姜汁紅棗桂花酸牛乳加工工藝研究

張 軍

（青島農業大學海都學院食品系，山東 煙臺 265200）

酸牛乳是一種酸甜可口、營養豐富的乳制品。已有研究表明：酸牛乳具有改善腸道菌群[1]，減輕乳糖不耐癥，降低血清膽固醇[2]，抗氧化，延緩衰老[3]，降血壓[4]和增強機體免疫力等多種生理功能[5-8]。近年來，隨著人們生活水平的提高，酸牛乳的安全性和營養作用逐漸被消費者認可，其外觀、色澤和風味逐漸被關注[9]。雖然目前市場上的酸牛乳制品琳瑯滿目，但其顏色品類相對單一。

生姜富含姜辣素、黃酮醇、糖苷和其他酚類化合物等次級代謝產物[10-11]，有研究表明，姜辣素具有較好的生物活性[12]。紅棗具有養胃、健脾、益血、滋補及強身的功效，現已被歸為藥食同源食品[13-15]。桂花具有一定的藥用價值，能化痰止咳，可用于治療牙痛、咳喘痰多、經閉腹痛等。本研究擬在原料乳中加入生姜、紅棗、桂花水浸提液，而后再經殺菌、冷卻、接種、發酵等工序制作復合型酸牛乳，在保留酸牛乳營養成分的前提下，引入姜辣素成分，不僅可以提升酸牛乳的營養，還可豐富酸牛乳的顏色，以期為新型酸牛乳制品的開發提供參考借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料

生姜、紅棗、白砂糖和“金桂”桂花干品，均為市售；純牛奶（240 mL/袋），蒙牛食品有限公司產品；發酵劑（保加利亞乳桿菌∶嗜熱鏈球菌為1∶1），善恩康生物科技（蘇州）有限公司產品。

1.1.2 儀器與設備

SF-400 型電子秤，永康市宏濤電子有限公司；360BS 型恒溫培養箱，天津塞得利斯實驗分析儀器制造廠；BCD-213TM(E)冰箱，美的集團股份有限公司；JYL-C52V 型榨汁機，九陽股份有限公司；APV-1000高壓均質機，上海申鹿均質機有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

參照凝固型酸乳生產工藝流程[16-17]制定本產品工藝流程。

新鮮牛奶→凈化（過濾）→預熱（60～65 ℃）→加姜汁、白砂糖混勻→過濾→均質→滅菌（90～100 ℃，5～10 min）→冷卻至40～50 ℃→加紅棗碎、桂花→接種→罐裝→發酵→降溫→后熟

1.2.2 操作要點

1.2.2.1 原料處理

生姜挑選：挑選無霉變、蟲害、明顯傷痕的姜塊。

漂洗：清水洗凈生姜，將生姜去皮、切塊。

過濾：加入一定量的水（姜與水質量比1∶2），浸泡后用二層紗布過濾，靜置，再次四層紗布過濾得姜汁。

紅棗碎：將紅棗洗凈去核，切成1～2 mm 的紅棗碎。

1.2.2.2 均質、滅菌

按比例加入姜汁、白砂糖后，20 MPa 均質5 min，在90～100 ℃條件下加熱5～10 min 滅菌。

1.2.2.3 接種、發酵

在混合液中加入適量發酵菌種，接種后充分攪拌，擰緊瓶蓋充分發酵，發酵后放入4 ℃冰箱冷藏后熟。

試驗中所有添加比例均以鮮牛奶為基準，生乳質量應符合GB 19301—2010《食品安全國家標準 生乳》[18]的要求。

1.2.3 模糊綜合評價模型的建立

1.2.3.1 正交試驗設計

固定480 mL 純牛奶中加入紅棗碎5 g，桂花20粒，姜汁0.3 g，根據前期單因素預試驗結果，發現白砂糖添加量、發酵溫度、發酵劑添加量、發酵時間對復合型酸牛乳品質的影響較大，故以此為基礎設計正交試驗，其因素與水平見表1。

表1 姜汁紅棗桂花酸牛乳正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levels in orthogonal test of red jujube osmanthus yogurt with ginger juice

1.2.3.2 感官評定細則

在食品專業及相關從業人員中招募感官評定人員，通過篩選，選用10 人組成評定小組，包含食品從業人員3 人，食品企業研發人員4 人，食品專業本科生3 人，平均年齡22.6 歲，無吸煙、飲酒等不良嗜好。參照GB/T 16291.1—2012[19]，感官評定小組的組建符合要求。姜汁紅棗桂花酸牛乳的感官評價標準見表2。

表2 姜汁紅棗桂花酸牛乳感官評價標準Table 2 Sensory evaluation criteria of red jujube osmanthus yogurt with ginger juice

1.2.3.3 建立模糊綜合評價矩陣

酸牛乳的色澤（U1）、組織（U2）、口感（U3）、風味（U4）4 個因素組成姜汁紅棗桂花酸牛乳評價因素集合U，U＝{U1，U2，U3，U4}；評價等級集合V：評價等級V為前述U 集中每個因素的評價，確定姜汁紅棗桂花酸牛乳的評價集V 為優（V1）、良（V2）、差（V3），即姜汁紅棗桂花酸牛乳的評價等級集合為V={優V1，良V2，差V3}={90，80，60}。

1.2.3.4 評價權重集Q 的確立

由10 名感官評定員對4 個因素在感官評定中的重要程度進行打分，每個因素滿分為10 分。評價權重為姜汁紅棗桂花酸牛乳色澤、組織、口感、風味4 個因素在所有因素中的比重，其總和為1，表示為Q={q1，q2，q3，q4}。

