石榴山楂桂花酸奶工藝研究

孔 喜，王榮浩，汪 姣，陳春旭

（安徽科技學(xué)院食品工程學(xué)院，安徽鳳陽(yáng) 233100）

石榴含強(qiáng)抗氧化劑類黃酮和多酚類等物質(zhì)，有抗氧化、降低膽固醇等多種功效[1-2]，且石榴汁比紅酒能更好地預(yù)防心臟病[3]。山楂是藥食同源的水果，其含有的黃酮類化合物具有一定的抗癌功效[4-5]。趙巖巖等人[6]研究發(fā)現(xiàn)山楂葉多糖對(duì)發(fā)酵乳類品質(zhì)的改善和抗氧化能力的提高具有一定作用。桂花氣味清香，在各種食品加工中經(jīng)常被使用，其含有多種人體必需的氨基酸，礦物質(zhì)含量較高[7-9]。酸奶以其獨(dú)特的風(fēng)味口感深受人們的喜愛(ài)，有研究表明，目前是酸奶行業(yè)最好的時(shí)代[10]，到2022年乳制品銷售額將增至4 802億元人民幣[11]，而尤為突出的是酸奶。酸奶發(fā)展前景良好，市場(chǎng)對(duì)酸奶高營(yíng)養(yǎng)、高品質(zhì)、多風(fēng)味等要求也越來(lái)越高。

將石榴、山楂、桂花分別加入到牛乳中進(jìn)行發(fā)酵，通過(guò)感官評(píng)價(jià)和單因素試驗(yàn)初步確定其最佳添加量，再利用響應(yīng)面法進(jìn)行優(yōu)化，得到最佳工藝條件，以期制備出色香味兼具的高營(yíng)養(yǎng)、高品質(zhì)復(fù)合攪拌型酸奶，滿足市場(chǎng)多元化的需求。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

材料：蒙牛純牛奶、白砂糖、石榴、山楂、桂花（均為市售）；發(fā)酵劑（川秀雙歧桿菌）、化學(xué)試劑均為分析純。

儀器：多功能酸奶機(jī)，中山市富盟電器有限公司產(chǎn)品；JA203H型電子天平，常州市幸運(yùn)電子設(shè)備有限公司產(chǎn)品；YC-260L型冰箱，中科美菱產(chǎn)品；榨汁機(jī)。

1.2 試驗(yàn)方法

（1）石榴漿液的制備。將石榴清洗去皮，在榨汁機(jī)中打漿后過(guò)濾，取濾液冷藏備用。

（2）山楂漿的制備。將山楂去核去雜，清洗干凈后切塊[12]，在榨汁機(jī)中打漿、殺菌后冷藏備用。

（3）桂花牛乳的制備。將桂花水煮減少澀味和抗菌成分[13]，過(guò)濾后加入牛奶浸煮10 min，再次過(guò)濾后取濾液備用。

（4）調(diào)制、殺菌。在制備好的桂花牛乳中加入石榴漿液和白砂糖，攪拌均勻，在90~95℃下保溫殺菌5 min，并不斷攪拌。

（5）發(fā)酵處理。調(diào)制乳冷卻后加入發(fā)酵劑，置于酸奶機(jī)中發(fā)酵。

（6）冷藏后熟。將山楂漿加入發(fā)酵好的酸奶中[12]攪拌均勻，置于冰箱冷藏12 h后熟，然后進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及分析方法

1.3.1 單因素試驗(yàn)

按純牛奶100 mL，石榴漿液8%，山楂漿8%，桂花0.7%，發(fā)酵劑0.12%，發(fā)酵時(shí)間6 h為基礎(chǔ)配方。在此基礎(chǔ)上，分別改變各組分添加量石榴漿液（3%，6%，9%，12%，15%）、山楂漿（4%，6%，8%，10%，12%）、桂花（0.1%，0.3%，0.5%，0.7%，0.9%）、白砂糖（2%，4%，6%，8%，10%）、發(fā)酵劑（0.08%，0.10%，0.12%，0.14%，0.16%），以及發(fā)酵時(shí)間（4，5，6，7，8 h） 進(jìn)行試驗(yàn)。

