無蔗糖燕麥植物酸奶的研制

劉成祥

乳業生物技術國家重點實驗室，上海乳業生物工程技術研究中心，光明乳業股份有限公司乳業研究院（上海 200436）

隨著消費者消費和環保理念的升級、素食文化的興起，以植物為基礎的營養成為當下市場的一種趨勢。植物酸奶是以植物為原料，通過發酵制成的一種植物蛋白飲品，植物酸奶的推廣能夠有效緩解國內奶源緊張的問題，是一種可行的作為乳制品替代物、緩解畜牧壓力的手段[1]。植物基酸奶具有不含膽固醇和乳糖等特點，適合受乳糖不耐癥困擾、素食主義和追求健康食品的消費群體食用[2]。

燕麥（Arena sativa），屬禾本科（Poaceae）燕麥屬（AvenaL.），別名莜麥、雀麥，一般分為帶稃型和裸粒型兩大類[3]。燕麥是世界第六大糧食作物，也是我國重要的雜糧作物之一，據統計，我國企業燕麥總加工能力約75萬 t。燕麥是低糖、高營養、高能量的食品。從營養的角度來看，燕麥含有較高的蛋白質、脂肪、水溶性膳食纖維、礦物質、維生素等營養物質[4]；從功能的角度來看，燕麥中水溶性膳食纖維β-葡聚糖在所有谷物中含量最多，β-葡聚糖是降血脂有效成分，對維持血糖平衡和抑制膽固醇的吸收具有明顯效果[5-7]。

試驗以酶解燕麥粉為主要原料，添加椰子油、復配穩定劑（瓊脂、果膠和羥丙基三磷酸鈉）、甜味劑（甜菊糖苷和赤蘚糖醇）等輔料，接種復配發酵劑制備無蔗糖燕麥植物酸奶。以酶解燕麥粉添加量、復配發酵劑的選擇和復配穩定劑添加量作為考察因素，以產品發酵速度、穩定性和感官評定評分作為評定指標進行相應的工藝優化。同時，在單因素基礎上以感官評分為依據進行正交試驗，以期開發一款具有良好風味的無蔗糖燕麥植物酸奶，以滿足市場對植物基酸奶的需求。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試劑

酶解燕麥粉[丹尼斯克（中國）有限公司]；椰子油（印尼三務集團）；赤蘚糖醇（保齡寶生物股份有限公司）；甜菊糖苷[譜賽科（上海）貿易有限公司]；復配穩定劑瓊脂、果膠和羥丙基三磷酸鈉[丹尼斯克（中國）有限公司]；直投式發酵劑嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌[丹尼斯克（中國）有限公司VEGE 022和VEGE TS-H 2084，帝斯曼（中國）有限公司YS141和SVV111，微康股份有限公司PLF-101]。

1.2 主要儀器與設備

RW-20型高速攪拌器（德國IKA集團）；FE20型pH計[梅特勒（中國）有限公司]；數顯SIGMA 3-18KS恒溫水浴鍋（德國Sigma公司）；PL3002型電子天平[梅特勒（中國）有限公司]；SIGMA 2-16P高速臺式離心機（德國Sigma公司）；NS1001高壓均質機（意大利尼魯索爾維公司）。

1.3 基礎配方

椰子油2%、復配甜味劑赤蘚糖醇4.5%+甜菊糖苷0.015%、酶解燕麥粉9%～21%、復配穩定劑1%～2%、直投式發酵劑。

1.4 工藝流程

酶解燕麥粉用蒸餾水溶解→加入輔料配料（赤蘚糖醇、甜菊糖苷、果膠、瓊脂、羥丙基三磷酸鈉、椰子油）→恒溫攪拌→預熱→均質→殺菌→冷卻→接種→發酵→冷卻→灌裝→后熟→成品→檢測

1.5 操作要點

1.5.1 調配

將水升溫至50～55 ℃，邊攪拌邊加入甜菊糖苷、赤蘚糖醇、果膠、瓊脂、椰子油等輔料，繼續恒溫攪拌20～30 min至完全溶解。

1.5.2 均質

將調配好的混合基料升溫預熱至55～65 ℃，均質150/50 bar。

1.5.3 殺菌

殺菌溫度過低或時間不足均可導致微生物和細菌不能夠被完全殺死，經過反復試驗，確定最佳的殺菌溫度和時間分別為95 ℃和5 min。

1.5.4 冷卻

滅菌后將燕麥酸奶基料降溫至43 ℃左右接種，若發酵溫度太高，則會導致發酵菌種的活力下降，甚至失活；若發酵溫度太低，低于發酵菌種最適合生長溫度，發酵速率明顯降低，從而影響產品質量，同時增加工廠耗能。

