酸奶是以新鲜牛乳为原料，添加适量白砂糖，经杀菌冷却后，在乳酸菌的作用下发酵制成的一类乳制品。酸奶味道酸甜可口，营养丰富，蛋白质和脂肪利用率高，并含有大量的活性益生菌，具有抗病原菌、促进肠道蠕动、提高免疫力、抗龋齿等多种保健功能[1-2]。此外，原料牛乳中的主要碳水化合物乳糖在发酵过程中被分解，产生乙醛、乙醇、双乙酰等挥发性风味物质，赋予酸奶独特的发酵乳香[3-4]。
红酒，又称红葡萄酒，是由葡萄在密封条件下发酵而成的酒类饮品[5]。红酒色泽鲜艳，口感香醇，在世界范围内广受欢迎。研究表明，适量饮用红酒能增加肠道微生物的多样性，有益肠道健康，而其他酒类如啤酒、烈酒、苹果酒等却没有此关联性[6-7]。此外，红酒中富含多酚类物质、白藜芦醇等生物活性成分，使红酒对人体具有一定的保健功能[8]。
随着酸奶消费市场的发展，单纯的原味发酵酸奶口感单一，选择范围较窄，已不能满足消费者的需要，而添加了具有独特风味和营养价值的功能性物质的酸奶，因其口味丰富，选择性广，食疗合一等特点，正逐渐受到消费者的喜爱。本文以红酒和全脂牛乳为主要原料开发一种红酒酸奶，融合了红酒的清香及酸奶的发酵乳香，不仅能增强酸奶的风味和口感，而且在保留酸奶的营养价值的同时增加了红酒的保健效果，具有较强的市场发展潜力。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
全脂牛乳：内蒙古蒙牛乳业股份有限公司；红酒：烟台蓬泰酒业有限公司；乳酸菌发酵粉[保加利亚乳杆菌（Lactobacillus bulgaricus）、噬热链球菌（Streptococcus thermophilus）]：昆山佰生优生物科技有限公司；氢氧化钠（分析纯）：天津市福禄化工厂；盐酸（分析纯）：南宁化工集团有限公司。
1.2 仪器与设备
电子分析天平（WT-B）：杭州万特衡器有限公司；电热恒温水浴锅（HWS-11）：上海尚道仪器制造有限公司；高压均质机（Scientx-150）：上海史恒仪器设备有限公司；电热恒温培养箱（HN-25S）：上海力辰仪器科技有限公司；离心机（TD3）：湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；凯氏定氮仪（K9840）：济南海能仪器有限公司。
1.3 试验方法
1.3.1 工艺流程
全脂牛乳→配料（红酒，白砂糖）→预热，均质→灭菌→冷却→接种→发酵→冷藏后熟→成品
1.3.2 操作要点
鲜牛乳中加入白砂糖充分搅拌溶解，按比例添加红酒；于 55℃～60℃、10 MPa～15 MPa条件下均质1次～2次。把均质后的混合乳于90℃～95℃杀菌10 min。将杀菌后的混合乳，冷却至45℃左右，无菌条件下接种发酵剂，42℃下培养4 h～5 h。待酸奶凝固后，放入4℃冰箱中，后熟12 h[9]。
1.3.3 红酒酸奶制作优化试验
1）单因素试验：研究红酒添加量、白砂糖添加量、发酵剂接种量、发酵时间对红酒酸奶品质的影响，以4℃下后熟12 h后的感官评分为考察指标，每组试验重复3次，取平均值。
2）响应面法优化：根据单因素试验的结果，确定红酒添加量（A）、白砂糖添加量（B）、发酵剂接种量（C）和发酵时间（D）4个因素为自变量，以感官评分（Y）为响应值，通过Design-Expert 8.0.6软件，采用Box-Behnken设计法，对红酒酸奶的发酵工艺进行响应面优化设计。响应面优化试验设计与水平见表1。
表1 红酒酸奶发酵工艺响应面优化设计与水平
Table 1 Optimal design and level of response surface of red wine yogurt fermentation process
水平D发酵时间/h-1 6 4 3 6 0 8 6 4 7因素A红酒添加量/%B白砂糖添加量/%C发酵剂接种量/%1 10 8 5 8
1.3.4 产品感官评定
红酒酸奶的感官评定采用评分检验法，选取10位有感官评定经验的人员对产品的综合性质进行评定，从红酒酸奶的色泽、风味、组织状态和口感4个方面进行评分，总计为100分，取平均值为最终结果[10]。感官评分标准见表2。
表2 红酒酸奶感官评定标准
Table 2 Sensory assessment criteria for red wine yogurt
感官指标 评价标准 分值色泽（20分）15～20 10～14＜10风味（20分）色泽均匀一致，呈微红色，有光泽色泽均匀一致，红色偏淡，无光泽色泽不均匀，无光泽15～20 10～14＜10组织形态（30分）有浓郁的发酵乳香和红酒清香发酵乳香味或红酒香味偏淡无发酵乳香味或红酒香味表面光滑无气泡，组织均匀，无乳清析出，凝固性好表面有少量气泡，组织较均匀，有少量乳清析出，凝固性较好表面有大量气泡，组织不均匀，大量乳清析出，凝固性差25～30 20～24＜20口感（30分）甜酸适度，细腻清爽偏甜或偏酸，口感较细腻过甜或不足，过酸或不足，口感粗糙25～30 20～24＜20
