糜子酸奶加工工艺及稳定性研究

关正萍，刘清菁，牛岩泉，王 倩，李晨飞，姜凯璇

（山西师范大学食品科学学院，山西临汾 041000）

糜子属禾本科黍属，糜子耐干旱、耐土壤薄，生长周期短，山西糜子主要种植在晋西北地区，是当地主要栽培的小杂粮之一[1]。糜子营养丰富，不仅具有食用价值，还有药用、饲用、天然着色剂等应用价值。糜子米含有丰富的蛋白质、脂肪、膳食纤维和亮氨酸、缬氨酸等人体必需氨基酸，同时其中富集B族维生素，营养价值较高，其营养成分和大米等种植范围广的大宗谷物可相较量[2]；除此之外，糜米性味甘、平、微寒，可以补气益血、健脾益肺、除热愈创，具有良好保健功能。糜子开发加工的对象主要是种子,这样就产生很多皮壳而成为糜子加工的废弃物。随着人们对粮食作物皮壳研究的深入，糜子皮壳中的生物活性物质尤其是天然抗氧化剂（如类胡萝卜素等）逐渐受到关注[3]。目前，糜子米的开发利用价值比较广泛，但是糜子的利用主要集中为糜子面粉，是制革工业的一种常用原料，内蒙古、陕西、山西等地常用糜子面粉熟制羊皮[4-5]。但是，糜子的食用价值尤其糜子酸奶未见报道。

酸奶是乳制品中相当重要的一类，不仅减轻乳糖不耐症，而且酸奶中含丰富的乳酸，能维持肠道菌群平衡，有益于人体健康[6-7]。

试验首先将营养价值较全面的糜子和酸奶结合，通过嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌等混合发酵剂进行发酵，研发出了风味独特的保健型糜子酸奶。设计了单因素试验和正交试验，探究了糜子酸奶的最优加工工艺，进行了稳定剂复配试验，以避免产品制作过程中出现分层、乳清析出等问题，确保产品的顺滑口感和良好品质。其次，进行了理化指标及微生物指标的检测，均符合国家标准。最后，通过保水性、模拟运输条件及贮藏等方面对产品进行稳定性评价，为进一步开发糜子保健产品提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

糜子（河曲一号），购于当地农贸市场；伊利纯牛奶、白砂糖，购于当地超市。

酸奶发酵剂，江苏紫事微康生物科技有限公司提供；果胶、琼脂，河南豫兴生物科技有限公司提供；酪蛋白酸钠，河南恩茂化工有限公司提供。以上添加剂均为食品级添加剂。

改良MC培养基，广东环凯微生物科技有限公司提供；VRBA（结晶紫中性胆盐琼脂） 平板、BGLB（煌绿乳糖胆盐） 肉汤管、Bird-Parker平板，青岛高科园海博生物技术有限公司提供；牛血清蛋白，上海源叶生物科技有限公司提供。

蒸馏水，实验室自制；氨水、氢氧化钠、考马斯亮蓝G-250染料、磷酸、乙醇，洛阳市化学试剂厂提供；乙醚、石油醚，天津光复科技发展有限公司提供；海砂，国药集团化学试剂有限公司提供。所用试剂均为分析纯。

303-0型台式培养箱，北京市永光明医疗仪器有限公司产品；752N型紫外可见分光光度计，湖南湘仪实验室仪器开发有限公司产品；TDZ5-WS型台式低速离心机、pH计，上海仪电分析仪器有限公司产品；恒温培养振荡器，天津市欧诺仪器仪表有限公司产品；均质机，温州桑田流体自控设备有限公司产品；超净工作台，苏州净化设备有限公司产品；恒温培养箱、立式压力蒸汽灭菌器，上海博迅实业有限公司医疗设备厂产品。

