新型燕麦酸奶制作工艺及其理化性质分析

　　摘要：以燕麦乳及复原乳为原料，以市售酸奶发酵菌种为发酵剂，开发一种新型燕麦酸奶。以感官评分及酸度为指标，通过单因素实验探究燕麦乳与复原乳的复配比、菌种添加量、发酵时间、发酵温度个因素对燕麦酸奶发酵效果的影响。在单因素实验的基础上采用正交试验确定燕麦酸奶的最优发酵工艺，并对燕麦酸奶的基本理化指标包括蛋白质、脂肪、氨基酸、酸度、pH值进行测定分析，通过ABTS和DPPH法分析燕麦酸奶的抗氧化活性，通过气质联用法测定燕麦酸奶中风味物质。结果表明，燕麦酸奶的最优发酵工艺为：燕麦乳复原乳为2:1，发酵菌种接种量为0.2%，发酵时间9h，发酵温度34℃。在此工艺条件下制得的燕麦酸奶呈均匀的乳白色，口感酸甜适中，富含燕麦清香。GCMS共检测出燕麦酸奶36种香气成分，主要为酯类、酸类和醛类。与市售酸奶相比，燕麦酸奶的蛋白质含量与其接近但脂肪含量只有其60%，且抗氧化活性及甘氨酸和精氨酸含量显著提高，更适合减肥人群食用。

　　关键词：燕麦，燕麦乳，燕麦酸奶，抗氧化活性，风味物质，理化性质

　　燕麦(ArenasativaL.)为禾本科燕麦属植物，是人类八大粮食作物之一，是最好的全价营养谷类食品之一。燕麦是一种世界性栽培作物，在中国已有2100多年的种植历史[1]。燕麦的营养价值极高，富含维生素、蛋白质、脂肪酸、膳食纤维、酚酸等多种营养成分，还含有β葡聚糖、亚油酸、皂苷、生物碱等多种生物活性成分，其中的葡聚糖是公认的具有降血脂功效的成分。此外燕麦还具有抗氧化、降血糖、保护肠胃、促进消化、减肥、增强免疫力、预防心脏病、抗肿瘤等功效[28]。近年来，随着人们对燕麦健康作用的认知，燕麦越来越受到消费者的青睐[9]。

　　燕麦乳是以燕麦为原料，通过酶解工艺制作而成的一种饮品，其富含蛋白质、维生素等营养成分，营养丰富、口感细腻，富有燕麦的清香。酸奶是以牛乳为原料，加入白糖、发酵剂等物质在一定条件下发酵得到的一种发酵型乳制品[10]。酸奶在乳制品市场中占有重要地位，具有促消化、人体更易吸收、营养丰富、酸甜可口等优点，有较高的营养和保健价值[1114]。

　　酸奶按制作工艺不同可分为凝固型酸奶、搅拌型酸奶和饮用型酸奶[15]。酸奶中除含有丰富的维生素、矿物质外还含有大量的乳酸及有利于人体肠道健康的活性乳酸菌，可调节肠道微生态，刺激抗体免疫作用，具有潜在的治疗作用[16]。燕麦酸奶以燕麦与牛奶为原料发酵制得，兼具燕麦原料与牛奶的营养成分，具有一定保健功能。现有的燕麦酸奶研究主要集中在将燕麦以燕麦粉或燕麦籽粒的形式直接或与其他原料如水果、薯类复配后，加入牛奶中进行酸奶发酵。如紫薯燕麦复合酸奶[17]、凝固型椰果燕麦酸奶[18]、燕麦膳食纤维酸奶[19]等。添加燕麦粉制作的燕麦酸奶中燕麦粉的添加量仅有3%左右，缺乏主要以燕麦为原料开发的燕麦酸奶。

　　以燕麦籽粒及牛奶为原料生产的燕麦酸奶制品虽然增加了消费者对燕麦的咀嚼感体验，但燕麦籽粒在酸奶中分布不均匀，出现沉淀现象，且口感较硬，不利于消化，老人及儿童不适宜食用。本研究以实验室前期开发的燕麦乳为主要原料，加入一定比例的复原牛乳并接种酸奶发酵剂，通过恒温发酵制成燕麦酸奶并对其感官风味及营养成分进行分析测定。本课题旨在丰富燕麦精深加工产品的种类，提高燕麦的综合利用率，为燕麦深加工及新型功能食品的开发提供理论依据和实践经验。