2 结果与分析
2.1 单因素试验
2.1.1 红酒添加量对红酒酸奶感官品质的影响
在鲜牛奶中分别添加质量分数4%、6%、8%、10%、12%的红酒，8%蔗糖，5%发酵剂，发酵6 h，按照1.3.1工艺流程制作酸奶，以表2为感官评价标准，红酒添加量对酸奶感官品质的影响见图1。
图1 红酒添加量对红酒酸奶感官评分的影响
Fig.1 Effect of the red wine addition on sensory score of red wine yogurt
适量的红酒可改善酸奶的风味，当红酒添加量在4%～12%的范围内时，随着红酒添加量的增加，感官评分呈现先升高后降低的趋势。当红酒添加量过小时，红酒风味较淡，酸奶色泽偏白。而红酒添加量过高时，酸奶色泽偏红，红酒味过重，产生明显酒精味，口感变差。当红酒添加量为8%时，酸奶具有红酒清香及发酵乳香，呈微红色，凝固性好。所以红酒的最佳添加量为8%。
2.1.2 白砂糖添加量对红酒酸奶感官品质的影响
在鲜牛奶中分别添加质量分数8%的红酒，再分别加入4%、6%、8%、10%、12%的白砂糖，5%发酵剂，发酵6 h，按照1.3.1工艺流程制作酸奶，以表2为感官评价标准，白砂糖添加量对酸奶感官品质的影响见图2。
图2 白砂糖添加量对红酒酸奶感官评分的影响
Fig.2 Effect of the sugar addition on sensory score of red wine yogurt
由图2可知，随着白砂糖添加量的增加，感官评分呈现先升高后降低的趋势，并在添加量为6%时，感官评分达到最大值。当白砂糖添加量过低时，酸奶甜度不足，口感偏酸。而白砂糖添加量过高时，酸奶甜度过高，口感偏甜，产生糖结晶，口感粗糙。当添加量为6%时，酸奶酸甜适中，口感细腻，风味最好。所以白砂糖的最佳添加量为6%，与张小芳[10]的研究结论相近。
2.1.3 发酵剂接种量对红酒酸奶感官品质的影响
在鲜牛奶中分别添加质量分数8%的红酒，8%的白砂糖，再分别接入3%、4%、5%、6%、7%的乳酸菌发酵粉，发酵6 h，按照1.3.1工艺流程制作酸奶，以表2为感官评价标准。发酵剂接种量对酸奶感官品质的影响见图3。
图3 发酵剂接种量对红酒酸奶感官评分的影响
Fig.3 Effect of starter inoculum on sensory score of red wine yogurt
当发酵剂接种量在3%～7%的范围内时，随着发酵剂接种量的增加，感官评分呈现先升高后降低的趋势。当发酵剂接种量过低时，发酵不完全，凝固性差。而发酵剂接种量过高时，产酸过多，口感偏酸，酸奶表面产生气泡，并有大量乳清析出，组织状态差。当发酵剂接种量为4%时，酸奶凝固性好，表面光滑无气泡，有少量乳清析出，酸甜适中，口感最好。所以发酵剂的最佳接种量为4%。
2.1.4 发酵时间对红酒酸奶感官品质的影响
在鲜牛奶中分别添加质量分数8%的红酒，8%的白砂糖，5%发酵剂，分别发酵 6、7、8、9、10 h，按照1.3.1工艺流程制作酸奶，以表2为感官评价标准。发酵时间对酸奶感官品质的影响见图4。
图4 发酵时间对红酒酸奶感官评分的影响
Fig.4 Effect of fermentation time on sensory score of red wine yogurt
由图4可知，随着发酵时间的增加，感官评分呈现先升高后降低的趋势。当发酵时间过短时，发酵不完全。酸奶凝固性不佳，酸度不足。而发酵时间过长，发酵过度，酸奶酸度过高，乳清大量析出，组织状态变差。当发酵时间为7 h时，酸奶凝固性好，有少量乳清析出，口感细腻，酸甜适中，风味最好。所以最佳发酵时间为7 h。
2.2 响应面试验结果与分析
响应面试验结果与方差分析见表3和表4。
利用Design-Expert8.0.6对表3数据进行回归分析，得到红酒添加量、白砂糖添加量、发酵剂接种量和发酵时间对感官测评得分（Y）的响应值回归方程为：Y=92.60-1.83A-1.08B+3.00C+1.92D+0.50AB-1.25AC+2.25AD-1.50BC+0.75BD-1.75CD-4.22A2-6.34B2-4.22C2-2.09D2。对回归模型进行方差分析，结果如表4所示。该回归模型极显著（p<0.01），失拟项不显著（p>0.05），说明该模型可靠。一次项中的红酒添加量（A）、发酵剂接种量（C）和发酵时间（D）交互项AD及二次项中 A2、B2、C2和 D2的 p 值均小于 0.01，说明对红酒酸奶的感官评分的影响极显著。一次项中的白砂糖添加量（B），交互项中的AC、BC、CD的p值均小于0.05，说明影响显著。
表3 响应面试验结果
Table 3 Test results of response surface
注：** 为差异极显著，p<0.01；* 为差异显著，p<0.05。