1.2 工艺流程

糜子→粉碎→糊化→过滤

牛乳+白砂糖+稳定剂→调配→均质→杀菌→冷却→接种→发酵→后熟→成品→检测。

1.3 操作要点

1.3.1 糜子的处理

选取饱满无害的糜子，将糜子在水中清洗，待其干燥后，进行粉碎（120目筛子），在105℃水中糊化10 min，冷却后用细孔纱布过滤，取过滤后的糜子颗粒[7]。

1.3.2 调配

把糜子颗粒、白砂糖和稳定剂按照一定比例加入牛奶中，进行混合调配。

1.3.3 均质

在高压均质机上以30 MPa的压力均质1次。

1.3.4 杀菌

于85℃，30 min条件下进行高温巴氏灭菌[8]。

1.3.5 接种、发酵、后熟

杀菌后将料液冷却至42℃，在无菌操作下接种0.1%的酸奶发酵剂，并搅拌5～10 min，待其溶解均匀后置于43℃条件下恒温培养，按照特定时间发酵后，立即取出，置于0～4℃冰箱内冷藏后熟，后熟时间为 12～16 h。

1.4 感官评价

用五分标度法对糜子酸奶感官品质进行分析，根据组织特性，选择组织状态、凝乳状态、口感、香气、滋味色泽和酸甜度共7个能反映其品质的评价指标，由随机挑选食品专业的10名学生组成评定小组进行评分[8-10]。

酸奶感官评定标准见表1。

表1 酸奶感官评定标准

1.5 酸奶稳定剂复配评价

根据单因素试验，确定各因素最适量为糜子添加量10%，白砂糖添加量8%，发酵时间6 h，发酵温度43℃，经过感官评定试验，最初选用的稳定剂是果胶、琼脂、酪蛋白酸钠、羟丙基二淀粉磷酸酯，通过单因素试验发现添加羟丙基淀粉磷酸酯的糜子酸奶比较黏稠[7]，并不适合糜子酸奶。此外，也发现单因素稳定剂的添加整体效果没有复合稳定剂的好。最终确定的复合稳定剂添加量为琼脂0.09%，酪蛋白酸钠1%，果胶0.1%[11-12]，在此基础上设计L9（34）正交试验。

酸奶稳定剂正交试验因素与水平设计见表2。

1.6 产品工艺配方的确定

表2 酸奶稳定剂正交试验因素与水平设计/%

1.6.1 单因素试验

（1） 不同糜子添加量对糜子酸奶品质的影响。糜子添加量分别为9%，10%，11%，12%，13%8个水平，白砂糖添加量8%，发酵时间6 h，发酵温度43℃。每个试样做3个平行样，经品尝者感官评定后得到结果。

（2）不同白砂糖添加量对糜子酸奶品质的影响。白砂糖添加量分别为5%，6%，7%，8%，9%8个水平，糜子添加量10%，发酵时间6 h，发酵温度43℃。每个试样做3个平行样，经品尝者感官评定后得到结果。

（3）不同发酵温度对糜子酸奶品质的影响。发酵温度分别为38，40，42，44，46℃8个水平，白砂糖添加量8%，发酵时间6 h，糜子添加量10%。每个试样做3个平行样，经品尝者感官评定后得到结果。

（4）不同发酵时间对糜子酸奶品质的影响。发酵时间分别为5.5，6.0，6.5，7.0，7.5 h 8个水平，白砂糖添加量8%，发酵温度43℃，糜子添加量10%。每个试样做3个平行样，经品尝者感官评定后得到结果。

1.6.2 正交试验

根据单因素试验中分别选取糜子添加量、白砂糖添加量、发酵时间、发酵温度中较优的3个添加量进行正交试验。

L9（34）正交试验因素与水平设计见表3。

表3 L9（34）正交试验因素与水平设计

1.7 理化指标和微生物指标检测

添加糜子发酵的糜子酸奶成品，按照GB 19302—2010检验是否符合国家发酵乳的国家标准。检测方法如下。

1.7.1 理化指标检测

感官检查：参照GB 19302中的标准对成品进行外观等检查；蛋白质：考马斯亮蓝染料比色法[13]；脂肪：参照GB/T 5009.46哥特里-罗紫法；非脂乳固体：GB/T 5009.46第一种方法；酸度：酸碱滴定法[14]；pH值：精密pH计法。

