凝固型咖啡酸奶的研制

王宇星，王 超，嚴文莉，鄭夢林，祁勇剛，付詩鳴，高 冰，胡 勇

（湖北工業大學 生物工程與食品學院 湖北省食品發酵工程技術研究中心，湖北 武漢 430068）

酸奶以其獨特的風味、豐富的營養價值等受到了消費者的喜愛，成為了乳制品行業中產量及需求最大，普及面最廣的產品[1-2]。目前，國內的研究人員結合營養學、現代乳品加工技術等，對功能性酸奶的營養價值、口感展開了較多研究[3-6]。酸奶按加工工藝可以分為凝固型酸奶和攪拌型酸奶[7]，凝固型酸奶具有濃郁的天然協調酸奶香氣，細膩均勻，質地稠厚、酸甜適宜、后味豐滿，是一種深受廣大群眾喜愛的產品[8-9]。凝固型酸奶具有很高的營養價值，每100 g凝固型酸奶含鈣120 mg左右，同時含有豐富的B族維生素、膽堿等[10]。

咖啡具有提神、解除疲勞、提高工作效率、幫助消化和脂肪分解、生津止渴、利尿等效用[11]。另外，咖啡含有咖啡酸和奎寧酸等抗氧化成分，咖啡飲用與癌癥、心血管疾病、糖尿病、老年癡呆等慢性病呈負相關[12]。

單純的原味酸奶口感單一和益生功能少，通過添加低糖、低脂、富含營養的輔助原料進行發酵是提高酸奶附加值的有效方法[13-14]。在酸奶生產中添加適量咖啡，不僅可以增加酸奶的功能性，豐富酸奶品種，而且可以改變咖啡的單一飲用方式[15]。而在以往的研究中，對凝固型咖啡酸奶脂肪含量的研究較少，主要集中于研究其組織狀態、口感、氣味等感官評價和理化性質。因此，本研究通過對脂肪含量、咖啡添加量、發酵時間等進行單因素試驗和正交試驗，考察其對凝固型咖啡酸奶的影響，研制出最佳的凝固型咖啡酸奶的工藝與配方，為凝固型咖啡酸奶的市場化提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

速溶咖啡：市售；全脂乳粉（脂肪28.4%，蛋白質24%）：恒天然（上海）有限公司；蔗糖、酸奶（5種，分別編號為1#、2#、3#、4#、5#）：市售；安琪酵母8菌型（菌種：嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌、嗜酸乳桿菌、兩歧雙歧桿菌、植物乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、干酪乳桿菌、羅伊氏乳桿菌）：安琪酵母股份有限公司。

1.2 儀器與設備

LHS-250SC型智能型恒溫恒濕箱：上海浦東榮豐科學儀器有限公司；AB-50電子天平：瑞士Mettler Toledo公司；旋轉式黏度計NDJ-79型：同濟大學機電廠；PHS-2F型pH計：瑞士Mettler Toledo公司；GJB50L/h-40Mpa均質機：常州市超力均質泵廠。

1.3 方法

1.3.1 凝固型咖啡酸奶生產工藝流程及操作要點

操作要點：

預熱：將蔗糖、奶粉、咖啡、水按實驗設計比例混合均勻，然后加熱至40 ℃，并維持攪拌5 min。

均質：將40℃的混合料液進行均質，均質壓力為15MPa。

殺菌、冷卻：均質后的料液加熱至100 ℃殺菌，維持2～3 min，然后快速降溫至41～43 ℃。

接種、發酵：將酸奶發酵劑按照說明書要求迅速添加到冷卻的料液里，攪拌均勻，然后放入42 ℃恒溫培養箱發酵。

冷藏后熟：發酵完成后放入4 ℃冰箱冷藏，促進酸奶中芳香物質的產生，且增加酸奶制品黏稠度[16]。

1.3.2 凝固型咖啡酸奶工藝優化單因素試驗設計

設置4個單因素變量：脂肪含量（3.0%、3.2%、3.4%、3.6%、3.8%），咖啡添加量（0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%），發酵時間（3 h、4 h、5 h、6 h、7 h），蔗糖添加量（4%、6%、8%、10%、12%），以感官評分（100分）為評價指標。

1.3.3 凝固型咖啡酸奶工藝優化正交試驗

根據單因素試驗結果，分別選取脂肪含量（以全脂乳粉為原料）（A）、咖啡添加量（B）、發酵時間（C）、蔗糖添加量（D）4個參數為變量。在42 ℃條件下，發酵劑添加量為0.1%，在4 ℃條件下后熟24 h，以感官評分（100分）為試驗結果，設計L9（34）的正交試驗，因素與水平如表1。

