黃 強(qiáng),俞 琳,趙廣生,勞潔潔,肖功年,

(1.浙江省農(nóng)產(chǎn)品化學(xué)與生物加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州 310023;2.杭州新希望雙峰乳業(yè)有限公司,杭州 311100;3.浙江科技學(xué)院 生物與化學(xué)工程學(xué)院，杭州 310023)

發(fā)酵條件對(duì)凝固型酸奶質(zhì)地影響的研究

黃 強(qiáng)1,2,俞 琳1,趙廣生2,勞潔潔3,肖功年1,3

(1.浙江省農(nóng)產(chǎn)品化學(xué)與生物加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州 310023;2.杭州新希望雙峰乳業(yè)有限公司,杭州 311100;3.浙江科技學(xué)院 生物與化學(xué)工程學(xué)院，杭州 310023)

凝固型酸奶的質(zhì)地是評(píng)價(jià)其品質(zhì)的主要因素之一，以鮮奶為原料，探索發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間及后熟時(shí)間等不同發(fā)酵條件對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，發(fā)酵時(shí)間為4 h，發(fā)酵溫度為43 ℃，后熟時(shí)間為15～18 h時(shí)可獲得質(zhì)地良好的產(chǎn)品；正交試驗(yàn)優(yōu)化獲得工藝參數(shù)為：發(fā)酵時(shí)間為4.5 h，發(fā)酵溫度為44 ℃，后熟時(shí)間為16 h。

凝固型酸奶；發(fā)酵條件；質(zhì)地

酸奶是一種能夠同時(shí)提供牛乳的營養(yǎng)成分和含有大量活性物質(zhì)的發(fā)酵產(chǎn)品。牛乳在微生物的發(fā)酵作用下，發(fā)生了化學(xué)、物理、微生物、感官、營養(yǎng)和生物學(xué)上的變化[1]。酸奶不僅保存了牛乳中所有的營養(yǎng)成分，而且還因?yàn)榘l(fā)酵作用，使其中的營養(yǎng)素更容易被人體消化吸收，是僅次于母乳的最優(yōu)質(zhì)的營養(yǎng)食品。發(fā)酵后，牛乳中的蛋白質(zhì)被乳酸菌部分消化而極易被人體消化吸收[2]。

影響酸奶質(zhì)地的細(xì)膩程度、口感滑潤與否、乳清是否容易析出等特性的因素很多，許多學(xué)者對(duì)影響酸奶形成的外界因素如溫度、均質(zhì)壓力、菌種、接種量、發(fā)酵溫度、穩(wěn)定劑等方面做了研究[3-4]。酸奶質(zhì)地特性為黏彈性和流變性，是酸奶流動(dòng)和變形隨時(shí)間、力的變化而表現(xiàn)出的性質(zhì)，酸奶的流變性通常用來描述和衡量產(chǎn)品的質(zhì)地，包括凝膠的黏度、硬度等。流變性可以反映酸奶的感官品質(zhì)，與食品的組織結(jié)構(gòu)有關(guān)[5-6]。一般產(chǎn)品中會(huì)添加一定量的食用明膠，來輔助產(chǎn)品的質(zhì)地特性。今研究不添加明膠等增稠劑的方法進(jìn)行酸奶加工，通過改變發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度及后熟時(shí)間，在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，生產(chǎn)口感上可接受的凝固型酸奶，是目前許多商家非常急切想解決的問題，而且探索不同發(fā)酵條件對(duì)凝固型酸奶質(zhì)地特性可為產(chǎn)業(yè)化控制提供一定的基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 試驗(yàn)材料

新鮮純牛奶、直投式菌種混合物由保加利亞乳桿菌(Lactobacillusbulgaricus)和嗜熱鏈球菌(Streptococcusthermophilus)組成，杭州新希望雙峰乳業(yè)有限公司提供；實(shí)驗(yàn)室常規(guī)試劑，分析純。

