DOI:10.3969/j.issn.1000-9973.2025.05.008
中圖分類號:TS252.54 文獻標志碼:A 文章編號:1000-9973(2025)05-0055-07
Development of Fermented Milk of Wheat Germ and Passion Fruit
ZHANG Ying1,SHANG Ji- ?xu1 ,SHANG Meng-hui1,NING Chen-
HUANG Ji-hong1,2,3, LIAO Ai-mei1,4*
(1.College of Biological Engineering,Henan University of Technology,Zhengzhou 45oool,China;
2. College of Agriculture, Henan University, Zhengzhou 45O046, China; 3. College of Food and Pharmacy,Xuchang University,Xuchang 46looo,China;4.Food Laboratory of Zhongyuan,Luohe 4623O0,China)
Abstract: In order to develop fermented milk with healthy functions and unique taste,wheat germ and passion fruit are used as the main raw materials to produce fermented milk. By measuring some characteristic indexes offermented milk added with diferent strains and saccharides,the types of strains and saccharides are determined,and then the optimal formula of fermented milk of wheat germ and passon fruit is studied by single factor experiment and response surface experiment. The experimental results show that the optimal strain combination is Lactobacillus plantarum ? Lactobacillus acidophilus σ: Lactobacillus paracasei of 1:1:1 , the optimal added saccharide is inulin,and the optimal formula of fermented milk of wheat germ and passion fruit is passion fruit addition amount of 10% ,wheat germ addition amount of 2% , inulin addition amount of 6% ,and Lactobacillus inoculation amount of 3% . Compared with raw milk and common fermented milk, the fermented milk of wheat germ and passion fruit made with this formula has moderate sweetness and sourness,and a rich and layered taste,it regulates the taste of raw material milk,has flavoring effect,and has a certain viscosity,light yellow color,uniform texture and delicate tissue.
Key words:wheat germ;passion fruit;fermented milk;process formula
百香果含有豐富的維生素、礦物質和氨基酸等,能改善胃腸功能、預防癌變、延緩衰老[1]。麥胚是小麥加工時的副產物,其含有豐富的蛋白質、脂肪、維生素等[2],有抗氧化、抗疲勞、降血壓等功能[3]。
