紅豆酸奶配方工藝優(yōu)化研究

張小芳，孫艷，劉玉青，孫俊良

（1.漯河食品職業(yè)學(xué)院，河南漯河462000；2.河南科技學(xué)院，河南新鄉(xiāng)453100）

紅豆補(bǔ)心、補(bǔ)血[1]，是營養(yǎng)價(jià)值很高的食物，可以和大米煮紅豆米粥，因此又被稱之為“飯豆”[2]，也可制作紅豆沙、紅豆餡、紅豆?jié){等，紅豆和其他食品復(fù)配加工，主要是粗加工成品或半成品，直接被家庭食用，加工利用率不高。谷物酸奶，遵從“五谷為養(yǎng)”的膳食理念[3]，在乳中另外添加含有多種營養(yǎng)素、具有一定保健功能的天然谷物，采用現(xiàn)代生物技術(shù)工藝加工而成。在普通酸奶的基礎(chǔ)上開發(fā)出多種保健特性和獨(dú)特風(fēng)味的功能性谷物酸奶。谷物酸奶在豐富酸奶風(fēng)味口感的同時(shí)還兼有消暑、健脾、潤腸通便的保健作用，有豐富全面的營養(yǎng)素和較高的研發(fā)價(jià)值。適當(dāng)改變配方和工藝，谷物酸奶的種類將更加豐富，口味更加多樣，能滿足不同消費(fèi)者的需求[4]，谷物酸奶將成為酸奶發(fā)展的新選擇、新方向。紅豆作為谷物家族中的一員加入到牛奶中，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化調(diào)配，探索研究出紅豆酸奶的配方，為紅豆的深加工開辟了新途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

原料：優(yōu)質(zhì)紅豆、全脂奶粉、蔗糖購自漯河丹尼斯超市；菌粉購自丹尼斯克公司。

磷酸氫二鉀、葡萄糖、硫酸鎂、酚酞、檸檬酸三銨、牛肉浸粉、酵母浸粉、氫氧化鈉、醋酸鈉、硫酸錳、蛋白胨、瓊脂、吐溫80以上藥品和試劑均為分析純：青島高科園海博生物技術(shù)公司。

1.2 儀器與設(shè)備

BCN-1360型超凈工作臺(tái)：蘇州凈化設(shè)備有限公司；YQX-2型厭氧菌培養(yǎng)箱：上海博爾康；LDZH-15PKBS型蒸汽滅菌鍋：上海申安醫(yī)療器械廠；HFX-12型發(fā)酵箱：瑞安市瑞信食品機(jī)械廠；MJ-25BMO5C型料理機(jī)：廣東美的電造有限公司；JE602型多功能電子秤：上海浦春計(jì)量儀器有限公司；C21-H1102型電磁爐、BCD-195KASA型冰箱：青島海爾股份有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)工藝流程

1.3.2 基礎(chǔ)配方

全脂乳粉：9%；純凈水：80%；蔗糖：7%；紅豆?jié){：40%；酵劑：4%。

1.3.3 操作要點(diǎn)

紅豆?jié){的制備：將篩選出優(yōu)質(zhì)的紅豆經(jīng)過烘烤浸泡后置于100℃鍋中蒸煮15 min，熟紅豆和一定比例的純凈水放入打漿機(jī)中打漿5 min，漿液過濾后備用。

乳粉還原：全脂乳粉和純凈水以1∶8（g/mL）在50℃條件下水合30 min成奶液。

混合均質(zhì)：將紅豆?jié){、蔗糖加入到奶液中，用膠體磨均質(zhì)3次。

殺菌冷卻：混合液采用90℃～95℃，5 min～10 min的條件殺菌。殺菌后冷卻到45℃。

接種：將發(fā)酵劑加入混合液中，攪拌均勻。

灌裝發(fā)酵：接種后灌裝入杯子中，送入發(fā)酵箱，40 ℃～43 ℃，4 h～5 h。

冷卻后熟：發(fā)酵后的酸奶置于0～4℃的冰箱中后熟24 h。

1.3.4 紅豆酸奶配方優(yōu)化試驗(yàn)

單因素試驗(yàn)：研究打漿時(shí)紅豆?jié){料水比、紅豆?jié){添加量、蔗糖添加量對(duì)紅豆酸奶品質(zhì)影響。以滴定酸度、活菌數(shù)、0℃～4℃下后熟24 h后的感官評(píng)價(jià)為考察指標(biāo)。每組重復(fù)做3次。

