燕麦属禾本科植物，在全世界种植范围广泛。燕麦富含蛋白质、脂质、膳食纤维、维生素和矿物质等营养成分，还含有皂苷、生物碱、酚类等生物活性物质[1]，是世界公认的功能性食品。由于燕麦中富含亚油酸和β-葡聚糖等物质，对于脂肪肝、糖尿病等慢性疾病有很好的食疗价值[2-3]。燕麦中含有的种类多样的维生素，对改善人体内血液循环有特殊的生理作用，在一定程度上可以缓解精神压力。此外，燕麦中所含的钙、磷、铁、锌、锰等矿物质，可以预防骨质疏松、加速伤口愈合及预防贫血[4]。近年来，许多乳制品公司相继推出了谷物风味发酵乳，所用的谷物大多以燕麦为主。研究表明，将燕麦加入到发酵乳中，对益生菌的生长繁殖没有负面影响，且能使发酵乳具有理想的质地[5-6]。
菊粉又称菊糖，是 D-呋喃果糖经 β-（2，1）糖苷键聚合而成的一种果聚糖[7]。菊粉是膳食纤维和低聚果糖的良好来源，在人体小肠内不能被水解成引起血糖波动的单糖，其还可以诱导胰岛素的分泌，影响糖代谢过程中各类酶的活性，因而具有调节血糖的作用[8]。菊粉还是一种益生元，在结肠中可促进双歧杆菌等有益微生物的生长，改善肠道微生物的组成，对预防便秘和治疗腹泻具有一定的作用[9]。此外，菊粉作为一种可溶性膳食纤维，摄入后可以促进钙、镁、铁等矿物元素的吸收[10]。菊粉除了对健康有益之外，还可以作为质地改良剂，广泛应用于乳制品、饮料、面制品和肉制品等各类食品中。据报道，在发酵乳制品中添加菊粉，能提高发酵乳的硬度、黏度和乳脂度，从而改善其流变学和感官特性[11]。
本研究以全脂奶粉为主要原料，添加一定比例的燕麦浆、菊粉，并加入木糖醇，以5种乳酸菌作为复合发酵剂，制成一款风味和质地良好的凝固型燕麦菊粉风味发酵乳。不仅可以丰富发酵乳的品种，而且为开发新型功能性发酵乳提供思路。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
全脂奶粉、菊粉（含量≥90%）、木糖醇、燕麦片、老酸奶：市售；保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌、干酪乳杆菌复合发酵剂：佰生优生物科技有限公司；MC培养基、MRS琼脂培养基：北京陆桥技术股份有限公司；氢氧化钠（分析纯）：天津市福禄化工厂；石油醚（分析纯）：天津市德恩化学试剂有限公司。
1.2 仪器与设备
HH-2数显恒温水浴锅：常州普天仪器制造有限公司；WGL-230B电热鼓风干燥箱：天津市泰斯特仪器有限公司；DNP-9132电热恒温培养箱：上海精宏实验设备有限公司；K1305A自动定氮仪：上海晟声自动化分析仪器有限公司；RE-52A旋转蒸发器：郑州市亚荣仪器有限公司；DJ12B-Y80打浆机：浙江苏泊尔股份有限公司；TD3离心机：湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；PA.S213电子天平：奥豪斯仪器（上海）有限公司；PHs-3C型pH计：上海仪电科学仪器股份有限公司；YXQ-LS-50S立式压力蒸汽灭菌锅：上海博讯实业有限公司；TA.XT Express食品物性分析仪：英国稳定微系统公司。
1.3 方法
1.3.1 工艺流程与操作要点
工艺流程：复原乳+燕麦浆+菊粉+木糖醇→高温灭菌（95℃，10 min）→冷却（40℃）→接种→发酵（42℃）→冷藏后熟（24 h）→产品。
1）燕麦浆的制备：燕麦片和水按 1∶10（g/mL）比例打浆，经4层无菌纱布过滤，放置冰箱备用。
2）原料的混合：将12%的全脂奶粉、燕麦浆、菊粉、木糖醇（添加量8%）按照一定的比例混合后，加入蒸馏水搅拌均匀。
3）均质、杀菌：将混合乳液预热至50℃～55℃，在10 MPa～20 MPa的压力下均质10 min，然后置于水浴锅内，使乳液温度达到95℃后保持10 min进行杀菌。