1.5.5 接種

在無菌超凈臺中進行接種操作。接種是造成產品受微生物污染的最常見環節之一，因此應該嚴格注意操作衛生，防止細菌、霉菌、噬菌體及其他有害微生物的污染。

1.5.6 發酵與后熟

在43 ℃條件下保溫發酵，當pH≤4.5時攪拌破乳（5～10 min）終止發酵，置于4 ℃冷藏18～24 h，后熟。

1.6 離心沉淀率的測定

準確稱取20 g樣品倒入25 mL規格的離心管中，在4 500 r/min轉速下離心10 min，取出沉淀物，稱取沉淀物的質量，每個樣品進行3次重復，沉淀率按式（1）計算。

1.7 感官評分

對無蔗糖燕麥植物酸奶的試驗評價采用感官綜合評分法，請11位經驗豐富的評定人員組成感官評定小組，對試驗樣品分別進行感官評分。評分標準具體見表1所示。

表1 無蔗糖燕麥植物酸奶感官評分標準

將色澤、氣味、組織狀態和口感的分數相加為總得分，在全部總得分中去掉一個最高分和一個最低分后，平均得分取整后結果即為該產品的感官評分，按式（2）計算。

1.8 無蔗糖燕麥植物酸奶最佳配方單因素試驗及正交試驗

1.8.1 單因素試驗設計

試驗以酶解燕麥粉添加量、復配發酵劑、復配穩定劑添加量作為單因素試驗因子，以感官評定評分、產品發酵速度和/或離心沉淀率作為產品性能的評價標準。

1.8.2 正交試驗確定

依據單因素試驗結果，選取酶解燕麥粉添加量、復配發酵劑的選擇、復配穩定劑添加量作為試驗因子，以感官評定評分作為產品指標的評價標準，進行正交設計試驗。

1.9 數據處理

所有單因素試驗均進行3次平行重復試驗，所得試驗結果取平均值。

同一因素不同水平的處理，采用SPSS 23.0作圖，并對樣品質量指標之間的差異性進行多重比較分析（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 酶解燕麥粉添加量對產品感官評分的影響

在基礎配方的基礎上，確定復配穩定劑添加量1.5%、直投式復配發酵劑VEGE TS-H 2084。選用的酶解燕麥原料中蛋白含量12%，根據T/WSJD 12-2020《植物蛋白飲料植物酸奶》[8]的標準規定，單一植物原料及其制品提供蛋白質的產品其蛋白質≥1.0%，設計燕麥粉添加量9%，12%，15%，18%和21%（m/m），感官評定結果見圖1。

圖1 酶解燕麥添加量對感官評分的影響

在一定范圍內，酶解燕麥粉添加量越多，感官評分就越高，添加量達到15%時口感最佳。進一步增加燕麥添加量，感官評分又降低。這可能是因為：燕麥添加量過少，產品沒有形成燕麥特有的濃郁風味，口感太稀薄，香氣飽滿度不夠；燕麥添加量過多，燕麥發酵產生的風味太重，出現不良的酸餿味，同時燕麥添加量過多，順滑度不夠，產生砂口感。所以最佳酶解燕麥粉添加量為15%。

2.2 直投式復配發酵劑的確定

乳酸菌發酵現象包括蛋白水解、有機酸合成和菌體生長等，其中發酵產酸主要是乳酸菌利用體系中存在的葡萄糖和乳糖等碳源產生乳酸等有機酸的過程[9]。其影響因素包括乳酸菌種類、氮源物質、碳源物質和體系的緩沖能力等[10-11]。燕麥中的碳水化合物主要為淀粉和膳食纖維，淀粉含量50.0%～60.0%，膳食纖維含量9.9%～22.2%[12-13]，因此和牛乳等動物乳類相比，燕麥體系缺少易發酵糖類。選用的酶解燕麥粉在前期酶解預處理過程中水解產生部分葡萄糖，可供乳酸菌發酵利用。但相較于牛奶中的乳糖含量，燕麥中能夠供乳酸菌利用的碳水化合物仍然較少，這直接影響到燕麥植物酸奶的發酵速度和產品的口感，因此篩選出具有較強產酸速率和良好產品口感的菌種至關重要。

