科技创新论文之——五谷酸奶研发与制作

科科技技创创新新论论文文 题题 目 目 五谷酸奶研发与制作 系系 别 别 生命科学系生命科学系 作作 者 者 学学 号 号 合作者 合作者 指导教师指导教师 2 目录目录 摘要摘要 3 1 前言前言 4 2 材料与方法材料与方法 5 2 1 试验材料 5 2 1 1 原料 5 2 1 2 试验试剂 5 2 1 3 试验设备与仪器 5 2 2 试验操作方法 5 2 2 1 黑芝麻汁的制备 5 2 2 2 黑豆汁的制备 5 2 2 3 玉米汁的制备 5 2 2 4 五谷酸奶的工艺流程 6 2 2 5 五谷酸奶配方确定 6 2 2 6 五谷酸奶的感官评定 7 2 2 7 优化五谷酸奶的配方 7 2 2 7 1 五谷酸奶的发酵时间的确定 7 2 2 7 2 五谷酸奶接种量的确定 8 2 2 7 3 五谷酸奶白砂糖添加量的确定 8 2 2 7 4 五谷酸奶发酵温度的确定 8 2 2 8 优化五谷酸奶理化指标的测定方法 8 2 2 9 优化五谷酸奶储藏酸度的变化 8 3 结果与分析结果与分析 8 3 1 五谷酸奶的配方确定 9 3 2 优化五谷酸奶配方 10 3 2 1 五谷酸奶发酵时间的确定 10 3 2 2 五谷酸奶接种量的确定 10 3 2 3 五谷酸奶白砂糖添加量的确定 11 3 2 4 五谷酸奶发酵温度的确定 11 3 3 五谷酸奶的最佳配方验证实验 12 3 3 1 五谷酸奶理化指标的结果 12 3 3 2 优化后五谷酸奶的储藏酸度的变化分析 12 4 结论结论 13 参考文献参考文献 14 附录附录 15 3 五谷酸奶研发与制作五谷酸奶研发与制作 摘要摘要 本实验以黑芝麻 黑豆 玉米为主要原料 研制新型五谷酸奶 利用 L9 3 3正交试 验法和感官评定法 确定五谷酸奶的配方 并从接种量 发酵时间 发酵温度和白砂糖用 量等方面进一步优化五谷酸奶配方 结果得到五谷酸奶最佳配方为 黑芝麻汁添加量为 10 黑豆汁添加量为 13 3 玉米汁添加量为 13 3 奶粉 7 9 接种量 3 发酵时 间为 7h 温度为 42 白砂糖用量 5 最后验证实验表明 利用优化配方制作的五谷酸 奶是呈灰白色 组织细腻 风味俱佳 不含防腐剂和不添加色素的营养健康食品 关键词关键词 黑芝麻 黑豆 玉米 复合酸奶 工艺 The development and production of grain yogurt Dongping Wang Yali Chen Yuqiao Tang Department of Life Sciences HengYang Normal University Guidance teacher Xiaohua Chen Abstract In this study the black sesame black bean and corn were made the new grain yogurt The optimize formula of the grain yogurt was obtained by the methods of L9 3 3 orthogonal test and sensory evaluation and the tests of fermentation time fermentation temperature and contents of inoculation and sugar The results showed that the optimize formula of the grain yogurt was 10 black sesame juice 13 3 black bean juice 13 3 corn juice 7 9 milk powder the content of inoculation was 3 fermentation time was 7 hours fermentation temperature was 42 the addition