滇紅茶凝固型發酵乳的研制及工藝的優化

代佳和，趙存朝，畢 威，陶 亮，周 艷，田 洋，2，3*

（1.云南農業大學 食品科學技術學院，云南 昆明 650201；2.國家辣木加工技術研發專業中心，云南 昆明 650201；3.云南省生物大數據重點實驗室，云南 昆明 650201）

滇紅茶（Dian black tea）是世界上消費最多的一種茶類[1]，滇紅茶的品類較多，其中滇紅茶是紅茶中最具特色的滇紅茶之一。滇紅茶是通過萎凋、揉捏、發酵、干燥等加工工藝制作而成具有特色紅湯和香甜味道的全發酵茶類[2]，富含多種微量元素、多酚類化合物和兒茶素[3-5]。這些物質的存在使滇紅茶具有止渴消暑、提神消疲、生津清熱、利尿、舒張血管、有益心臟健康等作用[6-7]。目前，各種發酵乳的研制主要集中在以牛乳作為主要原料或牛乳與水果等物質進行復配、工藝條件優化、發酵菌種等方面[8]，對主要原料的改進與創新方面的研究較少，其中以滇紅茶為原料與牛乳結合的產品主要為奶茶系列，其口感、風味均較其他品種的奶茶風味更佳。但關于滇紅茶與生牛乳混合后發酵制備發酵乳的研究鮮有報道。

隨著發酵乳需求量的增加，人們對新產品、新品類的需求越來越高，利用滇紅茶的特殊風味和發酵乳的有機結合可以開發一款具有一定特色的發酵乳產品，因此本試驗以滇紅茶粉和鮮牛乳作為原料經發酵制備出凝固型云南滇紅茶發酵乳，通過單因素和響應面優化試驗研究確定凝固型滇紅茶發酵乳的加工工藝，并對產品的感官、理化、微生物指標進行測定，開發一款風味獨特的滇紅茶發酵乳，可擴大滇紅茶的應用范圍，同時對發酵乳新品種的開發具有一定的指導意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

滇紅茶、蔗糖：市售；生鮮乳：云南省昆明市嵩明牧場；淡奶油：青島雀巢有限公司；濃縮乳清蛋白粉WPC-5011；保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）和嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus）：云南農業大學食品科技學院微生物實驗室提供；其他試劑均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

HJJ-6水浴恒溫電動攪拌器：常州華奧儀器制造有限公司；GMSX-280立式高壓滅菌鍋：北京市永光明醫療儀器有限公司；GYB60-68高壓均質機：上海東華高壓均質機；SC-60商用發酵乳機控制器：廣東冰天制冷設備有限公司；GZX-GF101-3-BS-2電熱恒溫鼓風干燥箱：上海躍進醫療器械有限公司；HPX-9272ME恒溫培養箱：上海博訊實業有限公司；NDJ-8S數顯黏度計、AR224CN電子天平：奧豪斯儀器（常州）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程及操作要點

生鮮乳→驗收與標準化→50～60 ℃預熱→8～12 MPa均質→85 ℃、30 min殺菌→45 ℃以下冷卻→調配→接種→40 ℃發酵→冷藏后熟→產品質量檢測→凝固型酸奶

生鮮乳檢測：測定原料乳pH6.85左右，過濾除去雜質，按照國家相關理化、衛生安全標準要求。

預熱、均質：將生鮮乳預熱至50～60 ℃，在8～12 MPa條件下均質10～15 min。

殺菌、冷卻：將均質后的生鮮乳在（85±2）℃殺菌25～30 min，冷卻至45 ℃以下。

調配：加入蔗糖、滇紅茶粉、淡奶油攪拌均勻，至無凝乳狀態。

接種、發酵：將殺菌后冷卻的生鮮乳接種保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌（質量比1∶2，添加量為0.01 g/kg牛奶）。

