小米牛乳發(fā)酵工藝優(yōu)化研究

小米牛乳發(fā)酵工藝優(yōu)化研究

谷物又名谷物，是世界上最古老的谷物之一。谷子脫殼稱小米(foxtailmillet),小米起源于我國黃河流域,主產(chǎn)區(qū)在我國華北及東北地區(qū),產(chǎn)量占全世界產(chǎn)量20%左右。小米營養(yǎng)豐富、齊全,包括碳水化合物、蛋白質(zhì)和氨基酸、脂肪酸、維生素、礦物質(zhì)等,各種營養(yǎng)成分比例適宜,消化率很高,因此是食品加工優(yōu)良的原料牛乳是人們公認(rèn)的營養(yǎng)價值較為全面的食品,含有豐富的鈣和胡蘿卜素,補(bǔ)充了小米的不足。牛乳經(jīng)過乳酸發(fā)酵后,大部分乳糖被分解轉(zhuǎn)化為乳酸和其他有機(jī)酸,從而更容易被人體吸收利用。經(jīng)常食用發(fā)酵乳制品可提高機(jī)體對磷、鈣、鐵的吸收,防止嬰兒佝僂病,防止老人骨質(zhì)疏松癥研究以小米和牛乳為原料,將濕磨的小米漿與牛乳混合發(fā)酵,通過單因素實驗和L1材料和方法1.1主要原材料小米、白砂糖、牛乳市售;嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌由黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院實驗室提供。1.2均質(zhì)機(jī)及氨基酸測試HR-120分析天平、DNP-9052電熱恒溫培養(yǎng)箱、無菌操作工作臺、DTG-H高壓均質(zhì)機(jī)、LDZX-40立式自動電熱壓力蒸汽殺菌器、JM-250膠體磨、TDL-40G離心機(jī)、K12全自動定氮儀、S433D全自動氨基酸分析儀、6810石墨爐原子吸收分光光度計等。1.3工藝1.4主要實驗方法1.4.1小米漿的制備除雜后小米1kg加3kg水常溫浸泡2h,小米與水質(zhì)量比調(diào)整為1∶5進(jìn)行濕磨成漿,煮沸16min,3000rpm離心棄沉淀,即得小米漿。1.4.2小米乳液的制備、均質(zhì)和消毒小米漿加入不同比例的標(biāo)準(zhǔn)化牛乳和白砂糖,在20MPa下進(jìn)行均質(zhì),即得小米乳。小米乳在132℃維持4s進(jìn)行高溫瞬時滅菌。1.4.3菌種復(fù)壯與活化將嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌菌種分別接種于滅菌的脫脂乳培養(yǎng)基中,傳代培養(yǎng)三次進(jìn)行菌種復(fù)壯與活化,然后將兩個菌種的第三代培養(yǎng)物2%接種量分別接種于新鮮的脫脂乳培養(yǎng)基中,37℃培養(yǎng)8h后,兩種菌脫脂乳培養(yǎng)液按體積1∶1混合作為后續(xù)小米乳發(fā)酵實驗的發(fā)酵劑。1.4.4小米乳添加量的確定通過單因素實驗確定白砂糖的最佳添加量,以及小米漿與牛乳配比、接種量、發(fā)酵時間和發(fā)酵溫度的正交實驗范圍值。具體實驗步驟如下:(1)白砂糖添加量對感官評分的影響實驗將體積比為1∶1的小米漿與牛乳混合,分別添加小米乳質(zhì)量4%、6%、8%、10%、12%、14%、16%的白砂糖,均質(zhì)和滅菌后,接種2%發(fā)酵劑,在37℃發(fā)酵12h,通過感官評價確定白砂糖最佳添加量。(2)小米漿與牛乳配比對感官評分的影響實驗將小米漿與牛乳按4∶1、3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3、1∶4的體積比混合,添加8%白砂糖,均質(zhì)和滅菌后,接種2%發(fā)酵劑,在37℃發(fā)酵12h,通過感官評價確定小米乳與牛乳的正交實驗范圍值。(3)接種量對感官評分的影響實驗將體積比為1∶2的小米漿與牛乳混合,添加8%白砂糖,均質(zhì)和滅菌后,分別接種1%、2%、4%、6%、8%、10%、12%的發(fā)酵劑,在37℃發(fā)酵12h,通過感官評價確定接種量的正交實驗范圍值。(4)發(fā)酵時間對感官評分的影響實驗將體積比為1∶2的小米漿與牛乳混合,添加8%白砂糖,均質(zhì)和滅菌后,接種4%的發(fā)酵劑,在37℃下,分別發(fā)酵5、6、7、8、9、10、11h,通過感官評價確定發(fā)酵時間的正交實驗范圍值。(5)發(fā)酵溫度對感官評分的影響實驗將體積比為1∶2的小米漿與牛乳混合,添加8%白砂糖,均質(zhì)和滅菌后,接種4%的發(fā)酵劑,分別在32、34、36、38、40、42、44℃下發(fā)酵10h,通過感官評價確定發(fā)酵溫度的正交實驗范圍值。根據(jù)以上單因素實驗結(jié)果,通過L1.4.5發(fā)酵小米牛奶的感官評價挑選12名有經(jīng)驗的學(xué)生(8名)和教師(4名)在感官評價實驗室進(jìn)行產(chǎn)品的感官指標(biāo)評價實驗。感官評價指標(biāo)和評分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。