富含葉酸血糯米西米保健酸奶的研制

張 杰，朱 玲，任文艷，游新俠，魏希穎

（1.鄭州科技學院 食品科學與工程學院，河南 鄭州 450064；2.鄭州市食品安全快速檢測重點實驗室，河南 鄭州 450064；3.陜西師范大學 生命科學學院，陜西 西安 710119）

血糯米，又稱紅糯米、紅蓮糯、鴨血糯，米皮紫紅，米粒長，氣香而味腴，是江蘇常熟的特產之一[1]。其富含蛋白質、碳水化合物、維生素、微量元素和天然色素，具有護肝養顏、提高血紅蛋白、預防貧血等保健功效[2]。西米，又稱西谷米，產于馬來群島一帶，是取棕櫚科植木中的淀粉加工而成，具有健脾、化痰、補肺的功效[3]。葉酸又稱維生素B9，是機體細胞生長和繁殖必不可少的維生素之一，主要功能是參與遺傳物質合成和蛋白質的代謝，具有促進動物的生長、提高機體免疫力、影響機體繁殖等功能[4-5]。缺乏葉酸，會引起嬰兒神經管畸形、兒童貧血和發育遲緩等疾病，因此世界衛生組織推薦葉酸使用量為：成人200 μg/d，孕婦和乳母400 μg/d[6]。

酸奶是以鮮牛奶、鮮羊奶或者奶粉為原料，通過殺菌冷卻后添加乳酸菌發酵劑，恒溫發酵而制得的一種發酵奶制品[7]。酸奶發酵前后添加不同谷物制得的谷物酸奶，賦予酸奶獨特的谷物風味，提高了酸奶的營養價值，同時具有優化腸道菌群、提高免疫力和抗氧化活性等功能，是近些年的研究熱點之一[8-10]。楊露西等[11]以雜糧藜麥和奶粉為主要原料，通過浸泡、蒸煮、磨漿、過濾、發酵等工序，制作了一款藜麥酸奶，采用單因素試驗和正交試驗對其工藝進行優化，確定的最佳工藝條件是發酵時間7 h、白砂糖添加量8%、菌種接種量為0.3%、發酵溫度40 ℃、藜麥漿添加量20%，此時的藜麥酸奶偏微黃色、細膩絲滑、谷物味濃郁。對其進行揮發性成分分析，結果表明藜麥酸奶中揮發性成分多達35種，主要是酯類、酸類、酮類和醛類物質。王芬等[12]以紫米、新鮮牛奶和蔗糖為主要原輔料，以酸度、持水力和感官評價為評價標準，通過單因素試驗和響應面試驗對加工工藝進行優化，研制了一款紫米酸奶，并對其貯藏品質和抗氧化能力進行測定。研究表明，其最佳加工工藝為熟紫米粉添加量22 g/L、蔗糖添加量7%、發酵劑接種量0.06%，與對照組相比，紫米酸奶具有更長的儲存期和更強的抗氧化能力。張小芳等[13]以紅豆和全脂奶粉為主要原材料，以酸度、活菌數和感官評分為評價指標，通過單因素試驗和響應面試驗對其配方進行優化，制作了一款紅豆酸奶。結果表明，當紅豆與水的料水比1∶4（g∶mL）、紅豆漿添加量44%、蔗糖添加量7%時感官評分最高，此時的紅豆酸奶呈淡紅色，酸甜適宜，具有紅豆和酸奶的獨特風味。

血糯米和西米具有不同的營養成分和營養結構，且與酸奶之間沒有拮抗效應，將其與純牛奶搭配用于制作谷物酸奶，能夠顯著提高酸奶的營養價值。本試驗以血糯米、西米和純牛奶為主要原料，添加葉酸進行營養強化，制作一款適合孕婦食用的血糯米西米保健酸奶，填補了市場的空白，豐富了谷物酸奶的種類。同時探討了葉酸在酸奶發酵和冷藏貯存條件下的損失率，為功能性酸奶的開發提供了一定的理論支持，也為孕婦和乳母補充葉酸提供了新的途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

血糯米：安徽回音谷農產品有限公司；西米：廣州顆顆珍珠食品有限公司；純牛奶（蛋白質3.2 g/100 mL，脂肪4.0 g/100 mL，碳水化合物4.8 g/100 mL）：蒙牛乳業有限公司；蔗糖：南京甘汁園糖業有限公司；嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus）、保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）：山東創益生物科技有限公司；葉酸（食品級）：浙江恒發食品科技有限公司；體積分數為95%乙醇：瑞康醫用科技有限公司；濃鹽酸：山東旭晨化工科技有限公司；氫氧化鈉：上海琳帝化工有限公司；酚酞：國藥集團化學試劑有限公司；濃硫酸：天津市大茂化學試劑廠；無水硫酸銅：東莞市勛業化學試劑有限公司；硫酸鉀：西隴科學股份有限公司；瓊脂粉（生化試劑）：北京奧博星生物技術有限公司。試驗所用化學試劑均為分析純。