眾所周知,牛乳和發酵乳有益于人體健康[4]。牛乳是天然且富有營養的食物[5],乳制品有利于益生菌的增殖[,因此,發酵乳應運而生,發酵乳是以生牛(羊)乳為原料,經過殺菌、發酵、后熟等形成的具有一定酸度的乳制品[]。據研究,發酵乳比牛奶具有更全面的營養成分,其中含有乳酸、多肽、胞外多糖等[8-10]。乳糖不耐受癥是未消化的乳糖通過腸道時產生的不適癥狀[1],發酵乳中的乳糖轉化為有機酸,使其可供乳糖不耐受患者食用[12],且適宜的酸爽味覆蓋了牛乳的腥味,能改善發酵乳的口感,起到調味的作用[8.13]。侯銀臣等[14]研制了脫脂麥胚酸奶,發現其不僅能豐富酸奶的口感,而且能提高其營養價值。黃麗等研制了百香果胡蘿卜酸奶,發現此產品有獨特和豐富的味道。吳曉菊[15研制了集乳酸菌的酸味、百香果的果味和薏米的清香味于一體的酸乳,風味良好。發酵乳的出現提供了將益生菌傳遞到人體的良好方式[8],發酵乳還在降血糖、抗氧化、改善腸道健康等方面發揮著重要作用[16-17]。
基于當下對麥胚和百香果利用較少的情況,實驗以純牛奶為原料,加入麥胚和百香果,研制出一款風味發酵乳,不僅具有普通發酵乳的保健功能,而且具有麥胚、百香果的優良特性,具有廣闊的發展前景。
1麥胚百香果發酵乳菌株的選擇
1.1 實驗材料與設備
百香果、白砂糖、小蘇打(均為食品級):市售;脫脂麥胚粉:省鯤華生物技術有限公司;純牛奶:蒙牛乳業股份有限公司;植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum)、嗜酸乳桿菌(Lactobacillusacidophilus)、副干酪乳桿菌(Lactobacillusparacasei):均為本實驗室保藏菌種;MRS培養基:杭州百思生物技術有限公司。
ME194E/02型電子天平、DZKW-4型電熱恒溫水浴鍋、GR60DA型高壓蒸汽滅菌鍋、ZQWY-200GS型搖床振蕩培養箱、GZX型恒溫培養箱、3K15型離心機、FE28型 pH 計、堿式滴定管、ZHJH-C1112C型超凈工作臺。
1.2 實驗方法
1.2.1菌株活化與培養
取菌株凍藏管,接種至MRS液體培養基中制備種子液,再接種至MRS固體培養基中進行涂布,于 37°C 培養,再接種至MRS固體培養基中分區劃線,于
培養,取單菌落接種至液體培養基中,于 37°C 進行搖床培養,菌種活化后用于實驗。
1.2.2 發酵乳的制備
百香果去皮,取果肉-粉碎果肉-百香果汁、麥胚粉、純牛奶混合均勻-殺菌-冷卻-接種-發酵-冷藏后熟-成品。
取百香果果肉,用打漿機進行粉碎,經紗布過濾后留汁,將百香果汁在 80°C 的條件下滅菌 5min ,將麥胚粉、純牛奶和白砂糖混合,在 95°C 的條件下滅菌5min ,滅菌結束后,冷卻至室溫,將各原料進行混合,混合均勻后進行接種,接種的菌種組合分為7組,分別為植物乳桿菌組、嗜酸乳桿菌組、副干酪乳桿菌組、植物乳桿菌和嗜酸乳桿菌組、植物乳桿菌和副干酪乳桿菌組、嗜酸乳桿菌和副干酪乳桿菌組以及植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌和副干酪乳桿菌組,單菌發酵和混菌發酵接種量均為 3% ,混菌發酵時不同菌種的比例為 1:1 。接種完成后,在
培養箱中靜置發酵。
1.2.3 發酵乳 pH 值的測定
在發酵過程中每隔 2h 取適量樣品,使用 ΔpH 計測定發酵乳的 pH 值。
1.2.4發酵乳酸度的測定
在發酵過程中每隔 2h 取適量樣品進行滴定酸度的測定。稱取 5g 左右發酵乳樣品,記錄質量 m(g) ,用 40mL 蒸餾水稀釋,并加入酚酞指示劑溶液,用 0.1mol/L 的NaOH溶液滴定至微紅色,且在 30s 內不變色,消耗氫氧化鈉的體積記為 V(mL) ,計算樣品的酸度[18],計算公式如下:
酸度
0
1.2.5 發酵乳凝乳時間的測定
在發酵過程中每隔 2h 取適量樣品進行 ΔpH 值和滴定酸度的測定,當樣品的 pH 值在 4.6~5 之間,酸度達到 (60±2)°T 時,即為凝乳時間。
1.2.6 發酵乳持水力的測定
稱取 10g 發酵乳樣品置于 15mL 離心管中,記錄質量 Mo(g) ,以 4000r/min 離心 20min ,倒掉上清液,記錄質量 M1(g)[19] ,計算公式如下:
持水力
0
1. 2.7 發酵乳的感官評價
邀請10位同學組成鑒評小組,參照周鮮嬌等[20]對百香果酸奶的評價標準,根據麥胚百香果發酵乳的色澤、滋味和氣味、組織狀態等方面進行評價打分,評價標準見表1。