響應(yīng)面法優(yōu)化：在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以紅豆?jié){料水比、紅豆?jié){添加量、蔗糖添加量為試驗(yàn)因素，選取合適的水平，采用響應(yīng)面法對(duì)紅豆酸奶的工藝配方進(jìn)一步優(yōu)化。

1.3.5 檢測指標(biāo)及方法

1）酸度的測定

參照GB 5009.239-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品酸度的測定》[5]酸度的測定方法。

2）乳酸菌活菌計(jì)數(shù)

參照GB 4789.35-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)乳酸菌檢驗(yàn)》[6]進(jìn)行活菌數(shù)測定。采用平板菌落計(jì)數(shù)法，每個(gè)試驗(yàn)平行做3次[7-8]。

3）感官評(píng)價(jià)

根據(jù)GB 19302-2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵乳》[9]的要求，參考酸奶感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[10]，結(jié)合紅豆酸奶所特有的感官特性，制定評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 紅豆酸奶感官品質(zhì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 The sensory evaluation criteria of red bean yogurt

酸奶的感官評(píng)價(jià)方法主要通過看、聞、嘗進(jìn)行[11]。取10 mL乳樣放在50 mL燒杯中，觀察乳樣的色澤和組織狀態(tài)，聞其氣味，最后口中含乳樣，品嘗滋味[11]。樣品提供給10位食品專業(yè)人員，按照制定的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)打分，計(jì)算平均分。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅豆酸奶配方工藝優(yōu)化單因素試驗(yàn)

2.1.1 紅豆?jié){料水比對(duì)紅豆酸奶特性的影響

選取 1 ∶2、1 ∶4、1 ∶6、1 ∶8、1 ∶10（g/mL）的料水比對(duì)紅豆進(jìn)行打漿，漿液加入到以基礎(chǔ)配方配料的混合液中，接種發(fā)酵至產(chǎn)生凝乳，在0℃～4℃下后熟24 h。其結(jié)果如圖1、表2。

圖1 紅豆?jié){料水比對(duì)滴定酸度及活菌數(shù)的影響Fig.1 Effect of red bean to water ratio on the acidity and viable counts

表2 紅豆?jié){料水比對(duì)感官特性影響Table 2 Effect of red bean to water ratio on the sensory characteristics

由圖1可知，不同料水比發(fā)酵紅豆酸奶的滴定酸度有一定的差別，但都達(dá)到了GB 5009.239-2016規(guī)定的最低 70.0 °T，其中料水比 1 ∶4（g/mL）凝乳的滴定酸度最高為84.3°T，可能是在這個(gè)條件下發(fā)酵的的各項(xiàng)指標(biāo)最適于菌種的生長，產(chǎn)酸較多[12]；采用料水比的不同，凝乳中活菌數(shù)有顯著差別，以料水比1∶4（g/mL）時(shí)產(chǎn)品中活菌數(shù)最高9.8×108cfu/mL。

由表2可知，紅豆?jié){料水比為1∶2（g/mL）時(shí)色澤較深，口感稍粗糙，分值為85.5，原因可能是豆多水少；料水比為1∶10（g/mL）時(shí)產(chǎn)品中幾乎看不到紅豆的淡粉紫色，色澤評(píng)分較低，凝乳不緊實(shí)有乳清析出，并且口感稀薄有顆粒感，可能原因是紅豆少水多。紅豆?jié){料水比為1∶4（g/mL）時(shí)，產(chǎn)品的評(píng)分最高。

2.1.2 紅豆?jié){添加量對(duì)紅豆酸奶特性的影響

制備的紅豆?jié){以30%、35%、40%、45%、50%的量添加到基礎(chǔ)配方制得的奶液中，接種發(fā)酵至產(chǎn)生凝乳，在0℃～4℃下后熟24 h。其結(jié)果如圖2、表3。

由圖2可知，紅豆?jié){不同添加量發(fā)酵紅豆酸奶的滴定酸度有一定的差別，但都達(dá)到了GB 5009.239-2016規(guī)定的最低70.0°T，其中添加量為35%時(shí)酸奶的滴定酸度85.1°T為最高；酸奶中的活菌數(shù)無顯著差別，以40%的量添加酸奶中活菌數(shù)最高9.7×108cfu/mL。

