搅拌型高粱酸奶加工工艺初探

温贺，石丽娟，朱琴，张腾，尹梦娇，王艳胜,李新基，朱俊玲，张春来,3*

(1.山西农业大学 农学院/山西省旱作农业与作物生态重点实验室，山西 太谷 030801； 2.山西农业大学 食品科学与工程学院，山西 太谷 030801； 3.山西省农业科学院 高粱研究所，山西 晋中 030600)

高粱，别名茭子，是我国重要的禾谷类作物之一[1]。高粱抗逆性强(耐涝、抗旱、耐盐碱和耐贫瘠)，在一些盐碱和春旱、秋涝的地区种植高粱也能实现高产和稳产，是产业脱贫的首选作物之一，在我国北方及西南地区栽培较广。高粱籽粒有丰富的营养物质，包括淀粉、蛋白质、脂肪等，可酿酒、造醋和食用；经研究发现，高粱籽粒富含花青素和多酚，也可药用，具有清热解毒的作用。

酸奶是一种营养价值高和风味特殊的营养食品，它与牛奶比起来更容易被人体消化吸收，可以提高食欲，它还有医疗中的保健功效，调节人体肠道中微生物菌落平衡，分解毒素，降低胆固醇和防癌抗癌等作用。

国际上高粱已经广泛用来制作多种食品，如饼干和饮料[2～5]。在我国高粱用在食品制作方面却很少，前人在研究高粱食品制作方面也较少。近几年，随着遗传育种技术的进步，培育出很多优质、专用的新品种，提高了高粱的经济价值[6]，因此，急需在高粱食品制作方面探索新的途径。

高粱酸奶是将高粱和酸奶两者的营养价值结合起来，在保留高粱功效的同时，还具有酸奶的保健作用，是一种新型的保健食品。长期食用，能抑制肠道中的有害菌生长，保持肠道中菌落平衡，所以高粱酸奶有使人类健康长寿的作用[6]；高粱与酸奶的巧妙结合，兼具两者的丰富营养，应开发成新型产品，为高粱食品的制作开拓一条新途径。

本文初步研究了高粱酸奶的原料配方及制作工艺。通过试验研究了原料配方中的添加比例，确定了高粱汁添加量、乳酸菌接种量、蔗糖添加量、发酵时间，高粱品种等因素对高粱酸奶的感官影响，并在单因素试验基础上做了正交试验，确定了最佳工艺配方，找到制作高粱食品的又一条途径。

1 材料与方法

1.1 材料及仪器设备

1.1.1 材料

制作材料包括白果皮和红果皮高粱籽粒(分别用晋农粱1号和晋杂22号于2015年在山西农业大学农场试验田生产)、鲜牛奶(农大动科院提供)、菌种和蔗糖。

1.1.2 仪器设备

高压灭菌锅、电热锅、恒温培养箱、均质机、打浆机、无菌操作台、烧杯、过滤网、保鲜盒等。

1.2 制作方法

1.2.1 高粱汁的制作

工艺流程:高粱种子→去壳→清洗→煮熟→打浆→过滤→杀菌→高粱汁

操作步骤:高粱的选取，选用2个不同的品种，分别为白果皮(晋农粱1号)、红果皮(晋杂22号)，高粱加工品质的2个主要影响因素为红色素和单宁，单宁在谷类作物中在高粱中含量最高，高粱籽粒中单宁的含量与籽粒的种皮颜色有关[7]。

去壳：去掉籽粒最外边的表皮，即颖壳。

清洗：用清水洗去籽粒中的杂质以及漂浮在水面的劣质颗粒。

煮熟：高粱中的单宁具有涩味，不容易被人体吸收与利用，降低了高粱的食用品质。高温水煮高粱后，可以去除部分红色素和单宁。高粱中的单宁主要是缩合单宁[8]，在高温煮熟的过程中单宁在热水中会与水分离。同时，一部分红色素也被带入水中，使清水变成红色，煮熟后的高粱籽粒颜色将变深，白果皮的为红色，红果皮的为乌红色。

