闫利萍， 王能军，陈博文，舒 东，胡杨兵

(蚌埠学院 食品与生物工程学院，安徽 蚌埠 233030)

酸奶是以生牛(羊)乳或乳粉为原料，经杀菌、接种嗜热链球菌和保加利亚乳酸杆菌发酵而成的产品，具有调整肠内菌群平衡、减轻乳糖不耐症、降低胆固醇、抗氧化延缓衰老、降血压等多种保健作用[1]。普通市售酸奶为了达到适宜的酸度和甜度，都会添加一定量的蔗糖，不利于高血糖等特殊人群的健康[2]。随着生活水平的提高和保健意识的增强，低糖酸奶已经成为了人们关注的重要话题之一[3]。低糖酸奶利用甜味剂替代部分蔗糖，从而降低酸奶的糖含量，不仅有利于特殊人群的健康，还降低了生产成本。甜菊糖苷是从菊科草本植物甜叶菊叶子上提取出来的一种天然糖苷物质[4]，是一种替代蔗糖的理想天然甜味剂，是世界上第三种具有开发前景和健康价值的天然糖源[5]，具有降血压降血糖、抑菌增溶、抗炎抗肿瘤、治疗失忆、抗腹泻等方面的生理活性功能[6]，且甜菊糖苷甜度是蔗糖的200-300倍，而热量只有蔗糖的1/300[5]，口感近似蔗糖[7]。L-苹果酸是人体必需的一种有机酸，可直接参与体内代谢，不损害牙龈和口腔，对肝脏有保护作用，具有抗疲劳、恢复体力的作用，且对不良气味有掩蔽作用[8]，被誉为“最理想的食品酸味剂”[9]。L-苹果酸还可以与甜味剂复配，减少蔗糖的用量[10]，广泛应用于食品工业中，尤其在乳制品和饮料中，能有效改善产品的口感和风味。本实验以全脂奶粉、甜菊糖苷、草莓果酱为主要原料，以感官评分和酸度为考察指标，分别采用单因素实验和正交实验最终优化筛选出低糖草莓风味酸奶的最佳生产配方。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1材料

全脂奶粉(食品级，新西兰Fonterra Led公司)；蔗糖(市售食品级)；甜菊糖苷(食品级，安徽蚌埠华东生物科技有限公司)；L-苹果酸(食品级，安徽丰原集团有限公司)；草莓果酱(食品级，上海梁氏食品有限公司)；直投式乳酸菌种(嗜热链球菌与德式乳杆菌保加利亚亚种，法国Danisci France SAS公司)等。

1.1.2设备

JCS-2103C型号电子天平(上海然浩电子科技有限公司)；YDGL-75B型号立式高压蒸汽灭菌锅(广州越特科学仪器有限公司)；APV2000型实验均质机(上海顺仪实验设备有限公司)；QJ-SNJ01商用智能酸奶机(雅竹秀厨卫有限公司)；ZX-S26型恒温水浴锅(浙江知信精密仪器设备有限公司)等。

1.2 工艺流程和操作要点

1.2.1工艺流程

全脂奶粉→溶解→预热→加糖→均质→杀菌→冷却→接种→加苹果酸、搅拌→发酵→凝乳破碎→调香→罐装→后熟→成品

1.2.2操作要点

溶解：将奶粉和纯净水按1∶8混合成复原乳。

预热搅拌：预热到55 ℃后，加入适量甜菊糖苷和蔗糖，并搅拌均匀。

均质：55 ℃左右，20 MPa压力下均质5 min。

杀菌、冷却：95 ℃杀菌5 min，之后迅速冷却至43 ℃以下。

接种：无菌条件下接种0.03%乳酸菌种，并搅拌均匀。

加苹果酸、搅拌：加入适量苹果酸，再搅拌5-10 min使其充分混匀。

发酵：43 ℃下发酵适宜时间。

凝乳破碎、调香：将发酵后的凝乳破碎，加入适量草莓果酱，并进行充分搅拌混匀。

罐装、冷藏后熟：将搅拌后的酸奶罐装封口，4 ℃冷藏10 h。

1.3 单因素实验

1.3.1甜菊糖苷最佳替代量的选择

参考艾啸威[11]和徐泽琦[12]等加入甜菊糖苷部分替代蔗糖的研究结果和传统酸奶生产工艺基础，先固定奶粉添加量57.5 g(11.5%)，苹果酸添加量0.06%，草莓果酱添加量11%，发酵时间6 h，通过对比不同甜菊糖苷替代量(10%、20%、30%、40%、50%)对低糖草莓风味酸奶感官品质和酸度的影响，筛选出甜菊糖苷的最佳替代量。每组设3次重复。