MC培養基、MRS培養基：北京陸橋技術股份有限公司。

1.2 儀器與設備

HH·BII·420-BS型電熱恒溫培養箱：上海躍進醫療機械廠；KDN-08B（04B）型定氮儀：上海洪紀儀器設備有限公司；LDZX-50KBS型立式壓力蒸汽滅菌器：上海申安醫療器械廠；NDJ-1型黏度計：上海佑科儀器儀表有限公司；SCIENT-60型均質機：寧波新芝科技股份有限公司；UV-2800H型紫外可見分光光度計：上海菁華儀器有限公司；SWCJ-2G型雙人超凈工作臺：浙江孚夏醫療科技有限公司；800A型粉碎機：永康市紅太陽機電有限公司。

1.3 方法

1.3.1 血糯米西米保健酸奶加工工藝流程[14]

1.3.2 操作要點

血糯米、西米預處理：挑選粒大飽滿、無蟲害、無霉變的血糯米和西米，血糯米清洗3～5遍，西米清洗1遍，置于60 ℃烘箱中熱烘2 h。

炒制：將烘干的血糯米和西米分別置于炒鍋中進行炒制，炒熟即可[12]。

粉碎：用小型粉碎機將血糯米、西米分別進行粉碎。

過篩：粉碎后的血糯米粉和西米粉過100目篩，備用。

混勻：稱取血糯米、西米粉7 g（血糯米粉與西米粉質量比為1∶1），稱取蔗糖3.5 g，加入50 mL純牛奶中，混合均勻。

加熱溶解：將混合液進行加熱，加熱時要不停攪拌防止糊鍋，直到混合米粉和蔗糖完全溶解。

均質：將牛奶混合液置于均質機中，15 MPa的壓力、65 ℃的溫度條件下均質120 s。

滅菌：均質后混合液85 ℃下滅菌30 min，冷卻45 ℃后備用[15]。

發酵：將滅菌的樣品裝入無菌布丁杯中，加入0.2%乳酸菌發酵劑（嗜熱鏈球菌與保加利亞乳桿菌比例1∶1）[16]和500 μg/100 g葉酸，混勻后放入恒溫發酵箱中，42 ℃條件下發酵7 h至完全凝乳為止。

冷藏后熟：發酵好的酸奶置于4 ℃冰箱中冷藏7 h[17]，即得血糯米西米保健酸奶。

1.3.3 血糯米西米保健酸奶工藝條件優化

（1）單因素試驗設計

以純牛奶為基準，血糯米與西米質量比分別為3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3，血糯米與西米添加量分別為6%、10%、14%、18%、22%，蔗糖添加量分別為5%、6%、7%、8%、9%，發酵劑添加量（嗜熱鏈球菌與保加利亞乳桿菌比例1∶1）分別為0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%，均質時間分別為60 s、120 s、180 s、240 s、300 s，發酵時間分別為4 h、5 h、6 h、7 h、8 h，分別進行單因素試驗，探究原料比例及添加量、蔗糖添加量、發酵劑添加量、均質時間和發酵時間對血糯米西米保健酸奶的酸度、黏度、感官評價的影響。

（2）響應面法試驗設計

根據單因素試驗的結果，固定血糯米與西米質量比為1∶1，均質時間為120 s，選擇對結果影響較大的血糯米與西米添加量（A）、蔗糖添加量（B）、發酵劑接種量（C）和發酵時間（D）4個因素為自變量，以感官評分（Y）為響應值，進行4因素3水平Box-Behnken響應面優化試驗。響應面優化試驗設計因素與水平見表1。

表1 血糯米西米保健酸奶工藝條件優化Box-Behnken試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of Box-Behnken experiments for process conditions optimization of red glutinous rice and sago health yogurt

1.3.4 血糯米西米保健酸奶的感官評分標準

根據GB 19302—2010《食品安全國家標準發酵乳》[18]和相關文獻[19-20]，制定感官評分表，評分表見表2。組織10位食品科學與工程學院的學生分別從色澤（20分）、滋味（25分）、氣味（25分）、組織狀態（30分）四個方面進行打分，滿分為100分，總分取平均值。