1.2.8 數據統計與分析
同一樣品平行測定3組數據,取平均值,所有數據均表示為平均值±標準差,使用Origin軟件進行繪圖。
1.3 結果與分析
1.3.1不同菌種組合發酵過程中pH值和酸度的變化時的 pH 值為 6.24±0.05 ,滴定酸度為 (24.51±1.26)°T Lb.plantarum +Lb .acidophilus組進行混菌發酵時, 6h 時的pH值為 5.09±0.01 ,滴定酸度為 (55.07±2.67)°T Lb.plantarum +Lb .paracasei組進行混菌發酵時,6h 時的 pH 值為 5.15±0.05 ,滴定酸度為( 51.58±0.52)°T 電Lb.acidophilus +Lb .paracasei組進行混菌發酵時, 6h 時的 pH 值為 6.19±0.03 ,滴定酸度為 (23.83±2.98)°T Lb. plantarum +Lb . acidophilus +Lb .paracasei組進行混菌發酵時, 6h 時的 pH 值為 5.34±0.03 ,滴定酸度為0 44.85±0.76)°T 。上述結果表明,含有 Lb . plantarum 的發酵乳產酸速率較快,發酵速率較高[21]。


1.3.2不同菌種組合發酵乳凝乳時間的比較 乳酸菌利用乳糖產生乳酸等有機酸,當產生足夠多有機酸使發酵乳的 pH 值下降至4.6時,達到酪蛋白的等電點并導致蛋白質析出,此時酸類物質會中和蛋白質表面的電荷,蛋白質由緊密的雙螺旋結構逐漸變成蓬松的、相互交織的網狀結構,將水分子包裹在蓬松的蛋白質網格中形成凝膠結構,使得發酵乳形成凝乳。凝乳時間是評價乳酸菌發酵性能的重要指標。凝乳時間的長短關系到發酵乳品質的好壞,凝乳時間過長容易析出乳清,滋生有害微生物,因此,需要選取凝乳時間較短的菌株進行后續實驗[19]。由圖2可知,Lb.plantarum組發酵乳的凝乳時間為6h,Lb.plantarum +Lb .acidophilus組、Lb.plantarum +Lb .paracasei組、Lb.plantarum + Lb.acidophilus +Lb .paracasei組發酵乳的凝乳時間均為 8h ,Lb.acidophilus組發酵乳的凝乳時間為 12h Lb.paracasei組 ??Lb .acidophilus +Lb .paracasei組發酵乳的凝乳時間均為 14h,Lb . plantarum 組 ?Lb . plantarum + Lb.acidophilus 組、Lb.plantarum +Lb .paracasei組、Lb.plantarum +Lb .acidophilus +Lb .paracasei組發酵乳的凝乳時間較短。

1.3.3 不同菌種組合發酵乳持水力的比較 發酵乳的組織狀態與持水力的高低有著直接關系,持水力可直觀反映發酵乳的乳清析出程度[19]。由圖3可知不同菌種組合發酵乳的持水力結果, Lb .acidophilus組、Lb.paracasei 組、Lb.acidophilus +Lb .paracasei組在發酵完成后有明顯的乳清析出現象,析出的乳清較多,其對應的發酵乳的持水力相比其他菌株較低,持水力均在 40% 以下, Lb . plantarum +Lb .acidophilus 組、Lb.plantarum +Lb .paracasei組、 Lb . plantarum + Lb.acidophilus +Lb .paracasei組的持水力均在 60% 以上,Lb.plantarum組的持水力在 50% 以上。

1.3.4不同菌種組合發酵乳的感官評分
感官是評價食品品質的一個重要指標,能夠反映消費者對產品的喜好程度。將發酵乳進行冷藏后熟24h 后,以發酵乳的色澤、組織狀態、滋味和氣味為指標對發酵乳進行感官評價,結果見圖4。
由圖4可知,Lb.plantarum組、Lb.plantarum + Lb.acidophilus組、Lb.plantarum +Lb .paracasei組、Lb. plantarum +Lb .acidophilus +Lb .paracasei組的綜合評分顯著高于Lb.acidophilus組、Lb.paracasei組、Lb.acidophilus +Lb .paracasei組,組織狀態良好,質地均勻,具有一定的黏稠度。其中,Lb.plantarum + Lb.acidophilus +Lb .paracasei組的綜合評分最高,在滋味和氣味評分項的感官評分較高[21]。綜合產酸速率、凝乳時間、持水力、感官評分這些指標來看,Lb.plantarum + Lb.acidophilus +Lb .paracasei組的綜合評分最高,因此,選擇Lb.plantarum Lb.acidophilus、Lb.paracasei3種菌種進行混合發酵,作為麥胚百香果發酵乳的發酵劑。
2麥胚百香果發酵乳所用糖的選擇
2.1 實驗材料與設備
低聚果糖、低聚木糖、塔格糖、菊粉:佳禾旭日旗艦店;其他所用材料與設備同1.1。
2.2 實驗方法
2.2.1 發酵乳的制備