打浆及过滤：在煮熟的高粱中加水，用打浆机磨浆，倒到过滤网上，过滤到保鲜盒中，剩余滤渣加入水重复上述操作2～3次后，停止过滤，把所有的滤汁都倒入保鲜盒，冷藏后备用。

杀菌：将过滤后的高粱汁置于水浴锅中，设置时间和温度分别为15 min和90 ℃，然后冷却到室温[9]。

1.2.2 其它材料的选择

(1)鲜牛奶 要制作好的酸奶，必须选用不含防腐剂、不含抗菌素、酸度较小、脂肪含量较低的新鲜牛奶为材料。牛奶煮沸后，在高温下牛奶中的绝大部分非病原菌和全部病原菌将会被杀死，同时还能提高酸奶的稳定性，使酸奶的贮藏期更长[10]。

(2)蔗糖 选用颗粒状较小的白砂糖，而不能用绵白糖，因为绵白糖粒细，容易受潮，不宜用来制作酸奶。

(3)菌种 乳酸菌能使乳糖发酵后产香变酸[11]。将嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌结合起来使用，会减少酸奶的凝固时间[12]。

1.2.3 制作高粱酸奶

工艺流程:

准备鲜牛奶→混合调配(加蔗糖)→加高粱汁→均质→杀菌→冷却→接种→发酵→冷藏→搅拌型高粱酸奶。

操作步骤：

混合调配：新鲜的牛奶在不锈钢电热锅中煮沸后，分成若干等份，把2个品种的高粱汁添加量，蔗糖，接种量，按一定比例混合调配。

均质：将混合调配好的高粱酸奶放进均质机中使其混合均匀，温度设定为60 ℃，压力设定为20 MPa。

杀菌、冷却：在高压灭菌锅中灭菌后(在0.1 MPa的压力下，锅内温度达121 ℃)，冷却到室温。

接种：将发酵剂与酸奶均匀搅拌，使菌体从凝乳块中游离分散出来。在无菌操作台上给高粱酸奶接种乳酸菌。

发酵：把接种好的高粱酸奶放到恒温培养箱中发酵，温度为42 ℃，时间为4～8 h,发酵时应避免摇晃、震动，否则会影响酸奶的组织状态[13]。

冷却：先将发酵好的酸奶冷却到室温，再放入冰箱冷却。使酸奶逐渐凝固成光滑的组织状态[14]；酸奶会产生一种入口后清凉可口的感觉。

破乳：手工搅拌进行破乳，使凝乳变得更稳定，保水性加强。把酸奶冷藏于冰箱中，有助于酸奶凝固，同时防止酸奶发酵过度。并且在冷藏后饮用时有一种清爽的感觉。

2 试验结果与评价

2.1 感官评价

根据气味、口感、色泽、组织状态等方面来进行评分。总分为100分，气味、口感、色泽、组织状态的评分比例分别为20%、30%、20%、20%、10%，见表1。

表1 高粱酸奶感官指标评分标准Table 1 Sensory index scoring criteria for sorghum yogurt

2.2 不同因素对高粱酸奶评价影响

2.2.1 高粱汁添加比例

取6份鲜牛奶，分别倒入玻璃瓶中，每份100 mL，在每份牛奶中分别加入0、10、20、30、40、50 g白果皮高粱汁，同时加入其他添加剂，蔗糖添加量8%，乳酸菌接种量1%，放到42 ℃的恒温箱进行发酵6 h，得到高粱酸奶后以感官得分为评价标准，确定高粱汁的添加量对酸奶感官评价的影响。

由表2可见，当白果皮高粱汁添加量在30%时，酸奶颜色呈淡粉色，并有浓浓的奶香味。添加量在10%、20%时，酸奶颜色为乳白色或略带粉色，高粱的口感不够突出。添加量为40%、50%时，酸奶颜色为红褐色，高粱的口感逐渐变重，综合风味变差，随着高粱汁的添加，酸奶的发酵受到影响。

