花生蛋白酸奶的工藝研究

花生蛋白酸奶的工藝研究

花生是中國最重要的石油出版物之一。目前我國對(duì)花生蛋白酸奶的研究中大部分原料是花生或花生分離蛋白，而利用花生蛋白粉直接制成酸奶的研究卻較少。花生分離蛋白的提取工藝復(fù)雜，需要對(duì)花生蛋白粉進(jìn)行更深層次的加工，目前市面上幾乎沒有獲取途徑，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。據(jù)研究表明，以花生蛋白為原料(不添加牛奶)發(fā)酵制成的酸奶酸度較低，無法達(dá)到理想的食用酸度1材料和方法1.1發(fā)酵乳清蛋白粉花生蛋白粉，河南亮健科技有限公司;純牛奶、白砂糖、80%濃縮型乳清蛋白粉，市售;嗜熱鏈球菌、德式保加利亞乳桿菌，實(shí)驗(yàn)室保藏;發(fā)酵劑，嗜熱鏈球菌∶德式保加利亞乳桿菌體積比=1∶1;氫氧化鈉，分析純。1.2凈化設(shè)備制造高速分散器，常州市金壇科興儀器廠;高壓均質(zhì)機(jī)，上海顧信生物科技有限公司;高壓滅菌鍋，上海申安醫(yī)療器械廠;超凈工作臺(tái)，蘇州凈化設(shè)備有限公司;恒溫培養(yǎng)箱，上海申賢恒溫設(shè)備廠;電位滴定儀，上海恒勤儀器設(shè)備有限公司。1.3工藝花生蛋白粉→溶解→過濾→調(diào)配→均質(zhì)→包裝→殺菌→發(fā)酵→后熟→成品1.4花生蛋白液的制備稱取一定量的花生蛋白粉加入水中，使用高速分散器以10000r/min的轉(zhuǎn)速攪拌1min使之完全溶解，然后用0.15mm篩過濾，收集濾液，重復(fù)2次制成花生蛋白液。1.5穩(wěn)定劑添加量單因素添加量單因素添加量單因素添加量單因素添加量單因素試驗(yàn)以花生蛋白粉和水的總質(zhì)量為基準(zhǔn)，花生蛋白粉與水比例1∶7.0(g/mL)、純牛奶添加量20%、白砂糖添加量10%、乳清蛋白粉添加量3%、發(fā)酵劑添加量3%、發(fā)酵8.0h。在上述工藝條件基礎(chǔ)上，以感官評(píng)價(jià)和酸度為指標(biāo)，進(jìn)行單因素試驗(yàn)，分別確定花生蛋白粉與水比例、純牛奶添加量、白砂糖添加量、乳清蛋白粉添加量、發(fā)酵劑添加量、發(fā)酵時(shí)間對(duì)花生蛋白酸奶品質(zhì)的影響。1.6plackett-burmanpb試驗(yàn)設(shè)計(jì)在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選用Design-Expert8.0.6軟件中Plackett-BurmanDesign試驗(yàn)設(shè)計(jì)，共有12個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，PB試驗(yàn)因素水平及編碼見表1。1.7box-behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)根據(jù)Plackett-BurmanDesign試驗(yàn)結(jié)果，使用Design-Expert8.0軟件的Box-Behnken方法進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，共有15個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，BB試驗(yàn)因素水平及編碼見表2。1.8感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)制備好的花生蛋白酸奶進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。邀請(qǐng)6位有一定品評(píng)經(jīng)驗(yàn)的人員從組織狀態(tài)、香味、滋味、口感質(zhì)地4個(gè)方面進(jìn)行感官評(píng)定。結(jié)果取其平均值，滿分為100分。花生蛋白酸奶感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表3。1.9酸測(cè)定根據(jù)GB5009.239—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品酸度的測(cè)定》中第三法—電位滴定儀法進(jìn)行測(cè)定。2結(jié)果與分析2.1單因素試驗(yàn)2.1.1感官評(píng)分和酸度如圖1所示:隨著花生蛋白粉與水比例的下降，花生蛋白酸奶感官評(píng)分呈先上升后下降的趨勢(shì)，花生蛋白酸奶的酸度呈不斷下降趨勢(shì)。這可能是由于在酸奶發(fā)酵過程中發(fā)酵料液中的蛋白質(zhì)和糖等物質(zhì)被水解成為小分子物質(zhì)，促進(jìn)乳酸菌發(fā)酵，使酸奶酸度上升2.1.2不同牛奶添加量對(duì)發(fā)酵料液的影響如圖2所示:隨著純牛奶添加量的增加，花生蛋白酸奶感官評(píng)分呈先上升后下降的趨勢(shì)，花生蛋白酸奶的酸度呈不斷下降趨勢(shì)?；ㄉ鞍追鄣牡鞍踪|(zhì)含量遠(yuǎn)高于純牛奶的蛋白質(zhì)含量，因此，隨著純牛奶添加量的增加，花生蛋白粉被稀釋，發(fā)酵料液中蛋白質(zhì)的總量不升反降。隨著蛋白質(zhì)含量的不斷降低，固形物含量降低，酸奶口感更細(xì)膩，當(dāng)牛奶添加量達(dá)到20%后，繼續(xù)提高純牛奶的添加量會(huì)使得發(fā)酵料液中的蛋白質(zhì)含量過少，從而降低感官評(píng)分和酸度。因此，最佳純牛奶添加量為20%。