表2 血糯米西米保健酸奶感官評價標準Table 2 Sensory evaluation standards of red glutinous rice and sago health yoghurt

1.3.5 葉酸營養強化血糯米西米保健酸奶試驗

以血糯米西米保健酸奶的最佳加工工藝為基礎，在加入發酵劑的同時，采用直投式添加葉酸，添加量為500μg/100g，制得富含葉酸血糯米西米保健酸奶，并探討葉酸在酸奶發酵、后熟及冷藏過程中的變化規律。

1.3.6 產品理化及微生物指標測定

葉酸含量測定：按照GB 5009.211—2014《食品中葉酸的測定》中的微生物法[21]；黏度：采用旋轉式黏度計測定，根據酸奶的特性選擇3號轉子，轉速為6 r/min，測定時將樣品剛好沒過轉子刻度線，待轉子穩定后記錄數據[22-23]；蛋白質、酸度、乳酸菌總數、致病菌、酵母菌和霉菌：根據GB 19302—2010《食品安全國家標準 發酵乳》[18]中規定的檢測方法進行檢測。

2 結果與分析

2.1 血糯米西米保健酸奶工藝條件優化單因素試驗結果

2.1.1 血糯米與西米質量比對血糯米西米保健酸奶品質的影響

由表3可知，血糯米與西米質量比對酸奶的酸度和黏度影響不顯著（P＞0.05），隨著質量比在3∶1～1∶3之間變化時，酸奶的酸度和黏度變化不大。對感官評分影響顯著（P＜0.05），當質量比在3∶1～1∶1時，酸奶的顏色偏深，血糯米氣味過重，掩蓋了部分奶香味；當質量比在1∶1時，酸奶呈乳白色略帶淺紅色，組織細膩，口感較好，感官評分最高，為82.7分；當質量比＞1∶1之后，酸奶顏色偏淺，組織較為粗糙，口感較差。綜合考慮，血糯米與西米最佳添加質量比為1∶1。

表3 血糯米與西米質量比對血糯米西米保健酸奶品質的影響Table 3 Effect of mass ratio of red glutinous rice and sago on the quality of red glutinous rice and sago health yogurt

2.1.2 血糯米與西米添加量對血糯米西米保健酸奶品質的影響

由表4可知，血糯米與西米添加量對酸奶的酸度、黏度和感官評分影響均顯著（P＜0.05）。隨著添加量的增大，酸奶的酸度與黏度逐漸增大，這是因為血糯米和西米中的低聚糖參與乳酸發酵，增大了酸奶的酸度[12]；血糯米和西米中的淀粉具有吸水性，能夠增大酸奶的黏度[24]。當血糯米與西米添加量在6%～14%時，酸奶的酸度和黏度較低，顏色偏淺，血糯米與西米的風味不足；當血糯米與西米添加量在14%時，酸奶的酸度和黏度適宜，分別為78.6 °T和4.93 Pa·s，血糯米西米酸奶品質達到最好，感官評分最高，為84.6分；當血糯米與西米添加量＞14%之后，酸奶仍黏度較好，但酸度較高，血糯米與西米開始出現下沉現象，酸奶顏色偏深且不均勻，組織變得粗糙，感官評分有所降低。綜合考慮，血糯米與西米最佳添加量為14%。

表4 血糯米與西米添加量對血糯米西米保健酸奶品質的影響Table 4 Effect of red glutinous rice and sago addition on the quality of red glutinous rice and sago health yogurt

2.1.3 蔗糖添加量對血糯米西米保健酸奶品質的影響

由表5可知，蔗糖添加量對酸奶的酸度、黏度和感官評分影響均顯著（P＜0.05）。當蔗糖添加量在5%～7%時，少量的蔗糖能夠促進乳酸菌的發酵，酸度和黏度呈上升趨勢，但酸奶總體的甜度不夠，感官評分較低；當蔗糖添加量在7%時，乳酸菌代謝最為旺盛，酸度及黏度達到最高，分別為76.9°T和4.98 Pa·s，此時酸奶酸甜可口，感官評分最高，為85.9分；當蔗糖添加量＞7%之后，過量的蔗糖提高酸奶里的滲透壓，抑制部分乳酸菌的活性[25]，酸度和黏度略有下降，酸奶整體偏甜，感官評分有所下降。綜合考慮，蔗糖最佳添加量為7%。

表5 蔗糖添加量對血糯米西米保健酸奶品質的影響Table 5 Effect of sucrose addition on the quality of red glutinous rice and sago health yogurt

