基于大豆制備酸奶的工藝優(yōu)化研究

宋 歡，陽生瓊，溫 磊，向 佳，廖 玲，宗緒巖

（1. 四川戎測質(zhì)檢技術(shù)服務(wù)有限公司，四川 宜賓 644000；2. 宜賓中山醫(yī)院，四川 宜賓 644000；3. 四川輕化工大學(xué)釀酒生物技術(shù)及應(yīng)用四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 宜賓 644000）

0 引言

大豆酸奶是大豆經(jīng)過浸泡、加熱、精磨、過濾制成豆?jié){，再將其滅菌，經(jīng)乳酸菌發(fā)酵而成的食品[1]，其營養(yǎng)成分比普通豆乳更加趨于完善，同時(shí)乳酸菌給豆乳帶來了醇香、清澈的酸香味，破壞了大豆中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，產(chǎn)生了一些生理活性物質(zhì)，如SOD、有機(jī)酸、芳香物質(zhì)、活化酶、多糖等[2]。大豆酸奶對人的機(jī)體功能有明顯的正向調(diào)節(jié)作用，在一定程度上可以達(dá)到防病治病的功效。

近年來，隨著生活水平的提高，消費(fèi)者已不再滿足于食品的色、香、味、形，食品內(nèi)在的質(zhì)量科學(xué)性、結(jié)構(gòu)合理性及食品是否綠色健康等已經(jīng)引起了消費(fèi)者的重點(diǎn)關(guān)注。大豆酸奶本身就是一種天然的保健食品，可以預(yù)見，研制營養(yǎng)更加全面、風(fēng)味更加獨(dú)特、具有多種保健功能的大豆酸奶將是乳酸飲料生產(chǎn)行業(yè)未來的一個(gè)有重大意義的發(fā)展方向[3]。

目前，大豆酸奶的生產(chǎn)工藝雖然已經(jīng)基本成熟，但仍存在一些技術(shù)問題，如如何消除豆乳的豆腥味和苦澀味、如何提高乳酸菌的產(chǎn)酸速率、如何改善大豆酸奶的風(fēng)味等[4-5]。采用多種發(fā)酵劑進(jìn)行大豆酸奶的發(fā)酵，探究了不同發(fā)酵劑、料液比，加糖量、發(fā)酵時(shí)間及發(fā)酵溫度對大豆酸奶成品的影響，確定了一種性狀尚佳、口感豐富、質(zhì)地細(xì)膩的大豆酸奶生產(chǎn)工藝，該大豆酸奶有望進(jìn)一步擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

黃豆、白砂糖，購自市場；菌種RSJ1、RSJ2、RSJ3，實(shí)驗(yàn)室保存；碳酸氫鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉、濃硫酸、鹽酸、鄰苯二甲酸氫鉀、硫酸鉀、硫酸銅、甲基紅、溴甲酚綠、硼酸、酚酞、95%乙醇等化學(xué)試劑均為分析純，成都市科隆化學(xué)品有限公司提供。

多功能磨漿機(jī)，曲阜市豆香緣食品機(jī)械制造廠產(chǎn)品；SPX-50 型生化培養(yǎng)箱，重慶英檢達(dá)儀器有限公司產(chǎn)品；OLB9870 型全自動定氮儀，濟(jì)南童鑫生物科技有限公司產(chǎn)品。

1.2 大豆酸奶的制備工藝流程

大豆→挑選→0.5%碳酸鈉浸泡10 h→清水洗凈→90 ℃水中預(yù)熱5 min→100 ℃水磨漿→75 目過濾2 次→10%白砂糖煮沸15 min→冷卻至42～44 ℃→接種→42 ℃發(fā)酵12 h→4 ℃冷藏12 h→感官評價(jià)。

1.3 操作要點(diǎn)

1.3.1 菌種的活化與計(jì)數(shù)

參照王博君[6]和謝九艷等人[7]的方法，在100 mL的三角瓶中加入25 mL MRS 培養(yǎng)基，于115 ℃下滅菌15 min，分別接入實(shí)驗(yàn)室提供的菌種RSJ1、RSJ2和RSJ3，于37 ℃下培養(yǎng)24 h，作為第一代菌種，同理將第一代菌種接入滅菌的MRS 培養(yǎng)基中培養(yǎng)24 h，作為第二代菌種，再將第二代菌種接入MRS培養(yǎng)基中培養(yǎng)8 h，作為發(fā)酵菌種，將其放入冰箱保存待用。