of white granulated sugar was 5 The finished product in this conditions was good color texture and flavor This product was nutrition healthy food without any additive Keywords Black sesame Black bean corn Composite yogurt Process 4 1 1 前言前言 黑芝麻为胡麻科 pedaliaceae 之一 是人类最早知道的油料种籽 我国和 印度的产量占全世界的 40 是最大的生产国 1 黑芝麻富含多种人体必需氨 基酸 卵磷脂和不饱和脂肪酸等营养物质 黑豆属于 黑五类 中的豆类食品 黑豆不仅与黑芝麻一样富含蛋白质 人体必需的氨基酸 维生素 矿物质等 2 而 且其所含的脂肪酸能防止血清中的胆固醇增加和沉积 对防止高血压和心血管 病有重要作用 黑豆还有补阴利水 祛火活血 消肿解毒 乌发美容抗衰老等 作用 同时对糖尿病 贫血 妇科病均有一定的疗效 3 玉米 是世界三大粮食 作物之一 玉米中含有较多的蛋白质 并含有谷固醇 卵磷脂 维生素 E 等高级 营养素 此外 玉米还中含一种抗癌因子 谷胱甘肽可防止致癌物质在体内形 成 发酵酸奶不仅保留牛乳中丰富的营养物质而且其中的活性微生物可以调节 人体肠胃功能 帮助消化 不仅利于营养物质的吸收 而且对乳糖不耐症及便秘 肠炎 食欲不振及贫血等疾病具有一定的功效 随着酸奶的普及以及消费者营养健康意识的不断提高 酸奶由单一特殊风 味的饮料向功能性饮料发展 五谷酸奶充分利用动植物蛋白营养平衡互补的原 理 一方面添加五谷原料 降低成本 减少了牛乳的添加量 弥补牛乳不足的 现状 另一方面五谷原料中各蛋白质优势互补并结合营养丰富的动物蛋白 牛 乳 既提升了营养质量 4 又满足了现在膳食的营养均衡 具有良好的社会效 益和经济效益 由于在发酵中黑豆的豆腥味可以很好的除去与掩盖 5 及黑芝麻 的食品种类少 6 我国的玉米产量居世界首列 而在玉米产区 人们不把玉米当 主食 使玉米资源相对增加 在我国 玉米的深加工大多仅限于淀粉行业 这样不 仅浪费资源 而且经济效益低 因此如何开发五谷酸奶加快原料转化 带动产业 化发展 同时满足人们对食品营养 美味 健康的需求 开发符合人们趋向自 然保健食品是当前农产品深加工的重要方向 在酸奶中添加玉米 黑芝麻 黑 豆这三种有代表性的五谷 使酸奶融入更多营养元素 开发出五谷酸奶 至目 前为止还未见相关报道 为此 本研究在其他复合型酸奶加工的基础上 研发 出新型五谷酸奶 得出最佳生产工艺 以期为乳品企业开发相关产品提供技术 支撑 对于我国玉米 黑豆 黑芝麻的生产均有重要意义 5 2 2 材料与方法材料与方法 2 12 1 试验材料试验材料 2 1 12 1 1 原料原料 衡阳本地黑芝麻 黑豆 玉米 雀巢全脂奶粉 白砂糖 市售 菌株 保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌 丹尼斯克 2 1 22 1 2 试验试剂试验试剂 氢氧化钠 酚酞 G 250 考马斯亮蓝 氯化钠 浓磷酸 牛血清清蛋白 BSA 95 乙醇 硫酸铜 次甲基蓝 酒石酸钾钠 乙酸锌 冰乙酸 亚铁氰 化钾 盐酸 葡萄糖等均为分析纯 2 1 32 1 3 试验设备与仪器试验设备与仪器 JB CJ LFD 净化工作台 苏州佳宝进化工程设备有限公司 SPX 250B G 光照培养箱 上海博讯实业有限公司 HH S 恒温水浴锅 江苏国胜实验仪器厂 AN 168 电子天平 上海民桥精密科学仪器 C21 SK20101 电磁炉 广东美的生 活电器制造公司 722S 可见分光光度计 碱式滴定管 均质机 打浆机 2 22 2 试验操作方法试验操作方法 2 2 12 2 1 黑芝麻汁的制备黑芝麻汁的制备 选择优质的黑芝麻 放入锅中 120 干炒 15min 冷水浸泡 4h 洗净后打浆 