燕麦膳食纤维凝固性酸乳制品的研制

  司俊玲，李红，申瑞玲，郑坚强*

 郑州轻工业学院食品与生物工程学院，郑州轻工业学院食品生产与安全协同创新中心（郑州450002）

摘要鲜奶中添加燕麦膳食纤维，采用丁二酮乳酸链球菌、嗜热链球菌和嗜酸乳杆菌为混合发酵剂，研究出一种新型添加燕麦膳食纤维凝固性乳制品。试验采用单因素和正交试验研究燕麦膳食纤维提取方法和酸乳加工工艺。试验结果表明，在溶液pH 7.0条件下，添加量1.5%, a-淀粉酶，酶解温度650C,时间40 min,燕麦麸皮膳食纤维的提取率达62.92%;发酵液最佳组合为：2.0%膳食纤维, 6.O%蔗糖，0.4% CMC;混合发酵剂最优组合为：0.5%丁二酮乳酸链球菌，

0.7%嗜热链球菌，1.2%嗜酸乳杆菌；在发酵4 h，温度42℃，接种量5%的条件下，燕麦膳食纤维凝固性酸乳风味独特，感官效果最佳。

关键词  燕麦膳食纤维；丁二酮乳酸链球菌；嗜酸乳杆菌：酸乳

 燕麦麸皮是膳食纤维的良好来源之一，膳食纤维含量高，总膳食纤维含量21.20%，其中含有9.92%的β一葡聚糖（可溶性膳食纤维），并含20.13%蛋白质、9.88%脂肪。由于膳食纤维具有降低胆固醇和血糖以及减肥等功效，还有预防肠道疾病、便秘、高血压、心血管等疾病的功能，受到食品加工行业的重视。燕麦麸皮中的纤维粗糙，不利于营养物质的消化和吸收，食用口感不佳。如将燕麦麸皮中的膳食纤维酶解成可溶性片段，制成消费者喜爱的保健功能性食品，或将受到消费者的欢迎。

 目前国内开展了米糠、大米、玉米和芦荟膳食纤维酸乳等研究。选用燕麦膳食纤维为添加物，研究燕麦膳食纤维酸乳加工工艺，分析燕麦膳食纤维对酸乳感官品质的影响情况。因产品中加入燕麦膳食纤维，采用传统的发酵剂发酵制备的酸乳口感不佳，风味寡淡，尤其是传统的发酵剂耐胃酸能力差，不能很好地发挥益生菌的作用。试验采用耐酸性嗜酸乳杆菌

酸乳为发酵剂，同时添加丁二酮乳酸链球菌等球菌，利用菌种共生作用改善单一菌株的不足，提高菌活力，改善产品风味，达到具有保健功效的酸乳。

1试验材料

1.1材料

 燕麦麸皮（张家口万全面粉有限公司），鲜牛奶，氢氧化钠，a-淀粉酶（美国Sigma公司），蔗糖、CMC（食品级），丁二酮乳酸链球菌、嗜酸乳杆菌、嗜热链球菌（中国食品发酵工业研究院国家工业微生物菌种资源平台提供）。

1.2仪器与设备

 微型高速万能试样粉碎机FWSO:河北省黄骅市新兴电器厂；高速离心机TDL-40B:上海安亭科学医学仪器厂；电热恒温水浴锅：北京化玻联医疗器械有限公司；真空干燥箱DZF-6020:上海益恒试验仪器有限公司；生化培养箱：上海合恒仪器设备有限公司。

2试验方法

2.1  燕麦膳食纤维提取方法

2.1.1  燕麦膳食纤维提取工艺

 燕麦麸→酶解→灭酶→碱处理→离心分离-沉淀→水洗至中性→干燥→粉碎→膳食纤维

2.1.2膳食纤维提取工艺研究

 现有资料表明，在料水比(1：10)一定的条件下，a-淀粉酶的加酶量(A)、提取温度(B)、提取时间(C)和pH (D)等因素，对膳食纤维的提取率影响较大，经预试验，各因素设计表见表1。