取1 mL 發(fā)酵菌種加入到9 mL 的無菌水中稀釋為10-1菌液，將10-1菌液混合均勻，再將10-1菌液1 mL 加入到9 mL 無菌水中，稀釋為10-2菌液，逐級稀釋到 10-8，取 10-6，10-7，10-8菌液 0.2 mL 涂布，同時(shí)移取0.2 mL 生理鹽水涂布作空白試驗(yàn)，每組做2 個(gè)平行試驗(yàn)，放入37 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48 h，然后計(jì)數(shù)。

1.3.2 原料的選擇與浸泡

挑選無蟲斑、無霉變、顆粒飽滿、表面光滑的大豆作為原材料，加入0.5%碳酸氫鈉浸泡10 h。

1.3.3 磨漿、過濾、調(diào)配

參照曾祥博等人[8]的方法，待大豆全部脹開，棄去堿液，用水清洗干凈，于95 ℃水中預(yù)熱5 min，抑制脂肪氧化酶的活性，再用100 ℃的水磨漿，經(jīng)75 目篩過濾2 次，將白砂糖與豆?jié){混勻。

1.3.4 殺菌、冷卻、接種

將混合液在100 ℃下煮沸15 min，冷卻至室溫后接入發(fā)酵菌種，混合均勻。

1.3.5 發(fā)酵、冷藏

在42 ℃下培養(yǎng)12 h，結(jié)束后測定pH 值、滴定酸度和感官評價(jià)。將發(fā)酵凝固的大豆酸奶放入4 ℃冰箱中冷藏12 h，使風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)一步形成[9]。

1.4 單因素試驗(yàn)

1.4.1 發(fā)酵菌株對大豆酸奶的影響

將干大豆和水按照1∶10 的比例配制磨漿，然后按照干大豆10%添加白砂糖，分別添加RSJ1、RSJ2 和RSJ3 使其達(dá)到106CFU/g，于 42 ℃下培養(yǎng)12 h，放入4 ℃冰箱中冷藏24 h 后進(jìn)行感官評價(jià)。

1.4.2 料水比對大豆酸奶的影響

分別將干大豆和水按照1∶8，1∶9，1∶10，1∶11，1∶12，1∶13，1∶14 的比例配制磨漿，添加10%白砂糖（以干大豆計(jì)），添加RSJ2 使其達(dá)到106CFU/g，于42 ℃下培養(yǎng)12 h，放入4 ℃冰箱中冷藏24 h 后進(jìn)行感官評價(jià)。

1.4.3 加糖比對大豆酸奶的影響

將干大豆和水按照1∶10 的比例配制磨漿，分別添加8%，9%，10%，11%，12%白砂糖（以干大豆計(jì)），添加RSJ2 使其達(dá)到106CFU/g，于42 ℃下培養(yǎng)12 h，放入4 ℃冰箱中冷藏24 h 后進(jìn)行感官評價(jià)。

1.4.4 發(fā)酵溫度對大豆酸奶的影響

將干大豆和水按照1∶10 的比例配制磨漿，添加10%白砂糖（以干大豆計(jì)），添加RSJ2 使其達(dá)到106CFU/g，分別在 36，38，40，42，44，46 ℃下培養(yǎng)12 h，放入4 ℃冰箱中冷藏24 h 后進(jìn)行感官評價(jià)。

1.4.5 發(fā)酵時(shí)間對大豆酸奶的影響

將干大豆和水按照1∶10 的比例配制磨漿，添加10%白砂糖（以干大豆計(jì)），添加RSJ2 使其達(dá)到106CFU/g，于 42 ℃下分別培養(yǎng) 9，10，11，12，13，14 h，放入4 ℃冰箱中冷藏24 h 后進(jìn)行感官評價(jià)。

1.5 正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇料液比、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時(shí)間構(gòu)建三因素三水平的正交試驗(yàn)，按照L9（34）進(jìn)行正交試驗(yàn)。

大豆酸奶正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

表1 大豆酸奶正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

1.6 理化分析

參照GB 5009.3《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定》[10]，采用直接干燥法測定大豆酸奶的水分含量；參照GB 5009.239《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品酸度的測定》[11]，采用酚酞指示劑法測定大豆酸奶的酸度；參照GB 5009.6《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪的測定》[12]，采用索氏抽提法測定大豆酸奶的蛋白質(zhì)含量。