1.1.2 主要儀器與設(shè)備

物性測(cè)試儀(Texture Analyser)-TA.XT Plus(英國Stable Micro System公司)，電熱恒溫水浴鍋DKS-24(杭州藍(lán)天化驗(yàn)儀器廠)，電子天平SCA-210(奧豪斯國際貿(mào)易(上海)有限公司)，燒杯、玻璃棒、溫度計(jì)、堿式滴定管、量筒、錐形瓶、移液管、玻璃棒等實(shí)驗(yàn)室常規(guī)玻璃儀器。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 不同發(fā)酵溫度條件下凝固型酸奶的制備

將凈化和標(biāo)準(zhǔn)化后的原料奶加熱到50 ℃，加入6%的白砂糖，攪拌使其溶解，待完全溶解后，放入恒溫槽中加熱到90 ℃、保持5 min，然后取出快速冷卻到43～45 ℃，加入3%的直投式菌種混合物作為發(fā)酵劑，灌裝后放入不同發(fā)酵溫度的發(fā)酵室內(nèi)進(jìn)行靜態(tài)發(fā)酵(發(fā)酵溫度分別為37、39、41、43、45、47 ℃)，發(fā)酵時(shí)間為4 h，發(fā)酵終止后快速冷卻，之后放入高溫冷庫，在2～7 ℃下進(jìn)行冷藏24 h。

1.2.2 不同發(fā)酵時(shí)間條件下凝固型酸奶的制備

灌裝發(fā)酵前操作同1.2.1，發(fā)酵溫度設(shè)置為42 ℃，發(fā)酵時(shí)間分別為2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5 h，發(fā)酵終止后快速冷卻，之后放入高溫冷庫，在2～7 ℃下進(jìn)行冷藏24 h。

1.2.3 不同后熟時(shí)間條件下凝固型酸奶的制備

灌裝發(fā)酵前操作同1.2.1，發(fā)酵溫度設(shè)置為42 ℃，發(fā)酵時(shí)間4.0 h，發(fā)酵終止后快速冷卻，之后放入高溫冷庫，在2～7 ℃下進(jìn)行冷藏，冷藏時(shí)間分別為6、9、12、15、18、21、24 h。

1.2.4 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

表1 正交試驗(yàn)的因素水平 Table 1 Factor levels of orthogonal test

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以硬度指標(biāo)為優(yōu)化參數(shù)，選取其中較為理想的發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度和后熟時(shí)間進(jìn)行正交試驗(yàn)，不考慮因素間的相互作用，進(jìn)行分析，確定以上三因素在凝固型酸奶加工過程品質(zhì)研究的最優(yōu)條件。采用L9(33)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，正交試驗(yàn)的因素水平見表1。

1.3 測(cè)試方法

1.3.1 酸度測(cè)定

采用滴定方法測(cè)試酸度，參見文獻(xiàn)[7]。酸度測(cè)試完畢后采用感官分析凝乳質(zhì)地和乳清析出情況。

1.3.2 質(zhì)地測(cè)定

質(zhì)地特性是食品極其重要的品質(zhì)因素。食品的質(zhì)地特性，例如硬度、脆性、膠黏性、回復(fù)性、彈性等,都與力的作用有關(guān)[8]。將待測(cè)物置于操作臺(tái)表面,隨著檢測(cè)探頭的運(yùn)動(dòng),在與待測(cè)物接觸以后,把力傳給壓力傳感器。壓力傳感器把力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，把標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,并且能儲(chǔ)存起來用于進(jìn)一步的分析處理。實(shí)驗(yàn)采用A/BE探頭，測(cè)試參數(shù)如下：測(cè)試速度為1 mm/s，測(cè)試距離為10 mm，測(cè)試時(shí)間1～2 s。通過分析穿刺至相同深度的同一批樣品中，達(dá)到其對(duì)應(yīng)曲線上最高峰處所需力的大小來比較其凝膠強(qiáng)度。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵溫度對(duì)凝固型酸奶的影響

2.1.1 發(fā)酵溫度對(duì)凝固型酸奶酸度的影響

表2 發(fā)酵溫度對(duì)凝固型酸奶酸度的影響 Table 2 Effects of different fermentation temperatures on acidity of solidified yoghurt

發(fā)酵溫度對(duì)凝固型酸奶的凝乳酸度、質(zhì)地有影響，而且酪蛋白凝固、乳清析出等也受其影響[9]，不同發(fā)酵溫度對(duì)凝固型酸奶酸度的影響試驗(yàn)結(jié)果見表2。

