姜汁红枣桂花酸牛乳加工工艺研究

张 军

（青岛农业大学海都学院食品系，山东 烟台 265200）

酸牛乳是一种酸甜可口、营养丰富的乳制品。已有研究表明：酸牛乳具有改善肠道菌群[1]，减轻乳糖不耐症，降低血清胆固醇[2]，抗氧化，延缓衰老[3]，降血压[4]和增强机体免疫力等多种生理功能[5-8]。近年来，随着人们生活水平的提高，酸牛乳的安全性和营养作用逐渐被消费者认可，其外观、色泽和风味逐渐被关注[9]。虽然目前市场上的酸牛乳制品琳琅满目，但其颜色品类相对单一。

生姜富含姜辣素、黄酮醇、糖苷和其他酚类化合物等次级代谢产物[10-11]，有研究表明，姜辣素具有较好的生物活性[12]。红枣具有养胃、健脾、益血、滋补及强身的功效，现已被归为药食同源食品[13-15]。桂花具有一定的药用价值，能化痰止咳，可用于治疗牙痛、咳喘痰多、经闭腹痛等。本研究拟在原料乳中加入生姜、红枣、桂花水浸提液，而后再经杀菌、冷却、接种、发酵等工序制作复合型酸牛乳，在保留酸牛乳营养成分的前提下，引入姜辣素成分，不仅可以提升酸牛乳的营养，还可丰富酸牛乳的颜色，以期为新型酸牛乳制品的开发提供参考借鉴。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料

生姜、红枣、白砂糖和“金桂”桂花干品，均为市售；纯牛奶（240 mL/袋），蒙牛食品有限公司产品；发酵剂（保加利亚乳杆菌∶嗜热链球菌为1∶1），善恩康生物科技（苏州）有限公司产品。

1.1.2 仪器与设备

SF-400 型电子秤，永康市宏涛电子有限公司；360BS 型恒温培养箱，天津塞得利斯实验分析仪器制造厂；BCD-213TM(E)冰箱，美的集团股份有限公司；JYL-C52V 型榨汁机，九阳股份有限公司；APV-1000高压均质机，上海申鹿均质机有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

参照凝固型酸乳生产工艺流程[16-17]制定本产品工艺流程。

新鲜牛奶→净化（过滤）→预热（60～65 ℃）→加姜汁、白砂糖混匀→过滤→均质→灭菌（90～100 ℃，5～10 min）→冷却至40～50 ℃→加红枣碎、桂花→接种→罐装→发酵→降温→后熟

1.2.2 操作要点

1.2.2.1 原料处理

生姜挑选：挑选无霉变、虫害、明显伤痕的姜块。

漂洗：清水洗净生姜，将生姜去皮、切块。

过滤：加入一定量的水（姜与水质量比1∶2），浸泡后用二层纱布过滤，静置，再次四层纱布过滤得姜汁。

红枣碎：将红枣洗净去核，切成1～2 mm 的红枣碎。

1.2.2.2 均质、灭菌

按比例加入姜汁、白砂糖后，20 MPa 均质5 min，在90～100 ℃条件下加热5～10 min 灭菌。

1.2.2.3 接种、发酵

在混合液中加入适量发酵菌种，接种后充分搅拌，拧紧瓶盖充分发酵，发酵后放入4 ℃冰箱冷藏后熟。

试验中所有添加比例均以鲜牛奶为基准，生乳质量应符合GB 19301—2010《食品安全国家标准 生乳》[18]的要求。

1.2.3 模糊综合评价模型的建立

1.2.3.1 正交试验设计

固定480 mL 纯牛奶中加入红枣碎5 g，桂花20粒，姜汁0.3 g，根据前期单因素预试验结果，发现白砂糖添加量、发酵温度、发酵剂添加量、发酵时间对复合型酸牛乳品质的影响较大，故以此为基础设计正交试验，其因素与水平见表1。

表1 姜汁红枣桂花酸牛乳正交试验因素水平表Table 1 Factors and levels in orthogonal test of red jujube osmanthus yogurt with ginger juice

1.2.3.2 感官评定细则

在食品专业及相关从业人员中招募感官评定人员，通过筛选，选用10 人组成评定小组，包含食品从业人员3 人，食品企业研发人员4 人，食品专业本科生3 人，平均年龄22.6 岁，无吸烟、饮酒等不良嗜好。参照GB/T 16291.1—2012[19]，感官评定小组的组建符合要求。姜汁红枣桂花酸牛乳的感官评价标准见表2。

表2 姜汁红枣桂花酸牛乳感官评价标准Table 2 Sensory evaluation criteria of red jujube osmanthus yogurt with ginger juice

1.2.3.3 建立模糊综合评价矩阵

酸牛乳的色泽（U1）、组织（U2）、口感（U3）、风味（U4）4 个因素组成姜汁红枣桂花酸牛乳评价因素集合U，U＝{U1，U2，U3，U4}；评价等级集合V：评价等级V为前述U 集中每个因素的评价，确定姜汁红枣桂花酸牛乳的评价集V 为优（V1）、良（V2）、差（V3），即姜汁红枣桂花酸牛乳的评价等级集合为V={优V1，良V2，差V3}={90，80，60}。

1.2.3.4 评价权重集Q 的确立

由10 名感官评定员对4 个因素在感官评定中的重要程度进行打分，每个因素满分为10 分。评价权重为姜汁红枣桂花酸牛乳色泽、组织、口感、风味4 个因素在所有因素中的比重，其总和为1，表示为Q={q1，q2，q3，q4}。

