凝固型大豆酸奶的研制及其品質分析

中圖分類號：TS214.2 文獻標志碼：A

Preparation and Quality Analysis of Coagulated Soybean Yogurt

MA Wan-ru ^1，2 ，NIAN Jing-ya1，WANG Jun-gang1，2*，HU She-wei ^1，2 ，DONG Qi ^1，2 （204 （1.Biology and Food Engineering Department， Bozhou University，Bozhou 23680o，Anhui， China; . Bozhou Key Laboratory of Medicinal and Edible Homology Functional Food，Bozhou 2368oo，Anhui，China）

Abstract：In this study， soybean powder and milk powder were used as the main raw materials to make coagulated soybean yogurt. The process was optimized by single factor and response surface experiments，and the optimal process parameters were obtained： fermentation temperature was 42^°C ，fermentation time was 6h ， sucrose addition was 8.8% ，soybean powder addition was 25.5% ，and water addition was 79% . The quality of coagulated soybean yogurt prepared under the optimal process conditions was analyzed， and the results showed that its comprehensive score was 6. 4， water holding capacity was 65% ， whey precipitation was 5.6% ，acidity was 86^°T ，protein content was 3.09% ，and the yogurt had the best quality with delicate taste，unique flavor，and moderate sweetness and sourness.

Key words： soy yogurt； fuzzy mathematical method; response surface optimization; qualityanalysis

0 引言

求不斷提高，這對相關產業來說不僅是機遇更是挑戰[1-2].植物基酸奶具有低脂、低乳糖、高蛋白、富含活性成分和有益菌等特點，使人們在享受美酸奶風味獨特，營養豐富，消費者對酸奶的需味的同時又能調節機體的健康水平.目前已有文獻報道過植物基酸奶的研究結果，例如赤小豆酸奶[3]、紅小扁豆酸奶[4]、黃精酸奶[5]、藍莓酸奶[6]、火龍果皮酸奶等.目前消費者對食品功能性與營養價值的追求日益顯著，因此功能性酸奶的研究逐漸受到廣泛關注，比如，添加白玉菇多糖、魔芋甘露寡糖等成分于酸奶中[8-9].大豆是我國重要的糧食作物之一，營養價值高，被廣泛應用于飲料、調味料、乳品以及肉制品的加工[10-11].以蛋白質含量豐富的大豆粉替代部分奶粉，制作凝固型大豆酸奶能夠提高農產品價值，且契合植物基食品的發展趨勢，因此研究凝固型大豆酸奶的工藝參數及品質分析具有重要意義.

1實驗材料和方法

1.1 實驗儀器與材料

1. 1.1 實驗儀器

實驗所需儀器如下：FA2204C型電子天平（上海天美天平儀器有限公司），BCD-342WDGY型冰箱（海爾智家股份有限公司），BJ-80OA型粉碎機（德清拜杰電器有限公司），SMF-36醒發箱（無錫勝麥機械有限公司），TA質構儀（上海騰撥儀器科技有限公司），K1160全自動凱氏定氮儀（濟南海能儀器有限公司）， H1750R 臺式高速冷凍離心機（湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司）.

1.1.2 實驗材料

大豆、奶粉和白砂糖均購自當地繽紛城超市；乳酸菌發酵劑購自昆山佰生優生物科技有限公司.

1.2 實驗步驟

1.2.1凝固型大豆酸奶的工藝流程

奶粉和豆粉混合 $$ 復原乳（混合粉：水 =1 ：4，溫水溶解） $$ 添加蔗糖 $$ 裝瓶 $$ 殺菌 85^°C ，30min） 冷卻（至 42^°C） 接種發酵劑 $$ 發酵（42^°C） 后熟 （4^°C，8h） 成品保存.

1.2.2 感官評價

選定10名品嘗人員進行培訓后組成感官評定小組，其中5名女性、5名男性.采用盲評計分，然后除去最高分，其余評分的平均值即為最終得分.將冷藏室中的酸奶進行分裝，由品嘗人員進行感官評定.感官評分標準如表1所列.評價者單獨操作，分別從組織狀態、口感、香氣、色澤4個方面進行感官評價，每項滿分均為10分.

