褐色凝固型酸奶的制備工藝研究

鄧 凱，何相偉，李原野，陳文璐，欒晶華，劉妍妍

1 黑龍江惠豐乳品有限公司，黑龍江大慶 1633192 黑龍江八一農墾大學食品學院，黑龍江大慶 1633193 威海職業學院，山東威海 264200

0 引言

酸奶是以牛乳為主要原料，經過巴氏殺菌后，在乳酸菌的作用下經發酵制成的一類乳制品[1]。其營養豐富，質地平滑，風味獨特，長期飲用可降低血清中膽固醇的含量，平衡腸道菌群，促進人體消化吸收，增強機體免疫能力，因此深受人們喜愛[2～5]。

褐色酸奶是近年來興起的一種新型酸奶，其源自俄羅斯的一種傳統酸奶制作工藝，在制作過程中通過長時間高溫熱處理，使得牛奶中的蛋白質與還原糖發生美拉德反應，再經發酵制成褐色并伴有焦糖風味的酸奶[6，7]。與傳統酸奶相比最大的特點為不添加任何色素，通過配料和優化工藝條件，使酸奶形成獨有的風味和色澤[8]。褐色酸奶含有多種維生素，以及鉀、鈉、鐵等多種微量生素，還富含糖和有機酸，并且發生美拉德反應所產生的一些中間產物如還原酮及揮發性的含氮、含硫雜環化合物具有抗氧化的作用[9，10]。

目前國內市場上已有炭燒酸奶、俄羅斯烤酸奶和褐色乳飲料等產品[11～16]，相同之處在于多為攪拌型褐色酸奶和褐色乳飲料，而凝固型褐色酸奶較少，凝固型酸奶以其特有的細膩滑爽，質地稠厚飽受消費者的喜愛。褐色酸奶制作過程中需要采用高溫美拉德反應獲得獨特的顏色和香氣，而一旦高溫反應時間過長，則會產生大量的大分子風味物質5-羥甲基糠醛（5-HMF），對人體健康存在一定危害[17～19]，如何在保證褐色酸奶風味口感的同時降低有害物質的產生，成為了時下研究的熱點。

本研究以鮮牛乳為原料，通過單因素及正交試驗，對還原糖用量、褐變溫度、褐變時間、發酵劑接種量、果膠添加量、發酵時間及發酵溫度進行優化分析，確定最佳的褐色凝固型酸奶加工工藝，以期獲得一款具有俄羅斯傳統特色的褐色凝固型酸奶產品。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

鮮牛乳，黑龍江省完達山乳業股份有限公司；乳酸乳球菌乳脂亞種（Lactococcus lactissubsp. Cremoris），乳酸乳球菌乳酸亞種（Lactococcus lactissubsp. Lactis），嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus），俄羅斯索尤茲斯納布集團提供；果膠，廣東華盛食品有限公司；葡萄糖，山東祥瑞藥業有限公司；白砂糖，市售。所有試劑均為分析純。

1.2 主要儀器與設備

DK-S24電熱水浴鍋，上海森信實驗儀器有限公司；AR323CN電子天平，奧豪斯儀器上海有限公司；DH-2509（303-0）恒溫箱，北京科偉有限公司；SN-LSC離心機，上海尚儀有限公司；BCD-195QM電冰箱，青島海爾股份有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程及操作要點

鮮牛乳→添加葡萄糖→預熱均質→褐變→降溫→配料（白砂糖與果膠）→均質→殺菌→冷卻→接種→發酵→冷藏后熟→檢驗→成品

（1）預熱均質：將適量葡萄糖倒入預熱至65～75 ℃的鮮牛乳中混合，調節均質壓力10～15 MPa，均質5～10 min。

（2）褐變：均質完成后，將溫度升至80～100 ℃，褐變3～7 h，進行褐變反應。

（3）降溫、配料：將褐變處理后的牛乳降溫至45 ℃，添加適量白砂糖和果膠。

（4）殺菌：對褐色牛乳進行殺菌處理，處理條件為95 ℃、5～10 min。并保證處理后所有操作無菌。

（5）接種：將褐變牛乳降溫至40 ℃左右，乳酸乳球菌乳脂亞種、乳酸乳球菌乳酸亞種和嗜熱鏈球菌按1∶1∶1比例接種并攪拌均勻。

（6）發酵、冷藏后熟：將接種后的牛乳放入42 ℃恒溫培養箱進行發酵培養，5～9 h后終止發酵，置于4 ℃冰箱冷藏后熟，以賦予酸奶良好的口感和風味，24 h取出即為褐色凝固酸奶成品。