從表2可以看出，隨著發(fā)酵溫度的增加，凝固型酸奶的酸度逐漸增大。當(dāng)發(fā)酵溫度在37～43 ℃時(shí)，凝固型酸奶凝乳質(zhì)地均呈現(xiàn)均勻；發(fā)酵溫度大于43 ℃時(shí)，凝乳質(zhì)地逐漸呈現(xiàn)不均勻。隨著發(fā)酵溫度的增加，凝固型酸奶的乳清析出逐漸降低，當(dāng)發(fā)酵溫度在43 ℃左右時(shí)，沒有乳清析出。制作凝固型酸奶時(shí)，發(fā)酵溫度需要恰到好處，溫度過高或過低都會(huì)影響酸奶的品質(zhì)。實(shí)驗(yàn)采用嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌作為發(fā)酵菌種，當(dāng)培養(yǎng)溫度低時(shí)，嗜熱鏈球菌比保加利亞乳桿菌發(fā)育旺盛，L(+)-乳酸的比例增大，酸味不足，故發(fā)酵溫度低時(shí)，凝固型酸奶的凝固速度慢，有少量的乳清析出，酸度較低；而培養(yǎng)溫度高時(shí)，保加利亞乳桿菌比嗜熱鏈球菌發(fā)育旺盛，D(+)-乳酸的比例增大，會(huì)出現(xiàn)刺激性較強(qiáng)的酸味，故發(fā)酵溫度高時(shí)，凝固速度快，乳清析出較多，酸度也較高。一般酸奶的酸度控制在60～95 °T，酸度在70～80 °T時(shí)口感最佳。

2.2.2 發(fā)酵溫度對(duì)凝固型酸奶硬度的影響

以硬度來描述酸奶質(zhì)地，發(fā)酵溫度對(duì)凝固型酸奶硬度的影響試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

圖1 發(fā)酵溫度對(duì)凝固型酸奶硬度的影響Fig.1 Effects of different fermentation temperatures on hardness quality of solidified yoghurt

從圖1可以看出，凝固型酸奶的發(fā)酵溫度和硬度之間存在一定的聯(lián)系，隨著發(fā)酵溫度的增加，凝固型酸奶的硬度逐漸增加。當(dāng)發(fā)酵溫度在43 ℃時(shí)，凝固型酸奶的硬度控制較好，高于或低于此溫度都有比較大差異，較為合理的發(fā)酵溫度為43 ℃。

2.2 發(fā)酵時(shí)間對(duì)凝固型酸奶的影響

2.2.1 發(fā)酵時(shí)間對(duì)凝固型酸奶酸度的影響

表3 發(fā)酵時(shí)間對(duì)凝固型酸奶酸度的影響 Table 3 Effect of different fermentation time on acidity of solidifying yoghurt

發(fā)酵時(shí)間對(duì)凝固型酸奶酸度的影響試驗(yàn)結(jié)果見表3。

從表3可以看出，隨著發(fā)酵時(shí)間的增加，凝固型酸奶的酸度逐漸增大。當(dāng)發(fā)酵時(shí)間小于3.5 h時(shí)，凝固型酸奶凝乳質(zhì)地均較柔軟，而且有乳清析出；發(fā)酵時(shí)間為2.5 h時(shí)，乳清析出最多；隨著發(fā)酵時(shí)間的增加，凝固型酸奶的乳清析出急劇減少，超過5.5 h后又有乳清析出，特別是發(fā)酵時(shí)間在4.0～5.0 h時(shí)基本無乳清析出。試驗(yàn)表明，制作凝固型酸奶時(shí)，發(fā)酵時(shí)間需要恰到好處，時(shí)間過長或過短都會(huì)影響凝固型酸奶的品質(zhì)。時(shí)間過短時(shí)，凝固型酸奶的組織狀態(tài)差，有較多乳清析出，且酸度低；發(fā)酵時(shí)間過長時(shí)，凝乳狀態(tài)較好，有少量甚至無乳清析出。