在基礎配方基礎上，試驗確定酶解燕麥粉添加量15%、復配穩定劑添加量1.5%，比較不同復配發酵劑對產品發酵速度和感官評分的影響。所選用的菌種有：丹尼斯克VEGE 022和VEGE TS-H 2084（添加量200 DCU/T）；帝斯曼YS141和SVV111（添加量2 U/T）；微康PLF-101（添加量200 U/T）。結果見圖2。

圖2 復配發酵劑對產品質量的影響

產品的感官評分依次為VEGE TS-H 2084＞YS141＞PLF-101＞VEGE 022＞SVV111。發酵速度依次為VEGE 022＞VEGE TS-H 2084＞YS141＞SVV111＞PLF-101。綜合考慮，在可接受的發酵速度下，選擇VEGE TS-H 2084作為試驗的最適復配發酵劑，其次為復配發酵劑YS141。

2.3 穩定劑的確定

植物酸奶一直存在2個技術難點：一是以植物蛋白為原料發酵酸奶口感粗糙，有嚴重砂口感和明顯酸餿味等問題[14]；二是經過發酵的蛋白質粒子顆粒比較大，容易出現沉淀、析水、分層等現象[15]。選擇合適的穩定劑不僅能夠在一定程度上提高順滑度，改善燕麥不良口感，還能提高產品的穩定性。

在基礎配方的基礎上，試驗確定酶解燕麥粉添加量15%、復配發酵劑VEGE TS-H 2084，比較該復配穩定劑添加量1.0%，1.3%，1.5%，1.7%和2.0%對穩定性及產品感官評分的影響，結果見圖3。

圖3 復配穩定劑添加量對產品質量的影響

隨著穩定劑添加量增加，產品的離心沉淀率下降，產品的穩定性提高，穩定劑添加量達到1.5%時，產品的離心沉淀率最低。進一步增加復配穩定劑添加量，產品的離心沉淀率基本保持穩定。復配穩定劑添加量1.5%時，燕麥植物酸奶感官評分最高。綜上，確定復配穩定劑添加量1.5%的效果最佳。

2.4 燕麥酸奶最佳配方正交試驗確定

在無蔗糖燕麥酸奶的制備過程中，酶解燕麥粉添加量、復配發酵劑、復配穩定劑添加量等因素都會影響產品的品質。在前期單因素的基礎上，選擇酶解燕麥粉添加量（A）、復配發酵劑（B）、復配穩定劑添加量（C）為考察因素，以感官評定作為評價指標，進行正交因素試驗來優化配方工藝。正交因素與水平表見表2。

表2 正交因素與水平

正交試驗設計與結果見表3。各因素對燕麥植物酸奶產品感官評定影響主次順序為B＞A＞C，對燕麥植物酸奶影響最大的因素為復配發酵劑，其次是酶解燕麥粉添加量，影響最小的是復配穩定劑添加量。其中復配穩定劑的添加量達到1.3%后，繼續增加復配穩定劑添加量對產品都口感和穩定性影響較小。因考慮到成本等綜合因素，最終選擇A1B1C1作為最佳制備工藝條件：酶解燕麥粉添加量15%，復配發酵劑VEGE TS-H，復配穩定劑添加量1.3%。在該制備工藝條件下，感官評分為89分。

表3 正交試驗設計與結果

表4 燕麥植物酸奶正交試驗的正交方差分析

3 結論

以酶解燕麥粉為主要原料，添加椰子油、復配穩定劑（瓊脂、果膠和和羥丙基三磷酸鈉）、甜味劑（甜菊糖苷、赤蘚糖醇）等輔料，接種復配發酵劑（保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌）進行發酵制備無蔗糖燕麥植物酸奶。在單因素基礎上進行正交試驗得到燕麥酸奶的最佳制備工藝條件：酶解燕麥粉添加量15%（m/m），復配穩定劑添加量1.3%，復配發酵劑型號VEGE TS-H。在最佳制備工藝條件下，無蔗糖燕麥植物酸奶具有發酵速度快，產品穩定和口感佳的優良的特性。發酵燕麥植物酸奶作為一款無蔗糖、低卡、高纖維的植物蛋白飲料，符合當代年輕人對健康的追求，具有非常廣闊的市場前景。