1.2.3 建立模糊數學評定模型

參考李欣欣[12]和呂俊麗[13]的方法，根據大豆酸奶的感官評價標準，對大豆酸奶的感官評價指標進行模糊數學綜合評價并建立數學模型.

（1）因素集 （U） 的確立

評價因素集是對大豆酸奶感官評價因素的集合，參考相關文獻并根據酸奶實際品質，以色澤（u₁） 、風味 （u₂ ）、組織形態 （u₃ ）、口感 （u₄ ）4項指標作為因素集 （U） J），U={u₁，u₂，u₃，u₄}

（2）評語集 （V） 的確立

評語集 （V） 是感官評定員對大豆酸奶因素集（U） 評價標準分數的集合，由優 （v₁ ）、良 、中（v₃ ）、差 （v₄ ）組成， V={v₁，v₂，v₃，v₄} .根據感官評定結果，建立評價矩陣，以模糊數學評判方法進行分析，評價標準賦值分數為 V={8，6，4，2}

（3）權重集 （X） 的確立

權重集 X={x₁，x₂，x₃，x₄}，x₁-x₄ 代表產品的色澤、風味、組織狀態、口感的權重系數.由10位專家評審員對產品的色澤、風味、組織狀態、口感4項指標進行評分，評分結果如表2所列.最終得權重集 X={0.29，0.31，0.2，0.2}

（4）模糊數學感官評分結果

凝固型大豆酸奶的模糊數學感官評分如表3 所列.

（5）模糊評價矩陣的建立

等級評價次數的結果除以總人數10，得到1號樣品的模糊評價矩陣 （R₁） ！

依照大豆酸奶模糊數學評價模型來計算綜合評價值（Y）： T₁ 等于權重集 （X） 乘以模糊評價矩陣： T₁=X×R₁ ，即

（0.133 0.302 0.367 0.198）.

（6）模糊綜合評分 （M） 的計算模糊綜合評分 M=T₁×V ，即

（0.1330.3020.3690.198）× （8642）^T=4.75.

1.2.4 質構特性的測定

參考汪清美等[14]測定酸奶質構特性的方法并對其略作修改，對凝固型大豆酸奶進行全質構分析（TPA），質構儀參數如下：形變量 50% ，觸發點負載 5.0g ，測試前速度 2. 0mm/s ，測試速度為 1.0mm/s ，測試后速度 1. 0mm/s ，目標值為10mm

1.2.5 持水力和乳清析出率測定

參照劉瑾萱等[15]的方法并對其略作修改.用分析天平準確稱取 20g 酸奶，置于 50mL 離心管中，采用低溫離心機，在 4^°C，5000r/min 條件下離心 15min .然后在 4^°C 下將樣品靜置 24h 后，測定乳清析出率.

持水力 °leddash 凝固型大豆酸奶樣品離心后沉淀物量/凝固型大豆酸奶樣品總量 ×100% ：

乳清析出率 乳清析出量/樣品量 ×100%

1.2.6 酸奶總酸度的測定

參考陳合[16]和劉瑾萱[15]的方法并對其略作修改.用分析天平準確稱取 10g 酸奶于錐形瓶中，加人 20mL 蒸餾水，添加2滴酚酞指示劑，緩慢搖晃錐形瓶至液體混勻后，用 0.1mol/L NaOH標準溶液滴定至微紅色， 30s 內不褪色，讀取消耗 ΔNaOH 標準溶液的體積，按照下式計算酸奶的總酸度：

X=（cv×100）/m×0.1.

式中： X 表示酸奶的酸度， ^oT;c 表示 ΔNaOH 標準溶液濃度， mol/L;v 表示滴定時消耗 ΔNaOH 標準溶液的體積， mL;m 表示酸奶質量， g;0.1 為酸度理論上定義的 ΔNaOH 的濃度， mol/L

1. 2.7 酸奶蛋白質含量的測定

采用GB5009.6—2016中的凱氏定氮法測 定凝固型大豆酸奶中蛋白質含量.