1.7.2 微生物指标检测

乳酸菌检验：参照GB/T 4789.35—2010；大肠杆菌检验：参照GB/T 4789.3—2010；致病菌（金黄色葡萄球菌）：参照GB 4789.10—2010。

1.8 稳定性评价

选择4种不同成分的糜子酸奶进行稳定性比较[9]。

4种不同成分的糜子酸奶见表4。

表4 4种不同成分的糜子酸奶/%

1.8.1 保水性测试

准备好不同的样品，分别吸取5 mL样品放入刻度离心管中，以转速4 000 r/min离心20 min，取出后静置1 min，测定其乳清析出率。乳清析出率用离心后乳清体积的百分数表示。

1.8.2 模拟运输对糜子酸奶品质的影响

将4组不同样品放入振荡培养箱，设定温度为室温（18℃），将盛酸奶的杯子立放，设定转速150 r/min，时间20 min；之后将杯子斜放，保持转速不变，时间10 min，结束后将样品取出进行保水性测试。

1.8.3 贮藏对糜子酸奶品质的影响

按照酸奶的制作流程，制作4种不同的酸奶，将4组样品同时放在4℃冰箱里进行贮藏，分别在贮藏的1，5，10 d进行保水性测试。

2 结果及分析

2.1 糜子酸奶稳定剂复配评价

糜子酸奶稳定剂复配的正交试验结果见表5。

表5 糜子酸奶稳定剂复配的正交试验结果

根据表5中感官评定结果，综合可知A2B3C1为最优组合，即果胶添加量0.13%，琼脂添加量0.1%，酪蛋白酸钠添加量0.8%。在此参数下得到的产品口感细腻、酸甜适口，有良好的感官品质。

凝固型酸奶生产中，乳清析出和凝乳不结实是2个主要的物理缺陷[10]，单独使用一种稳定剂与混合使用时用量不尽相同[15]，糜子酸奶生产过程中使用的稳定剂是亲水胶体，适量复合稳定剂的加入可以析出乳清，使糜子酸奶口感质地更佳。

2.2 糜子添加量对糜子酸奶品质的影响

选择糜子添加量为9%，10%，11%，12%，13%5个水平，白砂糖添加量8%，发酵时间6 h，发酵温度43℃。结果表明，糜子最佳添加量为10%，此时糜子酸奶口感较细滑，没有糜子颗粒的粗糙感，颜色淡黄，有奶香味，组织较细腻。糜子添加量过多时，口感较为粗糙，而且颜色偏深；当添加量较少时则没有糜子味，风味不佳，因此适宜的糜子添加量尤为重要。

2.3 白砂糖添加量对糜子酸奶品质的影响

选择白砂糖添加量为5%，6%，7%，8%，9%5个水平，糜子添加量10%，发酵时间6 h，发酵温度43℃。结果表明，白砂糖最佳添加量为8%，此时酸甜可口、口感细腻。当添加白砂糖过少时，酸奶口味偏酸，而过多时则会使其偏甜，无奶香味。

2.4 发酵温度对糜子酸奶品质的影响

选择发酵温度为38，40，42，44，46℃5个水平，白砂糖添加量8%，发酵时间6 h，糜子添加量10%。结果表明，发酵温度为42℃时，产品的感官评价最高，酸甜可口，糜子和奶的香气协调。糜子酸奶口感在一定温度范围内随着发酵温度升高而变差，发酵温度过高使酸度增长快但不利于风味物质形成[15]。

2.5 发酵时间对糜子酸奶品质的影响

选择发酵时间为5.5，6.0，6.5，7.0，7.5 h 5个水平，白砂糖添加量8%，发酵温度43℃，糜子添加量10%。结果表明，随着发酵时间的延长，糜子酸奶的酸度上升，pH值降低；当发酵时间为6 h时，酸奶感官得分最高。这是因为时间延长，糜子酸奶中微生物产酸增加，使产品酸度增加，提升了糜子酸奶的质地；若时间过长，则导致乳清过度析出，使糜子酸奶组织状态不佳，影响口感[16-17]。