圖2 紅豆?jié){添加量對(duì)滴定酸度及活菌數(shù)的影響Fig.2 Effect of red bean amount on the titration acidity and viable bacteria

表3 紅豆?jié){添加量對(duì)感官特性的影響Table 3 Effect of red bean milk amount on the sensory characteristics

由表3可知，紅豆?jié){添加量為30%時(shí)色澤較淡，凝乳結(jié)實(shí)，口感細(xì)膩，色澤淡的原因可能是紅豆少；50%時(shí)淡紫色較深，凝乳不緊實(shí)有乳清分層，并且口感粗糙有顆粒感，可能原因是紅豆?jié){添加量過大；40%時(shí)，評(píng)分分值最高，指標(biāo)優(yōu)于其他添加量的產(chǎn)品。

2.1.3 蔗糖的添加量對(duì)紅豆酸奶特性的影響

選取蔗糖的不同添加量4%、5%、6%、7%、8%，添加到以基礎(chǔ)配方制得的紅豆?jié){和奶液的混合液中，接種發(fā)酵至產(chǎn)生凝乳，在0℃～4℃下后熟24 h。其結(jié)果如圖3、表4。

圖3 蔗糖添加量對(duì)滴定酸度及活菌數(shù)的影響Fig.3 Effect of sucrose amount on the titration acidity and viable counts

由圖3可知，蔗糖添加量對(duì)酸奶的滴定酸度有一定的差別影響，但都達(dá)到了GB 5009.239-2016規(guī)定的最低70.0°T，其中以6%和7%添加時(shí)酸奶的滴定酸度最高為85.2°T，凝乳中的活菌數(shù)無顯著差別，以6%和7%的量添加時(shí)活菌數(shù)最高9.7×108cfu/mL。

表4 蔗糖添加量對(duì)感官特性影響Table 4 Effect of sucrose amount on the sensory characteristics

由表4可知，蔗糖的不同添加量（4%～8%）發(fā)酵成的紅豆酸奶都呈均勻的淡粉紫色，得分相同，組織緊實(shí)，無乳清分層，細(xì)滑柔和，酸奶和紅豆香味濃；以8%添加時(shí)偏甜，分值偏低；7%時(shí)酸奶酸甜可口，評(píng)分分值高于其他添加量的酸奶。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為了獲得較好的感官性狀，需要研究紅豆?jié){料水比、紅豆?jié){添加量及蔗糖添加量，根據(jù)前述試驗(yàn)操作工序，選擇合適的發(fā)酵條件，并評(píng)價(jià)感官性狀。對(duì)其進(jìn)行三因素三水平的響應(yīng)面分析試驗(yàn)[13]。結(jié)果見表5、表6和表7。

表5 因素水平編碼表Table 5 Factors and levels coding table

表6 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果Table 6 Result of response surface experiment

續(xù)表6 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果Continue table 6 Result of response surface experiment

表7 回歸模型方程方差分析表Table 7 The variance analysis of regression equation

采用逐步回歸法得出紅豆?jié){料水比、紅豆?jié){添加量和蔗糖添加量對(duì)配方工藝的優(yōu)化方程，優(yōu)化方程如下：

式中：Y為感官評(píng)分，分；A為紅豆?jié){料水比，（g/mL）；B為紅豆?jié){添加量，%；C為蔗糖添加量，%。

由表7回歸模型方程方差分析顯示：配方工藝優(yōu)化回歸模型極顯著（P＜0.01），失擬項(xiàng) P=0.601 2＞0.05，顯示了由誤試驗(yàn)操作誤差對(duì)失擬不顯著，試驗(yàn)誤差很小，可以確定是擬合良好的模型。分析F值和P值，對(duì)于3個(gè)因素在一次項(xiàng)、二次項(xiàng)上都顯著。對(duì)三因素影響程度分析可知：紅豆?jié){添加量＞蔗糖添加量＞紅豆?jié){料水比。

2.2.1 響應(yīng)面曲面分析

響應(yīng)面分析圖的優(yōu)點(diǎn)就在于確定多因素的最適條件快速且效果好。回歸方程反應(yīng)出的三維響應(yīng)面曲面圖，通過圖形的分析可以計(jì)算出最優(yōu)工藝條件見圖4～圖 6。