1.3.2 響應(yīng)面分析法優(yōu)化試驗(yàn)

依據(jù)單因素試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果，采用Box-behnken設(shè)計(jì)原理[14]，固定白砂糖添加量為6%，發(fā)酵劑添加量為0.12%，發(fā)酵溫度42℃，發(fā)酵時(shí)間6 h的條件下，觀察石榴漿液（A）、山楂漿（B）、桂花（C）添加量對(duì)石榴山楂桂花酸奶感官得分（Y）的影響，進(jìn)而確定石榴山楂桂花酸奶最佳工藝條件。

1.3.3 酸奶感官評(píng)價(jià)指標(biāo)

參照GB 19302—2010，對(duì)石榴山楂桂花復(fù)合攪拌型酸奶進(jìn)行感官評(píng)價(jià)[15]。

感官評(píng)價(jià)見(jiàn)表1。

表1 感官評(píng)價(jià)

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 白砂糖添加量對(duì)復(fù)合攪拌型酸奶感官評(píng)分的影響

白砂糖添加量對(duì)復(fù)合攪拌型酸奶感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖1。

圖1 白砂糖添加量對(duì)復(fù)合攪拌型酸奶感官評(píng)分的影響

由圖1可知，白砂糖添加量為2%~6%時(shí)，石榴山楂桂花酸奶的感官評(píng)分逐漸上升，添加量達(dá)到6%時(shí)，酸奶乳香味濃郁，酸甜比適中，口感清爽，無(wú)異味，品質(zhì)較好，感官評(píng)分最高。加糖量過(guò)低，酸味明顯；加糖量過(guò)高，甜度過(guò)高，且會(huì)影響乳酸菌的發(fā)酵，最終都會(huì)導(dǎo)致酸甜比失調(diào)。因此，白砂糖的最佳添加量為6%。

2.1.2 發(fā)酵劑添加量對(duì)復(fù)合攪拌型酸奶感官評(píng)分的影響

發(fā)酵劑添加量對(duì)復(fù)合攪拌型酸奶感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖2。

圖2 發(fā)酵劑添加量對(duì)復(fù)合攪拌型酸奶感官評(píng)分的影響

由圖2可知，石榴山楂桂花復(fù)合攪拌型酸奶的感官評(píng)分隨著發(fā)酵劑的增加，呈先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)發(fā)酵劑添加量為0.12%時(shí)，復(fù)合攪拌型酸奶的表面柔滑晶瑩，結(jié)構(gòu)細(xì)膩均勻，黏性較好，無(wú)乳清析出，無(wú)氣泡，酸甜適中，風(fēng)味口感較好，感官評(píng)分最高。當(dāng)發(fā)酵劑添加量較低時(shí)，如發(fā)酵劑添加量為0.08%時(shí)，酸奶乳清析出明顯，凝乳粗糙，不結(jié)實(shí)；而發(fā)酵劑添加量過(guò)高時(shí)，如發(fā)酵劑添加量為0.16%時(shí)，發(fā)酵過(guò)度，酸奶有少量乳清析出，組織結(jié)構(gòu)不均勻，有分層和氣泡，酸甜比失調(diào)，口感差。因此，最佳發(fā)酵劑添加量為0.12%。

2.1.3 山楂漿添加量對(duì)復(fù)合攪拌型酸奶感官評(píng)分的影響

山楂漿添加量對(duì)復(fù)合攪拌型酸奶感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖3。

圖3 山楂漿添加量對(duì)復(fù)合攪拌型酸奶感官評(píng)分的影響

由圖3可知，山楂漿添加量低于8%時(shí)，感官評(píng)分上升明顯。當(dāng)山楂漿添加量過(guò)低時(shí)，山楂風(fēng)味不足，顏色較淡，當(dāng)添加量增加至8%時(shí)，酸奶中山楂果醬顏色均一明顯，具有山楂的清香味，且與乳香、桂花香相協(xié)調(diào)。繼續(xù)添加山楂漿，則感官評(píng)分開(kāi)始下降，此時(shí)山楂酸味過(guò)重，掩蓋了酸奶的乳香，并使酸奶黏度降低，這是由于過(guò)量山楂漿的添加會(huì)導(dǎo)致牛乳pH值下降，乳中酪蛋白變性，從而影響發(fā)酵后凝乳[16]，進(jìn)而使風(fēng)味口感變差。因此，山楂漿最佳添加量為8%。

