藜麥紅棗酸奶的制作工藝研究

魏彥梅，吉璠

(臨汾職業技術學院，山西 臨汾 041000)

藜麥(ChenopodiumquinoaWilld.)是一種全面均衡營養的假谷物。藜麥中含有豐富的膳食纖維[1]、蛋白質[2-4]、多糖[5-7]、多酚[8-9]、皂苷[10]、黃酮[11]等功能活性物質，及多種維生素和礦物質。藜麥營養豐富易消化，具有補充機體營養、增強免疫力、抗氧化、防癌、減肥、防治“三高癥”，降低心血管疾病等的功效。2013年，被聯合國糧農組織推薦為最適宜人類食用的全營養食品[12-15]。

紅棗是中國的特色產品，因其風味獨特，營養豐富，紅棗自古便被視作滋補佳品而被廣泛食用[16]。紅棗含有大量的膳食纖維、鈣、磷等營養成分，并且具有多種人體必需氨基酸及活性成分。紅棗不僅可以作為食品，還可以作為藥品食用，具有藥食同源特性[17]。紅棗中的紅棗多糖可以提升人體免疫力，振奮精神抵抗疲勞。其含有的大量維生素C具有美容養顏的功效。此外，紅棗有強健脾胃、養護肝臟、防治貧血、降低心血管疾病等重要的食療作用[18]。

本試驗將藜麥與紅棗、牛奶進行混合發酵，進行藜麥紅棗酸奶的制作工藝研究。所得制品兼具有藜麥及紅棗的多種營養成分，提高原味酸奶的營養價值。紅棗的香甜口感也可以降低藜麥入口的澀感，使發酵成品伴有藜麥、紅棗的清香，味道酸甜可口，風味濃郁，并具有多種健康價值，是一款前景廣闊的新型食品。

1 材料與方法

1.1 材料

藜麥粉，河南九龍食品有限公司；紅棗，陜西花開花果商貿有限公司；純牛奶，內蒙古蒙牛乳業股份有限公司；酸奶發酵劑，青島優比特生物技術有限公司；白糖，南寧糖業股份有限公司。

1.2 主要儀器

FA2104N電子分析天平，蘇州順強機電設備有限公司；JYZ-V18A破壁機，九陽股份有限公司；SN-10J91酸奶機，九陽股份有限公司；FJ200均質機，上海滬析實業有限公司

1.3 實驗方法

1.3.1 工藝流程

工藝流程見圖1。

1.3.2 操作要點

藜麥粉預處理。將藜麥粉用破壁機多次打碎后，用200目網過篩。

紅棗汁制備。選取完整無傷、個體飽滿、色澤紅潤的干紅棗，清洗干凈后，去除紅棗核。將去核紅棗放入榨汁機，按果肉質量加入7～8倍的純凈水[19]，進行榨汁。榨汁所得紅棗漿液用3層紗布進行過濾，得紅棗汁。

混合。將純牛奶與藜麥粉、紅棗汁按一定比例混合后過濾。

調配。用破壁機將白糖打成細膩糖粉，加入混合乳后攪拌均勻。

均質、殺菌、冷卻。將配制好的復合乳在60 ℃，200 MPa條件下進行5 min均質，再以90 ℃殺菌5 min，殺菌結束后，自然冷卻。

接種和發酵。加入一定比例的發酵劑在牛奶中，充分進行攪拌后于酸奶機中40 ℃恒溫發酵8 h。

成品。發酵完成后，將酸奶置于0～5 ℃冰箱內冷藏一天，即得成品酸奶。

1.4 單因素實驗

在預實驗的基礎上，以牛奶為50 g為基準，考察藜麥粉的添加量(20%、25%、30%、35%、40%)、紅棗汁的添加量(9%、12%、15%、18%、21%)、發酵劑的添加量(2%、2.5%、3%、3.5%、4%)、白糖的添加量(6%、8%、10%、12%、14%)、發酵溫度(38、39、40、41、42 ℃)、發酵時間(6、7、8、9、10 h)對藜麥紅棗酸奶的感官評價，來確定各添加物的最佳添加量。

1.5 Plackett-Burman 因素篩選試驗

在單因素試驗結果基礎上，進行Plackett-Burman試驗設計，以感官評分為評價指標，對影響藜麥紅棗酸奶品質的6個因素：藜麥粉添加量(Z1)、發酵時間(Z2)、發酵劑添加量(Z3)、白糖添加量(Z4)、紅棗汁添加量(Z5)、發酵溫度(Z6)進行探究，每個因素分別取低(-1)和高(+1)兩個水平，共計12組試驗[20]。利用Design-Expert 13軟件對上述影響因素進行篩選，根據試驗結果來確定影響顯著的因素。試驗因素與水平見表1。

表1 Plackett-Burman 試驗因素水平

1.6 Box-Behnken 響應面優化試驗

使用響應面分析軟件中Box-Benhnken進行試驗設計，對Plackett-Burman試驗選定的3個顯著因素及3個水平開展試驗，選擇感官評分作為試驗響應值(Y)，研究藜麥紅棗酸奶的最佳配方。