冷藏后熟：將發酵好的發酵乳在1～2 ℃儲藏12 h以上。

1.3.2 單因素試驗

取100 g生鮮乳，以牛奶質量為基準考察滇紅茶粉添加量（0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%）、蔗糖添加量（7.5%、8.0%、8.5%、9.0%、9.5%、10.0%）、發酵時間（6h、8h、10h、12h、14h）[9]，每組設置3個平行試驗，對感官評分的影響，確定各原料的最適添加量。

1.3.3 響應面條件優化

在單因素試驗的基礎上，利用響應面中心復合設計試驗（central composite design，CCD）以凝固型滇紅茶發酵乳感官評分（Y1）為響應值，設置滇紅茶粉添加量（X1）、蔗糖添加量（X2）、發酵時間（X3）3個因素為變量，進行3因素5水平的試驗條件優化，明確滇紅茶發酵乳的工藝參數[10-12]，響應面分析因素與水平見表1。

表1 滇紅茶凝固型發酵乳發酵條件優化響應面試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of response surface experiments for fermentation conditions optimization of Dian black tea set fermented milk

1.3.4 測定方法

感官評定：組織10位具有一定專業知識的人員經培訓后組成評價小組，進行感官評價，依據色澤（20分）、氣味（30分）、口味（30分）、組織形態（20 分）4個方面對調味型發酵乳進行評定，最后取算術平均值取平均值表示，滿分100分[13-15]，發酵乳感官評分標準如表2所示。

表2 滇紅茶凝固型發酵乳感官評定標準Table 2 Sensory evaluation standards of Dian black tea set fermented milk

脂肪：參照GB 5413.3—2010《食品安全國家標準嬰幼兒食品和乳品中脂肪的測定》中的方法進行檢測；非脂乳固體：參照GB 5413.39—2010《食品安全國家標準嬰幼兒食品和乳品中脂肪的測定》中的方法進行檢測；蛋白質：參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》中的方法進行檢測；酸度：參照GB 5413.34—2010《食品安全國家標準乳和乳制品酸度》的測定中的方法進行檢測。黏度：發酵乳發酵結束并后熟24 h之后立即用黏度計在室溫條件下，采用3號轉子，固定轉速12 r/min測定其黏度[16-17]。

酸度達到60°T所需時間：樣品發酵后，測定其酸度，直至酸度達到（60±1）°T為止，記錄其時間；其中酸度的測定根據國標GB/T 5009.239—2016《食品安全國家標準食品酸度的測定》測定[18]。

持水力[19]：樣品發酵結束后并后熟24 h之后，稱取5 g樣品，4 000 r/min離心10 min，靜置10 min，除去透明液體，測殘余物的質量，計算持水力，其計算公式如下：

式中：m代表殘余物的質量，g；m0代表樣品的質量，g。微生物指標：參照GB 4789.35—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗乳酸菌檢驗》測定乳酸菌數[20]。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗優化

2.1.1 滇紅茶粉添加量對凝固型滇紅茶發酵乳感官評分影響

滇紅茶具有特殊的香味，特別適合與牛奶搭配，產生特殊的奶茶香味，但發酵乳與奶茶最大的區別是滇紅茶與牛奶聯合發酵過程中可能會由于滇紅茶中茶褐素的抑菌作用進而會影響到菌種的活力及發酵品質。但經預試驗發現，滇紅茶確實會影響牛奶的發酵速率，但影響的程度較小且產品的感官品質更佳。由圖1可知，發酵乳的感官評分隨著滇紅茶粉添加量的增加呈現先升高后降低的趨勢，添加量為0.2%時感官評分達到最大，為86.0分，品質最佳。當滇紅茶粉添加量較低時色澤較差，沒有滇紅茶的特殊風味，而滇紅茶粉添加量過多時，滇紅茶當中的澀味較為明顯，顏色較淺，入口的口感較差，且回味茶澀味較重，故選擇凝固型發酵乳滇紅茶粉添加量0.2%為宜。

