凝固型風味荸薺發酵酸奶的工藝優化研究

秦璇璇，Maryna Samilyk，羅楊合

1 賀州學院，廣西賀州 542800

2 烏克蘭蘇梅國立農業大學，烏克蘭蘇梅 999146

0 引言

荸薺，別名馬蹄，地栗，是莎草科荸薺屬多年水生草本植物的地下球莖[1]，在中國的廣西、湖北、江蘇等地大量種植。荸薺呈扁圓形，深紫紅色皮，風味獨特、脆嫩、多汁而甜，富含多種營養成分。據測定，每百克荸薺鮮品中，含水分68 g，蛋白質1.5 g，脂肪0.1 g，碳水化合物21.8 g，富含鈣、磷、鐵等礦物質元素，B族維生素、C、胡蘿卜素等維生素[2]；荸薺皮中含有黃酮、多糖、皂苷、多酚等多種生物活性成分。黃酮是一種重要的生物活性成分，可消炎、鎮痛、抗氧化、抗腫瘤等，被廣泛應用到食品藥物等領域[3～6]。多糖是一種重要的生物活性物質，具有清除自由基、保護生物膜、延緩衰老、減肥、降血糖、促進消化等作用[7～12]。皂苷具有較高的醫學價值，是許多中草藥的重要組成部分，具有抗氧化、抗菌、降血糖、降血脂等藥理學作用[13]。多酚類具有抗腫瘤、抗突變、抗脂質過氧化、抗氧化等生物活性[14～16]。中醫學認為，荸薺味甘，性微寒，具有清熱生津，涼血解毒、化痰消積等作用[17]。臨床醫學上采用荸薺甘蔗百合汁治療慢性咽炎，效果佳[18]。

我國荸薺的主要消費方式為鮮銷，小部分以馬蹄糕、馬蹄飲料等作為食品原料開發[19，20]。劉海燕等[21]以鮮牛奶、荸薺果粒和沙棘果汁為原料，接入發酵劑，研發荸薺沙棘復合酸奶；李殿鑫等[22]對荸薺果脯的工藝進行優化；周文斌等[23]利用荸薺汁、脫脂牛乳等進行了荸薺風味發酵乳的研制。

酸奶是一種受大眾歡迎的乳制品，不僅具有純牛奶的豐富營養，其中的乳糖也能被乳酸菌利用，產生乳酸[24]，減少了乳糖不耐受癥狀的發生，同時乳酸還能消除人體自由基，增強抗氧化性，減少癌癥等疾病的發生，延緩衰老[25]。此外，乳酸菌發酵能也合成多種維生素[26，27]。將荸薺添加到發酵乳中，乳桿菌屬及乳酸鏈球菌屬發酵會對對果蔬中維生素種類及含量產生較大影響[28]，會大大提高發酵乳中的維生素的種類和含量，從而提升產品的保健性能。

荸薺以其清爽的風味為大眾所喜愛，為促進荸薺在乳制品中的開發和利用，本研究以荸薺為主要原料之一，選取荸薺添加量、蔗糖添加量、發酵時間、發酵溫度設計單因素試驗，以感官評價、黏度、酸度作為評價指標，在單因素試驗基礎上結合正交試驗優化凝固型荸薺發酵酸奶的加工工藝，開發一款風味獨特、營養豐富的荸薺保健發酵酸奶。

1 試驗

1.1 主要材料與試劑

荸薺、白砂糖（市售）；純牛奶，內蒙古蒙牛乳業有限公司；菌種（嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌），昆山佰生優生物科技有限公司。

1.2 主要儀器與設備

恒溫培養箱PH-O70A，上海一恒科學儀器有限公司；九陽高速破壁調理機、NDJ-8S數顯黏度計，邦西儀器科技有限公司；電子天平，賽多利斯科學儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 工藝要點

（1）荸薺的處理

選擇新鮮，無蟲眼，大小一致，表皮完好的荸薺為試驗原料，浸泡30 min，清洗干凈，去皮切丁，沸水熱燙3 min備用。

（2）容器的滅菌

250 mL玻璃罐頭瓶，清洗干凈，沸水中15 min滅菌，烘箱烘干，降溫待用。

（3）打漿

荸薺丁置于燒杯，加入蔗糖，加入純牛奶定容，轉移到破壁機，打漿處理10 min，濾布濾除大顆粒，轉移至玻璃罐頭瓶，75 ℃巴氏殺菌30 min，冷卻待用。

（4）發酵

加入發酵菌劑，攪拌均勻，恒溫箱中發酵，待得到凝固狀態良好的發酵酸奶，入冰箱冷卻24 h。

1.4 優選試驗

1.4.1 荸薺添加量對酸奶品質的影響

設定荸薺的添加量分別為6%、10%、14%、18%、22%（m/V），蔗糖添加量為8%（m/V），發酵溫度40 ℃，發酵時間5 h，樣品體積250 mL進行試驗，以荸薺添加量為0作為空白試驗，以感官評價、酸度和黏度作為評價指標，探究荸薺添加量對酸奶品質的影響。

1.4.2 糖添加量對荸薺酸奶品質的影響

設定糖添加量為4%、6%、8%、10%，荸薺添加量為10%，發酵溫度40 ℃，發酵時間5 h，樣品體積250 mL，以感官評價為評價指標，探究糖添加量對發酵酸奶品質的影響。