1.2.4 理化及微生物指標的測定

對影響酸牛乳營養價值和安全性的主要指標進行測定。酸度：采用GB 5009.239—2016[20]中的酚酞指示劑法測定；蛋白質含量：采用GB 5009.5—2016[21]中的自動凱氏定氮儀法測定；脂肪含量：GB 5009.6—2016[22]中的蓋勃氏法測定；總固體含量：GB 5413.39—2010[23]中的方法測定；大腸菌群數：GB 4789.3—2016[24]中的大腸菌群平板計數法測定；乳酸菌數：GB 4789.35—2016[25]稀釋平板菌落計數法測定。

1.2.5 數據處理

每個試驗重復3 次，數據采用SPSS 22.0 和Excel 2010 進行統計和分析。

2 結果與分析

2.1 權重集Q 的確定

根據“1.2.3.4”中的方法確定權重集Q，權重確定結果見表3。

表3 姜汁紅棗桂花酸牛乳感官評價因素權重的確定Table 3 Determination of sensory evaluation factors weight of red jujube osmanthus yogurt with ginger juice

2.2 模糊矩陣的建立

由10 名感官評定員根據姜汁紅棗桂花酸牛乳感官評定標準對正交試驗1～9 組樣品進行評價，分別對每個因素進行等級評價，記錄各個因素在每個等級中的得分，每個因素的等級與評定人數的比值即為贊成比率。

根據表4 可得1～9 組姜汁紅棗桂花酸牛乳的模糊矩陣，編號為1 的樣品矩陣為β1，以此類推，結果如下：

表4 姜汁紅棗桂花酸牛乳感官各項指標評價統計結果Table 4 Sensory evaluation statistical results of red jujube osmanthus yogurt with ginger juice

2.3 確定模糊關系評定集

依據模糊變換原理，按照公式X=Q×βj，其中j表示樣品的編號，Q 為權重集，β 為模糊矩陣，對1～9號樣品進行綜合模糊評判。如對1 號樣進行評價，結果為：

為模糊關系的峰值，根據模糊數學最大隸屬度原則，1號樣品評定等級為良，按照此方法對各樣品進行評價，得到綜合評判結果如表5 所示。

表5 各樣品的綜合評判結果Table 5 Comprehensive evaluation results of each sample

2.4 模糊綜合評判級的計算結果

將表5 中綜合評價結果的各量乘以其對應的分值，并進行加和，最后得到每個樣品綜合得分Y。

Y1=0.173×90+0.545×80+0.282×60=76.09

Y2=0.304×90+0.516×80+0.180×60=79.44

Y3=0.150×90+0.533×80+0.317×60=75.16

Y4=0.255×90+0.559×80+0.186×60=78.83

Y5=0.362×90+0.510×80+0.128×60=81.06

Y6=0.046×90+0.585×80+0.369×60=73.08

Y7=0.282×90+0.543×80+0.175×60=79.32

Y8=0.256×90+0.542×80+0.202×60=78.52

Y9=0.164×90+0.594×80+0.242×60=76.80

根據感官評定得分，可知組號5得分最高為81.06 分，試驗組合A2B2C1D3，綜合表現突出。

2.5 正交試驗結果

由表6 極差分析可知，影響姜汁紅棗桂花酸牛乳品質各因素的大小順序為：B 發酵溫度＞D 發酵時間＞A 白砂糖添加量＞C 發酵劑添加量，即發酵溫度對姜汁紅棗桂花酸牛乳感官品質的影響較大，最優組合為A3B2C1D3，與模糊數學綜合評價法較優組合不一致，需要進行驗證試驗。

表6 正交試驗結果Table 6 Orthogonal test results

2.6 驗證試驗

當組合為A3B2C1D3時，姜汁紅棗桂花酸牛乳感官各項指標評價統計結果見表7。

表7 感官各項指標評價統計結果Table 7 Sensory evaluation statistical results

該模糊矩陣為：

該組合的綜合得分為81.83 分，評分高于A2B2C1D3，所以試驗中姜汁紅棗桂花酸牛乳各因素最佳組合為A3B2C1D3，即可知白砂糖添加量0.07%，發酵劑添加量0.05%，發酵溫度42 ℃，發酵時間10 h。酸牛乳色澤光亮，組織細膩，口感黏稠，奶香濃郁，有清新的桂花香氣，淡淡的姜汁香辛味，感官品質最佳。

2.7 微生物及理化指標檢測結果分析

在最優生產工藝條件下生產的復合型酸牛乳的各項關鍵性微生物、理化指標的檢測結果如表8 所示。

表8 微生物和理化指標檢測結果Table 8 Determination results of microbial and physicochemical indexes

根據表8 可知，復合型酸牛乳的各項關鍵性指標脂肪、蛋白質、總固體、酸度等均符合GB 19302—2010[26]中對風味酸牛乳的營養指標要求，同時乳酸菌活菌數遠高于國標中風味酸牛乳乳酸菌數的最低限量值，大腸菌群未檢出。

3 結論

本試驗采用模糊數學感官評價法結合正交試驗優化姜汁紅棗桂花酸牛乳工藝條件為：以純牛奶使用量480 mL 為基數，白砂糖添加量0.07%，紅棗碎添加量5 g，桂花添加量20 粒，姜汁添加量0.3 g，發酵劑添加量0.1%，發酵溫度42 ℃，發酵時間10 h。利用模糊數學綜合評價法對姜汁紅棗桂花酸牛乳進行感官評價分析，在一定程度上克服了傳統感官評價法帶來的片面性和主觀性，使評定結果更加合理、準確，提高了產品工藝的實用性，也為酸牛乳產品的感官評價與改進提供了技術參考。