甜菊糖苷低糖大豆發酵酸奶的工藝研究

徐澤琦，周 芳，李雪琪，呂志華，于雪楓，馬 玲

（山西農業大學食品科學與工程學院，山西晉中 030801）

0 引言

大豆發酵酸奶是由大豆制漿（即豆奶）后，加入少量奶粉或新鮮牛奶及某些可供益生菌利用的糖類作為發酵促進劑，經益生菌發酵而成[1]。甜菊糖苷以其低熱量（約為蔗糖的1/300）和高甜度（蔗糖的200～300倍）被認定為可替代蔗糖的第三保健糖源，對糖尿病、口腔齲齒、肥胖癥、高血壓等有一定的治療效果[2]。發酵酸豆奶將植物蛋白與動物蛋白有效結合起來，富含對人體有益的活性乳酸菌、蛋白質、氨基酸等，不含膽固醇[3-6]，特別適用于乳糖不耐癥患者，對肥胖、高膽固醇血癥、心臟病、糖尿病和骨質酥松癥[7]等均有輔助預防作用。因此，甜菊糖苷可作為一種優質的保健型蛋白發酵制品。低糖酸奶通過使用其他甜味劑代替部分白砂糖，降低酸奶的能值，既可以滿足高血糖、肥胖病人喝酸奶的欲望，又不會使他們的血糖和體重發生過分波動[8]。

試驗以豆奶、牛奶比，保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌、副干酪乳桿菌混合發酵乳和甜菊糖苷代替蔗糖的比例為變量。通過單因素試驗和正交試驗設計，利用感官評價及黏度計、pH計等儀器進行品質評定，確定最佳生產工藝配方，為低糖大豆發酵酸奶的開發提供技術參數。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

生鮮牛乳、蔗糖（食品級），均為市售；NaOH、NaHCO3，分析純。

菌種：保加利亞乳桿菌（Lactobacillus.bulgaricus）、嗜熱鏈球菌（St.thermophilus）、副干酪乳桿菌（Lactobacillus.paracasei），山西農業大學食品科學與工程學院畜產品加工實驗室保存。

1.2 主要儀器設備

SW-CJ-2FD型超凈工作臺，蘇州凈化設備有限公司產品；0～4℃冰箱、GSP-9270MBE型隔水式恒溫培養箱，上海博訊實業有限公司醫療設備廠產品；NDJ-1型指針式黏度計，上海舜宇恒平科學儀器有限公司產品；ST2100 pH計，奧豪斯國際貿易上海有限公司產品；FA2004型電子分析天平，太原市威爾佳科技有限公司產品；LD5-2B型低速離心機，北京雷勃爾醫療器械有限公司產品；磨漿機。

1.3 試驗方法

1.3.1 菌種活化

將生鮮牛乳滅菌后冷卻至室溫，分裝至已滅菌的小試中各10 mL，分別接種保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌凍干粉，置于42℃恒溫培養箱中進行培養，接種副干酪乳桿菌凍干粉置于37℃恒溫培養箱中培養，反復傳代，直至生長穩定符合發酵劑要求。

1.3.2 凝固型大豆酸奶的工藝流程

1.3.3 操作要點

（1）豆乳的制備。挑選成熟度好的大豆，剔除雜質和霉變顆粒，用質量分數為0.5%的NaHCO3溶液常溫浸泡12 h，去除黃豆的豆腥味[9]，按豆∶水=1∶8的比例進行混合，去皮后磨漿，將打好的豆漿用2層紗布過濾2次[10]，煮沸滅菌。

（2）配料混合。豆漿和牛奶的比例會影響香氣口感、組織狀態等重要的指標，以3%的接種量進行接種，總糖的添加量為7%（其中30%的蔗糖由甜菊糖苷替代），選用豆漿和牛奶的配比分別為2∶8，3∶7，4∶6，5∶5，6∶4，在42℃條件下發酵4 h，以感官評價等指標為標準，確定豆奶配比對產品品質的影響。