2.6 正交试验结果

糜子酸奶最佳工艺配方的正交试验见表6，正交试验单项得分见表7。

综合表6的感官评价结果和极差分析得出影响因素为 D'＞C'＞A'＞B'，即发酵温度 ＞ 发酵时间 ＞ 糜子添加量＞白砂糖添加量，由此说明影响产品的主要因素是发酵温度，其次为发酵时间，且A'2B'1C'2D'3为最佳工艺配方，即糜子添加量11%，白砂糖添加量6%，发酵时间6.5 h，发酵温度44℃。此参数制得的产品具有较好的感官品质，色泽柔和、口感顺滑，具有独特的糜子味和奶香味[18-20]。

2.7 糜子酸奶理化指标及微生物指标检测结果

2.7.1 感官指标结果

色泽呈均一的淡黄色；口感爽滑不粗糙，酸甜适中，具有糜子独有的香气，无异味；凝乳状态较好，无分层现象，无异物，无或少量乳清析出；符合GB 19302对酸奶品质的标准要求。

2.7.2 糜子酸奶理化指标检测结果

糜子酸奶理化性质检测结果见表8。

表6 酸奶最佳工艺配方的正交试验

表7 正交试验单项得分/分

表8 糜子酸奶理化性质检测结果

表明糜子酸奶的理化指标符合GB19302—2010的规定。

2.7.3 糜子酸奶微生物检测指标结果

糜子酸奶微生物检测结果见表9。

表9 糜子酸奶微生物检测结果/CFU·mL-1

表明产品微生物指标完全符合国标标准。

2.8 糜子酸奶稳定性评价结果

2.8.1 乳清析出率

保水性测试结果见图1。

图1 保水性测试结果

对4组样品分别进行保水性测试，4组不同产品的构成如表4所示。结果如图1所示，糜子酸奶的稳定性要优于1组，2组样品的稳定性，但略差于3组样品的稳定性。说明产品稳定性相对较好，可能由于糜子与稳定剂相互作用，使其稳定性较只加稳定剂的酸奶差一些。

2.8.2 模拟运输对糜子酸奶品质的影响

模拟运输结果见图2。

图2 模拟运输结果

将4组样品分别进行模拟运输试验，4组不同产品的构成如表4所示，保水性测试结果如图1所示。

在模拟运输过程中，糜子酸奶有较好的稳定性。酸奶在运输过程中总会不可避免地受到剧烈晃动，从而会对其品质产生不同程度的影响。通过模拟运输条件表明糜子酸奶有较好的稳定性。

2.8.3 贮藏对糜子酸奶品质的影响

贮藏影响的结果见图3。

图3 贮藏影响的结果

将4组样品在贮藏后的1，5，10 d分别进行保水性测试，4组不同产品的构成如表4所示，结果如图3。在4℃条件下随着贮藏时间的延长，4组样品的乳清析出率均减小，第3组和第4组糜子酸奶乳清析出率与第1组和第2组相比，比例有所降低。说明了贮藏温度对糜子酸奶的品质会产生影响。有研究表明，随着贮藏温度的不断升高，糜子酸奶的品质会不断降低，且最佳贮藏温度为4℃[19]。原因可能是冷藏使水分子和酪蛋白结合的更坚固，使蛋白质的凝胶结构更加稳定[9]。

3 结论

试验首先通过单因素试验（糜子添加量、白砂糖添加量、发酵时间、发酵温度）确定了每个因素的适宜配比，在这个基础上，进行稳定剂复配试验，得出稳定剂复配最佳配方为果胶添加量0.13%，琼脂添加量0.1%，酪蛋白酸钠添加量0.8%；之后进行正交试验得到最佳酸奶工艺配方为糜子添加量11%，白砂糖添加量6%，发酵时间6.5 h，发酵温度44℃；获得产品之后进行理化性质和微生物指标检测，均符合国家标准。基于糜子酸奶实际生产流通过程中可能存在的稳定性问题，进行稳定性分析，测定结果表明该产品具有良好的稳定性。

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