2.2.2 發(fā)酵時(shí)間對(duì)凝固型酸奶硬度的影響

采用前述的方法制備好待測(cè)樣品，測(cè)定樣品的硬度，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 發(fā)酵時(shí)間對(duì)凝固型酸奶硬度的影響Fig.2 Effects of different fermentation time on hardness quality of solidified yoghurt

從圖2可以看出，凝固型酸奶的發(fā)酵時(shí)間和硬度之間存在一定的聯(lián)系，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，凝固型酸奶的硬度逐漸增加。當(dāng)發(fā)酵時(shí)間小于4.0 h時(shí)，凝固型酸奶的硬度較小，而當(dāng)發(fā)酵時(shí)間大于4.0 h時(shí)，凝固型酸奶的硬度較大。

2.3 后熟時(shí)間對(duì)凝固型酸奶酸度的影響

2.3.1 后熟時(shí)間對(duì)凝固型酸奶酸度的影響

后熟時(shí)間對(duì)凝固型酸奶酸度影響的試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 后熟時(shí)間對(duì)凝固型酸奶酸度的影響 Table 4 Effects of different after-ripening time on acidity of solidified yoghurt

從表4可以看出，隨著后熟時(shí)間的增加，凝固型酸奶的酸度逐漸增大。當(dāng)后熟時(shí)間小于12 h和大于18 h時(shí)，凝固型酸奶凝乳質(zhì)地均較柔軟；而隨著后熟時(shí)間的增加，凝固型酸奶均無乳清析出。試驗(yàn)表明，制作凝固型酸奶時(shí)，后熟時(shí)間需要超過一點(diǎn)時(shí)間，時(shí)間過短會(huì)影響凝固型酸奶的品質(zhì)；當(dāng)后熟時(shí)間過短時(shí)，酸奶的組織狀態(tài)差，且酸度低。凝固型酸奶在冷藏的后熟時(shí)期，產(chǎn)酸力減弱，而雙乙酰等風(fēng)味物質(zhì)處于活動(dòng)高峰期。一般而言，酸奶的酸度控制在60～95 °T，酸度在70～80 °T時(shí)口感最佳。因此，在不影響凝固型酸奶質(zhì)量的前提下，考慮到產(chǎn)品口感、生產(chǎn)時(shí)間和成本，后熟時(shí)間在15～18 h時(shí)，酸奶的組織狀態(tài)較好，質(zhì)地均勻，軟硬適度，酸甜合宜，口感潤滑。

2.3.2 后熟時(shí)間對(duì)凝固型酸奶硬度的影響

后熟時(shí)間對(duì)凝固型酸奶硬度影響的試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖3 后熟時(shí)間對(duì)凝固型酸奶硬度的影響Fig.3 Effects of different after-ripening time on hardness quality of solidified yoghurt

從圖3可以看出，凝固型酸奶的后熟時(shí)間和硬度之間存在一定的聯(lián)系，隨著后熟時(shí)間的延長，凝固型酸奶的硬度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)后熟時(shí)間小于15 h時(shí)，凝固型酸奶的硬度逐漸增多；而當(dāng)后熟時(shí)間大于15 h時(shí)，凝固型酸奶的硬度減小。

對(duì)酸奶來說硬度是樣品受到壓力的變形所需要的力。酸奶的硬度決定了酸奶受壓力后恢復(fù)的難易程度及被咀嚼的難易程度。后熟時(shí)間的變化對(duì)凝固型酸奶硬度的影響并不是很大，較合理的后熟時(shí)間為12～15 h。

2.4 正交試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)正交試驗(yàn)三因素三水平，選擇L9(33)正交試驗(yàn)方案制作凝固型酸奶，經(jīng)過相應(yīng)的一系列操作過程后測(cè)定硬度，結(jié)果見表5。

表5 發(fā)酵工藝參數(shù)正交試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Results of orthogonal test of fermentation technology indexes

采用極差分析方法，從K1、K2、K3極差比較可知，凝固型酸奶工藝最佳組合為B3、C3、A3，即發(fā)酵時(shí)間為4.5 h，發(fā)酵溫度為44 ℃，后熟時(shí)間為16 h。從R值分析可知，對(duì)凝固型酸奶加工過程硬度影響的主次順序?yàn)椋喊l(fā)酵溫度>后熟時(shí)間>發(fā)酵時(shí)間，其中發(fā)酵溫度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響最為顯著。