（7）檢驗：對酸奶進行感官評定并檢測酸奶的乳清析出率，找到制作褐色酸奶因素中的最適水平。

1.3.2 褐變條件的研究

（1）葡萄糖添加量對褐變程度的影響

在90 ℃下褐變5 h，葡萄糖添加量分別為2%、4%、6%、8%、10%，觀察牛乳的褐變程度，以確定葡萄糖最佳添加量。

（2）褐變溫度對褐變程度的影響

在褐變時間為5 h，葡萄糖添加量為6%，調整反應溫度分別為80 ℃、85 ℃、90 ℃、95 ℃、100 ℃，觀察牛乳的褐變程度，以確定褐變最佳溫度。

（3）褐變時間對褐變程度的影響

在褐變溫度為90 ℃，葡萄糖添加量為6%，調整褐變反應時間分別為3 h、4 h、5 h、6 h、7 h，觀察牛乳的褐變程度，以確定褐變最佳時間。

1.3.3 褐色凝固型酸奶單因素試驗

（1）接種量對褐色凝固型酸奶的影響

在42 ℃發酵7 h，添加0.2%的果膠，研究接種量分別為1%、3%、5%、7%、9%時對褐色凝固型酸奶品質的影響，通過測定產品的乳清析出率及感官得分，來判斷最佳接種量。

（2）果膠添加量對褐色凝固型酸奶的影響

在42 ℃發酵7 h，接種5%的發酵劑，研究果膠添加量分別為0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%時對褐色凝固型酸奶品質的影響，通過測定產品的乳清析出率及感官得分，來判斷果膠最佳添加量。

（3）發酵時間對褐色凝固型酸奶的影響

在發酵溫度為42 ℃，添加0.2%的果膠，接種50%的發酵劑，研究發酵時間分別為5 h、6 h、7 h、8 h、9 h時對褐色凝固型酸奶品質的影響，通過測定產品的乳清析出率及感官得分，來判斷發酵最佳時間。

（4）發酵溫度對褐色凝固型酸奶的影響

在發酵時間為7 h，添加0.2%的果膠，接種5.0%的發酵劑，研究發酵溫度分別為40 ℃、41 ℃、42 ℃、43 ℃、44 ℃時對褐色凝固型酸奶品質的影響，通過測定產品的乳清析出率及感官得分，來判斷發酵最佳溫度。

1.3.4 褐色凝固型酸奶正交設計試驗

在確定褐色牛乳的最佳葡萄糖添加量、褐變時間和褐變溫度后，以接種量、果膠添加量、發酵時間、發酵溫度四因素，進行L9（34）的正交試驗。正交試驗因素水平表見表1。

表1 正交實驗因素水平

1.4 指標測定方法

1.4.1 牛乳褐變的程度

牛乳褐變的程度如表2所示，以“+”的多少表示色澤變化程度，以“★”的多少表示風味變化程度。褐變的程度適中最好，色澤為褐色為最好，用3 個“+”表示，風味為焦甜味適中為最好，用3 個“★”表示。

表2 牛乳褐變的程度

1.4.2 褐色凝固型酸奶的感官評定

由10 人組成的評定小組對褐色凝固型酸奶的色澤、風味、黏稠、爽滑感、組織狀態、整體喜好度進行感官評價，依據表3的評價體系對褐色凝固型酸奶進行打分，總分為100分，10 人分別進行打分，最后得分取平均值。褐色凝固型酸奶的感官評定標準如表3所示。

表3 褐色凝固型酸奶的感官評分標準

1.4.3 乳清析出率的測定

選擇玻璃離心管，并取5 mL酸奶，用離心機以1000 r/min離心15 min，測定乳清析出質量，計算乳清析出率[18]。

乳清析出率（%）=乳清析出質量/標品質量×100%

2 結果與分析

2.1 褐變條件的優化

2.1.1 葡萄糖添加量對褐變程度的影響

葡萄糖添加量對褐變程度的影響如表4所示。

表4 葡萄糖添加量對褐變程度的影響

不同葡萄糖添加量會影響成品的色澤、風味等品質，葡萄糖添加量過少則會使成品不夠甜，且褐變反應弱；葡萄糖添加量過高會使成品過甜，且褐變過度。由表4可知，在90 ℃褐變5 h時，當葡萄糖添加量為6%時，褐變程度適中，色澤為褐色，風味是適中焦甜味，感官最優。

2.1.2 褐變溫度對褐變程度的影響

褐變溫度對褐變程度的影響如表5所示。

表5 褐變溫度對褐變程度的影響

不同褐變溫度會影響產品的色澤、香味等品質，褐變溫度過低會使產品褐變程度弱，香氣少，不香甜；褐變溫度過高會使產品褐變過度，且產生不良物質。由表5可知，在褐變時間為5 h，添加6%的葡萄糖時，褐變溫度為95 ℃時，褐變程度適中，色澤為褐色，風味是適中焦甜味，感官最優。

2.1.3 褐變時間對褐變程度的影響

褐變溫度對產品的感官影響如表6所示。

表6 褐變時間對褐變程度的影響

不同褐變時間會影響產品的色澤、風味等品質，褐變時間過短會使產品褐變程度弱，顏色淺，焦甜味不足；褐變時間過長會使產品褐變過度，顏色過深。由表6可知，在葡萄糖的添加量為6%，褐變溫度為90 ℃的條件下，當褐變時間為5 h時，褐變程度適中，色澤為褐色，風味是適中焦甜味，感官最優。