（3）糖的添加。由艾嘯威等人[11]的研究可知將甜菊糖添加入酸奶時，用甜菊糖取代30%～50%的蔗糖量，制得的酸奶顏色均一、組織細膩、酸爽可口，具有甜菊糖特有香味且與常見的市售酸奶在感官喜好方面無顯著性差別。在此基礎上試驗中總糖的添加量為7%，分別采用甜菊糖苷替代20%，30%，40%，50%，60%，根據甜菊糖苷與蔗糖的甜度比值（1∶300）來添加甜菊糖苷的量，以感官評價為指標確定甜菊糖苷替代量對產品品質的影響。

（4）接種發酵。分別采用副干酪乳桿菌∶保加利亞乳桿菌∶嗜熱鏈球菌=1∶1∶1，2∶1∶1，3∶1∶1，4∶1∶1，0∶1∶1在無菌條件下接種于已冷卻好的豆奶中，豆漿和牛奶的比例為2∶8，糖添加量為7%，甜菊糖苷替代30%的蔗糖，以感官評價為指標確定菌種比對產品品質的影響。

1.3.4 關鍵參數優化

在單因素試驗的基礎上，以豆漿與牛奶配比（A）、甜菊糖苷替代量（B）、菌種比（C）、發酵時間（D）4個因素，選擇4個因素各3個水平，采用L9（34）進行正交試驗確定最佳配比。

大豆發酵酸奶正交試驗因素與水平設計見表1。

表1 大豆發酵酸奶正交試驗因素與水平設計

1.3.5 pH值和黏度的測定

pH值用ST2100 pH計測定，黏度用NDJ-1指針式黏度計測定。

1.3.6 酸度的測定[12]

取10 g發酵乳于三角瓶中，加入20 mL蒸餾水，滴入2～3滴酚酞指示劑，用濃度為0.1 mol/L的NaOH標準溶液滴定，不斷輕微搖動，直至微紅色在30 s內不消失為止。樣品的酸度按下面公式計算：

式中：C——標準氫氧化鈉的濃度，mol/L；

V——滴定所消耗標準氫氧化鈉的體積，L；

m——樣品的質量，g；

0.1——酸度理論定義NaOH摩爾濃度，mol/L。

1.3.7 發酵乳持水力的測定[13]

準確稱取一定質量樣品于離心管中，以轉速4 000 r/min離心10 min后，去除上清液后稱量。樣品的保水性按下式計算：

式中：m1——離心前所稱取樣品質量，g；

m2——離心后去掉上清液樣品的質量，g。

1.3.8 感官評定方法

邀請9名學生進行感官評價，采用百分制評分，從色澤、滋味、爽滑度、黏稠度、酸甜比和整體喜好6個方面進行評定。

感官評定標準見表2。

2 結果與分析

2.1 甜菊糖苷低糖大豆發酵酸奶單因素試驗結果

2.1.1 豆漿和牛奶配比單因素試驗結果

不同豆奶牛奶配比對大豆酸奶品質的影響見表3。

由表3可知，豆漿與牛奶的添加量對發酵成品的感官、酸度、pH值和持水力均有影響，豆奶配比為5∶5時成品的酸度較低未達到國家標準（國家標準≥70°T），產酸最少，豆漿添加量較多時，成品感官評分較低，持水力也隨之降低；豆奶配比為5∶5和6∶4時成品較為黏稠，持水力低，且成品有明顯豆腥味，色澤偏黃不均勻；豆奶配比為3∶7和4∶6時成品口感較好；豆奶配比為2∶8時感官評分最高，成品色澤呈淡黃色，結合有奶香味和大豆特有的風味，酸味適中，持水力也較好。綜合上述原因，在正交試驗中的豆奶配比設為2∶8，3∶7，4∶6。

