基于响应面法优化植物乳杆菌发酵酸奶制作工艺.pdf
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1、第33卷第3期2023年9月信阳农林学院学报Journal of Xinyang Agriculture and Forestry UniversityVol.33 No.3Sep.2023基于响应面法优化植物乳杆菌发酵酸奶制作工艺曹蒙,周舟,靳羽慧,谢欢欢,李建芳,周枫*(信阳农林学院食品学院,河南信阳46 40 0 0)摘要:本试验以牛乳为主要原料,选用植物乳杆菌JYLP一0 0 2 为发酵菌种,旨在研制出一种品质优良的凝固型酸奶。以植物乳杆菌JYLP一0 0 2 接种量、蔗糖浓度、发酵温度和发酵时间为考察因素,通过单因素试验和响应面试验,确定植物乳杆菌JYLP一0 0 2 凝固型酸奶最佳
2、发酵工艺。结果表明:当接种量2.6%、蔗糖浓度5.9%、发酵温度32 时,发酵得到的酸奶酸度为7 4.2 7 T、蛋白质含量为2.7 3%、持水力为8 4.6 3%、弹性为30.6 2 mm、胶粘性为0.1 0 0 3N、咀嚼性为3.0 9 mj,组织状态良好,口感细腻。关键词:植物乳杆菌JYLP一0 0 2;响应面优化法;酸奶;发酵工艺中图分类号:TS252.54酸奶是一种深受人们偏爱的发酵乳制品。在发酵过程中,酸奶中大分子碳水化合物等营养物质被分解成小分子物质,蛋白质凝结形成小分子的乳块,便于人体消化和吸收,促进人体生长,乳酸菌能有效地抑制肠道内有害细菌的生长繁殖2,从而抑制肠癌。植物乳杆
3、菌属于乳酸菌的一种3,是人体胃肠道内的优势菌群,通过代谢产生有机酸等有益物质。大量研究证明,植物乳杆菌能和各类碳水化合物、肽链结构以及许多氨基酸等物质形成功能性成分4,能够加强人体对酸奶中营养成分的吸收。植物乳杆菌在食品领域应用广泛,如果酒、饮料、乳制品等,其不仅可以增加产品粘稠度、改善风味,能一定程度上抑制致病菌5-6 ,并提高产品营养价值和功能特性。本试验选用植物乳杆菌JYLP一0 0 2 作为发酵剂,以接种量、蔗糖浓度、发酵温度、发酵时间作为主要考察因素,通过单因素试验和响应面试验,确定植物乳杆菌JYLP一0 0 2 凝固型酸奶最佳发酵工艺,最后对凝固型酸奶进行酸度、蛋白质、持水力等理化
4、指标测定,同时,对其进行质构品质分析,以期获得一种营养成分高、感官质量良好的凝固型酸奶。1材料与方法1.1材料与试剂植物乳杆菌JYLP一0 0 2,郑州百益宝生物技术有限公司;纯牛奶,内蒙古伊利实业集团股份有限公司;蔗糖,购买于信阳农林学院西亚和美超市;9 5%乙醇,环球科技创新有限公司;盐酸,开封市芳晶化学试剂有限公司;氢氧化钠,国药集团化学试剂有限公司;酚酰,天津市科密欧化学试剂有限公司;冰乙醇,天津大茂化学试剂厂;葡萄糖,中国天津市巴斯夫有限公司;硫酸铜,中国天津市巴斯夫有限公司。1.2仪器与设备ZHJH一C1112C智城超净工作台,上海智城分析仪器制造有限公司;LDZM一6 0 KCS
5、立式压力蒸汽灭菌锅式多用真空泵,郑州长城科工贸有限公司;JY1002电子天平,上海越平科学仪器制造有限公司;LDL一40B低速离心机,上海安亭科学仪器厂;ST一0 4自动凯氏定氮仪,山东盛泰仪器有限公司;TMS一PRO质构仪,北京盈盛恒泰科技有限责任公司。1.3酸奶的制作收稿日期:2 0 2 3一0 31 5基金项目:河南省科技攻关项目(1 8 2 1 0 2 1 1 0 32 4)。作者简介:曹蒙(1 994一),男,河南驻马店人,讲师,研究方向:粮食深加工与转化。*通信作者:周枫(1 98 2 一),男,江苏常州人,副教授,研究方向:食物资源开发与利用。文献标识码:A文章编号:2 0 95