2.1.4 發酵劑接種量對血糯米西米保健酸奶品質的影響

由表6可知，發酵劑添加量對酸奶的酸度、黏度和感官評分影響均顯著（P＜0.05）。當發酵劑接種量在0.1%～0.2%之間時，酸奶的酸度及黏度較低，不能呈現出良好的凝固狀態，酸奶風味不夠明顯；當發酵劑接種量在0.2%時，酸奶的酸度適宜，黏度達到最大，分別為76.9°T和5.01 Pa·s，其凝固狀態較好，組織細膩，無乳清析出，酸甜適中，感官評分達到最高，為81.6分；當發酵劑接種量＞0.2%之后，大量乳酸菌迅速發酵，酸度持續升高，導致口感偏酸，同時凝乳過度，伴有乳清析出。綜合考慮，最佳菌種添加量為0.2%。

表6 發酵劑接種量對血糯米西米保健酸奶品質的影響Table 6 Effect of starter inoculum on the quality of red glutinous rice and sago health yoghurt

2.1.5 均質時間對血糯米西米保健酸奶品質的影響

由表7可知，均質時間對酸奶的酸度影響不顯著（P＞0.05），隨著均質時間的增加，酸奶的酸度變化不大。對酸奶黏度和感官評分影響顯著（P＜0.05），當均質時間在60～120 s時，酸奶黏度較高，血糯米與西米在酸奶中分布不均勻，導致酸奶顏色不均勻，口感粗糙，有顆粒感；當均質時間在120 s，酸奶黏度適宜，為5.06 Pa·s，其顏色均勻，呈乳白色略帶淺紅色，口感細膩順滑，感官評分達到最高，為83.2分；當均質時間在120～300 s時，隨著均質時間的繼續增加，對酸奶的黏度及感官評分影響不大。因此，最佳均質時間為120 s。

表7 均質時間對血糯米西米保健酸奶品質的影響Table 7 Effect of homogenization time on the quality of red glutinous rice and sago health yogurt

2.1.6 發酵時間對血糯米西米保健酸奶品質的影響

由表8可知，發酵時間對酸奶的酸度、黏度和感官評分影響均顯著（P＜0.05）。當發酵時間在4～7 h之間時，發酵時間較短，乳酸發酵不完全，產酸量不夠，酸度較低，黏度較低，酸奶凝固狀態不好，因此感官評分較低；當發酵時間在7 h時，乳酸發酵基本完成，酸奶凝固較好，組織細膩，酸甜可口，無乳清析出，此時酸度為79.8°T，黏度為5.02 Pa·s，感官評分最高，為81.2分；當發酵時間＞7 h之后，酸度繼續上升，黏度略有下降，酸奶整體偏酸，伴有少量乳清析出，感官評分有所下降。綜合考慮，最佳發酵時間為7 h。

表8 發酵時間對血糯米西米保健酸奶品質的影響Table 8 Effect of fermentation time on the quality of red glutinous rice and sago health yogurt

2.2 工藝條件優化響應面試驗結果與分析

2.2.1 血糯米西米保健酸奶響應面法試驗結果

根據單因素試驗結果，固定血糯米與西米質量比為1∶1、均質時間120 s，選擇對血糯米西米共發酵酸奶品質有較大影響的血糯米與西米添加量（A）、蔗糖添加量（B）、發酵劑接種量（C）、發酵時間（D）4個因素為自變量，以血糯米西米共發酵酸奶的感官評分（Y）為響應值，設計了4因素3水平響應面分析試驗，試驗方案及結果見表9，方差分析結果見表10。

表9 血糯米西米保健酸奶工藝條件優化Box-Behnken試驗結果Table 9 Results of Box-Behnken experiments for process conditions optimization of red glutinous rice and sago health yogurt

表10 回歸模型方差分析Table 10 Variance analysis of regression model

利用Design-Expert 8.0.6軟件對結果進行回歸擬合與方差分析，擬合得到回歸方程為：Y=87.50+1.06A+2.68B+1.78C+1.10D+1.00AB-0.57AC-1.40AD-2.23BC+2.05BD-2.15CD-3.48A2-4.50B2-6.54C2-6.79D2

由表10可知，該模型P值＜0.000 1極顯著，失擬項P值=0.051 9＞0.05不顯著，表明方程擬合良好?；貧w方程的決定系數為R2=0.959 0，調整決定系數R2adj=0.918 1，可知此模型中的91.81%血糯米西米共發酵酸奶的感官評分變化來自于自變量A、B、C、D。由P值可知，一次項B、C，二次項A2、B2、C2、D2對感官評分的影響極顯著（P＜0.01），一次項A、D，交互項BC、BD、CD對感官評分的影響顯著（P＜0.05），交互項中AB、AC、AD對感官評分的影響不顯著（P＞0.05）。由F值和顯著水平可知，主要因素A、B、C、D對血糯米西米保健酸奶的感官影響順序為：蔗糖添加量（B）＞乳酸菌接種量（C）＞發酵時間（D）＞原料添加量（A）。