4）接种发酵：杀菌后的混合乳液冷却至40℃～45℃，在无菌条件下，加入已经准备好的发酵剂，搅拌均匀，置于42℃的电热恒温培养箱进行发酵。
5）冷藏后熟：发酵完成后的产品冷却至室温，而后放入4℃冰箱冷藏后熟12 h～24 h，得到成品。
1.3.2 单因素试验
以感官评分为指标，考察燕麦浆添加量、菊粉添加量、发酵剂接种量和发酵时间4个因素对燕麦菊粉风味发酵乳感官品质的影响。
燕麦浆添加量的确定：以总质量为基准，燕麦浆添加量为2%、4%、6%、8%、10%，固定条件为菊粉添加量3%，发酵剂接种量0.3%，发酵时间6 h。
菊粉添加量的确定：菊粉添加量为1%、2%、3%、4%、5%，固定条件为燕麦浆添加量6%，发酵剂接种量0.3%，发酵时间6 h。
发酵剂接种量的确定：发酵剂接种量0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%，固定条件为燕麦浆添加量6%，菊粉添加量3%，发酵时间6 h。
发酵时间的确定：发酵时间为4.5、5.0、5.5、6.0、6.5 h，固定条件为燕麦浆添加量6%，菊粉添加量3%，发酵剂接种量0.3%。
1.3.3 正交试验
根据单因素试验结果设计四因素三水平L9（34）正交试验，优化燕麦菊粉风味发酵乳的制作工艺。正交试验因素水平如表1所示。
表1 正交试验因素水平设计
Table 1 Design of factors and levels in orthogonal test
水平 A燕麦浆添加量/%D发酵时间/h 1 4 2 0.2 5.0 B菊粉添加量/%C发酵剂接种量/%2 0.3 5.5 3 8 4 0.4 6.0 6 3
1.3.4 品质检测
1.3.4.1 感官评价
参照GB 19302—2010《食品安全国家标准 发酵乳》制定燕麦菊粉风味发酵乳的感官评价标准，见表2。邀请10位经过培训的食品专业学生对随机编号的发酵乳进行感官评价。
表2 感官评价标准
Table 2 Standards for sensory evaluation
项目 评价指标 分值组织 组织结构致密，无分层现象，无乳清析出，凝块正常 26～30状态（30分）组织状态较细腻，无明显絮凝现象出现，微量乳清析出16～25凝乳不均匀，有轻微分层现象，有少量乳清析出 11～15组织状态粗糙，有较多乳清析出，有分层现象 1～10色泽 外观呈乳白色，有光泽，且均一 11～20（20分） 色泽不协调，有变色现象 1～10滋味 爽口、润滑，酸甜比例合适 26～30（30分） 酸味口感适中 16～25酸甜失调，发酵乳口感粗糙 1～15气味 有淡淡燕麦风味，伴随发酵乳香味，两者气味协调 16～20（20分） 燕麦和发酵乳味道不协调 11～15没有燕麦风味或者燕麦风味过浓，有异味 1～10
1.3.4.2 理化和微生物指标检测
pH值和酸度的测定：采用pH计测定燕麦菊粉风味发酵乳、空白对照发酵乳（相同条件下制作的不含燕麦和菊粉的发酵乳）和市售老酸奶的pH值。参考GB 5009.239—2016《食品安全国家标准食品酸度的测定》中酚酞指示剂法测定样品的酸度。
蛋白质和脂肪含量的测定：采用GB 5009.5—2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》中自动凯式定氮仪法测定发酵乳中蛋白质含量。按照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》中的碱水解法测定发酵乳中脂肪含量。
