無糖奶啤的研制

牟泓羽，李 媛，余智瑾，趙存朝，彭 磊

1 云南農業大學，云南昆明 650201

2 昆明生物制造研究院有限公司，云南昆明 650201

3 云南省高原特色農業產業研究院，云南昆明 650201

4 云南省特色資源食品生物制造工程研究中心，云南昆明 650201

0 引言

奶啤是一種以牛奶和小麥為主要原料，經乳酸菌和酵母發酵而成的低酒精乳飲料，其風味獨特，還富含豐富的營養物質[1~3]。近年來，隨著消費水平的提升以及大健康產業的發展多糖食品引起肥胖、齲齒和影響鈣吸收[4，5]的問題得到普遍重視，消費者越來越傾向于低糖的消費習慣，對低糖食品的需求量越來越大。為滿足多樣的消費市場，市面上已經出現了大量無糖類食品[6]，但還未出現無糖奶啤的產品。木糖醇的熱量是蔗糖的60%，并且木糖醇不需要胰島素來參與代謝，不會升高血糖，還有保肝護肝等功能[7，8]。本研究在前人奶啤生產工藝、配方、發酵菌株等方面研究的基礎上進行優化[9~12]，首創以木糖醇代替蔗糖的一款無糖特色奶啤，研制出的無糖奶啤營養豐富、風味獨特、口感良好，豐富了乳飲料的種類。

1 試驗與方法

1.1材料

鮮牛乳，優牧品源有限公司；小麥、薩茲啤酒花、卡斯卡特啤酒花、艾爾酵母，煙臺帝伯仕自釀機有限公司；木糖醇，南京甘汁園糖業有限公司；保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌混合菌，帝斯曼公司；酚酞，上海碧云天生物技術有限公司；NaOH、硫酸銅、硫酸鉀、甲基紅溴甲酚綠指示劑，天津市鳳船化學試劑科技有限公司；硫酸、硼酸，川東化工有限公司；三氯蔗糖，山東萍聚生物科技有限公司：復配乳化增稠劑，丹尼斯克（中國）有限公司。

1.2 儀器與設備

HJJ-6數顯恒溫水浴鍋，常州智博瑞儀器制造有限公司；WT20002電子天平，杭州萬特衡器有限公司；WT20002高壓均質機，杭州萬特衡器有限公司：粉碎機，永康市鉑歐五金制品有限公司；pH計，上海越平儀器有限公司；DPX-9162B-1恒溫培養箱，上海福瑪試驗設備有限公司；ATN-300型全自動凱式定氮儀，上海一恒科學儀器有限公司；電熱鼓風干燥箱，其林貝爾儀器制造有限公司。

1.3方法

1.3.1 工藝流程

工藝流程圖見圖1。

圖 1 工藝流程圖

1.3.2 操作要點（1）發酵乳的制備：鮮牛乳預熱，添加10%木糖醇后均質，滅菌冷卻后在溫度37~42 ℃時加入1‰嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌、乳酸菌，將其移至恒溫培養箱中于42 ℃的溫度發酵5 h，酸奶剛凝固時移至冰箱冷卻后熟12 h取出，常溫破乳，冷藏備用。

（2）糖化：將粉碎好的麥芽加入約50 ℃的恒溫水浴鍋中，先將其在52 ℃加熱20 min，再65 ℃加熱30 min；然后將溫度調整到78 ℃加熱10min，完成糖化。

（3）麥汁煮沸和酒花添加：煮沸5 min后按添加0.2 g/L卡斯卡特啤酒花，煮沸30 min，再添加0.2 g/L薩茲啤酒花，煮沸45 min。

（4）小麥啤酒發酵：添加0.2%艾爾酵母，20 ℃發酵5 天，啤酒中二氧化碳氣泡減少，析出物增多，液面覆有一層淺色蓋泡，停止發酵。

（5）啤酒原液與發酵乳后酵（二次發酵）：啤酒原液與發酵乳按照5∶1的比例混合，在28 ℃下二次發酵10 h。

（6）添加復配增稠劑、均質：發酵液中添加5%木糖醇，0.3%復配乳化增稠劑，并在20 Mpa條件下均質兩次。

1.3.3 單因素試驗設計

以感官評分為主要指標，探究考察啤酒原液與發酵乳的體積比（3∶1、4∶1、5∶1、6∶1、7∶1）；后酵溫度（24 ℃、26 ℃、28 ℃、30 ℃、32 ℃）；后酵時間（6 h、8 h、10 h、12 h、14 h）；木糖醇添加量（3%、4%、5%、6%、7%）；復配乳化增稠劑（0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%）等因素對奶啤感官品質及滴定酸度的影響。在單因素基礎上，結合響應面對奶啤的制備工藝進行優化，確定最佳工藝。