2.1.3乳酸菌發(fā)酵時(shí)花生蛋白酸奶發(fā)酵如圖3所示:隨著白砂糖添加量的增加，花生蛋白酸奶感官評(píng)分和酸度均呈先上升后下降的趨勢(shì)。乳酸菌可發(fā)酵糖類產(chǎn)生乳酸，所以白砂糖添加量的增加促進(jìn)了乳酸菌發(fā)酵，花生蛋白酸奶的酸度也因此上升。但當(dāng)白砂糖添加量不斷上升，酸奶的黏度持續(xù)增大，導(dǎo)致發(fā)酵料液滲透壓增大，反而抑制了乳酸菌的生長使酸度下降2.1.4花生蛋白酸奶品質(zhì)乳清蛋白粉是一種營養(yǎng)強(qiáng)化劑，不僅可以提高酸奶中蛋白質(zhì)的含量，還可以改善酸奶的口感質(zhì)地。如圖4所示:隨著乳清蛋白粉添加量的增加，花生蛋白酸奶的感官評(píng)分呈先上升后下降的趨勢(shì)，在添加量為2%時(shí)出現(xiàn)最高值，花生蛋白酸奶的酸度則不斷上升。隨著乳清蛋白粉的添加，固形物含量升高，彌補(bǔ)了酸奶因沒有添加膠體，體系較單薄帶來的風(fēng)味上的不足。但是隨著固形物含量的持續(xù)增加，體系過稠，口感出現(xiàn)下降。同時(shí)隨著蛋白質(zhì)含量升高，在發(fā)酵過程中不斷被水解成小分子物質(zhì)，促進(jìn)乳酸菌的持續(xù)發(fā)酵，使酸奶酸度過高而影響口感和營養(yǎng)價(jià)值。因此，結(jié)合感官評(píng)分和酸度，最佳乳清蛋白粉添加量為2%。2.1.5發(fā)酵劑添加量如圖5所示:隨著發(fā)酵劑添加量的增加，花生蛋白酸奶的感官評(píng)分和酸度呈先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)發(fā)酵劑添加量為3%時(shí)，感官評(píng)分最高，其組織狀態(tài)和口感最好，繼續(xù)提高發(fā)酵劑添加量會(huì)發(fā)生乳清析出等現(xiàn)象，同時(shí)影響酸度。因此，最佳發(fā)酵劑添加量為3%。2.1.6感官評(píng)分和酸度如圖6所示:隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，花生蛋白酸奶的感官評(píng)分呈先上升后下降的趨勢(shì)，花生蛋白酸奶的酸度持續(xù)上升。酸奶在發(fā)酵過程中會(huì)產(chǎn)生風(fēng)味物質(zhì)和芳香活性物質(zhì)2.2次模型分析Plackett-Burman(PB)試驗(yàn)結(jié)果見表4、對(duì)二次模型進(jìn)行分析，方差分析結(jié)果見表5。如表5所示:回歸模型在95%概率水平下極顯著，說明該模型擬合良好，該模型的校正決定系數(shù)R2.3回歸系數(shù)的確定和驗(yàn)證Box-Behnken(BB)響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果見表6，對(duì)二次模型進(jìn)行分析，方差分析結(jié)果見表7?；貧w方程:y=-159.906+31.438X如表7所示:模型非常顯著，失擬項(xiàng)不顯著，花生蛋白粉與水比例和發(fā)酵時(shí)間影響非常顯著，純牛奶添加量影響顯著，各因素交互項(xiàng)不顯著，花生蛋白粉與水比例和發(fā)酵時(shí)間的二次項(xiàng)極顯著，純牛奶添加量的二次項(xiàng)影響顯著。模型的校正決定系數(shù)R根據(jù)方程得到模型的極值點(diǎn)為花生蛋白粉與水比例1∶9.4(g/mL)、純牛奶添加量14.61%、發(fā)酵時(shí)間7.43h，在此條件下得到的花生蛋白酸奶的感官評(píng)分為78.14。在驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，由于響應(yīng)面分析所得的最優(yōu)方案不是整數(shù)，考慮到可行性和易操作性，花生蛋白粉與水比例選取1∶9.4(g/mL)、純牛奶添加量取14%或15%、發(fā)酵時(shí)間取7.4h或7.5h。為了驗(yàn)證預(yù)測(cè)結(jié)果，進(jìn)行以下5組試驗(yàn)，每組試驗(yàn)做3組平行試驗(yàn)取平均值。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果見表8。如表8所示:第4組的感官評(píng)分最高，且與預(yù)測(cè)值接近，說明此回歸模型較好。因此，基于該響應(yīng)面法所得到的優(yōu)化工藝參數(shù)準(zhǔn)確可靠，且具有實(shí)用價(jià)值?；ㄉ鞍姿崮虄?yōu)化后的感官評(píng)分與最低感官評(píng)分(57)相比提高了38.02%。3花生蛋白酸奶的工藝優(yōu)化在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用Design-Expert響應(yīng)面優(yōu)化的方法，以感官評(píng)分為響應(yīng)面值，對(duì)花生蛋白酸奶的工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。通過PB試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在花生蛋白酸奶中，花生蛋白粉與水比例、純牛奶添加量及發(fā)酵時(shí)間對(duì)感官評(píng)分影響非常顯著。選用這3個(gè)因素進(jìn)行BB響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化，得到最佳花生蛋白酸奶生產(chǎn)工藝參數(shù):花生蛋白粉與水比例1∶9.4(g/mL)、純牛奶添加量15%、乳清蛋白粉添