將之前添加至發酵乳中的1種糖(白砂糖)增加至5種糖,所用的糖分別為低聚果糖、低聚木糖、菊粉、塔格糖、白砂糖,接種的菌種為植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌和副干酪乳桿菌,進行混菌發酵,菌種的比例為 1:1:1 其他方法同1.2.2。
2.2.2 發酵乳指標的測定
pH 值、酸度、凝乳時間、持水力、感官評分的測定分別同 1.2.3~1.2.7 。
2.2.3數據統計與分析
同一樣品平行測定3組數據,取平均值,所有數據均表示為平均值士標準差,使用Origin軟件進行繪圖。
2.3 結果與分析
2.3.1添加不同糖發酵乳pH值和酸度的比較

由圖5可知,添加了塔格糖的發酵乳的產酸速率最快,在發酵 6h 時, pH 值達到 4.45±0.04 ,酸度達到 (82±4)°T ;其次是菊粉,在發酵 6h 時, pH 達到5.3±0.01 ,酸度達到 (64.76±2.53)°T ;低聚果糖、低聚木糖、白砂糖、無糖發酵乳的產酸速率較慢,在發酵6h 時, pH 值分別達到 5.36±0.03,5.17±0.03,5.39± 0.01,5.4±0.05 ,酸度分別達到 (50.97±0.96)°T?(60.27± 1.61)°T*(51.29±0.54)°T*(55.92±0.98)°T ;與無糖發酵乳相比,除低聚果糖外,添加了其他糖的發酵乳的產酸速率均有所提升,說明一些低聚糖和白砂糖的加入可以使乳酸菌產酸更多。

由圖6可知,低聚木糖、菊粉、塔格糖發酵乳的凝乳時間均為 6h ,白砂糖、無糖發酵乳的凝乳時間均為8h ,低聚果糖發酵乳的凝乳時間為 10h ,低聚木糖、菊粉、塔格糖發酵乳的凝乳時間較短。
2.3.3添加不同糖發酵乳持水力的比較
由圖7可知,在5種含糖發酵乳中,持水力最高的為白砂糖,為 72.67% ,其次為低聚果糖( 68% )、低聚木糖 60.67% )、塔格糖 (59.67% )、菊粉( 59% ),5種含糖發酵乳的持水力均高于無糖發酵乳 (57.67%) ,對發酵乳持水力提升最強的低聚糖是低聚果糖,持水力達到 68% ,低聚果糖的持水力高于其他3種低聚糖,推測是低聚果糖的吸濕性強,自身形成的凝膠網絡相對密集和緊湊,也能提高3種乳酸菌在發酵過程中生成更多胞外多糖的能力,而胞外多糖能夠增加發酵乳的黏稠度,進而提升蛋白質的凝膠強度,表現為發酵乳析出乳清減少[19]。

2.3.4添加不同糖發酵乳感官評分的比較
將各組發酵乳冷藏后熟 24h 后,按照上述感官評價標準對發酵乳進行評分,結果見圖8。

在6組發酵乳中,添加了菊粉的發酵乳綜合評分最高,色澤、組織狀態、滋味和氣味各項評分也最高,具有百香果、麥胚的特定顏色一一淡黃色,組織狀態良好,質地均勻,具有一定的黏稠度,滋味和氣味易于被接受[21]。
綜合產酸速率、凝乳時間、持水力和感官評分這些指標來看,菊粉的綜合評分最高,因此,選擇將菊粉添加在麥胚百香果發酵乳中。
3麥胚百香果發酵乳最佳配方的研究
3.1 實驗方法
3.1.1 百香果添加量對發酵乳的影響
控制百香果添加量分別為 1%、5%、9%、13% 17% ,研究其對發酵乳的影響,確定百香果的最佳添加量。
3.1.2麥胚添加量對發酵乳的影響
控制麥胚添加量分別為 1%.2%.3%.4%.5% 研究其對發酵乳的影響,確定麥胚的最佳添加量。
3.1.3 糖添加量對發酵乳的影響
控制糖(菊粉)添加量分別為 4%.5%.6%.7%. 8% ,研究其對發酵乳的影響,確定糖的最佳添加量。
3.1.4麥胚百香果發酵乳最佳配方的優化實驗設計
選取單因素實驗確定的各因素的較優值,以百香果添加量(A)、麥胚添加量(B)、糖添加量(C)3個因素為自變量,以感官評分為響應值,采用Design-Expert13響應面設計軟件進行三因素三水平Box-Behnken響應面優化實驗,具體因素水平見表2。