1.3.4 響應面優化

采用單因素試驗結果，利用響應面Box-Behnken設計試驗，以啤酒原液與發酵乳的體積比、后酵溫度、后酵時間作為試驗因素，感官評分作為響應值，進行3因素3水平的試驗設計，并挑選出最適合的試驗數據。響應面分析因素及水平見表1。

表1 Box-Behnken 因素水平表

1.3.5 感官評分

無糖奶啤感官評定參照《Q/EMYR 0002 S-2020 發酵型奶啤酒》和《Q/NXDY 0001 S-2019奶啤（乳酸菌飲料）》中的相關方法進行評定，分別從色澤（25分），口感（30分），風味（25分），組織狀態（20分）4 個方面進行無糖奶啤的感官評定。組織10 位具有一定專業知識的人員經培訓組成感官評定小組對本次研究所做的奶啤進行打分及綜合評價。

表2 無糖奶啤感官評分標準

1.3.6 奶啤理化測定

酒精度的測定：采用《GB/T4928—2001啤酒分析方法》中的蒸餾法；酸度的測定：《GB5009.239—2016食品安全國家標準食品 酸度的測定》中的酚酞指示劑法；蛋白質的測定：采用《GB 5009.5—2016 食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》中的凱氏定氮法。

1.3.7 微生物測定

大腸桿菌的檢測參照《GB4789.3—2016食品安全國家標準 食品微生物學檢驗大腸菌群計數；金黃色葡萄球菌的檢測參照《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》中的平板計數法；菌落總數參照《GB 4789.2—2016食品安全國家標準食品微生物學檢驗菌落總數測定》；沙門氏菌的檢測參照《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》；霉菌的檢測參照《GB 4789.15—2016食晶安全國家標準 食晶微生物學檢驗霉菌和酵母計數》。

1.3.8 數據處理

采用Excel2019對單因素的試驗數據進行分析和整理，采用SPSS21.0軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

如圖1所示，隨著啤酒原漿與發酵乳的體積比增大，奶啤的感官評分呈先升高后下降的趨勢，啤酒與酸奶的比例在3∶1時，奶啤的酒味不足，奶酸味較重，且有一些絮凝物[13]，在啤酒與酸奶的體積比為5∶1時感官評分達到最高值，奶啤的風味有濃郁的發酵乳香和啤酒香、色澤均勻、色澤呈乳白色，乳香較適宜，酒香宜人，隨后感官評價呈現下降趨勢，隨著啤酒的添加量增加，奶啤的酒味過重，奶味不足，酒精度數也逐漸增加，且顏色偏褐色。因此，綜合考慮，選擇啤酒與酸奶的體積比為5∶1。

隨著發酵溫度的增加，奶啤的感官評價先上升后下降。在28 ℃發酵條件下，風味協調，甜味較適中，在這個溫度下，感官得分最高。隨著溫度升高，滴定酸度也隨之增加，在32 ℃時酸度達到69.16 °T，此時酸味較重，成品偏酸，且溫度過高易造成雜菌污染[14]。因此，綜合考慮，選擇后酵溫度為28 ℃。

發酵時間低于10 h時，發酵時間短，后發酵不充分，奶啤特有的酒香味和乳味不夠明顯，當發酵溫度時間至10 h時，酒味及乳味協調，酸度和甜度較為適宜，感官評分最高。發酵時間超過10 h時，滴定酸度不斷增加，導致成品的酸度太高，會有較明顯的酸味和酵母味，口感粗糙且風味差。因此，綜合考慮，選擇后酵時間為10 h。