再取6份100 mL的鲜牛奶，在每份牛奶中分别加入0、10、20、30、40、50 g红果皮高粱汁，同时加入其他添加剂，蔗糖添加量8%，乳酸菌接种量1%，放到42 ℃的恒温箱进行发酵6 h，得到高粱酸奶后以感官评价为指标，确定高粱汁的添加量对酸奶的影响。

由表2可见，高粱汁添加量在30%时，酸奶颜色呈粉红色，并且有浓浓的奶香味。添加量在10%、20%时，酸奶颜色为乳白色或略带粉色，高粱的口感不够突出。添加量为40%、50%时，酸奶颜色为紫褐色，高粱的口感逐渐变重，综合风味变差，随着高粱汁的添加，酸奶的发酵受到影响。

表2 高粱汁添加量对产品的影响Table 2 The effect of sorghum juice on the product

2.2.2 蔗糖添加量

取6份鲜牛奶，分别倒入玻璃瓶中，每份100 mL，在每份牛奶中分别加入10、12、14、16、18 g蔗糖，高粱汁添加量30%，乳酸菌接种量1%，42 ℃的恒温箱发酵6 h。

由图1可见，加糖量过低酸奶的味道过酸。蔗糖添加量为7%时，酸奶具有酸酸甜甜的风味，产品组织状态 细腻光滑，粘稠度适宜，凝固状态稳定。当继续增加蔗糖添加量时，乳酸菌的生长将会被抑制，从而使酸奶的品质下降。

图1 蔗糖添加量对产品的影响Fig.1 The effect of sucrose addition on the product

2.2.3 接种量

取6份鲜牛奶，分别倒入玻璃瓶中，每份100 mL,在每份牛奶中分别加入1、1.5、2、2.5、3、3.5 g乳酸菌粉，高粱汁添加量30%，蔗糖添加量7%，42 ℃的恒温箱发酵6 h。结果如图2所示。接种量较低，产酸容易被抑制，乳酸菌不能很好的生长，产酸不稳定，酸奶风味较差。随着接种量的增多，酸奶有少量的乳清 析出，酸甜适中，色泽均匀，接种量为2%时，酸奶的味道最好。接种量较多，酸奶产品的组织状态变硬，产酸较多较快，甜味消失，酸味增强，大量乳清析出。

图2 乳酸菌接种量对产品的影响Fig.2 Effect of lactic acid bacteria inoculation on the product

2.2.4 发酵时间

取鲜牛奶5份，每份100 mL，添加高粱汁30 g，白砂糖7 g，乳酸菌2 g，分别发酵4、5、6、7、8 h，确定最佳发酵时间。结果由图3表明，发酵时间为6 h时，酸奶的综合品质最佳，酸甜合适，组织状态较好，发酵时间过短，则酸奶组织稀薄，凝固性差，风味差，品相不佳；发酵时间越长，酸度越高，乳清析出也多，口感较差。

图3 发酵时间对产品的影响Fig.3 Effect of fermentation time on quality of the product

2.2.5 品种

本次单因素试验选用了2个高粱品种，晋农粱1号(白果皮)跟晋杂22号(红果皮)，加相同重量的水打浆出来的高粱汁晋农粱1号偏白，晋杂22号偏红，高粱汁有正常的谷物味道，口感绵延，但味道平淡。相同浓度的高粱汁制作出来的酸奶，白果皮高粱的颜色较浅，红果皮的颜色较深。但是都没有明显的单宁涩味。

2.2.6 最佳配方

以高粱汁的添加量、蔗糖添加量、接种量、发酵时间为单因素，以此为基础设计4因素3水平的正交试验，研究其最佳配方。经参考感官评分标准，在单因素的基础上做正交试验确定高粱酸奶的优化配方，结果见表3和表4。

