.Agro-food Science and Technology Research Institute,Guangxi Academy of Agricultural Sciences,Nanning 530007,China; 2.Shibu of Guangxi Dairy Co.,Ltd.,Nanning 530000,China; 3.Guangxi Crop Genetic Improvement and Biotechnology Lab,Nanning 530007,China; 4.Horticultural Research Institute,Guangxi Academy of Agricultural Sciences,Nanning 530007,China)

The preparation technology of set-style pitaya yogurt was studied and the texture characteristics were analyzed.On the basis of single factor experiment,using sugar addition,lactic acid bacteria inoculum,fermentation temperature and time as evaluation factors,sensory evaluation score as response value,the fermentation technology was optimized by central composite design and response surface methodology.Results showed that the optimum fermentation conditions were as follows:lactic acid bacteria inoculum 0.27%,fermentation time 7.7 h,temperature 40℃and sugar addition 8.8%.Under the optimal condition,the sensory evaluation score of the yogurt was 85.3.At the same time,the pitaya yogurt was measured and analyzed by TPA texture,and the linear regression model between textural properties and sensory evaluation scores was established asY(sensory evaluation scores)=0.076 4X1(hardness)-2.84X2(adhesiveness)+0.772X3(cohesiveness)-4.36X4(springiness)+143.16.

pitaya;yogurt;sensory evaluation;texture characteristics;correlation

TS252.4

0254-5071（2016）11-0176-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2016.11.037

2016-01-22

國家公益性行業（農業）科研專項（201303073）；廣西科學研究與技術開發項目（桂科合15104001-23）；2014年中央財政農業技術推廣服務資金項目（桂財農函[2014]294號）；廣西自然科學基金（2014GXNSFDA118013）；廣西農業科學院基本科研業務費團隊項目（桂農科2015YT86）；南寧市科學研究與技術開發計劃（20142305）；廣西技術創新項目（桂工信科技[2015]116號）；南寧市良慶區科學研究與技術開發計劃（2015G-02）；南寧市青秀區科學研究與技術開發計劃項目（2013ZH18）

李麗（1983-），女，副研究員，碩士，主要從事食品加工與檢測技術研究工作。

*通訊作者：孫健（1978-），男，研究員，博士，主要從事農產品加工研究與產品開發工作。