由圖1可以看出，木糖醇的添加量5%，復配乳化增稠劑的添加量0.3%時，感官評價最好，在此條件下的成品，甜味適中，組織形態最好，具有很好的穩定性[15]。

圖1 不同因素對產品感官評價的影響

2.2 響應面優化與結果分析

2.2.1 響應優化及結果

基于Box-Behnken設計，在單因素試驗的基礎上，利用Design Expert 軟件進行分析，選取啤酒原液與發酵乳體積比、后酵溫度、后酵時間3 個因素進行分析，以感官評分（Y）為響應值，采用響應面對制備工藝進行優化。試驗設計及結果見表3。

表3 響應面試驗方案及結果

2.2.2 模型的建立及顯著的性檢驗

響應曲面法的試驗設計及結果見表3，對試驗數據進行多元回歸擬合，設啤酒與酸奶體積比、二次發酵溫度和二次發酵時間分別為A、B、C，以感官評分為響應值進行多元回歸擬合，回歸模型系數及顯著性檢驗結果見表4，得到二次多項回歸模型：Y=90.29+0.95A+2.17B+1.92C-1.36AB+0.71AC+1.34BC-3.15A2-4.49B2-3.63C2。

進一步對該模型及回歸系數進行回歸分析，結果見表4，從表4可以看出該回歸模型P<0.0001（極顯著），其失擬項P=0.27090.05（不顯著），說明模型擬合程度良好，可以對回歸方程相應回歸值進行預測，同時模型回歸系數R2=0.9855，調節后的R2=0.9668（大于0.8000），表明96.68%的數據可用該模型解釋，這說明該模型能很好地解釋這一模型。通過分析相關數據可以看出，一次項后酵溫度、后酵時間對感官評分具有極顯著影響（P<0.01），啤酒原液與發酵乳體積比對感官評分具有顯著影響（P<0.05），分析各因素的主效應關系為：B>C>A，即后酵溫度>后酵時間>啤酒原液與發酵乳體積比。其二次項交互作用BC、AB對感官評分具有極顯著的影響（P<0.05），AC對感官評分的影響不顯著（P>0.05），且二次項交互作用對感官評分影響大小程度為BC>AB>AC。

表4 回歸模型方差分析表

2.2.3 驗證試驗結果

根據回歸方程模型，得到預測的最優條件為：啤酒原液與發酵乳體積比為5.129、后酵溫度為28.541 ℃、后酵時間為10.654 h，根據試驗實際條件，將條件修正為啤酒原液與發酵乳體積比5.1∶1、后酵溫度為28.5 ℃、后酵時間為10.7 h，在此最優條件下經3 次平行試驗實際感官評分為91分，與預測值總感官評分為90.954分相差在5%范圍內，證實了預測值和試驗值之間的良好相關性。

表5 最佳條件的確定和回歸模型驗證

2.3 無糖奶啤的理化和微生物檢測結果

經檢測，無糖奶啤的蛋白質含量為0.9%，可溶性固形物8.9%，酸度為55°T，未檢測出有害菌，菌落總數再規定范圍內，酒精度為1.212%，理化指標和微生物指標均符合國家標準，是一款口感風味良好，安全健康的產品。

表6 理化衛生指標結果

3 結論

無糖奶啤是以鮮牛奶、麥芽、酒花為主要原料，利用以木糖醇替代蔗糖通過二次生物發酵技術釀制的一種高附加值，低醇的乳制飲品。通過單因素和響應面試驗確定最佳工藝為：小麥料液比為1∶5（kg/L），將麥芽料液進行糖化、過濾、麥芽汁煮沸后，投入0.2 g/L卡斯卡特啤酒花、添加0.2 g/L捷克薩茲啤酒花煮沸45 min，將0.2%的艾爾酵母液添加在過濾冷卻的麥汁中，20 ℃的條件下發酵5 天，然后與發酵乳（5∶1）混合，在28 ℃下后酵10 h后過濾，加入1‰的三氯蔗糖、5%木糖醇、0.3%復配乳化增稠劑，20 Mpa均質兩次，滅菌后得到成品。通過對無糖奶啤飲料的蛋白質，可溶性固形物，滴定酸度，大腸桿菌，細菌總數，酒精度等方面進行檢測，均符合要求。