1.7 大豆酸奶的感官評定

邀請24 名有食品專業(yè)背景并且有食品感官評價(jià)經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員組成感官評價(jià)小組，對樣品的色澤、香味、滋味和體態(tài)這4 項(xiàng)指標(biāo)，采用評分檢驗(yàn)法進(jìn)行評分。以所有感官評價(jià)人員的平均分?jǐn)?shù)作為大豆酸奶成品的綜合指標(biāo)。對樣品的色澤、香味、滋味、體態(tài)采用單純描述性方法。

感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2[13]。

表2 感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

檢驗(yàn)前，首先確定所使用的標(biāo)度類型，使評價(jià)員對每一個(gè)評分點(diǎn)代表的意義有共同的認(rèn)識。評定時(shí)，取20 mL 左右的豆乳盛于小酒杯中，對評定項(xiàng)目按各指標(biāo)要求進(jìn)行品嘗評分，即豆乳的綜合評價(jià)。感官評價(jià)小組每次評價(jià)之前用清水清理口腔。

1.8 數(shù)據(jù)分析

以上每組數(shù)據(jù)重復(fù)試驗(yàn)3 次，計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。采用Excel 和Origin 軟件對結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及繪圖。

2 結(jié)果和分析

2.1 最佳發(fā)酵劑的確定

采用RSJ1、RSJ2 和RSJ3 3 種發(fā)酵劑，以期確定最佳的發(fā)酵劑，使大豆酸奶在色、香、味、形等方面都能呈現(xiàn)較好的狀態(tài)。

發(fā)酵劑對大豆酸奶感官評價(jià)的影響見圖1。

圖1 發(fā)酵劑對大豆酸奶感官評價(jià)的影響

從圖1 可以看出，3 種發(fā)酵劑對大豆酸奶的感官評分影響差異較大，其中RSJ2 的得分顯著高于其他。因此，后續(xù)試驗(yàn)均采用RSJ2 進(jìn)行試驗(yàn)。

2.2 最佳料液比的確定

分別將干大豆和水按照1∶8，1∶9，1∶10，1∶11，1∶12，1∶13，1∶14 的比例制作大豆酸奶。

料液比對大豆酸奶感官評價(jià)的影響見圖2。

圖2 料液比對大豆酸奶感官評價(jià)的影響

從圖2 可以看出，感官得分最高的是干大豆∶水為1∶10，當(dāng)加水量較少時(shí)，滲透壓大，微生物繁殖和代謝可能受到一定影響，同時(shí)由于含水少，硬度、黏度等都提高，造成口感粗糙[14]。當(dāng)含水量增加后，口感細(xì)膩，但是存在流動性降低，硬度、黏度等減少，也容易產(chǎn)生“破乳”問題[15]。

2.3 白砂糖添加量的確定

在煮沸前的豆?jié){中分別添加8%，9%，10%，11%，12%的白砂糖（以干大豆計(jì)），制作大豆酸奶。

白砂糖添加量對大豆酸奶感官評價(jià)的影響見圖3。

圖3 白砂糖添加量對大豆酸奶感官評價(jià)的影響

從圖3 可以看出，感官評分最高是白砂糖添加量10%的樣品，總體上白砂糖添加量對感官評分影響較小。當(dāng)白砂糖添加量較少時(shí)，酸味突出，表現(xiàn)為口感變差，且蔗糖也是一種可發(fā)酵性糖，能夠作為碳源幫助微生物生長代謝。但增加白砂糖添加量后，部分糖通過微生物利用會轉(zhuǎn)化成酸，造成酸度增加，也會影響口感[16]。

2.4 最佳發(fā)酵溫度的確定

將添加發(fā)酵劑的豆?jié){分別置于36，38，40，42，44，46 ℃環(huán)境下培養(yǎng)，制作大豆酸奶。

發(fā)酵溫度對大豆酸奶感官評價(jià)的影響見圖4。

圖4 發(fā)酵溫度對大豆酸奶感官評價(jià)的影響

從圖4 可以看出，發(fā)酵溫度在42 ℃時(shí)感官評分最高。發(fā)酵溫度低時(shí)，發(fā)酵速度過慢，微生物代謝緩慢，風(fēng)味物質(zhì)產(chǎn)生較少，造成口味寡淡，凝乳速度也較慢[17]。發(fā)酵溫度過高時(shí)，發(fā)酵速度過快，風(fēng)味物質(zhì)產(chǎn)生較多，但酸度增加較快，造成口感偏酸，且容易出現(xiàn)“破乳”問題[18]。