2.2 褐色凝固型酸奶單因素試驗結果與分析

2.2.1 接種量對褐色凝固型酸奶品質的影響

接種量對產品的影響如圖1所示。

圖1 接種量對褐色凝固型酸奶品質的影響

不同接種量會影響產品的酸度、黏度、口感、風味等品質，接種量低會使產品酸度不夠，酸奶香氣不足；接種量高會使產品酸度高，口感變差。由圖1可知，在42 ℃發酵7 h，添加0.2%的果膠時，當接種量為5%時，感官得分最高，乳清析出率最小。接種量的多少會影響乳清析出率，接種量過低對乳清析出率的影響較小，接種量過高對乳清析出率的影響較大，使乳清析出明顯，使產品穩定性下降。因此，最適宜的接種量為5%。

2.2.2 果膠添加量對褐色凝固型酸奶品質的影響

果膠添加量對產品乳清析出率與感官得分的影響如圖2所示。

不同果膠添加量會影響產品的黏度、穩定程度等品質，果膠添加量低會使產品穩定性差、組織狀態不是很好；果膠添加量高使產品黏度高，口感不好，如果添加量過高，甚至還會使其凝固。由圖2可知，在42 ℃發酵7 h，接種5%的發酵劑時，當果膠添加量為0.25%時，感官得分最高；當果膠添加量為0.3%時，乳清析出率最小。隨果膠添加量提高，乳清析出率會逐漸減小，而添加量在0.25%和0.3%時的乳清析出率相差很小，因此，最適宜的果膠添加量為0.25%。

圖2 果膠添加量對褐色凝固型酸奶品質的影響

2.2.3 發酵時間對褐色凝固型酸奶品質的影響

發酵時間對產品的影響如圖3所示。

圖3 發酵時間對褐色凝固型酸奶品質的影響

不同發酵時間會影響著產品口感、組織狀況等性狀，發酵時間短會使發酵不完全，得不到酸奶香氣；發酵時間長會使產品出現析出水分，體系不穩定。由圖3可知，在發酵溫度為42 ℃，添加0.2%的果膠，接種5%的發酵劑時，當發酵時間為6 h時，乳清析出率最小且感官得分最高。發酵時間的長短會影響乳清析出率，發酵時間過短對乳清析出率的影響較小，發酵時間過短對乳清析出率的影響較大，使乳清析出明顯，使產品穩定性下降。因此，最適宜的發酵時間為6 h。

2.2.4 發酵溫度對褐色凝固型酸奶品質的影響

發酵溫度對產品的影響如圖4示。

圖4 發酵溫度對褐色凝固型酸奶品質的影響

不同發酵溫度會影響產品酸度、口感、整體狀態等品質。由圖2可知，在發酵時間為7 h，添加0.2%的果膠，接種5.0%的發酵劑時，當發酵溫度為42 ℃時，乳清析出率最小且感官得分最高。發酵溫度的高低會影響乳清析出率，發酵溫度過低對乳清析出率的影響較小，接種量過高對乳清析出率的影響較大，使乳清析出明顯，使產品穩定性下降。因此，最適宜的發酵溫度為42 ℃。

2.3 褐色凝固型酸奶正交試驗結果與分析

在單因素試驗的基礎上，以接種量、果膠添加量、發酵時間、發酵溫度為因素，選取L9（34）的試驗方案進行正交試驗，以褐色酸奶的感官評定得分和乳清析出率為指標，結果如表7所示。

由極差分析得，差值越大，對試驗結果的影響也就越大，由表7可知，四種單因素對褐色酸奶感官評分影響的主次順序為：接種量＞發酵溫度＞果膠添加量＞發酵時間；影響褐色酸奶乳清析出率的主次順序為：接種量＞果膠添加量＞發酵時間=發酵溫度。所以接種量對褐色酸奶的影響最明顯。

表7 正交試驗結果分析表

以感官得分為指標的正交試驗得出制作褐色酸奶的最佳條件為A2B3C1D2，以乳清析出率為指標的正交試驗得出制作褐色酸奶的的最佳條件為A2B3C3D2，因為感官得分與乳清析出率相比，感官得分的影響較大，因此，得出褐色酸奶研發的最佳條件是A2B3C1D2，即接種量5%，果膠添加量0.2%，發酵時間6 h，發酵溫度42 ℃。進行驗證試驗，此條件下得到的褐色酸奶感官評定分數為93分，乳清析出率為5.3%。以此配方得到的產品顏色呈褐色，有明顯的酸奶香氣和焦糖香味，口感順滑，組織狀態良好，無沉淀，無析出，酸甜適度。

3 結論

本研究通過試驗確定了褐色酸奶的褐變條件，當葡萄糖添加量為6%，褐變溫度95 ℃，褐變時間5 h時，酸奶顏色呈褐色，顏色適中，有濃郁焦糖味；之后在單因素基礎上通過正交試驗優化褐色凝固型酸奶的最佳條件為：接種量5%，果膠添加量0.2%，發酵時間6 h，發酵溫度42 ℃。此條件下得到的褐色酸奶顏色適中，焦糖風味明顯，質地均勻，酸甜適宜，口感爽滑細膩。感官評定分數為93分，乳清析出率為5.3%。