试验号 A红酒添加量B白砂糖添加量C发酵剂接种量D发酵时间 Y响应值1 1 0 0 -1 81 2 0 1 0 -1 80 3 0 0 1 -1 89 4 0 1 0 1 85 5 1 -1 0 0 80 6 0 1 -1 0 79 7 0 0 -1 -1 80 8 1 1 0 0 79 9 1 0 0 1 89 10 0 0 0 0 93 11 0 0 0 0 92 12 -1 0 1 0 89 13 1 0 1 0 84 14 0 1 1 0 83 15 -1 1 0 0 84 16 -1 0 0 -1 88 17 0 -1 -1 0 78 18 0 -1 0 -1 84 19 -1 -1 0 0 87 20 0 0 0 0 92 21 0 -1 1 0 88 22 1 0 -1 0 81 23 0 0 0 0 93 24 0 0 -1 1 88 25 0 0 1 1 90 26 -1 0 0 1 87 27 -1 0 -1 0 81 28 0 -1 0 1 86 29 0 0 0 0 93
表4 回归模型方差分析结果
Table 4 Analysis of variance in regression model
注：** 为差异极显著，p<0.01；*为差异显著，p<0.05。
方差来源 平方和 自由度 均方 F值 p值 显著性模型 624.04 14 44.57 42.21 <0.000 1 **A红酒添加量 40.33 1 40.33 38.20 <0.000 1 **B白砂糖添加量 14.08 1 14.08 13.34 0.002 6 *C发酵剂接种量 108.00 1 108.00 102.28 <0.000 1 **D发酵时间 44.08 1 44.08 41.75 <0.000 1 **AB 1.00 1 1.00 0.95 0.347 0 AC 6.25 1 6.25 5.92 0.029 0 *AD 20.25 1 20.25 19.18 0.000 6 **BC 9.00 1 9.00 8.52 0.011 2 *BD 2.25 1 2.25 2.13 0.166 4 CD 12.25 1 12.25 11.60 0.004 3 **A2 115.33 1 115.33 129.22 <0.000 1 **B2 260.87 1 260.87 247.04 <0.000 1 **C2 115.33 1 115.33 109.22 <0.000 1 **D2 28.38 1 28.38 26.88 0.000 1 **残差 14.78 14 1.06失拟项 13.58 10 1.36 4.53 0.079 3 不显著纯误差 1.20 4 0.30总离差 638.83 28
根据4个主要因素的F值分析，得到各因素对红酒酸奶感官评分的影响顺序为：发酵剂接种量（C）>发酵时间（D）>红酒添加量（A）>白砂糖添加量（B）。
2.3 响应曲面图分析
各因素交互影响红酒酸奶感官评分的响应曲面图见图5。
图5 各因素交互影响红酒酸奶感官评分的响应曲面图
Fig.5 Response surface of each factor influencing sensory score of red wine yogurt
由图5可知，当红酒添加量（A）、白砂糖添加量（B）、发酵剂接种量（C）和发酵时间（D）两两交互作用时，AC、AD、BC和CD的等高线的椭圆度较大，3D曲面的坡度较陡，说明这4组交互作用对红酒酸奶感官评分的影响显著，其中红酒添加量（A）和发酵时间（D）的交互作用对感官评分的影响最大。红酒酸奶的感官评分随红酒添加量（A）、白砂糖添加量（B）、发酵剂接种量（C）和发酵时间（D）的增加均呈现先升高后降低的趋势，说明存在感官评分的极大值点。
2.4 验证试验
经Design-Expert分析可得，红酒酸奶的最佳发酵工艺条件为：红酒添加量6.96%，白砂糖添加量5.76%，发酵剂接种量4.11%，发酵时间6.87 h。在此工艺条件下，产品的预测感官评分达93.32分。考虑实际工艺条件，调整最优发酵工艺条件为：红酒添加量7%，白砂糖添加量6%，发酵剂接种量4%，发酵时间7 h。根据此优化条件进行3次平行验证试验，结果取平均值为93分，与预测值93.32分接近，证明该优化发酵工艺条件的可行性。
3 结论
本文以红酒和酸奶为主要原料，以红酒添加量、白砂糖添加量、发酵剂接种量和发酵时间作为单因素，以感官评分为评价指标，采用单因素试验和响应面试验对红酒酸奶的发酵工艺进行优化。根据单因素试验和响应面优化试验的结果，得到红酒酸奶的最佳发酵工艺条件为：红酒添加量7%，白砂糖添加量6%，发酵剂接种量4%，发酵时间7 h。在此条件下发酵的红酒酸奶，色泽均匀，酸甜适中，组织细腻，具有红酒特有的清香及发酵乳香，感官评分为93分，基本符合消费者期望，为以后红酒酸奶的产品研发提供技术参考。
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