2.5 最佳發(fā)酵時(shí)間的確定

將添加發(fā)酵劑的豆?jié){放入42 ℃環(huán)境下分別發(fā)酵9，10，11，12，13，14 h，制作大豆酸奶。

發(fā)酵時(shí)間對大豆酸奶感官評價(jià)的影響見圖5。

圖5 發(fā)酵時(shí)間對大豆酸奶感官評價(jià)的影響

從圖5 可以看出，發(fā)酵時(shí)間在12 h 時(shí)感官評分最高。發(fā)酵時(shí)間過短時(shí)，微生物代謝不足，風(fēng)味物質(zhì)產(chǎn)生較少，造成口味寡淡，凝乳效果也達(dá)不到[19]。發(fā)酵時(shí)間過長時(shí)，發(fā)酵過度，風(fēng)味物質(zhì)產(chǎn)生較多，但酸度過高，造成口感偏酸，且容易出現(xiàn)“破乳”問題[20]。

2.6 正交試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，白砂糖添加量對感官評分影響較小，在正交試驗(yàn)中不進(jìn)行討論。發(fā)酵劑對感官評分影響很大，可以認(rèn)為RSJ2 菌株具有很大優(yōu)勢，無需在后續(xù)試驗(yàn)中進(jìn)行研究，也未放入正交試驗(yàn)。最終確定料水比、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時(shí)間3 個(gè)因素進(jìn)行試驗(yàn)。

大豆酸奶正交試驗(yàn)結(jié)果見表3，正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析見表4。

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析

從表3 可以看出，發(fā)酵溫度對試驗(yàn)結(jié)果影響最大，其次是發(fā)酵時(shí)間，再次是料液比。該模型其最優(yōu)配方為A2B2C2，即將干大豆和水按照1∶10 的比例配制磨漿，然后添加10%白砂糖（以干大豆計(jì)），煮沸滅菌冷卻后添加RSJ2 使其達(dá)到106CFU/g，在42 ℃下分別培養(yǎng)12 h，放入4 ℃冰箱中冷藏24 h 后進(jìn)行感官評價(jià)。

表3 大豆酸奶正交試驗(yàn)結(jié)果

從表4 可以看出，料液比和發(fā)酵時(shí)間2 個(gè)因素具有顯著意義，發(fā)酵溫度具有極顯著意義，校正模型具有顯著意義。

為了驗(yàn)證模型結(jié)果，按照優(yōu)化工藝進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)，樣品感官評分為91.56 分，與第2 組試驗(yàn)結(jié)果90.63 分差異不大。

采用優(yōu)化工藝生產(chǎn)的大豆酸奶樣品，色澤均勻，呈乳白偏黃顏色，具有典型、濃郁且協(xié)調(diào)的豆香味和令人愉悅的發(fā)酵香氣，細(xì)膩潤滑、酸甜適口、口感醇厚，呈現(xiàn)均勻的凝膠狀，有一定的分層現(xiàn)象但不明顯，回味悠長。

2.7 大豆酸奶理化分析結(jié)果

將按照上述優(yōu)化后的工藝生產(chǎn)的驗(yàn)證試驗(yàn)樣品進(jìn)行理化檢測。

大豆酸奶理化分析結(jié)果見表5。

表5 大豆酸奶理化分析結(jié)果

3 結(jié)論

以大豆為原料，通過脫腥、磨漿獲得豆?jié){，采用乳酸菌作為發(fā)酵劑，通過發(fā)酵提高了蛋白利用率，去除大豆中原有的寡糖，產(chǎn)生適口的乳酸。通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)優(yōu)化了工藝，將干大豆與水按照1∶10 的比例配制磨漿，添加10%的白砂糖（以干大豆計(jì)），煮沸滅菌冷卻后添加RSJ2 使其達(dá)到106CFU/g，在42 ℃下分別培養(yǎng)12 h，再進(jìn)行冷藏，得到色澤均勻，呈乳白偏黃顏色，具有典型、濃郁且協(xié)調(diào)的豆香味和令人愉悅的發(fā)酵香氣，細(xì)膩潤滑、酸甜適口、口感醇厚，呈現(xiàn)均勻的凝膠狀，有一定的分層現(xiàn)象但不明顯，回味悠長的大豆酸奶，適于進(jìn)行擴(kuò)大試驗(yàn)。