机磨浆 磨浆时的加水量为黑芝麻重量的 1 倍 磨浆用 4 层纱布一次过滤 再 用 200 目筛子二次过滤 放入 80 恒温水浴锅中灭菌 20min 制得 2 2 22 2 2 黑豆汁的制备黑豆汁的制备 选择饱满健壮的黑豆 120 水煮 40min 剥皮 用 0 5 的 NaHCO3沸溶液浸 泡 30min 漂洗 磨浆 磨浆时加水量为黑豆重量的 2 倍 将磨好的豆浆首先 用 4 层纱布过滤然后用 200 目筛子二次过滤 放入 80 恒温水浴锅中灭菌 20min 制得 2 2 32 2 3 玉米汁的制备玉米汁的制备 选择优质的玉米 剥粒 100 水煮 25min 冷水浸泡 4h 洗净后磨浆 磨 浆时的加水量为玉米质量的 2 倍 将磨好的玉米浆首先用 4 层纱布过滤然后用 200 目筛子二次过滤 放入 80 恒温水浴锅中灭菌 20min 制得 6 2 2 42 2 4 五谷酸奶的工艺流程五谷酸奶的工艺流程 奶粉 白砂糖加水调配 均质 灭菌 冷却 接种 发酵 黑芝麻 烘烤 浸泡 磨浆 过滤 灭菌 黑芝麻汁 黑豆 水煮 脱皮 浸泡 磨浆 过滤 灭菌 黑豆汁 调配 玉米 剥粒 浸泡 水煮 磨浆 过滤 灭菌 玉米汁 成品 冷却 后期发酵 装瓶 2 2 2 2 5 5 五谷酸奶配方确定五谷酸奶配方确定 按照预试验得到牛奶汁 奶粉 水为 1 7 牛奶汁 黑芝麻汁为 7 3 牛奶 汁 黑豆汁为 6 4 牛奶汁 玉米汁为 6 4 根据因子水平利用 L9 3 3正交实验 以感官指标作为评定标准 确定配方 因素水平设计如表 1 所示 L9 3 3正交 实验如表 2 所示 表 1 因子水平 因子水平 黑芝麻汁 A ml 黑豆汁 B ml玉米汁 C ml I 75125125 II 100100100 III 1257575 表 2 正交试验表 序号A B C 1 III 2III II 3IIIIIII 4II III 5II II III 6II IIII 7IIIIIII 8IIIII I 9IIIIIIII 7 2 2 62 2 6 五谷酸奶的感官评定五谷酸奶的感官评定 将牛奶汁与五谷原料汁按照表 2 正交试验表发酵得到五谷酸奶后进行感官 评定 产品的感官评定 采用文献 7 报道的方法进行考察 选择有品尝酸奶经 验的 10 名感官评定人员 男女各半 对五谷酸奶的表观 气味 风味 质地 四方面进行综合评定 满分 100 分 评分标准如表 3 表 3 五谷酸奶感官评定标准 2 2 72 2 7 优化五谷酸奶的配方优化五谷酸奶的配方 经过正交试验的筛选后 在保持其他因素不变的条件下分别改变发酵时间 接种量 温度和白砂糖添加量制备五谷酸奶 通过感官评定对五谷酸奶配方进 行优化 2 2 7 12 2 7 1 五谷酸奶发酵时间的确定五谷酸奶发酵时间的确定 选择黑芝麻汁 黑豆汁 玉米汁添量分别为 10 13 3 13 3 接种量 评定指标评定指标 评分标准评分标准 满分满分100100分分 分值分值 表 观 20分 无乳清析出 凝乳紧密 稳定 均匀一致 16 20分 有少许乳清析出 凝乳较疏松 不均匀 11 15分 有明显乳清析出 凝乳粗糙或柔软不紧密 0 10分 气 味 30分 无酸臭味 焦糊味 具有浓郁的奶香味 24 30分 酸臭味 焦糊味较淡 奶香味适中 15 23分 酸臭味 焦糊味较浓 无奶香味0 14分 风 味 30分 具有浓郁的谷香味 酸度 甜度适中 无涩 味 24 30分 谷香味适中 酸味 甜味过浓 涩味较淡 15 23分 谷香味太淡或太浓 无酸味或酸味过淡 0 14分 质 地 20分 硬度 稠度 油腻性适中 无砂粒感16 20分 偏软或偏硬 较油 有轻微砂粒感11 15分 过稠或过稀 非常油腻 有较严重的砂粒感0 10分 8 为 3 发酵温度 42 白砂糖的添加量为 5 的条件下 分别在不同的时间下发 酵制备五谷酸奶 通过感官评定来确定最佳发酵时间 2 2 7 22 2 7 2 五谷酸奶接种量的确定五谷酸奶接种量的确定 选择黑芝麻汁 黑豆汁 玉米汁添量分别为 10 13 