2.1.4 桂花添加量對(duì)復(fù)合攪拌型酸奶感官評(píng)分的影響

桂花添加量對(duì)復(fù)合攪拌型酸奶感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖4。

圖4 桂花添加量對(duì)復(fù)合攪拌型酸奶感官評(píng)分的影響

由圖4可知，桂花添加量對(duì)石榴山楂桂花復(fù)合攪拌型酸奶感官品質(zhì)的影響是先上升后下降的。桂花的添加一方面是提供必需氨基酸、鉀、鋅等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[8-10]；另一方面是提供桂花獨(dú)特的清香味，當(dāng)桂花添加較少時(shí)，香味不明顯，起不到增香的作用，而添加量過(guò)多時(shí)，香味過(guò)重，掩蓋了山楂、石榴的清香味，使得香味失調(diào)，增加甜膩感，且會(huì)有明顯澀味，降低感官評(píng)分。桂花添加量為0.5%時(shí)，感官評(píng)分最高，在山楂和石榴的香味中，伴有桂花的清香，風(fēng)味口感均最佳。因此，桂花的最佳添加量為0.5%。

2.1.5 石榴漿液添加量對(duì)復(fù)合攪拌型酸奶感官評(píng)分的影響

石榴漿液添加量對(duì)復(fù)合攪拌型酸奶感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖5。

圖5 石榴漿液添加量對(duì)復(fù)合攪拌型酸奶感官評(píng)分的影響

由圖5可知，感官評(píng)分隨著石榴漿液添加量的增大而逐漸增加，達(dá)到12%時(shí)，感官評(píng)分最高，隨后開(kāi)始下降。當(dāng)石榴漿液添加量較少時(shí)，酸奶中石榴的香味不明顯，未起到增香的作用；添加量達(dá)到12%時(shí)，各種香味互相協(xié)調(diào)，既有石榴的清香，又有發(fā)酵乳和山楂的濃厚香氣及桂花香，唇齒留香，風(fēng)味口感最佳；石榴漿液添加量大于12%時(shí)，感官評(píng)分逐漸降低，石榴味過(guò)濃，掩蓋了山楂和桂花的香味，且石榴漿液中的多酚類物質(zhì)會(huì)影響酸奶的后熟[17]，導(dǎo)致酸奶凝乳效果變差，黏性降低。因此，石榴漿液的最佳添加量為12%。

2.1.6 發(fā)酵時(shí)間對(duì)復(fù)合攪拌型酸奶感官評(píng)分的影響

發(fā)酵時(shí)間對(duì)復(fù)合攪拌型酸奶感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖6。

由圖6可知，石榴山楂桂花復(fù)合攪拌型酸奶的感官評(píng)分在6 h時(shí)最高，此時(shí)酸奶表面凝固較好，呈潔白光滑狀，有石榴的香味和桂花的香味，結(jié)構(gòu)細(xì)膩、組織均勻，無(wú)乳清析出，黏性及口感均較好；酸奶發(fā)酵時(shí)間低于6 h時(shí)，感官評(píng)分呈逐漸上升趨勢(shì)，此時(shí)酸奶發(fā)酵不完全，凝乳粗糙，黏稠度低，不結(jié)實(shí)，分層明顯，伴有乳清析出；高于6 h，酸奶發(fā)酵過(guò)度，組織狀態(tài)不均勻，少量乳清析出，酸度增加，風(fēng)味口感較差，且發(fā)酵時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，增加雜菌污染的可能性，且馬龍等人[18]研究認(rèn)為石榴漿液的添加可縮短發(fā)酵時(shí)間。因此，確定發(fā)酵時(shí)間為6 h。