表1 凝固型咖啡酸奶工藝優化正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal tests of set coffee yoghurt process optimization

1.3.4 測定方法

感官評價：參照GB 19302—2010《發酵乳》中的標準[17]，選擇10位有本行業相關經驗的專業人員，對凝固型咖啡酸奶的組織狀態、口感、氣味、色澤等各項感官指標進行判定，計算平均分。滿分為100分，評分標準如表2[18-19]。

表2 酸奶感官評價標準Table 2 Sensory evaluation standards of yogurt

黏度測定：采用旋轉式黏度計，根據黏度范圍，選用二單元1×10轉子，在20 ℃條件下測試。在第30秒時記錄數據，重復3次后取平均值[20]。

酸度、脂肪含量：按照GB 19302—2010《發酵乳》中的方法測定。

pH值：采用精密pH計測量。

乳酸菌菌落計數：按照GB/T 4789.35—2016《食品安全國家標準乳 酸菌檢驗》中的方法測定[22]。大腸桿菌菌落計數：按照GB/T 4789.3—2008《食品衛生生物學檢驗大腸桿菌計數》中的方法測定[23]。

1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基清除率測定：咖啡酸奶與未添加咖啡酸奶（相同發酵條件）于離心機3 500 r/min離心20 min，取上清液測定DPPH自由基清除率[24]。

羥自由基清除率測定：咖啡酸奶與未添加咖啡酸奶（相同發酵條件）于離心機3 500 r/min離心20 min，取上清液測定羥自由基清除率[24]。

1.3.5 數據處理

采用office Excel 2016、origin 2019和SPSS17.0進行數據處理和分析。每個試驗重復3次，結果為平均值±標準誤差。置信度95%，采用假設檢驗。

2 結果與分析

2.1 凝固型咖啡酸奶工藝優化單因素試驗結果

2.1.1 脂肪含量對凝固型咖啡酸奶質量的影響

由圖1可知，隨著脂肪含量的增加，感官評分先增加后降低。脂肪含量＜3.4%時，酸奶凝乳不均勻，有少量乳清析出；脂肪含量為3.4%時，感官評分最高為87分，酸奶質地稠厚、酸甜適宜，滋味協調；脂肪含量＞3.4%時，酸奶質地過于稠厚。因此，脂肪含量的最適量為時3.4%。脂肪含量為3.4%最為合適。

圖1 脂肪含量對凝固型咖啡酸奶質量的影響Fig.1 Effect of fat content on the quality of set coffee yogurt

2.1.2 咖啡添加量對凝固型咖啡酸奶質量的影響

咖啡作為咖啡酸奶實驗的主要原料，對咖啡酸奶的滋味起決定性的作用，咖啡添加量對酸奶品質的影響見圖2。由圖2可知，隨著咖啡添加量的增加，感官評分先增加后降低。咖啡添加量＜1.0%時，酸奶咖啡味較淡，酸味或甜味較濃；咖啡添加量為1.0%時，酸奶酸甜比適當，略帶咖啡味，感官評分最高為83分；咖啡添加量＞1.0%時，酸奶咖啡味較濃，酸甜比不協調。因此，咖啡添加量為1.0%最為合適。

圖2 咖啡添加量對凝固型咖啡酸奶質量的影響Fig.2 Effect of coffee addition on the quality of set coffee yogurt

2.1.3 發酵時間對凝固型咖啡酸奶質量的影響

發酵時間對酸奶品質的影響見圖3。由圖3可知，隨著發酵時間的增加，感官評分先增加后降低。發酵時間不足6 h時，酸奶有不同程度的乳清析出，并且酸味不足；發酵時間為6 h時，感官評分最高為87分，酸甜度適中；發酵時間超過6 h時，酸味偏重。因此，發酵時間為6 h最佳。

圖3 發酵時間對凝固型咖啡酸奶質量的影響Fig.3 Effect of fermentation time on the quality of set coffee yogurt

