柑橘汁木糖醇酸奶的工藝

熊榮園，王黎明，羅通彪，尚英，冉茂中，康林芝

1.南充職業技術學院（南充 637000）；2.四川省南充市農業農村局（南充 637000）；3.韶關學院英東食品學院（韶關 512000）

柑橘是柑、桔、橙等水果的總稱，其優良品種較多，是世界上第一大水果。柑橘酸甜可口、營養豐富，具有很高的食藥用價值[1]。柑橘中不僅含有蛋白質、脂肪、糖、多種礦物質，以及蘋果酸、檸檬酸等有機酸，還含有多種生物活性物質，如類黃酮、單萜、香豆素、類胡蘿卜素等[2-3]。為提高柑橘的附加值，柑橘常被用來加工成柑橘果酒[4]、柑橘罐頭[5]、柑橘果汁[6]等。南充素有“果城”之稱，柑橘的品種多，產量大，優果適于鮮售，選擇殘次的柑橘加工酸奶可提升其經濟價值。

酸奶的生產制作核心技術是乳酸菌發酵，它決定著酸奶的口味與質量。乳酸菌具有改善胃腸道功能、降低血清膽固醇、增強免疫力、增加營養等功效[7-10]。發酵酸奶的菌種來源不同，其發酵特性，酸奶的品質、風味也各不相同[11]。目前生產上，發酵酸奶常用的菌種有嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌兩類。發酵酸奶也添加各種配料來調整酸奶的口味和品質，多數添加果蔬，如紅棗[12]、石榴[13]、綠豆[14]等，豐富酸奶的口感及營養。

試驗以南充的殘次柑橘作為原料，取汁為發酵基質，選擇植物乳桿菌、嗜熱鏈球菌、德氏乳桿菌保加利亞亞種作為發酵菌種進行混合發酵，用木糖醇代替傳統的蔗糖作為甜味劑，通過單因素試驗及正交試驗，以模糊數學法進行感官評定，確定柑橘汁木糖醇酸奶的最佳工藝條件，并對發酵成熟的酸奶進行理化指標和微生物指標測定，為柑橘汁木糖醇酸奶的工業化生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

柑橘：采用本地質地新鮮、無污染、無腐爛的殘次柑橘。

植物乳桿菌（泡菜中分離得到，實驗室自行保存）；嗜熱鏈球菌、德氏乳桿菌保加利亞亞種（山東悠樂滋生物科技有限公司）；木糖醇（食品級，購于山東龍力生物科技股份有限公司）；黃原膠、果膠（食品級，市售）。