质构的测定：使用食品物性分析仪对发酵乳的凝胶强度、破裂强度、破裂距离、硬度和咀嚼度进行测定，采用P/0.5探头，压缩测试使用Return-to-Start模式，下压穿刺胶体15 mm，触发力为5 g，测前速度1.50 mm/s，测试速度为1.00 mm/s，测后速度为1.00 mm/s，其他参数均采用基本值[12]。使用数字旋转黏度计进行黏度测试，根据发酵乳的特性采用4号转子，转速设定为6 r/min，在测定过程中要求样品没过转子刻度线，每个样品重复测量3次[13]。
持水力的测定：称取10 g搅拌均匀的发酵乳，放入离心管，4 000 r/min离心10 min，静置10 min，用胶头滴管吸去上清液。离心管的质量记为m0（g）、加入样品后离心管和样品的质量记为m1（g）、吸去上清液之后离心管和样品的质量记为m2（g），持水力按下列公式计算[14]。
微生物指标的检测：乳酸菌计数参考GB 4789.35—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验乳酸菌检验》，大肠菌群的检测参考GB 4789.3—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验大肠菌群计数》，霉菌和酵母菌的检测参考GB 4789.15—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验霉菌和酵母计数》中的方法进行检测。
1.4 数据分析
采用SPSS软件进行试验数据分析，结果用平均值±标准差表示，采用Origin软件进行绘图。
2 结果与分析
2.1 单因素试验
2.1.1 燕麦浆添加量对发酵乳感官品质的影响
燕麦浆添加量对发酵乳感官品质的影响见图1。
图1 燕麦浆添加量对发酵乳感官品质的影响
Fig.1 Effect of oat pulp addition on sensory quality of fermented milk
如图1所示，当燕麦浆添加量为2%时，燕麦菊粉风味发酵乳无明显的燕麦香味；当燕麦浆添加量达到6%时，发酵乳出现较为明显的燕麦香味，且组织外观良好，口感细腻，有微量乳清析出；当燕麦浆添加量达到8%～10%时，燕麦风味更为明显，但是发酵乳的组织外观不良，有较多乳清析出。因此，选择燕麦浆添加量4%、6%、8%进行后续正交试验。
2.1.2 菊粉添加量对发酵乳感官品质的影响
菊粉添加量对发酵乳感官品质的影响见图2。
图2 菊粉添加量对发酵乳感官品质的影响
Fig.2 Effect of inulin addition on sensory quality of fermented milk
由图2可知，发酵乳感官评分随菊粉添加量增大先升高后降低。当菊粉添加量在3%时，发酵乳的组织状态细腻良好，几乎无乳清析出，且口感爽滑，感官评分最高；当菊粉添加量小于3%时，发酵乳有较多乳清析出，组织结构不良，感官评分较低；而当菊粉添加量大于3%时，发酵乳的质地粗糙。因此，选择菊粉添加量2%、3%、4%进行后续正交试验。
2.1.3 发酵剂接种量对发酵乳感官品质的影响
发酵剂接种量对发酵乳感官品质的影响见图3。
图3 发酵剂接种量对发酵乳感官品质的影响
Fig.3 Effect of starter addition on sensory quality of fermented milk
从图3可以看出，发酵乳感官评分随发酵剂接种量增加先升高后降低。当发酵剂的接种量过少时，发酵乳的酸度不够，且凝乳不均匀，有乳清析出；当接种量过多时，发酵乳的酸甜比例失调，且有乳清析出，组织状态粗糙，感官评分不高；当发酵剂的接种量为0.3%时，燕麦菊粉风味发酵乳的口感最佳，酸甜协调，组织状态也较好，感官评分最高。因此，选择发酵剂接种量0.2%、0.3%、0.4%进行后续正交试验。2.1.4 发酵时间对发酵乳感官品质的影响