1.3.2苹果酸最佳添加量的选择

在上述实验结果和传统酸奶生产工艺基础上，先固定奶粉添加量57.5 g(11.5%)，甜菊糖苷替代量30%，草莓果酱添加量11%，发酵时间6 h，通过对比不同苹果酸添加量(0%、0.03%、0.06%、0.09%、0.12%)对低糖草莓风味酸奶感官品质和酸度的影响，筛选出苹果酸的最佳添加量。每组设3次重复。

1.3.3草莓果酱最佳添加量的选择

参考成晓霞[13]研究结果和传统酸奶生产工艺基础，先固定奶粉添加量57.5 g(11.5%)，甜菊糖苷替代量30%，苹果酸添加量0.06%，发酵时间6 h，通过对比草莓果酱添加量(5%、8%、11%、14%、17%)对草莓味低糖风味酸奶感官品质和酸度的影响，筛选出草莓果酱最佳添加量。每组设3次重复。

1.3.4最佳发酵时间的选择

参考传统酸奶生产配方，先固定奶粉添加量57.5 g(11.5%)，甜菊糖苷替代量30%，苹果酸添加量0.06%，草莓果酱添加量11%，通过对比发酵时间(5 h、6 h、7 h、8 h、9 h)对草莓味低糖风味酸奶感官品质和酸度的影响，筛选出最佳发酵时间。每组设3次重复。

1.4 正交实验

在上述单因素实验结果的基础上，采用4因素(甜菊糖苷替代量、苹果酸添加量、草莓果酱添加量和发酵时间)3水平正交实验设计，以感官评分和酸度为评定指标，筛选出最佳配方组合。正交实验因素水平表见表1。

表1 正交实验因素水平表

1.5 测定指标

1.5.1感官评定

由10名(5男5女)食品科学与工程专业大四学生组成评定小组，分别对色泽、滋味、气味和组织状态进行感官评分，结果取加权平均分[14]。感官评分标准见表2。

表2 感官评定表

1.5.2酸度测定

参照GB 5009.239-2016《食品安全国家标准:食品酸度的测定》第一法酚酞指示剂法测定进行。取发酵乳10 g于锥形瓶中，加入蒸馏水20 mL，滴加3滴酚酞，然后取0.1 mol/L NaOH标准溶液滴定，连续微摇至30秒淡红色不消失为止[15]。

滴定酸度(°T)=(c×V×100)/(m×0.1)

式中：c表示NaOH标准溶液浓度(mol/L)；

V表示待测酸奶样品滴定消耗的NaOH体积(mL)；

m表示待测酸奶样品的质量(g)。

2 结果与分析

2.1 单因素实验结果分析

2.1.1甜菊糖苷替代量对酸奶感官品质和酸度的影响

由图1可知，当甜菊糖苷替代量在10%-30%之间时，酸奶感官评分随替代量的增加而缓慢升高；当甜菊糖苷替代量为30%时评分最高，为86.4分；替代量达到30%之后感官评分开始下降，且下降趋势明显。前者升高的原因可能是添加甜菊糖苷增强了酸奶的风味和结构[16]；后者降低是因为当甜菊糖苷替代量达到一定的比例后，甜菊糖苷本身所具有的轻微薄荷醇苦味和涩味[17]就会比较明显，而且还会产生后甜味，导致风味不佳，成品的组织状态也会变差，使感官评分降低。

图1 甜菊糖苷替代量对低糖草莓风味酸奶感官品质的影响

由图2可知，随着甜菊糖苷替代量的增加，酸奶酸度呈现持续下降的趋势。甜菊糖苷替代量在10%-30%之间时，酸度下降较为缓慢；当甜菊糖苷替代量在30%-50%之间时，酸度下降趋势逐渐变快。前者原因可能是甜菊糖苷替代量不是很大时，对酸度影响不明显；后者是因为当甜菊糖苷替代量较大时会抑制菌种生长，使产酸能力降低，从而导致酸奶酸度的降低速率变快。

图2 甜菊糖苷替代量对低糖草莓风味酸奶酸度的影响

结合感官评分和酸度两个指标的变化，以感官评分为主要参考指标，本实验选择甜菊糖苷替代量30%为后期正交实验因素水平。

2.1.2苹果酸添加量对酸奶感官品质和酸度的影响

由图3可知，苹果酸添加量在0%-0.06%之间时，酸奶感官评分呈现缓慢上升趋势；当苹果酸添加量为0.06%时，感官评分最高(86.6分)；当苹果酸添加量在0.06%-0.12%之间时，感官评分呈现快速下降的趋势。前者升高是因为苹果酸的添加掩盖了甜菊糖苷所带有的微弱苦涩味，使酸奶口感得到改善；后者下降原因可能是苹果酸添加量的不断增加，影响了酪蛋白与水的结合能力，导致酸奶产生絮凝状，造成豆腐花和乳清析出[18]，同时，过酸还会导致口感失调、其它特征气味不明显。