1.2.4 理化及微生物指标的测定

对影响酸牛乳营养价值和安全性的主要指标进行测定。酸度：采用GB 5009.239—2016[20]中的酚酞指示剂法测定；蛋白质含量：采用GB 5009.5—2016[21]中的自动凯氏定氮仪法测定；脂肪含量：GB 5009.6—2016[22]中的盖勃氏法测定；总固体含量：GB 5413.39—2010[23]中的方法测定；大肠菌群数：GB 4789.3—2016[24]中的大肠菌群平板计数法测定；乳酸菌数：GB 4789.35—2016[25]稀释平板菌落计数法测定。

1.2.5 数据处理

每个试验重复3 次，数据采用SPSS 22.0 和Excel 2010 进行统计和分析。

2 结果与分析

2.1 权重集Q 的确定

根据“1.2.3.4”中的方法确定权重集Q，权重确定结果见表3。

表3 姜汁红枣桂花酸牛乳感官评价因素权重的确定Table 3 Determination of sensory evaluation factors weight of red jujube osmanthus yogurt with ginger juice

2.2 模糊矩阵的建立

由10 名感官评定员根据姜汁红枣桂花酸牛乳感官评定标准对正交试验1～9 组样品进行评价，分别对每个因素进行等级评价，记录各个因素在每个等级中的得分，每个因素的等级与评定人数的比值即为赞成比率。

根据表4 可得1～9 组姜汁红枣桂花酸牛乳的模糊矩阵，编号为1 的样品矩阵为β1，以此类推，结果如下：

表4 姜汁红枣桂花酸牛乳感官各项指标评价统计结果Table 4 Sensory evaluation statistical results of red jujube osmanthus yogurt with ginger juice

2.3 确定模糊关系评定集

依据模糊变换原理，按照公式X=Q×βj，其中j表示样品的编号，Q 为权重集，β 为模糊矩阵，对1～9号样品进行综合模糊评判。如对1 号样进行评价，结果为：

为模糊关系的峰值，根据模糊数学最大隶属度原则，1号样品评定等级为良，按照此方法对各样品进行评价，得到综合评判结果如表5 所示。

表5 各样品的综合评判结果Table 5 Comprehensive evaluation results of each sample

2.4 模糊综合评判级的计算结果

将表5 中综合评价结果的各量乘以其对应的分值，并进行加和，最后得到每个样品综合得分Y。

Y1=0.173×90+0.545×80+0.282×60=76.09

Y2=0.304×90+0.516×80+0.180×60=79.44

Y3=0.150×90+0.533×80+0.317×60=75.16

Y4=0.255×90+0.559×80+0.186×60=78.83

Y5=0.362×90+0.510×80+0.128×60=81.06

Y6=0.046×90+0.585×80+0.369×60=73.08

Y7=0.282×90+0.543×80+0.175×60=79.32

Y8=0.256×90+0.542×80+0.202×60=78.52

Y9=0.164×90+0.594×80+0.242×60=76.80

根据感官评定得分，可知组号5得分最高为81.06 分，试验组合A2B2C1D3，综合表现突出。

2.5 正交试验结果

由表6 极差分析可知，影响姜汁红枣桂花酸牛乳品质各因素的大小顺序为：B 发酵温度＞D 发酵时间＞A 白砂糖添加量＞C 发酵剂添加量，即发酵温度对姜汁红枣桂花酸牛乳感官品质的影响较大，最优组合为A3B2C1D3，与模糊数学综合评价法较优组合不一致，需要进行验证试验。

表6 正交试验结果Table 6 Orthogonal test results

2.6 验证试验

当组合为A3B2C1D3时，姜汁红枣桂花酸牛乳感官各项指标评价统计结果见表7。

表7 感官各项指标评价统计结果Table 7 Sensory evaluation statistical results

该模糊矩阵为：

该组合的综合得分为81.83 分，评分高于A2B2C1D3，所以试验中姜汁红枣桂花酸牛乳各因素最佳组合为A3B2C1D3，即可知白砂糖添加量0.07%，发酵剂添加量0.05%，发酵温度42 ℃，发酵时间10 h。酸牛乳色泽光亮，组织细腻，口感黏稠，奶香浓郁，有清新的桂花香气，淡淡的姜汁香辛味，感官品质最佳。

2.7 微生物及理化指标检测结果分析

在最优生产工艺条件下生产的复合型酸牛乳的各项关键性微生物、理化指标的检测结果如表8 所示。

表8 微生物和理化指标检测结果Table 8 Determination results of microbial and physicochemical indexes

根据表8 可知，复合型酸牛乳的各项关键性指标脂肪、蛋白质、总固体、酸度等均符合GB 19302—2010[26]中对风味酸牛乳的营养指标要求，同时乳酸菌活菌数远高于国标中风味酸牛乳乳酸菌数的最低限量值，大肠菌群未检出。

3 结论

本试验采用模糊数学感官评价法结合正交试验优化姜汁红枣桂花酸牛乳工艺条件为：以纯牛奶使用量480 mL 为基数，白砂糖添加量0.07%，红枣碎添加量5 g，桂花添加量20 粒，姜汁添加量0.3 g，发酵剂添加量0.1%，发酵温度42 ℃，发酵时间10 h。利用模糊数学综合评价法对姜汁红枣桂花酸牛乳进行感官评价分析，在一定程度上克服了传统感官评价法带来的片面性和主观性，使评定结果更加合理、准确，提高了产品工艺的实用性，也为酸牛乳产品的感官评价与改进提供了技术参考。