发酵时间对发酵乳感官品质的影响见图4。
图4 发酵时间对发酵乳感官品质的影响
Fig.4 Effect of fermentation time on sensory quality of fermented milk
图4表明，当发酵时间较短时，由于乳酸菌数量较少，凝乳状态较差，组织较软，不成形；而随着发酵时间的延长，乳酸菌数不断增加，凝乳状态逐渐变化，组织开始坚实，在发酵时间为5.5 h时，发酵乳整体状态最好，不仅具有淡淡的奶香味，还散发出燕麦的香气，无乳清析出，组织状态细腻，口感较好；当发酵时间继续延长时，发酵乳的口感越来越酸，开始有少量乳清析出，且组织粗糙，感官评分降低。因此，选择发酵时间5.0、5.5、6.0 h进行后续正交试验。
2.2 正交试验
在单因素试验的基础上，探究燕麦菊粉风味发酵乳的最佳工艺参数，正交试验结果见表3，方差分析见表4。
表3 正交试验结果与分析
Table 3 Results and analysis of orthogonal test
试验号A B C D 1 1 1 1 1 82.75 2 1 2 2 2 88.40 3 1 3 3 3 85.50 4 2 1 2 3 83.30 5 2 2 3 1 84.55 6 2 3 1 2 82.45 7 3 1 3 2 90.90 8 3 2 1 3 79.15 9 3 3 2 1 92.10 K1 256.65 256.95 244.35 259.40 K2 250.30 252.10 263.80 261.75 K3 262.15 260.05 260.95 247.95 k1 85.55 85.65 81.45 86.47 k2 83.43 84.03 87.93 87.25 k3 87.38 86.68 86.98 82.65极差R 3.95 1.62 6.48 4.60感官评分
表4 方差分析
Table 4 Variance analysis
注：**表示在1%水平上影响显著，*表示在5%水平上影响显著。
变异来源 平方和 自由度 均方 F Fa 显著水平A 46.888 2 23.444 10.233 8.02 **B 21.408 2 10.704 4.672 4.26 *C 147.108 2 73.554 32.104 **D 72.681 2 36.341 15.862 **误差 20.620 9 2.291
由表3可知，通过正交试验得到燕麦菊粉风味发酵乳的制作工艺较优组合为A3B3C2D2，即燕麦浆添加量8%，菊粉添加量4%，发酵剂接种量0.3%，发酵时间5.5 h。各因素的影响主次顺序为发酵剂接种量＞发酵时间＞燕麦浆添加量＞菊粉添加量。A3B3C2D2在正交表中未出现，通过验证试验，得到其感官评分为92.70，高于正交表中的最高分。
2.3 产品理化和微生物指标
2.3.1 理化指标测定结果
3种样品的部分理化特性见表5。
表5 3种样品的理化特性
Table 5 Physical and chemical properties of three kinds of samples
脂肪含量/%燕麦菊粉风味发酵乳 4.59±0.01 78.30±2.65 2.71±0.03 3.43±0.10空白对照发酵乳 4.70±0.02 73.56±0.40 2.94±0.02 3.32±0.11市售老酸奶 3.90±0.01 89.10±0.24 2.91±0.02 3.10±0.10发酵乳国家标准 ≥70 ≥2.9 ≥3.1风味发酵乳国家标准 ≥70 ≥2.3 ≥2.5名称 pH值 酸度/°T 蛋白质含量/%