2.2膳食纤维酸乳发酵液的组成研究

2.2.1单因素试验

 经预试验和有关资料表明，膳食纤维的添加量、蔗糖以及稳定剂( CMC)等影响发酵产品的感官效果。

2.2.2膳食纤维酸乳发酵原料液最佳配比研究

 采用L9(34)正交试验设计（表2），以酸乳产品感官质量为评价指标，研究膳食纤维、蔗糖和CMC（稳定剂）添加量对酸乳品质影响，从而优化膳食纤维发酵原料液的组成。

 发酵制品的感官评定标准（100分）：由10个经过培训的感官小组人员随机评价编码的酸乳，从以下几方面评定：色（10分）：色泽为乳白色或略带淡黄色；香（15分）：天然乳脂香气浓郁，有食欲感；味（35分）：酸中有甜、甜中带酸、酸甜含香的混合滋味；形（30分）：凝固如玉，用勺取出一部分观察，切面呈瓷状，表面光滑，无粗颗粒或杂质出现，放到手上不是一触就散，而是凝立而不破坍。取出后，杯内出现凹坑深而不变形，约20 min后，坑底有少量乳清析出，但坑形不变；异味（10分）：无霉味、酵母味或非酸乳味。

2.3混合发酵剂的优化

  经预试验可知，影响酸乳风味的主要因素是发酵剂组成及其添加量，采用L4(34)正交试验来优选发酵剂的比例，因素水平见表3。

 混合发酵剂的选择和工艺优化，采用感官评定和测定酸度和检验乳酸菌数总评分为综合指标，其￡}感官评价( 60%)、酸度滴定(30%)和乳酸菌个数( 10%)。

2.4燕麦膳食纤维发酵工艺优化

2.4.1  燕麦膳食纤维酸乳工艺流程

2.4.2工艺因素水平设计

 试验设计了发酵时间、发酵温度和接种量L9(33)的正交试验（见表4），分析最佳发酵工艺参数。

2.5燕麦膳食纤维酸乳制品微生物培养方法（见表5）

3结果与讨论

3.1  燕麦膳食纤维提取试验结果

 从表6可得出，各因素对提取率的影响是：加酶量(A)>提取时间(C)>溶液pH(D)>提取温度(B)，最优提取条件为A2B2C3D3，即a-淀粉酶添加量1.5%，酶解温度65℃，时间40 min，溶液pH 7.0。在此条件下进行验证试验，燕麦麸膳食纤维的提取率达62.92%。

 当a-淀粉酶添加量在1.0%～1.5%时，随着酶添加量的增加，燕麦膳食纤维的提取率逐渐增加；在1.5%一2.0%范围内，随着添加量的增加，而提取率逐渐下降。主要原因是酶与燕麦麸皮催化反应比较完全，随着酶解反应进行，燕麦麸皮中大部分膳食纤维已经被降解，所以当酶添加量继续增加时，膳食纤维的提取率没有明显上升。 

酶解体系在60℃～65 ℃，随着温度的增加，酶解得率提高；在65℃～70℃，随着温度的增加，膳食纤维的提取率降低，主要原因是随着温度的升高，酶的活力增加，温度继续升高，导致酶蛋白质变性，酶逐渐失活。

  随着酶解时间增加，提取率逐渐增加，但是延长酶解时间，对提取率的提高没有明显的变化。说明在这个时间段期间，酶与底物充分结合，酶解基本完全。

  随着pH的逐渐提高，提取率逐渐增加，说明在pH 6.0～7.0之间，逐渐接近酶的最适pH，致使酶的活性最佳，从而使得率最高。

3.2燕麦膳食纤维发酵原料液的研究

3.2.1单因素试验

3.2.1.1膳食纤维添加量对酸乳品质的影响

  有关资料表明膳食纤维添加量过大，影响酸乳的凝乳结构以及口感和风味，试验结果见表7。

  从表7试验结果可知，当膳食纤维添加量在1.0%～2.0%时，酸乳色泽、酸乳组织结构和口感均较好；而当膳食纤维添加量增至2.5%时，酸乳组织不均匀，且有少量乳清析出，酸乳品质较差。据相关资料表明，我国人均每日摄取12～15 g的膳食纤维，而推荐摄人量为16～24 g，还需要补充5～10 g。酸乳中膳食纤维添加2.0 g/100 m L左右（每天饮用酸乳200～400 g）比较适宜。经计算，添加1.0%～2.0%的膳食纤维比较合适，产品保持酸乳原有的组织结构，具有良好的口感和风味。

3.2.1.2蔗糖的添加量对酸乳品质的影响

 生产过程中，糖类或者甜味剂的添加可以改善酸乳风味，使酸乳具有甜中有酸、酸中带甜，并有利于乳酸菌生长。此外还可以提高酸乳黏度，使产品组织状态细致光滑，促进酸乳凝固。5%～10%的加糖量比较适宜，添加太多（超过10%）．影响酸乳风味和乳酸菌的繁殖生长；过少会使酸乳产生一种刺激性的酸味。

 由表8的结果可知，添加6%蔗糖时，酸乳感官品质较好。当蔗糖添加量低于6%时，酸乳味酸，质地较差；当添加量高于6%时，酸乳过甜，且不利于对人体健康。因此蔗糖的添加量6%左右比较适宜。