1.2 試驗設備

電子天平；榨汁機；恒溫發酵箱；均質機；凱氏定氮儀；超凈工作臺；等。

1.3 工藝流程及工藝要點

柑橘汁的制備→發酵菌種的制備→原料混合→裝瓶→均質→巴氏滅菌（95 ℃、5 min）→冷卻（42℃）→加發酵液→恒溫發酵→冷卻后熟→成品

1.3.1 柑橘汁的制備

原料選擇→預處理→榨汁→滅酶→澄清→冷卻備用

1) 原料選擇：選用新鮮、無污染、無腐爛的殘次柑橘。

2) 預處理：清洗、去皮、去籽。

3) 榨汁：放入榨汁機中，破碎榨汁，再用過濾網過濾取汁，加入適量的抗壞血酸進行護色。

4) 滅酶：于100 ℃煮沸2 min，滅酶、殺菌，并快速冷卻至室溫。

5) 澄清：柑橘汁中添加0.2%果膠酶，溫度50℃，時間3 h，分解柑橘汁中的果膠物質而使得柑橘汁澄清。

1.3.2 發酵菌種的制備

將低溫下保存的植物乳桿菌、嗜熱鏈球菌、德氏乳桿菌保加利亞亞種以1∶1∶1比例添加至滅菌純牛乳中，于42 ℃進行擴大培養，作為接種柑橘汁的發酵劑備用。

1.3.3 原料混合

按設計的濃度梯度添加純牛乳、木糖醇、柑橘汁及0.3%穩定劑，裝瓶并攪拌。

1.3.4 均質

將原料預熱并控制原料溫度低于70 ℃進行均質勻漿，并裝瓶。

1.3.5 巴氏殺菌

將瓶裝原料在95 ℃下殺菌5 min，迅速冷卻至42 ℃。

1.3.6 加發酵液

按設計的濃度梯度添加發酵菌種至發酵瓶，混勻，加蓋密封。

1.3.7 恒溫發酵

將接種后的發酵瓶置于42 ℃培養箱中進行恒溫發酵。

1.3.8 冷卻后熟

將發酵后的酸奶置于4 ℃冰箱中冷卻后熟12 h。

1.4 發酵條件的單因素試驗

以純牛乳為基質，添加0.3%穩定劑，選用柑橘汁添加量（2%，4%，6%，8%和10%）、木糖醇添加量（2%，4%，6%，8%和10%）、發酵菌種添加量（1%，2%，3%，4%和5%）、發酵時間（4，5，6，7和8 h）為考察因素，混合均勻后進行均質，殺菌冷卻，在42 ℃下恒溫發酵，取出冷卻后熟12 h，并進行感官評定。

1.5 發酵條件的正交試驗

選取柑橘汁添加量、木糖醇添加量、發酵菌種添加量、發酵時間4個因素，每因素3個水平，對發酵條件進行L9(34)正交試驗及驗證試驗，并進行感官評定。

表1 正交試驗的因素水平

1.6 感官檢測

1.6.1 感官檢驗的方法

采用模糊數學法進行感官評定[15-16]。

1.6.2 感官檢驗的標準

以色澤、香味、滋味、組織狀態為基本評定指標，具體評定標準見表2。

表2 感官檢驗評定標準

1.7 酸奶品質的測定

1.7.1 理化指標的測定

總蛋白、總酸的測定參照GB 19302—2010《食品安全國家標準發酵乳》。

1.7.2 微生物指標的測定

乳酸菌活菌數的測定參照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》；大腸菌群的測定參照GB 4789.3—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 大腸菌群計數》的平板計數法；致病菌金黃色葡萄球菌的測定參照GB 4789.10—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 金黃色葡萄球菌檢驗》定性檢驗，沙門菌的測定參照GB 4789.4—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗沙門氏菌檢驗》。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 柑橘汁添加量的單因素試驗結果

不同柑橘汁添加量對酸奶的模糊感官評定結果如圖1所示。

由圖1可知，不同柑橘汁添加量對發酵酸奶的模糊感官評分具有一定影響，隨著柑橘汁添加量增加，酸奶品質呈現先升高后降低趨勢，柑橘汁添加量過少或過多，酸奶的品質都略差，柑橘汁添加量6%時，模糊評分最高，為84.00分，品質最好。柑橘汁中含有大量果膠物質、有機酸、芳香物質、苦味物質等，不同柑橘汁添加量對酸奶的香味、滋味及組織狀態具有不同程度影響[17]。

圖1 柑橘汁添加量的模糊感官評分

2.1.2 木糖醇添加量的單因素試驗結果

不同木糖醇添加量對酸奶的模糊感官評定結果如圖2所示。

由圖2可知，通過模糊數學法的感官評分結果可以看出，以不同木糖醇添加量進行酸奶發酵，酸奶品質先升高后降低，木糖醇添加量過少或過多，其酸奶滋味及組織狀態等品質都較差。木糖醇添加量太少，酸奶滋味較酸；木糖醇添加量過多，乳酸菌對木糖醇的消耗少，且木糖醇在低溫下甜度較高，導致酸奶比較甜膩，滋味不協調[18]。木糖醇添加量6%時，酸奶的模糊感官評分最高，為83.00分，品質最佳。

圖2 木糖醇添加量的模糊感官評分

2.1.3 發酵菌種添加量的單因素試驗結果

不同發酵菌種添加量對酸奶的模糊感官評定結果如圖3所示。

由圖3可知，不同發酵菌種添加量對酸奶的品質影響較大。發酵菌種添加量1%～2%時，隨著發酵菌種添加量增加，酸奶的模糊感官評分升高；發酵菌種添加量2%時，酸奶的模糊感官評分達到最高，為83.70分，酸奶的綜合品質最好；發酵菌種添加量3%～5%時，酸奶品質呈現明顯降低趨勢；發酵菌種添加量5%時，酸奶的模糊感官評分最低，為73.80分，酸奶的品質最差。發酵菌種對于酸奶的發酵來說，其影響是明顯的，添加量越多，發酵酸奶產生的有機酸乳酸含量越多，對于酸奶的酸甜風味影響越大。