由表5可知，3种样品的各项理化指标均符合国家标准（GB 19302—2010《食品安全国家标准发酵乳》）。与空白对照发酵乳和市售老酸奶相比，燕麦菊粉风味发酵乳的酸度居中，蛋白质含量较低，而脂肪含量较高。
2.3.2 质构指标测定结果
3种样品的质构特性见表6。
表6 3种样品的质构特性
Table 6 Texture properties of three kinds of samples
注：同列小写字母不同表示差异显著（p＜0.05）。
名称 凝胶强度/g破裂强度/g破裂距离/mm硬度/g咀嚼度/（g·s)黏度/（Pa·s）燕麦菊粉风味发酵乳 21.27±0.95b 27.43±0.81a 14.95±0.03a 27.43±0.81a 353.15±9.02a 75.57±2.81a空白对照发酵乳 20.88±1.02b 20.88±1.02b 4.00±0.00b 24.15±0.31b 327.36±10.40b 58.62±2.09b市售老酸奶 23.41±0.59a 23.41±0.59b 4.00±0.00b 26.15±1.02a 356.49±5.37a 34.86±1.15c
根据表6所示，市售老酸奶凝胶强度最大，燕麦菊粉风味发酵乳次之，空白对照发酵乳凝胶强度最小，且后两者和市售老酸奶差异显著，推测可能是市售老酸奶中添加了明胶、双乙酰酒石酸单双甘油酯和果胶等添加剂的原因。燕麦菊粉风味发酵乳的凝胶破裂强度和破裂距离最大，且和空白对照发酵乳及市售老酸奶差异显著。在硬度和咀嚼度方面，燕麦菊粉风味发酵乳与市售老酸奶无显著差异，且均显著高于空白对照发酵乳，其原因可能是添加了燕麦和菊粉后，发酵乳中的固形物含量增大，且菊粉与蛋白质相互作用，以及菊粉促进了乳酸菌代谢产生更多的胞外多糖，使得硬度变大，组织受外力更不易破裂[15]。此外，燕麦菊粉风味发酵乳的黏度最大，推测其与菊粉的作用有关。一方面，菊粉能够与水分子结合形成凝胶结构；另一方面，菊粉与蛋白质颗粒络合形成网络结构引起稠度增加[16]。孙敏等[17]研究发现，菊粉能够增加脱脂凝固型酸乳的黏度，且黏度随菊粉添加量的增加而增加；Balthazar等[18]研究表明，菊粉能显著提高发酵羊乳的黏度。
2.3.3 持水力的测定结果
燕麦菊粉风味发酵乳、空白对照发酵乳和市售老酸奶的持水率分别为98.72%、85.01%和98.85%。结果表明，燕麦菊粉风味发酵乳和市售老酸奶均具有较高的持水率，因而其乳清析出率更低，更有利于运输和贮藏。据何君等[19]研究发现，菊粉能够降低乳清析出率，从而改善发酵乳的品质。燕麦菊粉风味发酵乳表现出较高的持水力可能是由于菊粉具有良好的持水力和保湿性，在发酵乳中有助于减少乳清的析出[20]。
2.3.4 微生物指标的测定结果
燕麦菊粉风味发酵乳的乳酸菌菌落数约为8.9×107CFU/mL，空白对照发酵乳的乳酸菌菌落数约为7.6×107CFU/mL，市售老酸奶的乳酸菌菌落数约为9.5×106CFU/mL，大肠菌群、酵母菌和霉菌均未检出，符合国家标准。
3 结论
由单因素和正交试验得出燕麦菊粉风味发酵乳的最佳工艺参数为燕麦浆添加量8%、菊粉添加量4%、发酵剂接种量0.3%、发酵时间5.5 h。此工艺条件下得到的发酵乳的pH值为4.59，酸度为78.30°T，蛋白质含量为2.71%，脂肪含量为3.43%，乳酸菌菌落数大于106CFU/mL，均符合国家标准，且产品具有较高的硬度、咀嚼度、黏度和持水力，感官品质良好。燕麦菊粉风味发酵乳中含有燕麦和菊粉，可以补充普通酸乳所缺少的膳食纤维等营养成分。此外，加入低能量甜味剂木糖醇，不仅使发酵乳的味道甜美，而且产品适合大部分人群食用，具有广阔的市场前景。
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