圖4 紅豆?jié){料水比和紅豆?jié){添加量對(duì)感官評(píng)分的響應(yīng)面圖Fig.4 Response surface plot of red bean to water ratio and paste amount to sensory evaluation

圖5 紅豆?jié){料水比和蔗糖添加量對(duì)感官評(píng)分的響應(yīng)面圖Fig.5 Response surface plot of red bean to water ratio and sucrose amount to sensory evaluation

圖6 紅豆?jié){添加量和蔗糖添加量對(duì)感官評(píng)分的響應(yīng)面圖Fig.6 Response surface plot of red bean paste and sucrose amount to sensory evaluation

圖4顯示，紅豆?jié){添加量在小于45%的范圍內(nèi)增加時(shí)，感官評(píng)分和添加量是正比關(guān)系，超過45%時(shí)，兩者成反比關(guān)系。而當(dāng)紅豆?jié){料水比低于4.5時(shí)，感官評(píng)分和料水比成正比，超過4.5時(shí)，兩者成反比關(guān)系。

圖5顯示，蔗糖添加量在小于7.5%的范圍內(nèi)增加時(shí)，感官評(píng)分和添加量之間成正比關(guān)系，蔗糖添加量超過7.5%時(shí)，兩者成反比關(guān)系。而當(dāng)紅豆?jié){料水比小于4.5時(shí)，隨著料水比的增加感官評(píng)分也增加，超過4.5時(shí)，評(píng)分分值又逐漸減少。

由圖6可以看出，蔗糖添加量在小于7.5%的范圍內(nèi)增加時(shí)，感官評(píng)分和蔗糖添加量是正比關(guān)系，超過7.5%時(shí)，兩者成反比關(guān)系。而當(dāng)紅豆添加量小于45%時(shí)，感官評(píng)分和添加量是正比關(guān)系，紅豆?jié){添加量超過45%時(shí)，兩者成反比關(guān)系。

圖4～圖6能直觀的反應(yīng)出A、B、C 3個(gè)因素之間的交互作用，3個(gè)響應(yīng)曲面開口都是向下的，表示感官評(píng)分在試驗(yàn)設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)存在最大值優(yōu)化是合理可行的。

對(duì)上述方程分析計(jì)算，得到紅豆酸奶優(yōu)化配方為：紅豆?jié){料水比1∶4.23（g/mL），紅豆?jié){添加量44.04%，蔗糖添加量7.36%，用此配方加工出的紅豆酸奶理論感官評(píng)分為92.36分。實(shí)際生產(chǎn)加工中，從配料的準(zhǔn)確性和方便性考慮，取紅豆?jié){料水比1∶4（g/mL）、紅豆?jié){添加量44%、蔗糖添加量7%。

2.2.2 紅豆酸奶工藝配方優(yōu)化驗(yàn)證試驗(yàn)

在紅豆?jié){料水比1∶4（g/mL），紅豆?jié){添加量44%，蔗糖添加量7%條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，取3次平行試驗(yàn)的平均感官評(píng)分平均值為92.11，真實(shí)值與回歸模型預(yù)測值之間的偏差是0.3%，小于1%，說明真實(shí)值與回歸模型預(yù)測值兩者擬合良好，運(yùn)用響應(yīng)面法優(yōu)化此試驗(yàn)的工藝參數(shù)方法可行合理。

3 結(jié)論

在一定的發(fā)酵條件下，研究紅豆?jié){料水比、紅豆?jié){添加量及蔗糖添加量的不同配比。采用單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面設(shè)計(jì)對(duì)紅豆酸奶的配方工藝進(jìn)行優(yōu)化，得出試驗(yàn)因素對(duì)紅豆酸奶感官評(píng)分的影響：紅豆?jié){添加量＞蔗糖添加量＞紅豆?jié){料水比。結(jié)合方程分析和實(shí)際生產(chǎn)加工條件確定紅豆酸奶的最佳配方：紅豆?jié){料水比1∶4（g/mL），紅豆?jié){添加量44%，蔗糖添加量7%，用此配方加工出的紅豆酸奶感官評(píng)分最高為92.11分，色澤呈均勻淡粉紫色，酸甜可口，口感細(xì)膩，具有濃郁的紅豆和酸奶香氣。