　　1材料与方法

　　1.1材料与仪器

　　燕麦米(十月稻田燕麦米)沈阳信昌粮食贸易有限公司;耐高温淀粉酶(万活力)、糖化酶(万活力)河南万邦实业有限公司;酸奶发酵剂善恩康生物科技(苏州)有限公司;蒙牛全脂甜奶粉市售。氢氧化钠、石油醚、无水乙醇均为分析纯成都科隆化学品有限公司;FA2204电子分析天平力辰科技宁波市鄞州华丰电子仪器厂;RD700T荣事达豆浆机合肥荣事达小家电有限公司;DZKW电热恒温水浴锅北京市永光明医疗仪器有限公司;AllegraX30R高速冷冻离心机贝克曼库尔特商贸(中国)有限公司;BioteksynergyHTX酶标仪BioTekInstruments,Inc公司;SB5200DT超声波清洗机宁波新芝生物科技固废有限公司;SZT06A脂肪测定仪苏州市天威仪器有限公司;7890A5975C气相色谱质谱联用仪美国Agilent公司;SPME手柄、65μmDVB/CAR/PDMS萃取头美国SigmaAldrich公司。

　　1.2实验方法

　　1.2.1燕麦酸奶工艺流程及操作要点

　　工艺流程：燕麦→烘烤→浸泡→糊化→液化→过滤→糖化→燕麦乳→复配(复原乳)→灭菌→接种→发酵→冷藏后熟→燕麦酸奶1.2.1.1燕麦乳制备操作要点[2022]：烤箱上下火180℃，烘烤燕麦米20min，烘烤前预热，期间不时翻动燕麦，防止烤焦;烘烤后加入料液比(重量比g/g)1:4的凉开水浸泡12h;将浸泡好的原料及凉开水一起用荣事达豆浆机湿豆模式打浆;燕麦浆加入0.05%的耐高温淀粉酶，80℃水浴50min进行液化。将液化后的燕麦浆过80目筛，取滤液加入0.11%糖化酶60℃水浴70min进行糖化，得到燕麦乳。

　　1.2.1.2燕麦酸奶制备

　　操作要点：将蒙牛全脂甜奶粉一袋(25g)加入160mL50℃的温开水中，水合15min;燕麦乳与复原乳按一定比例混合后95℃、10min杀菌，杀灭有害微生物;灭菌后加入发酵剂进行酸奶发酵，将发酵好的燕麦酸奶放入4℃冷藏12h。

　　1.2.2燕麦酸奶发酵工艺优化

　　1.2.2.1燕麦酸奶单因素实验将燕麦原料打浆后，以0.05%淀粉酶，0.11%糖化酶进行液化、糖化后过滤制得的燕麦乳与复原乳按1:1混合接种酸奶发酵剂，在菌种添加量为0.2%，发酵温度为37℃，发酵时间为9h的基础上，以感官评价及酸度为指标，考察燕麦乳与复原乳的比例(3:1、2:1、1:1、1:2、1:3)、菌种添加量(0.11%、0.14%、0.17%、0.2%、0.23%)、发酵时间(5h、6h、7h、8h、9h)、发酵温度(31℃、34℃、37℃、40℃、43℃)个因素对发酵效果的影响。

　　1.2.2.2燕麦酸奶正交试验在单因素实验的基础上设计因素水平正交试验，以感官评价为指标确定最佳发酵工艺条件。

　　1.2.3燕麦酸奶感官评定

　　选取20名食品专业相关人员(男女各10人)，对其进行相关培训后，按评价标准进行打分。

　　1.2.4燕麦酸奶理化指标

　　1.2.4.1燕麦酸奶微生物指标乳酸菌：参照GB4789.35—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验乳酸菌检验》测定;大肠杆菌：参照GB4789.3—016《食品安全国家标准食品微生物学检验大肠菌群计数》测定。

　　1.2.4.2燕麦酸奶基本理化指标测定酸度：参照GB5009.239—2016《食品安全国家标准食品酸度的测定》测定。pH：本实验采用电位分析法(pH计)对燕麦酸奶的pH测定。蛋白质含量：采用考马斯亮蓝250法，取120u/mL的牛血清蛋白0.20mL、0.40mL、0.60mL、0.80mL、1.00mL加入蒸镏水稀释至mL，分别加入mL考马斯亮蓝250溶液，混均后于(25±1℃)水浴10min，于595波长处测定，同时以mL蒸镏水做空白对照，制作标曲。