圖1 滇紅茶粉添加量對發酵乳感官評分的影響Fig.1 Effect of the Dian black tea powder addition on the sensory score of fermented milk

2.1.2 蔗糖糖添加量對凝固型滇紅茶發酵乳感官評分影響

由圖2可知，發酵乳的感官評分隨蔗糖添加量的增加先升高后降低，添加量為9.0%時感官評分達到最大為89.0分。蔗糖添加量過小，奶中的甜味不能中和發酵乳中的發酵酸味，導致酸味過重；添加量過多，發酵乳口感太甜，發酵乳風味不夠濃郁，影響口感。故選擇凝固型滇紅茶發酵乳蔗糖添加量9.0%為宜。

圖2 蔗糖添加量對發酵乳感官評分的影響Fig.2 Effect of sucrose addition on the sensory score of fermented milk

2.1.3 發酵時間對凝固型滇紅茶發酵乳感官評分影響

由圖3可知，隨著發酵時間的延長，發酵乳的感官評分呈現先升高后降低的趨勢，發酵時間在6 h，發酵乳已初步凝固，但形成的凝塊質地太軟，且未形成發酵乳獨特的風味；發酵時間達到8 h后形成的凝塊較高，但是感官品質還未達到最佳，發酵時間達到10 h后，發酵乳的凝固狀態較好，評分為88分，且并未出現乳清析出的現象，因此確定凝固型滇紅茶發酵乳的最佳發酵時間為10 h。

圖3 發酵時間對發酵乳感官評分的影響Fig.3 Effect of fermentation time on sensory score of fermented milk

2.2 凝固型滇紅茶發酵乳工藝配方優化響應面試驗

2.2.1 響應面試驗設計及結果分析

以單因素試驗中獲得的最適條件為基礎，進行響應面試驗優化，考察滇紅茶粉添加量、蔗糖添加量、發酵時間3 個工藝參數對發酵乳發酵的影響，以感官評分（Y1）為評價指標，確定最佳的工藝配方，試驗方案及結果見表3，回歸模型方差分析見表4。

利用Design-expert 8.0.6中的Central Composite Design中心復合設計試驗對表3進行結果分析，得到Y1/凝固型滇紅茶發酵乳感官評分與滇紅茶粉添加量（X1）、蔗糖添加量（X2）、發酵時間（X3）的二次方程模型為：Y1=81.11+0.69X1-0.14X2-0.024X3+0.74X1X2+0.83X1X3+0.13X2X3+0.073X12-0.71X22-0.078X3。

表3 滇紅茶凝固型發酵乳發酵條件優化響應面試驗設計及結果Table 3 Design and results of response surface experiments for fermentation conditions optimization of Dian black tea set fermented milk

表4 響應面試驗回歸模型方差分析Table 4 Variance analysis of regression model of response surface experiments

由表4方差分析可知，凝固型滇紅茶發酵乳感官評分回歸模型顯著性檢驗P=0.007 4＜0.05，模型極顯著；凝固型滇紅茶發酵乳感官評分回歸模型失擬性檢驗P=0.682 8＞0.05，凝固型滇紅茶發酵乳感官評分失擬項不顯著；凝固型滇紅茶發酵乳感官評分回歸診斷決定系數為R2=0.853 9，表明預測效果較好，可用于預測凝固型滇紅茶發酵乳感官評分受各因素的影響情況。凝固型滇紅茶發酵乳感官評分擬合變異系數（coefficient of variance，CV）值分別為0.85%，表明試驗誤差小、可信度高，具有一定的實踐指導意義。由表4可知，在所取因素水平范圍內，各因素對凝固型滇紅茶發酵乳感官評分影響的順序分別為X1滇紅茶粉添加量＞X2蔗糖添加量＞X3發酵時間。

