加工牦牛乳菌二优化选及种筛发酵工艺

2 结果与分析

2.1 发酵牦牛乳菌种筛选

发酵菌种筛选结果如表2所示。发酵从表2可以看出，牦牛采用发酵乳杆菌、乳菌约氏乳杆菌和罗伊氏乳杆菌制备的种筛发酵乳色泽为微黄色，口感微酸或较酸，选及符合消费者的加工饮用喜好；发酵气味浓郁有香气，无异味；组织状态均匀细腻、工艺无沉淀；发酵时间分别为6h、优化7.3h和6h，发酵发酵乳中的牦牛活菌数量为2.8×107cfu/mL、3.8×107cfu/mL和3.7×109cfu/mL，乳菌其中罗伊氏乳杆菌是种筛10株菌中发酵得到活菌数最多的菌株。李正华发现罗伊氏乳杆菌制备的选及发酵乳滋味纯正，香气浓郁，加工凝乳质地光滑，工艺口感细腻，而且乳酸菌总数和罗伊氏乳杆菌总数均达到较高水平；许荣誉等研究发现约氏乳杆菌和罗伊氏乳杆菌具良好的发酵特性；于素素等发现含有发酵乳杆菌的发酵牦牛乳具有良好的性能及风味。本试验结果符合上述发现，故选用发酵乳杆菌、约氏乳杆菌和罗伊氏乳杆菌作为发酵剂。

2.2 牦牛奶与荷斯坦牛奶比例的确定

添加不同比例荷坦牛乳的发酵牦牛乳理化指标和感官评分，见表3和图1。

从表3可以看出，随着荷斯坦牛奶所占比例的升高，发酵乳的pH值逐渐下降，酸度增大，持水率先升高后下降。酸乳酸度通常在70~80°T口感最佳，当牦牛奶与荷斯坦牛奶比例为3:1和2:1时，发酵乳酸度分别为
77.24°T和80.51°T，风味较好。

由图1可知，当牦牛奶与荷斯坦牛奶比例为3:1时，发酵乳质地较硬、颜色较黄，符合黄友鹰等的报道，
因为牦牛奶脂肪和干物质含量过高，发酵牦牛乳会出现质地硬、香味不足等缺点。当牦牛奶与荷斯坦牛奶比例为1:1、1:2和1: 3时，发酵乳有乳清析出，凝乳状态较差，感官评分值低。这是因为乳清析出的多少、酸奶的质地和口感由发酵乳的持水力决定，持水力越强则乳清析出越少。根据刘梦云]的研究，发酵牦牛乳的持水力低于荷斯坦牛发酵乳，这可能是由于酪蛋白各组分含量和结构不同造成的。荷斯坦牛发酵乳凝胶的微观结构空隙较小，交联结构大且致密，三维结构中的空穴较少，发酵乳凝胶的持水力、黏度、硬度和内聚性高于单一的发酵牦牛乳。结合表3和图1的结果，牦牛奶与荷斯坦牛奶比例为2:1时发酵乳组织状态好，感官评分最高，故选用该比例作为最佳比例。

在发酵过程中，糖添加量、菌种添加量、发酵温度和发酵时间均对发酵乳感官评分影响较大。用牦牛奶与荷斯坦牛奶比例为2:1进行单因素试验，结果如图2所示：

由图2A可知，随糖添加量的增加，发酵乳的感官评分先升高后降低，添加过多糖影响整体甜酸比，导致
感官评分下降，故选取最适糖添加量为9%。

由图2B可知，菌种添加量为4%时感官评分最高，组织状态均匀稳定，口感爽滑细腻，风味醇厚，酸度适
中。故选取最适菌种接种量为4%。

由图2C可知，随发酵温度升高，发酵乳感官评分先升高后降低。发酵温度为30℃时感官评分最高，此时混合菌相互促进生长，凝乳状态较好。高于30℃，后混合菌产酸性增强，乳清析出，乳中的风味物质释放较少，感官评分低，因此选择30℃为最适发酵温度。

由图2D可知，发酵时间为30h时发酵乳感官评分最佳。随时间延长，乳酸菌继续发酵产酸，导致部分酪蛋白溶解，乳中蛋白凝胶体受到破坏，黏度降低，乳清析出，感官评分降低，故选择最适发酵时间为30h。

2.4 响应面优化发酵工艺

2.4.1 响应面分析方案与结果

根据单因素试验的结果，建立Box-BehnkenDesign中心组合设计试验模型，通过拟合二次方程计算最佳工艺组合，选取糖添加量、菌种添加量、发酵温度、发酵时间进行4因素3水平响应面分析，结果见表4。

2.4.2 模型建立及显著性检验

利用Design-Expert8.0.6软件对表4进行多元回归拟合，得到糖的添加量（X₁）、菌种添加量（X₂）、发酵温度（X ₃）、发酵时间（X ₄）的二次方程为Y=92.33+0.42X1-5.42X₂+1.33X3-0.33X4+2.25X₁X₂-0.50X₁X₃+0.50X₁X₄-2.50X₂X₃+1.00X₂X₄-1.00X₃X₄-4.92X₁^2-10.67X₂²-5.04X₃²-4.29X₄²。回归模型方差分析见表5。

由表5可知，感官评分回归模型显著性检验P=0.0001＜0.01，表明二次多元回归模型的显著性为极显著；感官评分回归模型失拟性检验P=0.3965＞0.05，表明发酵乳感官评分二次回归模型与实际试验拟合性充
分，模型失拟不显著。感官评分回归模型表明，决定系数R2=95.61%，信噪比为15.780，CV值为2.48%，说明方程的拟合度和可信度都很高，可用于发酵乳感官评价。综上所述，回归模型拟合程度良好，试验误差小，可以准确分析和预测发酵乳的感官评分，表明实验可信度高。由回归系数显著性表明，各因素对发酵乳感官评分的影响顺序为：菌种添加量＞发酵温度＞糖添加量＞发酵时间。

3 结论

牦牛奶具有高蛋白质和高脂肪的特点，因此牦牛发酵乳是一款营养价值极高的饮品。研究发现发酵乳杆菌、罗伊氏乳杆菌和约氏乳杆菌具有良好的产香产酸能力，适合发酵牦牛乳，与保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌按1:1:1:1:1比例复配制成发酵剂，可有效改善发酵牦牛乳表层状态不佳、组织粗糙、酸香味不足的问题；在发酵牦牛乳时混合加入荷斯坦牛奶，能弥补单一牦牛发酵乳中存在的气味不佳、质地较硬等问题。通过单因素试验和响应面优化，探寻出了发酵牦牛乳的最佳工艺条件，为生产一款风味独特、符合食品质量标准的牦牛乳品提供了依据。

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