2.2.2 各因素間交互作用分析

各因素交互影響的響應面與等高線見圖1。由圖1可知，當血糯米與西米添加量（A）、蔗糖添加量（B）、發酵劑添加量（C）和發酵時間（D）兩兩交互作用時，對血糯米西米共發酵酸奶感官評價均有影響，各響應面圖坡面陡峭程度存在差異，等高線橢圓度各不相同，其中BC、BD、CD坡面較為陡峭，表明B、C、D之間具有良好的交互作用。各個坡面均呈現先上升后下降的變化趨勢，能夠說明存在感官評分的最大值點。

圖1 各因素交互作用對血糯米西米保健酸奶感官評分影響的響應面及等高線Fig.1 Response surface plots and contour lines of effects of interaction between various factors on sensory score of red glutinous rice and sago health yogurt

利用Design-Expert 8.0.6預測血糯米西米保健酸奶最佳工藝條件為：血糯米與西米添加量為14.56%，蔗糖添加量7.33%，發酵劑接種量為0.20%，發酵時間為7.10 h，此時感官評分理論值為88.134 6分。為了便于實際操作，將工藝條件修正為：血糯米與西米添加量為15%，蔗糖添加量7%，發酵劑接種量為0.2%，發酵時間為7 h，按此條件進行3次重復驗證試驗，結果取平均值，得到感官評分實際值為89.6分，與預測值符合率達到98.4%，表明該回歸方程可行。

2.3 葉酸在酸奶發酵及冷藏中的變化規律

由圖2可知，酸奶發酵及冷藏過程中葉酸含量有所下降，其中發酵過程中葉酸含量由500 μg/100 g下降至432.3 μg/100 g，損失率為13.5%，這可能是因為發酵過程中的較高溫度和保加利亞乳桿菌的吸收作用導致了葉酸的損耗[26]；后熟過程中葉酸含量由432.3 μg/100 g下降至424.7 μg/100 g，損失率為1.5%；4 ℃冷藏至5 d時，葉酸下降至401.6 μg/100 g，冷藏過程中損失率為4.6%，總損失率為19.6%。此條件下制作的血糯米西米共發酵保健酸奶能夠實現葉酸的營養強化，每日食用100 g即可滿足孕婦和乳母對葉酸的需求，無需進行額外藥物補充。

圖2 葉酸在血糯米西米共發酵酸奶發酵及冷藏過程中的變化規律Fig.2 Changes of folic acid in red glutinous rice and sago cofermented yogurt during fermentation and refrigeration

2.4 產品理化及微生物指標檢測結果

表11 產品理化及微生物指標檢測結果Table 11 Determination results of physiochemical and microbiological indexes of the product

3 結論

本試驗是以純牛奶、血糯米和西米為主要原料，以酸度、黏度和感官評價為評價指標，通過單因素和響應面試驗優化其加工工藝，通過添加葉酸進行營養強化，研制出一款具有較高營養價值的血糯米西米共發酵保健酸奶。結果表明，最佳加工工藝為血糯米與西米質量比1∶1、血糯米與西米添加量為15%、蔗糖添加量7%、發酵劑接種量為0.2%、均質時間120 s、發酵時間為7 h，此時感官評分最高為89.6分。同時探究了葉酸在酸奶發酵及冷藏過程中的變化規律，結果表明葉酸在酸奶發酵、后熟和冷藏過程中均有損失，發酵、后熟及冷藏過程中損失率分別為13.5%、1.5%、4.6%，總損失率為19.6%。理化及微生物檢測表明，酸奶黏度為5.78 Pa·s，酸度為78.5°T，蛋白質含量2.85 g/100 g，脂肪含量2.7 g/100 g，葉酸含量424.7 μg/100 g，乳酸菌總數為4.2×107CFU/g。

血糯米西米共發酵保健酸奶呈乳白色略帶淺紅色，凝乳均勻無雜質，質地細膩潤滑，酸奶味香濃，酸甜可口，同時兼具特有的谷物風味。酸奶中葉酸具有預防疾病、促進胎兒發育等保健功能，可滿足孕婦和乳母對葉酸的每日需求，為以后更多葉酸保健食品的開發提供了數據支持，也為功能性酸奶的開發提供一定的理論基礎。