6、-8 97 8(2 0 2 3)0 3-0 1 1 7-0 6:117第33卷第3期1.3.1工艺流程纯牛奶预热添加蔗糖冷却接种混合均匀装瓶发酵后熟发酵乳。1.3.2操作要点(1)菌种活化:采用直投式乳酸菌混合菌种。将斜面保藏的植物乳杆菌接种在MRS肉汤中活化,2 次继代培养后,于37 条件下培养2 4h,激活植物乳杆菌。(2)调配杀菌:将纯牛奶在90 95条件下预热杀菌5min,添加蔗糖溶于其中,并搅拌均匀,继续灭菌处理5min后,冷却过滤;(3)接种发酵:接种活化好的发酵剂,接种完毕后混合均匀,无菌灌封,放置在一定发酵温度条件下发酵2 8 h;(4)后熟:发酵结束后,在2 6 条件下,后发
7、酵4h即成凝固型酸奶。1.3.3酸奶感官评定方法参照GB19302一2 0 1 0 7 中的感官评分要求及朱奇奇8 的酸奶评分标准,选择1 0 名专业人员分别对酸奶的组织形态、芳香气味、滋味口感以及酸甜度进行打分。具体感官评分标准如表1 所示。评分项目组织状态(30 分)气味(2 0 分)口感(30 分)酸甜度(2 0 分)1.4单因素试验设计1.4.1植物乳杆菌接种量在灭菌乳中添加6.0%的蔗糖,冷却后分别接入质量分数为1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%的植物乳杆菌JYLP一0 0 2,混合均匀后装瓶,在35下发酵2 8 h,后发酵4h,然后进行感官评价。1.4.2蔗糖浓度在灭
8、菌乳中分别添加质量分数为4.0%,5.0%,6.0%,7.0%,8.0%的蔗糖,冷却后接2.0%的植物乳杆菌JYLP一0 0 2,混合均匀后装瓶,在35下发酵2 8 h,后发酵4h,然后进行感官评价。1.4.3发酵温度在灭菌乳中添加6.0%的蔗糖,冷却后接人2.0%的植物乳杆菌JYLP一0 0 2,混合均匀后装瓶,分别在2 5、30、35、40、45的条件下发酵2 8 h,后发酵4h,然后进行感官评价。1.4.4发酵时间在灭菌乳中添加6.0%的蔗糖,冷却后接入2.0%的植物乳杆菌JYLP一0 0 2,混合均匀后装瓶进行发酵,在35下分别发酵2 0、2 4、2 8、32、36 h,后发酵4h,然
9、后进行感官评价。1.5叫响应面试验设计在单因素试验的基础上,挑选三个影响较大的因素,进行三因素三水平的响应面试验,将感官评分作为响应值,确定酸奶的最佳配方。响应面分析试验因素水平设计见表2。表2 响应面分析因素与水平表因素水平A接种量%-12.002.513.01.6理化指标测定1.6.1酸度的测定选用GB5009.239-20169中乳及其他乳制品酸度的测定方法。1.6.2蛋白质的测定选用GB5009.52 0 1 6 1 0 1 中凯氏定氮法。:118:信阳农林学院学报表1 酸奶感官评分标准评分标准质地均勾,无乳清析出(2 330)质地较均匀,有少量乳清析出(1 52 2)乳清析出较多,但
10、无严重分层(7 1 4)出现严重分层现象(0 6)香味浓郁,且具有酸奶特有的风味(1 6 2 0)香味较浓郁,且具有酸奶特有的风味(1 1 1 5)香味较淡,但无其他异味(6 1 0)有异味(0 5)细腻柔和(2 1 30)较细腻,但也不粗糙(1 1 2 0)粗糙(0 1 0)酸甜度适中(1 6 2 0)过酸或过甜(1 1 1 5)酸味较淡或甜味较淡(6 1 0)无酸味,无甜味(0 5)B蔗糖浓度%5.56.06.52023年9 月C发酵温度303234曹蒙,等:基于响应面法优化植物乳杆菌发酵酸奶制作工艺1.6.3持水力的测定参照刘亚琼1 1 的测定方法,取1 0 mL酸奶放人离心管。使用电子