2.1.4 蔗糖添加量對凝固型咖啡酸奶質量的影響

蔗糖添加量對酸奶品質的影響見圖4。由圖4可知，隨著蔗糖添加量的增加，感官評分先增加后降低。蔗糖添加量為4%，酸奶味道不濃郁，甜味不明顯，酸度過高；添加量為6%時，酸奶黏稠度恰好，酸奶味濃郁，酸甜比適中且具有咖啡味，感官評分最高為87分；添加量增至8%時，酸奶過于粘稠。因此，蔗糖添加量為6%最為合適。

圖4 蔗糖添加量對凝固型咖啡酸奶質量的影響Fig.4 Effect of sucrose addition on the quality of set coffee yogurt

2.2 凝固型咖啡酸奶工藝優化正交試驗結果

選取脂肪含量（A）、咖啡添加量（B）、發酵時間（C）、蔗糖添加量（D）4個因素進行正交試驗，正交試驗結果如表3所示；舍棄正交試驗結果中的極差最小值咖啡添加量，對其余3個因素進行方差分析，正交試驗結果的方差分析如表4所示。

由表3可知，影響凝固型咖啡酸奶感官得分的主次因素為：發酵時間＞脂肪含量＞蔗糖添加量＞咖啡添加量。由表4可知，發酵時間對凝固型咖啡酸奶感官得分有非常顯著的影響（P＜0.01），脂肪含量對其有顯著的影響（P＜0.05），而蔗糖添加量對其影響不顯著（P＞0.05）。極差分析結果表明最優方案為：A2B2C3D1，即脂肪含量3.4%，咖啡添加量1.0%，發酵時間6 h，蔗糖添加量6%。在此最佳條件下，發酵酸奶的最佳感官品質評分為89分，黏度為5 640 mPa·s，此時酸奶組織穩固細膩均勻，表面光滑無裂紋、無咖啡粉狀沉淀、無乳清析出，酸甜比適當，后味豐滿，帶咖啡顏色，具有酸奶的香氣，略帶咖啡味。

表3 凝固型咖啡酸奶工藝優化正交試驗結果與分析Table 3 Results and analysis of orthogonal test results for coffee yoghurt technology optimization

表4 正交試驗結果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal tests results

2.3 理化性質及微生物指標

組合A2B2C3D3的脂肪含量為3.4%，大于GB 19302—2010《發酵乳》的2.9%。由表5可知，酸度為88°T，是所有組合中最高值，并且大于70°T；pH為4.24，是所有組合中最低值；體現了最優組合在理化性質上的最優性。符合GB 19302—2010《發酵乳》對酸奶品質的規定。最優發酵方案制得的咖啡酸奶乳酸菌數為1.25×108CFU/mL，大腸桿菌未檢出，符合相關國家標準。

表5 不同組合正交試驗的酸度與pH結果Table 5 Acidity and pH results of different orthogonal tests

2.4 抗氧化性檢測結果

將凝固型咖啡酸奶和未添加咖啡酸奶對DPPH自由基清除率、羥基自由基清除率進行測定，結果見圖5。由圖5可知，酸奶均具有抗氧化性，因為咖啡含有咖啡酸和奎寧酸等抗氧化成分，導致凝固型咖啡酸奶的DPPH自由基、羥基自由基清除率均強于未添加咖啡酸奶。

圖5 不同樣品對DPPH自由基和羥自由基的清除率Fig.5 Scavenging rates of DPPH radical and hydroxyl radial in different samples

3 結論

研究確定了以恒天然（上海）有限公司的乳粉和上海雀巢有限公司的速溶咖啡為原料制備咖啡酸奶的常規參數為在發酵溫度為42 ℃條件下發酵時間6 h，脂肪含量為3.4%，咖啡添加量1.0%，蔗糖添加量10%，8菌型發酵劑添加量0.1%，發酵后在4 ℃條件下冷藏24 h。本研究研制出的凝固型咖啡酸奶組織穩固細膩均勻，表面光滑、無裂紋、無氣泡、無咖啡粉狀沉淀、無乳清析出，酸甜比適當，后味豐滿，色澤均勻一致，帶咖啡顏色，具有酸奶的香氣，略帶咖啡味。經正交試驗優化后，感官評分達到89分，黏度為5 640 mPa·s。凝固型咖啡酸奶的酸度為88°T，pH為4.24，乳酸菌活菌數為1.25×108CFU/mL。以上檢測結果均符合GB 19302—2010對酸奶品質的規定；凝固型咖啡酸奶結合了咖啡和酸奶的獨特風味，又兼具二者的營養功能，將豐富市場上功能性酸奶的品種，滿足消費者日益增加的消費需求，是一種值得開發的益生乳品。