1.4.6脂肪和微量元素的檢測蛋白質(zhì)含量的檢測采用凱氏定氮法必需氨基酸含量的檢測采用自動氨基酸分析儀脂肪含量的檢測采用索氏提取法維生素含量采用試劑盒檢測微量元素Ca和Se的檢測采用原子吸收法2結(jié)果與分析2.1單因素試驗的結(jié)果2.1.1不同添加量時各官評分的比較由圖2可知,隨著白砂糖添加量的增加,發(fā)酵小米乳感官評價得分先高后低,添加量為8%時,評分值最高。這說明,白砂糖添加量為8%時,產(chǎn)品可以得到酸甜適宜的口感,同時不至于過甜而掩蓋小米乳特有的發(fā)酵風(fēng)味2.1.2乳配比對小米乳品質(zhì)的影響采用SAS8.2統(tǒng)計系統(tǒng)進(jìn)行分析,F=17472.4,P<0.0001,說明不同的小米漿與牛乳配比對小米乳感官評分有顯著的影響,由圖3可知,隨著牛乳量的增加,評分值不斷升高,當(dāng)兩者配比為2∶1、1∶1、1∶2時,評分值變化不大,差異不顯著,而兩者配比中小米漿的添加量降低到一定程度,評分值也隨之降低。因此,選擇小米漿與牛乳的配比2∶1、1∶1、1∶2為正交實驗的范圍值進(jìn)一步優(yōu)化。2.1.3接種量對感官評分的影響采用SAS8.2統(tǒng)計系統(tǒng)進(jìn)行分析,F=2754.35,P<0.0001,說明不同的接種量對小米乳感官評分有顯著的影響,由圖4可知,隨著接種量增加,評分值不斷升高,當(dāng)接種量為2%、4%、6%時,評分值變化緩慢,差異不顯著,而接種量繼續(xù)增加,評分值也隨之降低。因此,選擇接種量2%、4%、6%為正交實驗的范圍值進(jìn)一步優(yōu)化。2.1.4發(fā)酵時間對感官評分的影響采用SAS8.2統(tǒng)計系統(tǒng)進(jìn)行分析,F=1597.69,P<0.0001,說明不同的發(fā)酵時間對小米乳感官評分有顯著的影響,由圖5可知,隨著發(fā)酵時間的增加,評分值不斷升高,當(dāng)發(fā)酵時間為8、9、10h時,評分值變化緩慢,差異不顯著,而當(dāng)發(fā)酵時間繼續(xù)增加,評分值隨之降低。因此,選擇發(fā)酵時間8、9、10h為正交實驗的范圍值進(jìn)一步優(yōu)化。2.1.5發(fā)酵溫度對感官評分的影響采用SAS8.2統(tǒng)計系統(tǒng)進(jìn)行分析,F=22023.6,P<0.0001,說明不同的發(fā)酵溫度對小米乳感官評分有顯著的影響,由圖6可知,隨著發(fā)酵溫度的增加,評分值不斷升高,當(dāng)發(fā)酵溫度為38、40、42℃時,評分值變化緩慢,差異不顯著,而當(dāng)發(fā)酵溫度繼續(xù)增加,評分值隨之降低。因此,選擇發(fā)酵溫度38、40、42℃為正交實驗的范圍值進(jìn)一步優(yōu)化。2.2條件影響程度計算在單因素實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上,采用正交實驗進(jìn)一步優(yōu)化小米乳發(fā)酵條件和產(chǎn)品配方,實驗編碼表如表2所示,實驗安排及實驗結(jié)果如表3所示。根據(jù)表3中極差R值的大小,進(jìn)行因素影響程度的比較,發(fā)現(xiàn)A、B、C、D四因素對實驗的影響順序為:A>B>C>D,即小米漿與牛乳配比>溫度>時間>接種量。對表3的實驗結(jié)果進(jìn)行方差分析,結(jié)果如表4所示。經(jīng)方差分析可知:A因素(小米漿與牛乳配比)對小米乳飲料的感官評定值的影響極顯著,B因素(溫度)對評定值的影響顯著,而C因素和D因素對實驗無顯著影響。由表2和3結(jié)果可知,最佳的工藝優(yōu)化組合為A2.3發(fā)酵小米乳營養(yǎng)成分測定發(fā)酵小米乳主要營養(yǎng)成分含量檢測結(jié)果,以及與小米、牛乳和酸奶營養(yǎng)成分對比情況如表5所示。將表5中發(fā)酵小米乳與牛乳和酸奶的主要營養(yǎng)成分含量數(shù)據(jù)對比可知,發(fā)酵小米乳的主要營養(yǎng)成分幾乎均高于牛乳和酸奶,其中由于小米中維生素A、維生素B研究發(fā)酵小米乳必需氨基酸含量檢測結(jié)果,以及與小米、牛乳和酸奶中必需氨基酸含量對比情況如表6所示。由表6中可知,發(fā)酵小米乳必需氨基酸含量均高于酸奶中必需氨基酸含量,并且除苯丙氨酸、異亮氨酸和賴氨酸含量稍低于牛乳以外,其余5種必需氨基酸均高于牛乳。由于牛乳中賴氨酸含量高于小米,將兩者混合發(fā)酵制成的發(fā)酵小米乳在一定程度上彌補(bǔ)了小米本身賴氨酸含量不足的缺陷3米漿與牛乳配比對發(fā)酵小米乳營養(yǎng)成分的影響通過單因素和正交實驗確定了發(fā)酵小米乳產(chǎn)品的最佳發(fā)酵條件和產(chǎn)品配方。其最佳發(fā)酵條件為溫度42℃、時間8h、接種量2%;產(chǎn)品最佳配方為小米漿與牛乳配比為1∶2,白砂糖添加量8%。