11、天平称量离心管质量记Wi,加人酸奶后的总质量记为W,30 0 0 r/m i n,离心1 0 min,静置1 0 min,去除上清液后,剩余质量记为Ws。持水力(%)=(W-W)/(W,-W)100%1.7质构测定采用TMS一PRO质构仪对酸奶进行质构分析,具体方法如下:将酸奶放置于室温(2 5)下一段时间,选择直径为40 mm的圆形探头,以50%的形变量、2 0 N的力量感应元、0.0 1 N的触发力、1.0 0 mm/s的测试速度,选择下压模式,测得酸奶的弹性、胶粘性和咀嚼性。1.8数据处理采用Origin9软件进行单因素试验差异性显著分析,采用Design一Expert8.0.6进行响应
12、面分析。试验数据以3次重复试验的平均值士标准偏差表示。2结果分析2.1挂接种量对植物乳杆菌发酵乳的影响由图1 可知,随着接种量的增加,酸奶的感官评分先升高后降低,当接种量达到2%时,酸奶感官评分最高,此时酸奶酸甜度适中,口感细腻顺滑,组织良好,无乳清析出;当接种量超过2%时,感官评分随之降低。这可能是因为最初活菌数较少,酸奶发酵不成功,呈现比较稀的状态,即组织状态差、伴有有乳清析出等1 2 1;菌种接种量添加过多造成酸奶酸度过高,感官评分降低。因此,本试验最适接种量为2%3%。2.2蔗糖浓度对植物乳杆菌发酵乳的影响100806040200图1 接种量对植物乳杆菌发酵乳的影响由图2 可知,随着蔗
13、糖浓度的增加,酸奶的感官评分先升高后降低,当蔗糖的浓度达到6%时,酸奶感官评分达到最高,该条件下发酵的酸奶组织状态良好,无乳清析出,酸甜度适中,这是因为发酵体系中具有充足的能量能够不断促进菌种的生长发酵,使其酸度适中、组织状态良好1 3;继续增加蔗糖浓度,酸奶的感官评分持续降低,这可能是因为添加过量的蔗糖在一定程度上阻碍了菌种对营养成分的吸收2 1,从而抑制植物乳杆菌的生长繁殖。因此,适宜蔗糖浓度为6%左右。2.3发酵温度对植物乳杆菌发酵乳的影响100806040200图3发酵温度对植物乳杆菌发酵乳的影响由图3可看出,随着发酵温度的升高,酸奶的感官评分先升高后降低,当发酵温度达到30 时,感官
14、评分最高,此时酸奶产酸的能力强,组织结构和风味良好;当发酵温度继续升高,感官评分随之降低。这可能是因为发酵温度较低,菌种的活性不够,解乳糖产生乳酸的速率下降;而发酵温度过高时,菌种生长初期生长速:119:1008060402001225303接种量/%3540发酵温度/%45456504图2 蔗糖浓度对植物乳杆菌发酵乳的影响100806040200图4发酵时间对植物乳杆菌发酵乳的影响520246煎糖浓度/%2832发酵时间/783640第33卷第3期率过快,导致酸奶产酸过快、蛋白质聚集颗大1 5。因此,酸奶的最适发酵温度在30 左右。2.4发酵时间对植物乳杆菌发酵乳的影响由图4可看出,酸奶的感
15、官评分表现为先上升后下降,发酵时间达到2 8 h,酸奶感官评分最高,随后感官评分下降。在酸奶发酵过程中,在一定的发酵时间内,蛋白质三维网络结构的凝胶化程度越来越高,酸奶的凝固状态也越好,粘度增大1 6。因此,酸奶适宜发酵时间为2 8 h。2.5叫响应面试验分析2.5.1响应面试验方案与结果的响应面试验,将感官评分作为响应值,确定植物乳杆菌酸奶的最佳配方。试验方案与结果见表3。试验号Y感官评分/分1一1213一1415一1617-18190100110120130140150160170采用Design一Expert8.0.6响应设计软件,选择感官评分作为响应值,对表3数据进行多元线性回归拟合。
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