3 13 3 蔗糖添 加量 5 发酵温度 42 发酵时间 7h 的条件下 分别添加不同比例的发酵剂来 制备五谷酸奶 通过感官评定来确定最佳接种量 2 2 7 32 2 7 3 五谷酸奶白砂糖添加量的确定五谷酸奶白砂糖添加量的确定 选择黑芝麻汁 黑豆汁 玉米汁添量分别为 10 13 3 13 3 接种量 为 3 发酵温度 42 发酵时间 7h 的条件下 分别添加不同比例的白砂糖来制 备五谷酸奶 通过感官评定来确定最佳白砂糖添加量 2 2 7 42 2 7 4 五谷酸奶发酵温度的确定五谷酸奶发酵温度的确定 选择黑芝麻汁 黑豆汁 玉米汁添量分别为 10 13 3 13 3 接种量 为 3 白砂糖添加量为 5 发酵时间 7h 的条件下 分别在不同温度下来制备五 谷酸奶 通过感官评定来确定最佳发酵温度 2 2 82 2 8 理化指标的测定方法理化指标的测定方法 酸度测定 取 5ml 酸奶放入三角瓶中 用 40ml 蒸馏水稀释后加 1 酚酞指 示剂 2 到 3 滴 用 0 1mol L NaOH 滴定 滴定所消耗的 NaOH 溶液毫升数 20 即为所测酸奶的酸度 oT 总糖测定 采用直接滴定法 样品经除去蛋白质后 在加热条件下 直接 滴定已标定过的费林氏液 费林氏液被还原析出氧化亚铜后 过量的还原糖立 即将次甲基蓝还原 使蓝色褪色 根据样品消耗体积 计算还原糖量 还原糖含量 C v1 V m v2 1000 100 蛋白质 考马斯亮蓝法 PH 的测定 用 pH 值范围为3 8 5 4和5 4 7 0的精密试纸测定 2 2 92 2 9 优化后五谷酸奶储藏酸度的变化优化后五谷酸奶储藏酸度的变化 按照优化后的配方发酵五谷酸奶 将成品置于 0 4 的冰箱中储藏 在第 一天 第三天 第七天 第十四天时分别测定其酸度值 得出五谷酸奶的酸度 变化 从而为研究五谷酸奶的储藏期提供有力的实验依据 3 3 结果与分析结果与分析 3 13 1 五谷酸奶配方确定五谷酸奶配方确定 9 根据评定小组的评定得分结果和酸度测定值 统计整理出十组 感官评定得分的值及其酸度值 分别见表 4 和表 5 表 4 L9 3 3因子水平正交试验结果 序号 A 黑芝麻汁 B 黑豆汁 C 玉米汁 感官评定综合评分 1 I I I 66 0 2 I II II 70 1 3 I III III 66 8 4 II I II 74 8 5 II II III 67 5 6 II III I 65 9 7 III I III 66 0 8 III II I 64 6 9 III III II 64 2 K1 67 6 68 9 65 5 K2 69 4 67 9 69 7 K3 64 9 65 6 66 8 R 5 5 3 3 4 2 表 5 L9 3 3因子水平正交试验结果 序号 A 黑芝麻汁 B 黑豆汁 C 玉米汁 酸度的平均值 0T 1 I I I 79 3 2 I II II 88 5 3 I III III 89 0 4 II I II 85 8 5 II II III 81 8 6 II III I 82 5 7 III I III 85 6 8 III II I 84 3 9 III III II 83 3 K1 85 6 83 5 82 0 K2 83 3 84 8 85 8 K3 84 4 84 9 85 4 R 2 3 1 4 3 8 由表 4 采用感官评定法得到的极差 R 值可知 影响质量的主次因素依次 为 A 黑芝麻汁的添加量 C 黑豆汁的添加量 B 玉米汁的添加量 对表 5 中五谷酸奶的酸度值进行分析综合得出五谷原料汁的配比组合为 10 AIBIICII 即正交试验中序号 2 的配比最佳 这与表 4 中的结果不相符 表 4 中评分最高为序号 4 即 A IIBICII 故把 AIIBICII 与 AIBIICII 作进行重复试验比 较 最终得出最佳组合为 AIBIICII 即黑芝麻汁为 75mL 黑豆汁为 100mL 玉 米汁为 100mL 3 23 2 优化五谷酸奶配方优化五谷酸奶配方 