2.2.2 影響因素交互作用

由表4可知，X1與X2、X1與X3之間交互作用顯著（P＜0.05），對凝固型滇紅茶發酵乳感官品質影響較大。由圖4可知，凝固型滇紅茶發酵乳感官評分隨滇紅茶粉的添加量和蔗糖添加量的增加而增加的趨勢，在滇紅茶粉的添加量和蔗糖添加量為0.3%及9.2%時，凝固型滇紅茶發酵乳感官評分值最大，之后隨著蔗糖添加量的增加，凝固型滇紅茶發酵乳感官評分開始呈現下降趨勢，與方差分析結果相符。凝固型滇紅茶發酵乳感官評分隨著滇紅茶粉添加量以及發酵時間的增加呈現先略微下降而后慢慢增高的趨勢，滇紅茶粉添加量以及發酵時間為0.3%及11 h時，凝固型滇紅茶發酵乳的感官評分值最大；交互作用顯著與方差分析結果一致。

圖4 滇紅茶粉添加量與蔗糖添加量、滇紅茶粉添加量與發酵時間交互作用對滇紅茶凝固型發酵乳感官評分影響的響應曲面與等高線Fig.4 Response surface plots and contour lines of effects of interaction between Dian black tea powder and sucrose addition,Dian black tea powder addition and fermentation time on the sensory score of Dian black tea set fermented milk

2.2.3 最佳條件的確定和回歸模型的驗證

本次試驗中回歸模型通過響應面法得到最優凝固型滇紅茶發酵乳為滇紅茶粉添加量0.3%，蔗糖添加量9.21%，發酵時間11.09 h，凝固型滇紅茶發酵乳的感官評分理論值為82.45分。考慮實際操作情況與設備參數狀況，調整凝固型滇紅茶發酵乳工藝條件為滇紅茶粉添加量0.3%，蔗糖添加量9.2%，發酵時間11 h，在上述最佳條件下進行驗證試驗，得到凝固型滇紅茶發酵乳的感官評分實際值為（82.33±1.47）分，與理論值接近。

2.3 產品質量

2.3.1 凝固型滇紅茶發酵乳感官指標

凝固型滇紅茶發酵乳呈茶棕色、色澤均勻一致，黏附性較強，無乳清分離的現象，口感較為黏稠，入口后能夠很好地呈現滇紅茶風味。

2.3.2 理化指標和微生物指標

對普通發酵乳和滇紅茶味發酵乳進行質量檢驗，相關理化和微生物指標結果如表5所示。

表5 滇紅茶凝固型發酵乳理化指標和微生物指標檢測結果Table 5 Detection results of physicochemical indicators and microbial indicators of Dian black tea set fermented milk

由表5可知，凝固型滇紅茶發酵乳的脂肪含量為（3.17±0.27）g/100g、非脂乳固體為（8.33±0.19）g/100 g、蛋白質為（3.22±0.14）g/100 g、pH為4.1±0.2、酸度91.3°T、持水力84.9%、黏度9 100 mPa·s，乳酸菌數達到1.0×107～1.0×108CFU/mL，符合國家標準要求。

3 結論

本研究以滇紅茶粉、生鮮牛乳為原料，接種乳酸菌發酵生產凝固型滇紅茶發酵乳。在單因素試驗結果的基礎上，利用響應面中心復合設計試驗，對凝固型滇紅茶發酵乳的制作工藝條件進行優化。結果表明，凝固型滇紅茶發酵乳的最佳工藝條件確定為滇紅茶粉添加量0.3%，蔗糖添加量9.2%，發酵時間11 h。在此優化工藝條件下，所得凝固型滇紅茶發酵乳感官評分為82.33分，質地均勻、酸甜適中、口感細膩、凝結狀態良好，且有濃郁的乳香味和滇紅茶獨特的風味。脂肪含量為3.17 g/100 g，非脂乳固體為8.33 g/100 g，蛋白質為3.22 g/100 g，酸度為91.3 °T，pH值4.1，持水力為84.9%，黏度為9 100 mPa·s，微生物指標符合相關國標要求，為發酵乳品類的增加及滇紅茶資源的開發利用提供參考。