2.1.4 發酵時間的單因素試驗結果

不同發酵時間對酸奶的模糊感官評定結果如下圖4所示。

由圖4可知，酸奶的發酵時間長短對于酸奶的模糊感官評分也非常明顯。發酵時間4～8 h，隨著發酵時間延長，酸奶的感官評分先增加后降低；發酵時間6 h，酸奶的模糊感官評分最高，為83.60分，品質最佳；發酵時間6～8 h，酸奶的品質逐漸降低，但降低不明顯，模糊感官評分比4 h都高。發酵時間太短，酸奶的香味、滋味及凝乳狀態都較差；發酵時間太長，酸奶的有機酸含量多，乳清析出較多，品質也相對不佳。

圖4 發酵時間的模糊感官評分

2.2 發酵工藝的正交試驗

根據1.5的方法，選取柑橘汁添加量、木糖醇添加量、發酵菌種添加量、發酵時間進行四因素三水平正交優化試驗，9個發酵組合的模糊感官評分如表3所示。

由表3可知，在正交試驗的4個因素中，對酸奶影響最大的是發酵菌種添加量，其次是發酵時間、柑橘汁添加量，影響最小的是木糖醇添加量。極差分析的最優組合為A1B2C1D2，在酸奶的發酵過程中，發酵菌種添加量2%，酸奶制品的香味、滋味、凝乳狀態等感官品質相對較好。發酵時間越長，乳酸產生越多，但同時增加了生產成本，最佳發酵時間為6 h。模糊感官評分最高分為84.30分，發酵條件組合為A2B3C1D2，即柑橘汁添加量6%、木糖醇添加量8%、發酵菌種添加量2%、發酵時間6 h。

表3 正交設計及結果分析

2.3 驗證試驗

將正交試驗中極差分析所得的發酵最佳組合與模糊感官評分最高的發酵條件組合同時分別進行3次平行驗證試驗，結果如表4所示。

表4 驗證試驗

由表4可知，組合A1B2C1D2的驗證實驗模糊感官評分較高，為83.93分，即柑橘汁添加量4%、木糖醇添加量6%、發酵菌種添加量2%、發酵時間6 h。在此條件下，發酵的酸奶成品沒有出現分層現象，且與木糖醇及乳酸菌發酵產生的乳酸等呈味物質協調性較好，具有淡淡的柑橘清香味，口感達到最佳。

2.4 酸奶品質的測定

2.4.1 理化指標的測定結果

以最佳發酵工藝條件平行發酵3瓶柑橘汁木糖醇酸奶，根據1.7.1測定酸奶的總酸含量，其平均值為80.6 °T，總蛋白質含量＞2.9%，高于國標要求。

2.4.2 微生物指標的測定結果

根據1.7.2測定酸奶的微生物指標，乳酸菌數1.8×108CFU/mL，大腸菌群40 MPN/100 mL，致病菌未檢出，因此，微生物指標均符合國家標準。

3 結論

結果表明，發酵柑橘汁木糖醇酸奶的最佳工藝為：以純牛乳為原料，加入0.3%穩定劑、4%柑橘汁、6%木糖醇、2%發酵菌種，發酵溫度42 ℃，發酵時間6 h。在該條件下發酵的酸奶品質細膩，口感潤滑，酸甜適中，組織狀態穩定，整體協調性好，并有淡淡的柑橘果香。柑橘本身含有有機酸以及類黃酮等多種營養成分，與植物乳桿菌、嗜熱鏈球菌、德氏乳桿菌保加利亞亞種混合菌種發酵產生的乳酸等有機酸共同參與了酸奶酸度的調節。該酸奶產品兼具了柑橘、木糖醇及酸奶的營養成分，適于糖尿病人群及兒童青少年等，市場前景廣闊，也是解決柑橘采后保鮮加工的一種較好的加工方法。