表2 感官評定標準

表3 不同豆奶牛奶比例對大豆酸奶品質的影響

2.1.2 甜菊糖苷替代量單因素試驗結果

不同甜菊糖苷替代量對大豆酸奶品質的影響見表4。

表4 不同甜菊糖苷替代量對大豆酸奶品質的影響

由表4可知，甜菊糖苷替代蔗糖量對發酵成品的pH值影響不大，當甜菊糖苷代替較多蔗糖時，成品酸度下降，分析原因可能是甜菊糖苷添加量較多時會抑制菌種生長[14]，使得產酸能力變弱，同時產品的持水力也會有所下降。當甜菊糖苷代替50%和60%的蔗糖時，對感官品質有很大影響，甜菊糖苷會產生后甜味，風味不佳，且成品組織狀態不佳。因此，在正交試驗中設甜菊糖苷替代量為20%，30%，40%。

2.1.3 接種菌種配比單因素試驗結果

不同菌種配比對大豆酸奶品質的影響見表5。

由表5可知，混合菌種配比對于各指標均有影響，與不添加副干酪乳桿菌做比較可以看出，隨著副干酪乳桿菌添加量比例增加，保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌配比減少時，發酵成品的黏度下降，產酸能力變弱，pH值也隨之升高，這可能是因為保加利亞乳桿菌具有較強的產酸能力，而且副干酪乳桿菌在混合菌中不是優勢菌種，生長速度較慢，副干酪乳桿菌的過量增加也會使得產品的持水力降低，同時感官評分也會稍有下降。綜合考慮，應適量添加副干酪乳桿菌，所以在正交試驗中設副干酪乳桿菌∶保加利亞乳桿菌：嗜熱鏈球菌配比為0∶1∶1，1∶1∶1，2∶1∶1。

表5 不同菌種配比對大豆酸奶品質的影響

2.2 甜菊糖苷大豆發酵酸奶正交試驗確定最佳配方結果分析

正交試驗結果分析見表6。

表6 正交試驗結果分析

由表6可知，各因素影響產酸能力大小順序為菌種配比＞發酵時間＞豆奶配比＞甜菊糖苷替代量，隨著益生菌配比增加，混合菌的產酸作用減弱，這正與單因素試驗結論相同。而各因素影響感官的大小順序為豆奶配比＞甜菊糖苷替代量＞菌種比例＞發酵時間，豆漿的添加量會很大程度上影響成品的口感。由表6還可以看出，感官評分最高的工藝水平組合為A1B2C2D2，根據感官評分極差值分析最佳工藝水平組合為A1B2C1D2，根據2組工藝試驗結果與分析，可以得出最佳甜菊糖苷低糖大豆發酵酸奶的工藝配方為A1B2C1D2：豆奶配比為2∶8，菌種比例為1∶1∶1，甜菊糖苷替代蔗糖量為30%，發酵時間為4 h。

3 產品評價

在最佳工藝下發酵的成品酸度為78°T，黏度為2 695 mPa·s，pH值為4.26，持水力為72.63%，感官評分82分，產品口感爽滑、酸甜適中，有豆奶特有的香味，也增加了少部分甜菊糖苷特有的后甜味。4 結論

通過單因素試驗和正交試驗得到甜菊糖苷低糖大豆發酵酸奶的最佳工藝配方為豆漿和牛奶的配比2∶8，LP-33∶Lc∶St的配比1∶1∶1，甜菊糖苷替代蔗糖量30%，發酵時間4 h。生產的成品不僅口感氣味色澤都較好，而且豆漿與牛奶的混合結合了植物蛋白和動物蛋白，與普通酸奶相比營養價值更高，益生菌副干酪乳桿菌的添加又為產品增加了特有的保健功能，甜菊糖苷的添加為產品減少了含糖量更適合糖尿病人和患有口腔齲齒的人食用。因此，從營養價值的角度來看，此產品是一種優質的發酵制品，具有一定的市場價值。