3.2.1.3稳定剂CMC添加量对酸乳品质的影响

 稳定剂的添加能够使酸乳具有黏稠度，口感润滑，并防止乳清析出。CMC的添加量对酸乳品质的影响情况见表9。

 从表9结果可以看出，稳定剂CMC的添加量在0.4%左右时，酸乳品质较好。

3.2.2膳食纤维酸乳发酵原料液的试验结果

 由表10可知，膳食纤维、蔗糖和CMC的添加量对膳食纤维酸乳的感官品质均有不同程度的影响，由极差分析得出各因素对膳食纤维酸乳感官品质影响顺序为：膳食纤维添加量>CMC添加量>蔗糖添加量。膳食纤维酸乳的最佳配方参数为A3B2C2，即2%膳食纤维，6%蔗糖和0.4%CMC。 

3.3混合发酵剂优化试验结果

 从表1 1分析可以看出：各因素影响情况是A>B>C，最优水平是A2B1C1，即混合发酵剂组成是丁二酮乳酸链球菌0.5%、嗜热链球菌0.7%、嗜酸乳杆菌1.2%。此时燕麦膳食纤维酸乳口感佳，风味好。

 表12可知，A因素极为显著，B因素显著，C因素不显著。丁二酮乳酸链球菌对燕麦膳食纤维的风味影响最大，其次是嗜热链球菌，最后是嗜酸乳杆菌。丁二酮乳酸链球菌发酵乳糖生成了较多具有芳香物质的丁二酮和其他一些物质，同时混合菌种发酵，增加了风味物质双乙酰的含量，赋予发酵乳特殊风味。

3.4工艺参数优化试验结果

3.4.1发酵工艺单因素试验

3.4.1.1接种量对酸乳品质的影响

 乳酸菌接种量的多少直接关系到菌种在牛乳中的生长和繁殖情况，对产酸速度有较大影响。

 工作发酵剂的接种量对酸乳黏度和硬度有一定影响，过多致使酸乳黏度及硬度增加；过少，则发酵速度变慢，生产周期延长，且容易被杂菌污染，使酸乳的品味及黏度、硬度都有不同程度下降。由表13可以看出，接种量为3%～5%时较适宜。

3.4.1.2发酵温度对酸乳品质的影响

 发酵温度影响酸乳的产酸量、产品风味。在发酵3h后每小时取样测定发酵液的酸度，并进行感官评价。

 从表14结果显示，43℃时对酸乳的品质影响最小，效果最佳。

3.4.1.3发酵时间对膳食纤维酸乳品质的影响，

 发酵时间影响酸乳质量和口感，不同发酵时间对燕麦膳食纤维酸乳品质的影响情况，见表15。

  从表15可以看出，发酵4h的酸乳质量较好。生产 中发酵时间与发酵剂的活力和发酵温度关系密切，根据实际情况确定。

3.4.2燕麦膳食纤维酸乳发酵工艺优化试验结果

  从正交试验结果表16分析可以看出：影响燕麦膳食纤维酸乳的因素顺序是A>B>C，各因素的最优水平是A1B3C3，即工艺参数：发酵时间4h，温度42℃，接种量5%。

3.5理化指标及微生物指标

  按照GB 5009.5-2010检测燕麦膳食纤维酸乳各项指标。蛋白质≥3 .0%，脂肪≥3.0%，酸度（以乳酸计）0.7%0～0.96%，可溶性固形物≥10%。大肠菌群( CFU/100 m L)≤90，乳酸菌(CFU/m L)≥108，无致病菌。

4结论

  在燕麦麸皮添加1.5% a-淀粉酶，酶解温度65℃，时间40 min，溶液pH 7.0，燕麦麸皮中膳食纤维的提取率为62.92%;发酵液的最佳组合是：2%膳食纤维添，6%蔗糖，0.4% CMC，发酵液体系稳定；在发酵时间4h，温度42℃，接种量5%（0.5%丁二酮乳酸链球菌、0.7%嗜热链球菌、1.2%嗜酸乳杆菌）的条件下，燕麦膳食纤维凝固性酸乳风味独特，感官效果

最佳。

  试验采用丁二酮乳酸链球菌、嗜热链球菌和嗜酸乳杆菌混合发酵研制燕麦膳食纤维酸乳，利用菌种的共生关系提高了产酸速度，缩短发酵时间，促进酸乳风味柔和。丁二酮乳酸链球菌产生丁二酮香气物质，使产品特有的风味，制得的燕麦膳食纤维酸乳质地细腻，酸甜适口，滋味喜人。