1.4.3 發酵時間對荸薺發酵酸奶品質的影響

設定發酵時間分別為4 h、5 h、6 h、7 h，發酵溫度為40 ℃，荸薺添加量為10%，蔗糖添加量為8%，樣品體積250 mL，以感官評價為評價指標，探究發酵時間對發酵酸奶品質的影響。

1.4.4 發酵溫度對荸薺酸奶品質的影響

設定發酵溫度為38 ℃、40 ℃、42 ℃、44 ℃，以荸薺添加量為10%，蔗糖添加量為8%，發酵時間5 h，樣品體積250 mL，以感官評價為評價指標，探究發酵溫度對產品質量的影響。

1.5 分析方法

1.5.1 感官評價

以專業人員共10 人組成質量評定小組，進行產品質量感官鑒定。感官評價表如下表1所示。

表1 荸薺發酵酸奶感官評價表

1.5.2 酸度測定

按GB 5009.239-2016第一法[28]進行測定。

1.5.3 黏度測定

用NDJ-8S數顯黏度計直接測定。

2 結果與分析

2.1 不同荸薺原漿添加量對發酵酸奶品質的影響

從表2可以看出，當樣品中荸薺添加量為14%時，樣品的感官品質是最好的，荸薺的添加量會對產品的組織狀態產生重要影響。當荸薺的添加量低于18%時，產品組織狀態均勻，口感細膩；當樣品的荸薺添加量高于18%，樣品出現分層，上層出現粗糙孔隙，口感粗糙，產品質量下降。由表3可以看出，隨著荸薺添加量的增加，酸奶黏度整體呈上升趨勢，荸薺添加量對發酵酸奶黏度產生顯著影響；隨著荸薺添加量的增加，酸奶的酸度呈現逐步下降的趨勢。荸薺添加量對發酵酸奶的酸度產生顯著影響。

表2 不同荸薺添加量的發酵酸奶的品質影響

表3 不同荸薺添加量對發酵酸奶黏度和酸度的影響

2.2 不同蔗糖添加量對發酵酸奶品質的影響

根據感官評價表11判斷不同蔗糖添加量對發酵產品感官品質的影響蔗糖添加量對于產品的黏度，酸度，組織狀態，風味等均為顯著影響，糖的添加主要影響產品的口感滋味。當糖的添加量為6%時，口感滋味是最好的。

2.3 不同發酵時間對發酵酸奶品質的影響

根據表1判斷不同發酵時間對發酵酸奶組織狀態和滋味的影響。發酵時間對于酸奶成品的品質具有顯著影響，發酵時間主要影響產品的組織狀態和風味，當發酵時間是6 h時，發酵酸奶的組織狀態是最好的，同時產品滋味最好。

2.4 不同發酵溫度對發酵酸奶品質的影響

考察不同發酵溫度對發酵酸奶組織狀態和風味及酸度方面的影響。當發酵溫度低于40℃時，荸薺酸奶的發酵會受到影響，菌種活力不足，表現為荸薺酸奶凝固性差，呈流體狀態；隨著發酵溫度的升高，荸薺發酵酸奶的感官品質無明顯變化，組織凝固狀態有所提升，口感酸度上升， 荸薺的風味逐漸淡化，由于溫度升高導致的揮發性物質的揮發。40℃是合適的發酵溫度，此時所得到的酸奶荸薺風味濃郁，酸味柔和，組織狀態好。

2.5 正交試驗

根據單因素試驗優化的結果，選擇三個因素：A-發酵時間、B-蔗糖添加量、C-荸薺添加量作為單因素，進行三因素三水平的試驗，因素水平表如下表4示，選定試驗方案為L9（34）。設定發酵溫度為40 ℃，荸薺添加量的三水平為6%、10%、14%，蔗糖添加量的三水平為6%、8%、10%，發酵時間的三水平為5 h、6 h、7 h，根據表1判斷感官品質，同時考察酸奶的酸度和黏度。

表4 荸薺發酵酸奶正交試驗因素與水平

通過對表5的試驗數據分析可知，對產品感官品質影響大小的因素順序為蔗糖添加量＞蔗糖添加量與發酵時間的交互作用＞馬蹄添加量＞發酵時間，最佳組合為發酵時間6 h，蔗糖添加量10%，荸薺添加量1 0%，此時產品組織細膩，滋味適宜，馬蹄風味足。對產品黏度影響大小的順序為發酵時間＞荸薺添加量＞蔗糖添加量，發酵時間越久，產品黏度越大。對產品酸度影響大小的順序為：發酵時間＞馬蹄添加量＞糖添加量，發酵時間越久，產品酸度越高；馬蹄添加量越多，產品酸度越高。

3 結論

荸薺以其清爽而獨特的荸薺清香，非常適合于開發發酵乳制品，糖添加量對于荸薺風味發酵乳的品質影響是最大的，發酵時間主要影響產品的酸度和黏度，荸薺風味發酵酸奶的最佳發酵組合為：發酵時間6 h，糖添加量10%，馬蹄添加量10%，在此發酵條件下所得到的荸薺風味發酵乳組織狀態細膩，口感柔和，具有荸薺清爽濃郁的風味。