响应面优化大麦酸奶工艺及其品质分析 研究赵延胜 王琪嫄 吴飞肖香江苏大学食品与生物工程学院摘要：将大麦粉经炒制熟化后添加至酸奶中，研究大麦粉的添加对酸奶品质的影响， 并在单因素试验基础上，采用响应而法对大麦酸奶的发酵工艺进行优化，与市 售酸奶进行品质对比分析结果表明，大麦粉添加量、蔗糖添加量和发酵时间是 影响酸奶感官品质的显著因素，菌种接入量的影响不显著;经响应面法优化后的 大麦酸奶最佳生产工艺参数为:大麦粉添加量为20 g/L,蔗糖添加量为80 g/L, 菌种接入量为3%,发酵时间为10 h;品质分析结果表明，与市售酸奶相比，大麦 酸奶的营养价值更高，货架期更长关键词：大麦粉;酸奶;响应面；品质分析;作者简介：赵延胜(1985-),男，讲师，研究方向为食品营养与安全收稿日期：2017-02-28基金：“十二五”国家科技支撑计划(2014BAK19B)Optimization of fermentation technology of barley yoghurt by response surface methodology and the quality analysisZHAO Yansheng WANG Qiyuan WU Fei XIAO XiangSchool of Food and Biological Engineering,Jiangsu University;Abstract：On the basis of single factor experiments，fermentation process of yoghurt added with barley flour was optimizedby response surface methodology, and quality analysis of yoghurt was takencompared with commercial yoghurt. The results showed that the amount of barley flour, sugar, and formcntation time arc factors that have significant influence on sensory quality of yoghurt, while the impact of inoculum size was not significant. The optimum fermentation parameters were determined as follows: 20 g/L of barley flour, 80 g/L of sugar, an inoculum size of 3%, and a fermentation time of 10 h. Compared with the commercial yoghurt, the nutrition value of barley yogurt was higher and the shelf life was longer.Keyword：barley flour; yoghurt; response surface; quality dnnlysis;Received： 2017-02-28o引言酸奶作为人们日常食用的发酵乳制甜，不仅含有丰富的营养物质，而且具有改 善肠道健康等益生功能111。
随着消费者生活水平的提高和对营养功能及口感需 求的多元化，全谷物酸奶受到越来越多的关注已有研究表明，谷物的添加不仅 可以提升酸奶营养价值，还会改善其组织状态，赋予产品较好的感官品质垃1大麦是典型的“三高两低”，并兼具食疗功效的粮食作物Izydorczyk等人 研究发现大麦葡聚糖能促进乳酸菌产生胞外多糖，胞外多糖则通过束缚更 多的自由水和修饰酸奶凝胶结构，从而提升酸奶的粘度，并形成较好的组织状 态和感官品质如因此，大麦酸奶的研发不仅能够丰富乳制品种类，也为充分 利用大麦资源提供思路，具有重要的经济效益和现实意义1实验1. 1材料与试剂大麦，菌种YO-C571-F （嗜热链球菌和德氏乳杆菌保加利亚亚种）,纯牛奶，糖 等原辅料（食品级），所用试剂均为分析纯1. 2仪器与设备VS-1300超净工作台，酸奶发酵机，均质机，Tec-Master快速黏度分析仪，生化 培养箱，YX400Z高压灭菌锅，Sartorius分析天平1.3方法 1. 3. 1大麦粉的制备挑选饱满无杂物的大麦作为原料，洗净沥干后，采用旋转式电磁炒制机对大麦 粒进行翻炒，采用程序升温模式炒制：第一阶段100C下炒制40 min,转速为 30r/min,第二阶段180C下炒制40 min,转速为40 r/min,第三阶段250C下 炒制30 min,转速为50 r/min,使大麦粒微黄并伴有大麦固有香味停止翻炒。
再采用锤式磨粉机进行粉碎，并过100目筛，得到大麦粉1.3.2酸奶的制备工艺按配方准确称取白砂糖、大麦粉，并混合均匀，缓慢加入原料乳中，搅拌后均质, 均质压力为20 MPa,二次均质后，使原料乳和配料彻底混合均匀并迅速进行 杀菌处理，杀菌条件为90C持续15 min,杀菌结束后冷却至42C左右接入酸 奶发酵剂，并搅拌均匀，在42C下恒温发酵至p H值为4.3左右，即可终止发 酵，成品置于4C冰箱贮藏，后熟24 ho1. 3. 3酸奶基础指标的测定酸奶产品应符合GB19302-2010I6K品安全国家标准发酵乳中的相关要求:分别 依据 GB5009. 5, GB5413. 3, GB5413. 34, GB5413. 39 和 GB4789. 35［7-10］测定酸 奶的蛋白质质量分数、脂肪质量分数、酸度、菲脂乳固体质量分数和乳酸菌总数1.3.4 p H值的测定采用Sartorius标准型p H计检测酸奶在贮藏期间的p H值变化情况1.3.5持水力的测定持水力的测定参考熊政委等人［11］的方法进行1.3.6黏度的测定采用黏度仪，在设定条件下(20C, 160 r/min)测定酸奶样品的黏度，黏度单 位为m Pa • So 1. 3. 7感官评价感官评分标准如表1所示。