图3 苹果酸添加量对低糖草莓风味酸奶感官品质的影响

由图4可知，随着苹果酸添加量的增加，酸奶酸度呈现持续上升的趋势；苹果酸添加量超过0.06%后，增长趋势有所下降。原因可能是苹果酸是酸度调节剂，随着添加量的不断增加，酸奶酸度也随之持续增加；酸度过大会减弱乳酸菌的产酸能力，导致增长趋势变缓。

图4 苹果酸添加量对低糖草莓风味酸奶酸度的影响

结合感官评分和酸度两个指标的变化，以感官评分为主要参考指标，本实验选择苹果酸添加量0.06%为后期正交实验因素水平。

2.1.3草莓果酱添加量对酸奶感官品质和酸度的影响

由图5可知，草莓果酱添加量在5%-11%之间时，酸奶感官评分随着草莓果酱添加量的增加而升高；当草莓果酱添加量为11%时，酸奶感官评分最高，为85.9分；继续添加草莓果酱后，感官评分开始逐渐下降。前者升高是因为草莓果酱添加量不足，导致草莓特征气味不足；后者下降原因可能是草莓果酱加入量过高，导致含糖量过高，甜度过大，草莓味的特征气味过重，影响产品风味。

图5 草莓果酱添加量对低糖草莓风味酸奶感官品质的影响

由图6可知，随着草莓果酱添加量的增加，酸奶酸度呈现稳定而缓慢的上升趋势。因为草莓果酱在发酵结束后添加对酸奶酸度影响不大，但草莓果酱本身具有酸性，随着添加量的增加，酸奶酸度也在不断上升。

图6 草莓果酱添加量对低糖草莓风味酸奶酸度的影响

结合感官评分和酸度两个指标的变化，以感官评分为主要参考指标，本实验选择草莓果酱添加量11%为后期正交实验因素水平。

2.1.4发酵时间对酸奶感官品质和酸度的影响

由图7可知，酸奶发酵时间在5-6 h之间时，感官评分呈上升趋势；在6 h时达到峰值，此时感官评分最高(86.5分)；发酵时间在6-9 h之间时，感官评分呈持续下降趋势。

图7 发酵时间对感官品质的影响

前者上升是由于酸奶中风味物质处于形成过程，组织状态还没有连接在一起；后者降低原因可能是发酵时间过长，其温度、pH和微生物变化，导致乳清析出情况加剧，口感也变得酸涩[19]。

由图8可知，酸奶酸度随着发酵时间的不断增加，呈现持续上升趋势。

图8 发酵时间对酸度的影响

在发酵5-6 h之间时，上升趋势较快；发酵6 h以后上升趋势开始变缓。原因可能是发酵6 h之前乳酸菌产酸能力较快；发酵6 h时乳酸菌产酸能力达到最高；随着发酵时间的不断增加，产酸速度减慢[20]，即酸度增加逐渐变缓。结合感官评分和酸度两个指标的变化，以感官评分为主要参考指标，选择发酵时间6 h为后期正交实验因素水平。

2.2 正交实验结果分析

根据单因素实验结果分析，以甜菊糖苷替代量、苹果酸添加量、草莓果酱添加量和发酵时间为考察因素，进行4因素3水平的正交试验。以感官评分和酸度为评定指标，筛选出低糖草莓风味酸奶的最佳生产配方。结果详见表3、表4和表5。

表3 正交试验数据极差分析表

表4 感官评分方差分析表

表5 酸度方差分析表

由表3-表5可知，影响低糖草莓风味酸奶感官品质的因素主次顺序为：A>D>C>B，影响酸奶酸度的主次顺序为：D>B>A>C。由表3中K值可得，最佳组合为A2B2C1D2，即甜菊糖苷替代量30%，苹果酸添加量0.06%，草莓果酱添加量10%，发酵时间6 h。但根据感官评分和酸度两个指标综合分析得出的最佳组合是A2B3C1D2(感官评分86.4分，酸度87.6 °T)，因此，需要进行验证实验。

2.3 验证实验

由表6可知，结合正交实验结果，低糖草莓风味酸奶的最佳组合为A2B2C1D2(感官评分87.0分，酸度84.4 °T)，即低糖草莓风味酸奶的最佳生产配方为：甜菊糖苷替代量30%，苹果酸添加量0.06%，草莓果酱添加量10%，发酵时间6 h，此时低糖酸奶的口感和结构得到了较好的改善，达到了降低热量的效果。

表6 低糖草莓风味酸奶验证实验结果表

3 结论

通过单因素实验和正交实验分析筛选得出低糖草莓风味酸奶的最佳生产配方为：甜菊糖苷替代量30%，苹果酸添加量0.06%，草莓果酱添加量10%，发酵时间6 h，感官评分87.0分，酸度84.4 °T。此配方得出的酸奶带有草莓的色泽，颜色均一，口感细腻，酸甜适中，风味独特。