2.2 響應(yīng)面分析試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行正交試驗(yàn)[19]，固定白砂糖添加量為6%，發(fā)酵劑添加量為0.12%，發(fā)酵時(shí)間6 h，考查石榴漿液、山楂漿、桂花不同添加量對(duì)石榴山楂桂花復(fù)合攪拌型酸奶的感官評(píng)分影響。

因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表2，試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見(jiàn)表3。

表2 因素與水平設(shè)計(jì)/%

表3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

2.2.1 模型的建立及其顯著性檢驗(yàn)

處理表3的試驗(yàn)數(shù)據(jù)[20]，得出石榴山楂桂花復(fù)合攪拌型酸奶各影響因素與感官評(píng)分之間的關(guān)系為公式（1），并進(jìn)行方差分析。

方差分析見(jiàn)表4。

表4 方差分析

由表4可知，p<0.000 1，模型的變化99.53%（R2=0.995 3） 來(lái)源于自變量[21-22]，CV值較低（0.61%），失擬項(xiàng)不顯著（p=0.695 2>0.05），A為顯著、B和C為極顯著，AC為極顯著、BC為顯著，該模型和回歸方程擬合效果均較好，可用于優(yōu)化石榴山楂桂花酸奶各工藝參數(shù)，且石榴漿液、山楂漿、桂花間存在著交互作用，對(duì)酸奶的影響顯著。

2.2.2 因素間的交互作用

石榴漿液、山楂漿響應(yīng)面和等高線圖見(jiàn)圖7，石榴漿液、桂花響應(yīng)面和等高線圖見(jiàn)圖8，山楂漿、桂花響應(yīng)面和等高線圖見(jiàn)圖9。

圖7 石榴漿液、山楂響應(yīng)面和等高線圖

圖8 石榴漿液、桂花響應(yīng)面和等高線圖

由圖7~圖9可知，石榴漿液與山楂漿的等高線圖呈圓形，說(shuō)明石榴漿液與山楂漿添加量的交互作用不顯著[23-24]，對(duì)石榴山楂桂花酸奶的感官評(píng)分影響較弱。石榴漿液與桂花、山楂漿與桂花的等高線圖呈橢圓形，說(shuō)明石榴漿液與桂花添加量、山楂添加量與桂花添加量的交互作用顯著，對(duì)石榴山楂桂花復(fù)合攪拌型酸奶的感官評(píng)分影響較強(qiáng)。各因素對(duì)石榴山楂桂花復(fù)合攪拌型酸奶的感官評(píng)分的影響均是先上升后下降，影響順序?yàn)楣鸹?山楂漿>石榴漿液。

圖9 山楂漿、桂花響應(yīng)面和等高線圖

2.3 石榴山楂桂花復(fù)合型營(yíng)養(yǎng)酸奶最佳添加量的確定

利用上述模型得出石榴山楂桂花復(fù)合攪拌型營(yíng)養(yǎng)酸奶的最佳添加量分別為石榴漿液11.85%，山楂漿8.24%，桂花0.48%，感官評(píng)分預(yù)測(cè)值為93.500 7分。采用該工藝條件對(duì)石榴山楂桂花酸奶重復(fù)試驗(yàn)3次，并進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，得到感官評(píng)分93.0分，與理論值較接近，表明此模型模擬性較好。

3 結(jié)論

以單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面分析優(yōu)化得到石榴山楂桂花復(fù)合攪拌型營(yíng)養(yǎng)酸奶的的最佳添加量分別為白砂糖6%，石榴漿液11.85%，山楂漿8.24%，桂花量0.48%，發(fā)酵劑0.12%，在發(fā)酵溫度42℃的條件下發(fā)酵6 h。在此工藝條件下制備的酸奶酸甜可口、口感清爽、乳香味明顯、結(jié)構(gòu)細(xì)膩、無(wú)氣泡，有明顯的山楂果醬顏色均一明顯，具有山楂和石榴汁的清香味并伴有桂花香，為酸奶新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供了依據(jù)。