表3 高粱酸奶的正交试验设计Table 3 Orthogonal design of sorghum yogurt

表4 高粱酸奶的正交试验结果表Table 4 Orthogonal test results of sorghum yogurt

由表4感官评分极差可得，4个单因素对高粱酸奶总体影响的重要性依次为A>B>D>C，即高粱汁的添加量>接种量>发酵时间>蔗糖添加量。得到的高粱酸奶的最佳配方为A2B1C2D3，即高粱汁的添加比例30%，乳酸菌的接种量2%，蔗糖的添加比例7%，发酵时间6 h。

3 讨论

制作富于营养、多种类型食品以满足不同消费群体，一直是国内外科研重要内容[17～21]。王丽爽和赵秀红研究了燕麦膳食纤维酸奶最适配方与最佳工艺条件为:燕麦粉添加量3%,酸奶添加量20%,白砂糖添加量6%;发酵时间4.5 h,发酵温度42 ℃[17]。魏秋红和张美艳报导的凝固型香芋玉米酸奶制作的最佳配方为:在鲜牛奶中添加30%香芋浆、15%玉米浆、7.5%蔗糖和5%乳酸菌[18]。谢勇等报导的刺梨凝固型酸奶最佳发酵条件为:刺梨汁添加量30%、蜂蜜添加量10%、乳酸菌接种量0.15%、发酵温度42 ℃和发酵时间9 h[19]。上述酸奶加工工艺所加主料成分变化达3%～30%。高粱酸奶的加工工艺在文献中未见报道，需对高粱酸奶加工过程的各个因素进行优化。

3.1 高粱酸奶最佳发酵时间的确定

通过研究发现高粱酸奶发酵6 h时酸奶酸甜适中，组织状态较好，综合风味最佳。发酵时间过短，则酸奶组织软嫩，风味差；发酵时间越长，酸度越高，乳清 析出也多，口感较差。

3.2 不同因素对高粱酸奶的影响

高粱汁添加比例是影响高粱酸奶色泽和口感的一个重要条件。高粱汁添加比例较低时，酸奶的颜色为乳白色，高粱的口感不够突出。高粱汁添加比例过高，酸奶的颜色则变为褐色，酸奶的涩味加重。

蔗糖添加量也会影响高粱酸奶的口感，加糖量过低酸奶的味道过酸。蔗糖添加量为7%时，酸奶具有酸酸甜甜的风味，产品组织状态 细腻光滑。

接种量的多少也会影响高粱酸奶的风味，接种量较低，产酸容易被抑制，乳酸菌不能很好的生长，产酸不稳定，酸奶风味较差。随着接种量的增多，酸奶有少量的乳清析出，酸甜适中，色泽均匀，接种量为2%时，酸奶的味道最好。这一结果与郝为民搅拌型酸奶的加工技术研究结果一致[16]。

食品专家已在研究功能成分对酸奶加工工艺和产品影响，如茶多酚添加量为0.20%时促进乳酸菌生长作用达到最佳;同时对乳酸菌产酸有一定抑制作用,可延长酸奶的保质期[22]；添加质量分数为0.9%的人参多糖可促进保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌这两种乳酸菌产酸及其菌数增殖[23]，因此需要深入研究高粱籽粒成分对酸奶加工工艺和产品影响。制作凝固型高粱酸奶是下个目标。聚合乳清蛋白已经开发为新的凝固剂[24]，值得在高粱上进一步试验。

4 结论

本文初步研究了高粱酸奶的原料配方及制作工艺。通过试验研究了原料配方中的添加比例，确定了高粱汁添加量、乳酸菌接种量、蔗糖添加量、发酵时间，高粱品种等因素对高粱酸奶的感官影响，并在单因素试验基础上做了正交试验，确定了最佳工艺配方为：高粱汁添加量30%，乳酸菌接种量2%，蔗糖添加量7%，发酵时间为6 h。

按照上述试验中的加工工艺流程，初步试验得到的最佳配方制得的高粱酸奶，质地紧密光滑，色泽均匀，口感绵延，存在微量小颗粒感，与其他酸奶相比别有一番风味。高粱酸奶在高粱食用加工领域是新探索，是继高粱酿酒、制醋和面制品加工之后，开发出的又一新食品，会在功能保健食品领域得到开发利用。

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