　　将mL样品稀释100倍，加入mL考马斯亮蓝250溶液并比色测定，代入标曲中计算未知样品蛋白质浓度。脂肪：参照GB5009.6—2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》测定。氨基酸：参照GB5009.124—2016《食品安全国家标准食品中氨基酸的测定》测定。

　　1.2.5抗氧化活性分析

　　1.2.5.1样品前处理

　　燕麦米烘干至恒重后粉碎，过60目筛，称取1g加入9mL无水乙醇，超声提取15分钟后室温13000r/min离心10min，取上清液至西林瓶中4℃冷藏待测。燕麦乳、燕麦酸奶、市售酸奶等，称取1g加入9mL无水乙醇，SZ旋涡混合器旋涡振荡10s混匀，后续步骤同上。

　　1.2.5.2ABTS自由基清除率的测定

　　取2mLABTS测定液，加入1mL样品离心上清液，混匀后暗反应10min，在734nm波长处测吸光值;取mL无水乙醇与ABTS测定液反应测定吸光值[2529]。

　　1.3数据处理

　　所有实验均重复次，采用系统统计软件SPSS23.0进行统计分析。

　　2结果与分析

　　2.1燕麦酸奶发酵工艺的单因素实验

　　2.1.1燕麦乳与复原乳不同配比对燕麦酸奶品质的影响

　　燕麦乳与复原乳配比对燕麦酸奶品质的影响较大，直接影响燕麦酸奶的发酵程度。随着复原乳加入比例的提高，发酵出的燕麦酸奶的酸度逐渐上升，奶味明显但燕麦风味越来越弱，感官评分呈先上升后下降的趋势。燕麦乳加入比例的多少直接影响燕麦酸奶中燕麦风味的浓度。

　　但当燕麦乳占比过多，如燕麦乳：复原乳为3:1时，酸度仅为40.97°T且组织质地稀薄，感官评分也仅为40分。当燕麦乳和复原乳的比例为2:1时，感官评分最高为77分，此时的燕麦酸奶酸度为54.21°T，pH为4.05，发酵的酸奶酸度适中且具有燕麦独特的风味，因此最佳复配比选择2:1最合适，选择1:1、1:2、2:1三个复配比进行正交试验。

　　2.1.2菌种添加量对燕麦酸奶品质的影响

　　在菌种添加量为0.11%0.23%时，随着菌种添加量的添加，牛奶中的乳糖充分发酵成乳酸，燕麦酸奶的酸度呈递增趋势。在实验中发现，菌种添加量的对酸度的影响不大，但当菌种添加量达到0.23%时，燕麦酸奶过于粘稠，风味不足，且乳清析出严重。酸奶感官评分先增高再降低，酸度52.84°T，pH为4.08，达到最高的感官评分77分。因此，菌种添加量0.2%为最佳，选择菌种添加量0.14%、0.17%、0.2%进行正交试验。

　　2.1.3发酵时间对燕麦酸奶品质的影响

　　随着发酵时间的增加，燕麦酸奶的酸度逐渐增高，同时感官评分也呈递增趋势，燕麦酸奶的感官评分在发酵时间为9h时达到最高，此时酸度54.71°T，pH为4.04。发酵时间过短时，燕麦酸奶酸度低，发酵程度不高，组织状态没有达到最佳状态，风味口感不佳。发酵时间为9h时，燕麦酸奶组织均均匀细腻，少量乳清析出。发酵时间延长至10h，燕麦酸奶过酸且乳清析出严重，形成不好的风味，感官评分极低。因此，9h为最优发酵时间，选择感官评分较高，酸度适中的3、6、9h进行正交试验。

　　2.1.4发酵温度对燕麦酸奶品质的影响

　　在发酵温度为3443℃区间内，燕麦酸奶酸度呈递增趋势，感官评分先增加再降低，在发酵温度为37℃发酵的燕麦酸奶感官评分最高，同时37℃也是发酵菌种的最适生长温度。34℃及40℃时，感官评分相差不大。发酵温度低时，酸奶的风味形成相对缓慢，需要的发酵时间相对较长。发酵温度过高时，发酵温度过高，发酵速度过快，还没来得及良好的反应形成风味物质，酸奶品质下降。因此37℃为燕麦酸奶的最佳发酵温度。