1.3 實驗設計和方法

1. 3.1 單因素實驗設計

（1）以豆粉和乳粉為原料，豆粉添加量為25% ，水添加量為 80% ，白砂糖添加量為 8% ，發酵時間分別為 4h，5h，6h，7h，8h

（2）以豆粉和乳粉為原料，以酸奶總重為基準，豆粉添加量為 25% ，水添加量為 80% ，發酵時間為 ⁶h ，蔗糖添加量分別為 8%.9% 、 10% 、11%.12%

（3）以豆粉和乳粉為原料，以總粉重為基準，水添加量為 80% ，發酵時間為 6h ，白砂糖添加量8% ，豆粉添加量為 16.7%.20%.25%.33.3% 50% ：

（4）以豆粉和乳粉為原料，以水 + 總粉重為基準，豆粉添加量為 25% ，發酵時間為 ⁶h ，白砂糖添加量為 8% ，水的添加量為 66.7%.75%.80% 83.3%.85.7%

1.3.2 響應面實驗設計

基于單因素實驗結果，以發酵時間 （A ）、蔗糖添加量（B）、豆粉添加量 （C ）、水添加量 （D）4 個因子為自變量，以綜合評分為指標，進行四因素三水平響應面優化實驗.響應面實驗因素和水平如表4所列.

2 結果與分析

2.1單因素實驗結果分析

2.1.1發酵時間對大豆酸奶感官品質的影響發酵時間是影響大豆酸奶感官品質的重要因素之一.發酵時間過短，酸奶凝固不完全；發酵時間過長，酸奶感官品質下降.發酵時間對大豆酸奶感官品質的影響曲線如圖1所示.

從圖1可以看出，隨著發酵時間的延長，大豆酸奶的感官品質呈先上升后下降的趨勢.當發酵時間為 ⁶h 時，大豆酸奶的綜合評分最高.當發酵時間為 5h 和 ⁷h 時，大豆酸奶的感官評分明顯低于 ⁶h 時的評分. 5h 時酸奶的感官評分較低，可能是因為酸奶凝固不完全， ⁷h 時酸奶的感官評分較低，可能是因為發酵時間過長，pH較低，產生不良的酸味.

2.1.2 蔗糖添加量對酸奶感官品質的影響

蔗糖是常用的甜味料之一，能夠賦予食品甜美的滋味.蔗糖添加量對大豆酸奶感官品質的影響曲線如圖2所示.

從圖2可以看出，隨著蔗糖添加量的提高，大豆酸奶的綜合評分呈先上升后下降的趨勢.蔗糖添加量過少時，大豆酸奶的甜味較淡，隨著蔗糖的增加，大豆酸奶的品質逐漸提高，當蔗糖添加量為9% 時，大豆酸奶的綜合評分最高.繼續添加蔗糖，則會使酸奶過甜，甚至不凝固，這可能是由于蔗糖添加量過高，會形成較大的滲透壓，抑制了乳酸菌的活動.

2.1.3豆粉添加量對大豆酸奶感官品質的影響

豆粉是大豆酸奶的主要原料之一，對大豆酸奶的感官品質有著至關重要的影響.豆粉添加量對大豆酸奶感官品質的影響曲線如圖3所示.

從圖3可以看出，當豆粉添加量過少時，大豆酸奶的感官品質較低，這可能是由于蛋白質不足，酸奶凝固不完全造成的.隨著豆粉添加量提高，大豆酸奶的感官品質逐漸改善，當豆粉添加量為25% 時，大豆酸奶的綜合評分最高，品質最好.繼續添加豆粉，大豆酸奶的感官品質又逐漸降低，這可能是由于豆粉添加過多，豆腥味則會加強.

2.1.4水添加量對大豆酸奶感官品質的影響

酸奶的主要成分是水，水添加量對大豆酸奶的品質影響較大.水添加量對大豆酸奶品質的影響曲線如圖4所示

從圖4可以看出，水添加量過高時，凝固后的酸奶表面會有少量水析出，隨著水的添加量降低，酸奶表面析出的水也隨之減少，大豆酸奶的品質逐漸提高.當水的添加量在 80% 時，酸奶表面無水析出，此時大豆酸奶的感官品質最好.

2.2 響應面法實驗結果分析

2.2.1 響應面實驗結果

在單因素實驗結果的基礎上，選取發酵時間（A）、蔗糖添加量 （B ）、豆粉添加量（C）、水添加量（D ）為響應因子，綜合評分為響應值，運用De-sign-Expert13軟件中的 Box-Behnken 原理設計實驗，實驗組合與綜合評分結果如表5所列.