3 結(jié) 語

發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度和后熟時(shí)間對(duì)凝固型酸奶的酸度和硬度具有顯著的影響，確定了凝固型酸奶發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間和后熟時(shí)間的最佳范圍值分別為：43 ℃，4 h,15～18 h。

利用正交試驗(yàn)確定了凝固型酸奶加工過程硬度影響的主次順序：發(fā)酵溫度>后熟時(shí)間>發(fā)酵時(shí)間，其中發(fā)酵溫度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響最為顯著，獲得了最佳工藝組合，即最佳組合條件為B3、C3、A3，即發(fā)酵時(shí)間為4.5 h，發(fā)酵溫度為44 ℃，后熟時(shí)間為16 h。

[1] Jacob M, N?bel S, Jaros D, et al. Physical properties of acid milk gels: Acidification rate significantly interacts with cross-linking and heat treatment of milk[J]. Food Hydrocolloids,2011，25(5)：928-934.

[2] 梅林，余小慰，汪小嬌，等．酸凝乳穩(wěn)定性的研究[J]．乳業(yè)科學(xué)與技術(shù)，2006,29(3)：110-111．

[3] 趙鑫，趙洪雙，姜國龍．不同比例的嗜熱鏈球菌與保加利亞乳桿菌對(duì)酸奶品質(zhì)的影響[J]．農(nóng)產(chǎn)品加工，2009,12(3)：177-180.

[4] 王辰，馬立安．香蕉皮果膠的提取及其對(duì)凝固型酸奶穩(wěn)定性的影響[J]．現(xiàn)代食品科技，2008，24(5)：459-461，465.

[5] Kim S, Lim C H, Lee C, et al. Optimization of growth and storage conditions for lactic acid bacteria in yoghurt and frozen yoghurt[J]. Journal of the Korean Society for Applied Biological Chemistry,2009,52(1):76-79.

[6] 朱萍．影響普通凝固型酸奶質(zhì)量的因素分析[J]．現(xiàn)代食品科技，2007，23(5)：17-19.

[7] 葉向庫，劉漢勛，賀紅軍．常溫下市售酸奶乳酸菌數(shù)和pH值的變化研究[J]．食品科技，2005，1l(2)：52-54．

[8] 郭清泉，張?zhí)m威，王艷梅．酸奶發(fā)酵機(jī)理及后發(fā)酵控制措施[J].中國乳品工業(yè)，2001,29(2)：17-19.

[9] 伍子玉，王芳，劉俊紅，等．凝固型酸奶生產(chǎn)工藝的分析[J]．中國乳業(yè)，2007，12(10)：44-45．

Effectsofdifferentfermentationconditionsoncharacterofsolidifiedyoghurt

HUANG Qiang1,2, YU Lin1, ZHAO Guangsheng2, LAO Jiejie3, XIAO Gongnian1,3

(1. Zhejiang Provincial Key Laboratory for Chemical and Biological Processing Technology of Farm Produce,Hangzhou 310023, China; 2. Hangzhou Xinxiwang Shuangfeng Milk Co.,Ltd, Hangzhou311100; 3. School of Biological and Chemical Engineering, Zhejiang University ofScience and Technology, Hangzhou 310023, China)

The character is a major evaluation index on the quality of solidified yoghurt. We studied the influences of different fermentation temperatures, fermentation time, and after-ripening time on the quality of solidified yoghurt. The results showed that we can get better quality products with fermentation time 4 h, fermentation temperature 43 ℃, after-ripening time 15～18 h. By orthogonal test, the optimum fermentation conditions are obtained as follows: fermentation time 4.5 h, fermentation temperature 44 ℃, after-ripening time 16 h.

solidified yoghurt; fermentation conditions; character

TS252.54

A

1671-8798(2013)06-0441-06

10.3969/j.issn.1671-8798.2013.06.008

2013-11-02

杭州市農(nóng)業(yè)科研攻關(guān)專項(xiàng)(20120232B56)；浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃(新苗人才計(jì)劃)(2013R415016)

黃 強(qiáng)(1969— )，男，浙江省杭州人，工程師，主要從事乳制品加工技術(shù)研究。