3 2 13 2 1 五谷酸奶发酵时间的确定五谷酸奶发酵时间的确定 不同发酵时间的感官评定结果如表 6 所示 由表可知五谷酸奶发酵时间低 于或等于 5h 会导致凝乳疏松 酸味偏淡等不良影响 而发酵时间超过或等于 10h 同样也会导致一些不良的风味产生 如酸味较重 有涩味等 当发酵 7h 时 组织状态 风味都适中 所以选定最佳发酵时间为 7h 表 6 不同发酵时间对酸奶感官品质的影响 发酵时间 h 感官品质 5 凝固状态较稀 酸味淡 7 凝固状态好 混合状态好 酸甜适中 10 凝固状态较稠 酸味较重 有涩感 3 2 23 2 2 五谷酸奶发酵接种量的确定五谷酸奶发酵接种量的确定 在酸奶的制作中发酵剂的量一般不宜过高 只有在适宜的接种量下发酵才 能保证酸奶的口感及营养物质最佳 由五谷酸奶的发酵接种量的感官评定结果 如表 7 所示 得到最佳发酵接种量为 3 这时的五谷酸奶质地均匀 色泽 均一 口感细腻 粘稠度偏高 表 7 不同接种量酸奶的感官评定 接种量 mL L 1 感官品质 10 混合不均一 组织状态较稀 口感粗糙 20 质地均匀 色泽不均一 口感不好 30 质地均匀 混合状态好 口感细腻 粘稠度适中 40 质地均匀 色泽均一 口感细腻 粘稠度偏高 50 混合状态较稠 有乳清析出 3 2 33 2 3 五谷酸奶白砂糖添加量的确定五谷酸奶白砂糖添加量的确定 选择黑芝麻汁 黑豆汁 玉米汁添量分别为 10 13 3 13 3 接种量 11 为 3 发酵温度 42 发酵时间 7h 的条件下 分别添加不同比例的白砂糖来 制备五谷酸奶 通过感官评定来确定最佳白砂糖添加量 结果如表 8 所示 根 据试验结果可知 白砂糖糖最佳添加量为 5 加糖一方面缓和酸度 另一方 面改 善风味提高口感 而且糖的加人会在乳中形成较高的渗透压 以抑制细菌的繁 殖因此就抑制细菌的生长繁殖而言 糖浓度越高越好 但加糖量过高易产生糖 沉淀及发酵不完全等不良感官现象 8 本试验中白砂糖添加量为 5 可获得最 佳口感 表 8 不同白砂糖添加量酸奶的感官评定 白砂糖添加量 mL L 1 感官品质 30 奶味浓 甜味太淡 偏酸 40 玉米 黑豆 黑芝麻味淡 口味一般 50 玉米 黑豆 黑芝麻味混合好 酸甜适中 口味 好 60 偏甜 奶味较淡 口感不好 3 2 43 2 4 五谷酸奶发酵温度的确定五谷酸奶发酵温度的确定 选择黑芝麻汁 黑豆汁 玉米汁添量分别为 10 13 3 13 3 接种量 为 3 白砂糖添加量为 5 发酵时间 7h 的条件下 分别在不同温度下来制备五 谷酸奶 通过感官评定来确定最佳发酵温度 结果如表 8 所示 乳酸菌发酵的最 适温度范围比较窄 培养温度通常为 40 45 发酵 6 7 h 即可达到制品的预 定酸度 37 40 时则需发酵 8 10 h 9 10 试验结果表明最佳的发酵温度是 42 黑芝麻 黑豆和玉米混合最好 产品呈现灰白色 凝固状态好 酸甜味 适中 口感好 表 9 发酵温度对酸奶感官品质的影响 发酵温度 oC 感官品质 38凝固状态稀 酸味淡 40 凝固状态一般 味道混合不好 12 42 凝固状态好 玉米 黑豆 黑芝麻味混 合好 酸甜适中 44 凝固状态偏稠 酸味重 46 质地较软 乳清析出较多 3 33 3 五谷酸奶的最佳配方验证实验五谷酸奶的最佳配方验证实验 3 3 13 3 1 五谷酸奶五谷酸奶理化指标结果理化指标结果 经试验测定 优化后五谷酸奶各理化指标结果如表 10 所示 表 10 五谷酸奶理化指标结果 理化指标含量 总酸 89oT 总糖 9 30g 100g 蛋白质 2 50g 100g PH 值 4 1 4 4 3 3 23 3 2 优化后优化后五谷酸奶五谷酸奶的储藏酸度的变化分析的储藏酸度的变化分析 在贮藏过程中五谷酸奶酸度 表 11 随着贮藏时间的增加 呈现不断升高的 现象 这与乳酸菌类不断发酵有关 在冷藏的条件下 有关文献 11 指出普通酸 奶的酸度在 12d 时就达到 112oT 而五谷酸奶在 7d 时的酸度也未超过 90oT 第 14d 达到