1.7 藜麥紅棗酸奶品質評價方法

1.7.1 感官評價

由15位食品檢驗員用盲評計分方式對藜麥紅棗酸奶進行品嘗并依次做出分數評價，最后整理得分，取平均值。感官評價標準見表2[21]。

表2 評分標準

1.7.2 理化指標的測定

依照GB-19302—2010《食品安全國家標準發酵乳》中規定，對藜麥紅棗酸奶的脂肪、非脂乳固體、蛋白質、酸度進行理化檢驗。脂肪的測定，依照GB-5009.6—2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》進行檢驗；非脂乳固體的測定，依照GB-5413.39—2010《食品安全國家標準乳和乳制品中非脂乳固體的測定》進行檢驗；蛋白質的測定，依照GB-5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》進行檢驗；酸度的測定，依照GB 5009.239—2016《食品安全國家標準食品酸度的測定》進行檢驗。

1.7.3 微生物限量

藜麥紅棗酸奶中的大腸埃希菌數量的測定應依照GB 4789.3—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗大腸菌群計數》中規定的大腸菌群平板計數法進行檢驗；金黃色葡萄球菌數量依照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》中規定的定性檢驗進行測定；沙門氏菌的測定應依照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》；酵母和霉菌的測定應依照GB 4789.15—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗霉菌和酵母計數》。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗結果與分析

2.1.1 藜麥粉添加量對藜麥紅棗酸奶品質的影響

由圖2可知，藜麥粉添加量在20%～30%時，感官評分呈現逐漸上升趨勢。當藜麥粉添加量在30%時，感官評價最優，酸奶的風味和口感達到了最佳水平，藜麥粉的添加豐富了酸奶的風味。但過多的藜麥粉會導致成品口感澀感明顯，質地粗糙，影響感官評價。

圖2 藜麥粉添加量對酸奶品質的影響

2.1.2 不同的紅棗汁添加量對藜麥紅棗酸奶品質的影響

由圖3可知，紅棗汁添加量在9%～15%時，隨著紅棗汁添加量增加，會引起感官評價相應提升。當添加量提升至15%時，感官評分最優。酸奶的色澤，風味都達到最佳。酸奶氣味協調，色澤均勻，有明顯的紅棗與藜麥風味，如果紅棗汁添加量大于15%，會壓過藜麥香味，并且紅棗本身的甜味會造成酸奶過甜，影響口感，造成感官評價下降。故紅棗汁的最佳添加量應是15%。

圖3 紅棗汁添加量對酸奶品質的影響

2.1.3 不同的發酵劑添加量對藜麥紅棗酸奶品質的影響

由圖4可知，發酵劑添加量在2%～3%，感官評分呈現上升趨勢。添加量提升至3%時，感官評分最佳。這是由于試驗開始時發酵劑添加量不足，導致成品酸奶質地較軟，乳清有析出現象發生。隨著當發酵劑添加量的增加，原料乳充分發酵，酸奶質地達到最佳，味道酸甜適中。若繼續提升發酵劑添加量，會導致酸奶質地變硬，影響成品口感，造成感官評價下降。

圖4 發酵劑添加量對酸奶品質的影響

2.1.4 不同的白糖添加量對藜麥紅棗酸奶品質的影響

由圖5可知，白糖用量在6%～12%時，白糖添加量的增加引起感官評價相應提升。這是因為開始時白糖添加量過少而使酸奶過酸，成品幾乎沒有甜度。當白糖添加量提升至12%時，白糖與紅棗的甜味逐漸融合，使得成品風味協調，提升了酸奶品質。感官評分最佳。若繼續提升白糖添加量，則會引起感官評分降低，過多的糖會造成酸奶過甜，口感發膩。

圖5 白糖添加量對酸奶品質的影響

2.1.5 發酵溫度的變化對藜麥紅棗酸奶品質的影響

由圖6可知，發酵溫度在38～40 ℃時，感官評分呈現上升趨勢。當溫度升至40 ℃時，酸奶發酵速度適中，成品滋味協調，感官評分最優。發酵溫度繼續提升，會因為過高的溫度而導致酸奶過快發酵，風味未得到充分的釋放，而造成酸奶滋味不足。因此，酸奶最適宜的發酵溫度應是40 ℃。

圖6 發酵溫度對酸奶品質的影響

2.1.6 不同發酵時間對藜麥紅棗酸奶品質的影響

由圖7可知，發酵時間的延長，使得感官評分呈現先增加后降低的趨勢。發酵時間不足8 h的情況下，發酵時間和感官評分表現為顯著的正相關。原因是發酵剛開始，時間不足，發酵劑暫時沒有和原料乳內反應物反應充分，感官評價較低。當發酵時間提升到8 h，原料乳充分發酵，酸奶的質地均勻，奶香持久，風味達到最佳。如果發酵時間超出8 h，酸奶的過度發酵會導致酸味或甜味過分突出，影響風味，致使感官評分下降。因此，酸奶最佳的發酵時間應為8 h。