　　2.2燕麦酸奶制备工艺优化正交试验

　　燕麦酸奶工艺优化正交实验结果。影响燕麦酸奶感官评价的主次因素依次为燕麦乳与复原乳的配比、菌种添加量、发酵时间、发酵温度。复配比、菌种添加量和发酵时间对试验结果有极显著影响(<0.01)，发酵温度对试验结果有显著影响(<0.05)。燕麦酸奶工艺条件优化实验的最优方案组合为，最优工艺条件为燕麦乳：复原乳：;菌种接种量0.2%;发酵时间9h;发酵温度34℃。在此工艺条件下进行燕麦酸奶的制作，经感官评定后，感官评分为84分，制得的燕麦酸奶呈米白色，凝乳均匀，口感细腻润滑，酸甜适中，营养丰富，酸奶味纯正，富有燕麦的清香。

　　2.3抗氧化活性分析

　　四种样品中燕麦米的ABTS自由基清除率最高，为45.30%±0.69%。燕麦酸奶的DPPH自由基清除率最高，为69.59%±0.15%。且燕麦酸奶的ABTS自由基清除率为43.44%±1.85%，仅次于燕麦米。从燕麦乳到燕麦酸奶两种自由基的清除率均成上升趋势，说明发酵有可能提高产品的抗氧化性，燕麦酸奶表现出较高的自由基清除率，具有良好的抗氧化活性。

　　2.4燕麦酸奶风味物质分析

　　燕麦酸奶的风味物质种类丰富，其特征风味是酮、酸、醛、醇、酯、烃等综合作用的结果。燕麦酸奶中各类挥发性成分种类及所占的相对含量如表所示。实验共检测出36种香气成分，其中包括10种酯类、种酸类、种醛类、种烃类、种酮类、种内酯、种酚类化合物、种其他化合物，含量分别为10.15%、60.2%、13.01%、3.61%、4.88%、1.15%、0.66%、2.2%。对燕麦酸奶风味贡献最大的是酸类化合物，酸类会赋予酸奶在滋味上的爽口感及气味上的典型清爽香气。

　　其中稀释后呈水果香气的正辛酸含量高达28.07%。含量超过1.5%的组分还有：干奶酪味的正己酸(12.71%)、蜜蜡花香味的壬醛(4.90%)、浓厚水果香味的正辛醛(4.61%)、椰香味的邻苯二甲酸二乙酯(4.21%)、月桂油、茶叶香的十二烷酸(3.03%)、脂肪及椰子香的壬酸(2.13%)、似花香味的右旋萜二烯(2.11%)、苦杏仁味的苯甲醛(1.51%)。市售酸奶的香气成分约为2040种，主要香气成分为乙醛和双乙酯[3436]。与市售酸奶相比，燕麦酸奶中首次发现邻苯二甲酸二乙酯、苯甲醛、右旋萜二烯等挥发性成分，此类挥发性组分赋予了燕麦酸奶独特的风味。

　　3结论

　　本研究在酶解工艺制成的燕麦乳的基础上，与复原乳进行一定比例的复配并接种酸奶菌种恒温发酵，开发出一种新型的燕麦酸奶。研究以感官评分和酸度为指标进行单因素及正交试验，结果表明燕麦酸奶的最优发酵工艺条件为燕麦乳复原乳2:1，菌种接种量为0.2%，发酵时间9h，发酵温度34℃。此工艺条件下制得的燕麦酸奶呈米白色，口感适中，营养丰富，富有燕麦的清香。

　　用燕麦乳代替传统牛乳发酵制成的燕麦酸奶，其蛋白质含量与蒙牛风味酸牛奶相差不大，但抗氧化活性与甘氨酸和精氨酸含量显著提高，脂肪减少40%，燕麦酸奶更适合减肥人群食用，且制作成本较低。燕麦酸奶中的风味物质主要来源为酸类、酯类和醛类化合物，其中赋予燕麦酸奶独特风味的特征香气为正辛酸(水果香)、邻苯二甲酸二乙酯(水果香、花香)、苯甲醛(苦杏仁、樱桃及坚果味)、右旋萜二烯(花香、柑橘香)。燕麦酸奶风味独特、营养丰富，有极大的食用价值及经济效益。燕麦酸奶的研制也为丰富市场上酸奶的种类，燕麦精深加工产品及新型功能食品的开发提供理论依据和实践经验。

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　　作者：祝烨媛1,2，赵钢1,2，王爱莉1,2*