使用軟件Design-Expertl3對表5中的數據進行方差分析以及多元回歸方程擬合分析，得到綜合評分（Y）關于各因素的回歸方程：

2.2.2 模型方差分析

對響應面實驗回歸模型進行方差分析，結果如表6所列.

可以看出，模型極顯著 （Plt;0.0001） ，失擬項不顯著 （Pgt;0.05） ，因此能用該模型對大豆酸奶的發酵條件進行分析與預測. F 表示每項因素對改善凝固型大豆酸奶的影響程度， F 的大小順序為發酵時間 gt; 蔗糖添加量 gt; 水的添加量 gt; 豆粉添加量，說明發酵時間對大豆酸奶綜合評分的影響最大.由 P 值可知，一次項 A，B ，二次項 A²?B² ！C²?D² 對大豆酸奶綜合評分的影響極顯著，一次項 D 、交互項 BD 對大豆酸奶綜合評分的影響顯著，其他因素影響不顯著.相關系數 R²=0.9541 ，表明綜合評分的變化有 95.41% 與 A，B，C，D 有關，實驗數據與模型擬合度良好.綜上，該模型可用于進一步分析和預測凝固型大豆酸奶的最佳工藝.

2.2.3 響應面曲面分析

響應面3D圖能較為清晰地體現凝固型大豆酸奶綜合評分的影響因素兩兩之間的交互作用，3D圖的坡度反映了各因素作用的大小，各因素交互對感官評分的響應面曲線如圖5所示，

由圖5可以看出等高線均為橢圓，說明因素AB、AC、AD、BC、BD、CD 之間都有一定的交互作用.由圖5（e）可知，交互項BD的響應面較陡且等高線密集，故BD的交互作用對綜合評分的影響顯著.可見蔗糖添加量對凝固型大豆酸奶綜合評分的影響與水的添加量有關，當水的添加量過高或過低時，蔗糖添加量對綜合評分的顯著性影響減弱；當水的添加量取最優值時，蔗糖添加量對綜合評分的影響較明顯.而 AB?AC?AD?BC 、

CD 交互作用不顯著，可能是這些因素間聯系不 緊密，對大豆酸奶的綜合評分影響不大.

2.2.4凝固型大豆酸奶的品質分析

通過響應面優化，再結合生產加工實際確定凝固型大豆酸奶工藝參數：發酵時間為 ⁶h ，蔗糖添加量為 8.8% ，豆粉添加量為 25.5% ，水添加量為 79% .最優制作條件下加工3次得到凝固型大豆酸奶成品，測定其綜合評分、TPA、持水力、乳清析出率、總酸度、蛋白質含量等質量指標，結果如表7所列.

由表7可知，凝固型大豆酸奶的蛋白質含量高于市售老酸奶，是由于大豆內含有豐富的蛋白質，因此酸奶的總蛋白含量提高.其他品質與市售老酸奶的差異較小，說明凝固型大豆酸奶也會被消費者接受.實驗結果與預測值接近，說明優化結果可靠，工藝可行.此時凝固型大豆酸奶的風味優良，酸甜可口，口感細膩，香氣適中，適合廣大消費者食用.

3結論

本研究主要以綜合評分作為參考指標，利用單因素實驗和響應面優化實驗對凝固型炭燒大豆酸奶最佳制作工藝進行了研究，得到了最佳工藝條件：發酵溫度為 42°C 、發酵時間為 ⁶h 、蔗糖添加量為 8.8% 、豆粉添加量為 25.5% 、水添加量為79% .在最佳工藝參數下制得凝固型大豆酸奶，然后對其品質進行了測定.與傳統老酸奶相比，凝固型大豆酸奶的綜合評分、持水力、總酸度、彈性、內聚性和膠著性相近，但乳清析出率、蛋白質含量、硬度和彈性都有所增加.

由此可見，大豆粉與奶粉混合發酵的酸奶在營養、功能性和經濟性上均具有優勢.以最佳配比和工藝制得的凝固型大豆酸奶其風味獨特，營養豐富，口感細膩，與高蛋白、低膽固醇及可持續飲食的消費市場高度契合.

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[責任編輯：紀彩虹]