1. 3. 8数据统计与分析釆用SPSS17. 0软件对试验数据进行统计分析，不同组间的比较采用方差分析， P<0. 05为差异显著，P<0. 01为差异极显著，响应面分析结果用De-sign-Expert V&0.6进行分析2结果与分析2.1大麦粉添加量对酸奶品质的影响在蔗糖添加量为80 g/L.菌种接入量为3%、发酵时间为10 h和发酵温度为42C 的条件下，分析添加量分别为10, 50, 100, 150, 200 g/L的大麦粉对酸奶品质 的影响由表2可以看出，随着大麦粉添加量的增加，酸奶的凝乳时间、pH和持水力发 生不同变化其中，酸奶的凝乳时间随着大麦粉添加量的增加而缩短，这可能是 由于大麦粉添加量的增加，混合液中的糖类物质质量分数增多，包括大麦粉中 的葡聚糖、低聚糖等成分，促进了乳酸菌的生长，乳酸菌产酸速率变快，凝 乳所需的时间相应逐渐缩短，统计学分析显示，F二31.184, P=0. 021<0. 05,表明 大麦粉添加量对酸奶凝乳时间的影响显著酸奶p H值随着大麦粉添加量的增加 而逐渐减小，这可能是由于大麦粉中的B-葡聚糖等成分也可作为乳酸菌的发 酵基质，促进了乳酸菌产酸量的增加曲。
酸奶持水力随着大麦粉添加量的增加 而升高，这主要是因为大麦淀粉的吸水性较强，尤其是大麦淀粉经过糊化之后， 淀粉颗粒比表面积增大，亲水集团的暴露，淀粉持水能力得到大幅度提高，表 现为酸奶体系的持水力逐渐升高此外，大麦粉中的蛋白质、葡聚糖等物质 均为亲水性成分，在一定程度上提高了体系束缚自由水的能力当大麦粉添加量 大于10 g/L时，酸奶的组织状态开始变得粗糙、稠厚，且在大麦淀粉经糊化冷 却后，出现分层，导致凝乳状态不佳2.2蔗糖添加量对酸奶感官品质影响在大麦粉添加量为20 g/L,菌种接入量为3%,发酵时间为10 h和发酵温度为 42C的条件下;分析添加量分别为60, 70, 80, 90, 100 g/L的蔗糖对酸奶品质 的影响淡黄色，有酸奶风味，麦香味适中，偏甜，无分层，有少量乳清析岀，组织状 态良好，无肉眼可见的颗粒由表3可以看出，蔗糖的添加量对酸奶样品的凝乳时间影响较小，虽大麦粉中 的糖类物质能够促进乳酸菌的生长，但因添加量的变化幅度较小，对酸奶凝乳 时间的影响程度有限，所有酸奶样品的凝乳时间基木维持在4.5h左右酸奶样 品的pH值随着蔗糖添加量的增加而呈现逐渐较小的趋势，这可能是由于糖量的 增加，为乳酸菌的生长提供了充足的C源，促进了乳酸菌的产酸，导致p II值的 降低。
当蔗糖添加量超过90 g/L后，pH值有升高的趋势，这可能是因为C源过多，造成C和N失衡，会抑制乳酸菌的生长和发酵，产酸量减少酸奶持水力 在蔗糖添加量为80 g/L时，达到最高，这可能是因为此时乳酸菌生长状态最佳, 产生了较多的胞外多糖，从而提高酸奶的持水能力表1酸奶感官评定 下载原表评价项目色泽呈乳白色略带黄色，颜色均空气味有酸奶和大麦固有气味（16口感酸甜适宜，口感爽滑组织状态组织细腻，适口，〕组织粗糙,存在夫总体接受度表2大麦粉添加量对酸奶品质的影响卜•载原表添加量/(g-L 1)凝乳时间hpH值持力105.54.480.0257.8504.84.420.0160.41004.54.270.0362.51504.34.140.0163.220043.97 ().()267.12.3菌种接入量对酸奶品质影响在大麦粉添加量为20 g/L,蔗糖添加量为80 g/L,发酵时间为10 h和发酵温度 为42C的条件下，分析菌种接入量分别为1%, 2%, 3%, 4%, 5%的乳酸菌混合菌 种对酸奶品质的影响在酸奶发酵初阶段，嗜热链球菌利用牛奶中的乳糖和大麦粉中的葡聚糖进 行快速生长和发酵，产生大量乳酸，使牛奶和大麦粉混合溶液的pH值下降。
当 pH值下降至5. 5左右时，保加利亚乳杆菌开始大量繁殖，嗜热链球菌的生长收 到抑制当pH值下降至5.0时，保加利亚乳杆菌在酸奶的此阶段的发酵中占据 了主要位置，pH值继续下降，到pH值为4.6左右吋，牛奶中的酪蛋白在酸体 系作用下开始大量凝聚，乳溶液开始凝固从表4中可以看到，菌种的接入量对 酸奶的凝乳时间、pH值和持水力产生了显著的影响，特别是对凝乳时间的影响 极显著（246.136, P<0.01）菌种接入量为1%时,在发酵时间内未形成酸奶 的凝乳组织，且持水力较差，产酸量较少当接种量由2%逐渐增加时，pH值下 降较为明显酸奶的凝乳时间明显减少，组织状态良好，持水力也得到提升，这 主要是因为单位含量的发酵基质内乳酸菌数增加，产酸速率和产酸量升高，促 进了蛋白质的凝固同时从表中也能看到，当菌种接入量超过5%时，乳酸菌产 酸过多，凝乳过度，导致乳清开始析出，且产品的口感偏酸2.4发酵时间对酸奶品质的影响在大麦粉添加量为20 g/L,蔗糖添加量为80 g/L,菌种接入量为3%和发酵温度 为42C的条件下，分析发酵时间分别为4, 6, & 10, 12h对酸奶品质产生的影 响发酵时间关系到酸奶产品最终的组织状态、口感等方面，是酸奶发酵过程中一项 重要工艺参数。
木研究使用的菌种为德氏乳杆菌保加利亚亚种和嗜热链球菌混和 菌种，发酵活力较好，发酵温度较为一致。