3.2 結果與分析
3.2.1 單因素實驗


由圖9可知,當百香果添加量為 1% 和 5% 時,發酵乳的風味較淡,感官評分較低,當百香果添加量為9% 時,發酵乳具有百香果的特有香味,酸味適宜,感官評分最高,當百香果添加量為 13% 和 17% 時,酸味過重,不易被接受,因此,選取百香果添加量為 5%.9% 、13% 這3個水平進行后續響應面實驗;當麥胚添加量為 2% 時,感官評分最高,當麥胚添加量為 1% 時,幾乎沒有麥胚的味道,當麥胚添加量超過 2% 時,有不易被接受的味道,因此,選擇麥胚添加量為 1%.2%.3% 這3個水平進行后續響應面實驗;當糖(菊粉)添加量為6% 時,酸味與糖的綜合效果最好,感官評分最高,當糖添加量為 4% 和 5% 時,酸味較重,當糖添加量為 7% 和 8% 時,酸味較淡,因此,選擇糖添加量為 5% 、 6% 7% 這3個水平進行后續響應面實驗。
3.2.2 響應面優化配方
響應面實驗設計及結果見表3,方差分析見表4。

表4感官評分的響應面實驗方差分析

對各因素進行回歸擬合后,得到響應面回歸擬合方程 :Y=83.28+0.75A-1.66B-0.737 5C-0.95AB- 上0.2AC+0.025BC-1.75A2-2.28B2-1.28C2
由方差分析可知,模型的 Plt;0. 000 1 ,極顯著。失擬項的 P=0.1231gt;0.05. ,不顯著,表明模型對本實驗的擬合度良好。回歸系數 R2=0.982 5 ,模型的擬合度良好,
,說明該模型能解釋 96% 響應值的變化,可用于麥胚百香果發酵乳配方參數的優化。由各因素的 P 值可知,一次項 A,B,C 的影響均極顯著 (Plt;0.01) ,交互項 AB 的影響極顯著 (Plt;0.01) ,A2,B2,C2 的影響均極顯著( (Plt;0.01) ,說明該3個因素對麥胚百香果發酵乳的影響均較顯著,且存在交互作用。
根據回歸方程,各因素間的響應面分析見圖10。


對響應面結果進行優化分析,得到麥胚百香果發酵乳的最佳配方參數為百香果添加量 10.262% 、麥胚添加量 1.567% 、糖(菊粉)添加量 5.732% ,在此條件下得到的感官評分預測值為83.857分。為了驗證模型理論預測值的真實性和準確性,同時考慮到實際操作的可行性,確定配方參數為百香果添加量 10% 、麥胚添加量2% 、糖添加量 6% 。在此優化條件下進行3次平行實驗,得到麥胚百香果發酵乳的感官評分為83.32分,與理論預測值接近,說明響應面優化得到的配方參數具有一定的可行性。
4結論
以麥胚、百香果、純牛奶為主要原料研制風味發酵乳,其風味獨特、營養價值高,調節了普通乳制品的口感和味道,有調味的效果,豐富了乳制品的風味和種類,是一種對健康有益的食品。通過實驗得到麥胚百香果發酵乳的最優菌種為植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌和副干酪乳桿菌,進行混菌發酵,最適添加的糖為菊粉,最佳配方為百香果添加量 10% 、麥胚添加量 2% 、菊粉添加量 6% 、乳酸菌接種量 3% ,于 37°C 發酵 6h 。產品呈淺黃色,兼具百香果和麥胚的香味,口感酸甜,黏稠適中,質地均勻,組織細膩。
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