圖7 發酵時間對藜麥紅棗酸奶品質的影響

2.2 Plackett-Burman 試驗結果與分析

Plackett-Burman 試驗設計和結果見表3。從表4可得，P值為0.000 3<0.01，則此模型顯著。藜麥粉添加量(Z1)(P=0.000 1)、發酵時間(Z2)(P=0.002 1)、紅棗汁添加量(Z5)(P=0.002 3)對藜麥紅棗酸奶感官評分影響極顯著，可用于進一步優化工藝參數；發酵劑添加量(Z3)和發酵溫度(Z6)對藜麥紅棗酸奶感官評分影響不顯著。

表3 Plackett-Burman 試驗設計與結果

表4 Plackett-Burman 試驗設計方差分析

2.3 Box-Benhnken Design響應面試驗結果與分析

2.3.1 顯著性檢驗

以發酵時間(A)、藜麥粉添加量(B)、紅棗汁添加量(C)為自變量，以感官評分為響應值，設計三因素三水平響應面試驗(表5)，Box-Benhnken試驗結果見表6，方差分析見表7。

表5 設計因素與水平

表6 藜麥紅棗酸奶響應面設計與結果

表7 回歸模型方差分析

使用Design Expert8.0.6軟件，對表6數據進行多元回歸分析，得出響應值回歸方程為：Y+95.88+2.81×A+3.83×B+1.44×C-1.75×A×B-1.67×A×C-0.35×B×C-5.28×A2-5.75×B2-4.78×C2。

2.3.2 響應面分析

Design-Expert軟件產生的響應面三維曲面圖以及等高線圖，通過固定藜麥粉添加量、紅棗汁添加量、發酵時間3個因素中的某一個因素，可以展示出其他因素兩兩之間的交互作用。等高線圖中各等高線的輪廓越趨近橢圓，則相應兩因素的交互作用越顯著，在三維曲面圖中，圖形的坡度變化越急劇，則表示相應兩因素之間的交互作用越顯著[22]。

圖8表示當紅棗汁添加量在中心水平時，A(發酵時間)、B(藜麥粉添加量)兩兩交互作用對酸奶品質的影響。交互作用下的等高線圖接近橢圓形，且三維曲面陡峭，表明藜麥粉添加量和發酵時間兩個因素兩兩交互作用對感官評價影響明顯。圖9表示當藜麥粉添加量在中心水平時，A(發酵時間)、C(紅棗汁添加量)兩兩交互作用對酸奶品質的影響。等高線圖接近橢圓形，而且三維曲面圖較陡峭，表明發酵時間和紅棗汁添加量兩個因素交互作用對感官評價影響顯著。圖10表示當發酵時間在中心水平時，C(紅棗汁添加量)、B(藜麥粉添加量)兩兩交互作用對酸奶質量的影響。可觀察到等高線圖中圖形的長半軸只是略大于短半軸，等高線圖更近似圓形而非橢圓，且三維曲面圖較緩，表明紅棗汁添加量和藜麥粉添加量兩個因素交互作用對感官評價影響不明顯。

圖8 藜麥粉添加量和發酵時間兩兩交互作用下的響應面圖

圖10 藜麥粉添加量和紅棗汁添加量兩兩交互作用下的響應面圖

2.3.3 優化配方的確定及驗證

采用Design Expert軟件對預試驗結果優化后可得：藜麥粉添加量為31.49%，紅棗汁添加量為15.31%，發酵時間為8.2 h，感官評分預測數值96.808 2分。考慮到實際操作，在其余因素不發生變化情況下，調整藜麥粉添加量為31%，紅棗汁添加量為15%，發酵時間為8 h，測得感官評分為96.7分，與感官評分預測數值僅有0.11%的相對誤差(<5%)，進一步驗證模型所得最佳參數的準確性。

2.4 質量檢驗結果

2.4.1 理化指標檢驗結果

根據表8可知，該產品符合GB19302—2010《食品安全國家標準發酵乳》規定，是合格產品。

表8 理化指標測定結果

2.4.2 微生物量檢驗結果

根據表9可知，該產品符合GB 19302—2010《食品安全國家標準發酵乳》規定，是合格產品。

表9 微生物量測定結果 單位：CFU·mL-1

2.4.3 乳酸菌數檢測結果

該產品乳酸菌數檢測結果1.44×106CFU·mL-1，符合GB 19302—2010《食品安全國家標準發酵乳》規定，是合格產品。

3 結論與討論

本研究通過單因素試驗、Plackett-Burman試驗設計和響應面優化試驗，對藜麥紅棗酸奶的工藝配方進行優化，確定藜麥紅棗酸奶的最佳工藝配方為藜麥粉添加量為31%，紅棗汁添加量為15%，發酵時間為8 h，發酵劑添加量為3%，白糖添加量為12%，發酵溫度為40 ℃。按此配方制作的酸奶有淡淡的藜麥和紅棗的清香，酸甜可口，有很高的營養及保健價值。該制品符合GB 19302—2010《食品安全國家標準發酵乳》質量要求，為進一步探索藜麥紅棗酸奶規模化、工業化生產奠定堅實基礎。