益生菌坚果冻干营养块的工艺优化

摘 要：为了开发出营养均衡、口感丰富的益生菌坚果冻干营养块，本文以感官评分为评价指标，采用单因素试验和正交试验确定益生菌坚果冻干营养块的最优工艺配方。结果表明，在发酵乳100 g、脱脂乳粉35 g、坚果33 g、麦芽糊精20 g、白砂糖20 g、乳清粉25 g、玉米淀粉8 g、果胶1.2 g和益生菌粉0.1 g的条件下制备的益生菌坚果冻干营养块的感官评分为86.8分，此方法制得的益生菌坚果冻干营养块不仅口感好，还能有效保存益生菌的活性与坚果的营养价值。

关键词：益生菌；坚果；真空冷冻干燥；工艺品质

Abstract： In order to develop probiotic jelly dried nutritional blocks with balanced nutrition and rich taste， this article uses sensory evaluation as the evaluation index， and uses single factor experiments and orthogonal experiments to determine the optimal process formula of probiotic jelly dried nutritional blocks. The results showed that the sensory score of the probiotic jelly dried nutritional block prepared under the conditions of fermented milk 100 g， skim milk powder 35 g， nuts 33 g， maltodextrin 20 g， white sugar 20 g， whey powder 25 g， corn starch 8 g， pectin 1.2 g， and probiotic powder 0.1 g was 86.8 points， the probiotic jelly dried nutritional block prepared by this method not only has a good taste， but also effectively preserves the activity of probiotics and the nutritional value of nuts.

Keywords： probiotics; nuts; vacuum freeze-drying; technology quality

随着现代生活节奏的加快，人们对健康食品的需求日益增长。益生菌作为一种对人体有益的活性微生物，能有效维护肠道健康、提高免疫力等[1]。坚果则因其富含优质脂肪、蛋白质、维生素和矿物质等营养成分，成为健康食品市场的热门选择[2]。将益生菌与坚果结合，制成益生菌坚果冻干营养块，不仅满足了消费者对健康食品的需求，也为食品工业的创新发展提供了新的方向[3]。然而，益生菌坚果冻干营养块的制作工艺较为复杂。在实际生产过程中，需要考虑到益生菌活性的保持、坚果营养价值的保留以及冻干技术的选择和优化等多个因素[4]。因此，如何在保证产品质量的前提下，实现益生菌活性的最大化、坚果营养的完整保留以及生产成本的降低，成为食品冻干研究领域亟待解决的问题。本研究通过单因素试验和正交试验等方法对冻干工艺参数进行优化，确定最佳的工艺参数组合，旨在通过对益生菌坚果冻干营养块制作工艺的优化，探索出最佳工艺参数和配方组合，以提高产品的营养价值和市场竞争力，推动食品工业的可持续发展。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料

纯牛奶，兰雀全脂纯牛奶；酸奶，河南伊利乳业有限公司；脱脂乳粉，新西兰恒天然集团；乳清粉，上海优乐滋食品配料有限公司；麦芽糊精，山东西王糖业有限公司；白砂糖，常州市贯通食品有限公司；玉米淀粉，杭州极饪食品有限公司；果胶，浙江多味化工食品有限公司；花生碎（1～3 mm），网购；食品级干燥剂，网购；益生菌粉，北京川秀科技有限公司。

1.1.2 仪器

EK813家庭用厨房秤，广东香山衡器集团股份有限公司；JY20002电子天平，上海良平仪器仪表有限公司；C21-WK2102电磁炉，广东美的生活电器制造有限公司；NDJ-1冷冻干燥机，博医康（北京）仪器有限公司；DHZ-072D大型双层恒温摇床，上海博彩生物科技有限公司；MDF-U5412低温冰箱，日本三洋公司；TMS-TOUCH型食品物性分析质构仪，北京盈盛恒泰科技有限责任公司；PH818数显pH计，东莞万创电子制品有限公司；JM-B5002电子天平，余姚市纪铭称重校验设备有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 酸奶发酵

将酸奶与纯牛奶搅拌均匀，酸奶与纯牛奶的质量比为1∶50，于40 ℃恒温摇床发酵6 h后，放入冰箱24 h，制得发酵乳备用。

1.2.2 工艺流程

益生菌坚果冻干营养块的基本工艺流程见图1。

1.2.3 感官评价方法

由5位感官评定人员从色泽、气味、滋味、组织形态和口感5个方面对益生菌坚果冻干营养块进行感官评价，并按照感官评分标准进行评分[5]。益生菌坚果冻干营养块的感官评分标准见表1。

1.3 工艺优化实验设计

1.3.1 单因素试验

基础配方为以发酵乳添加量为基准（100%），脱脂乳粉为20%、乳清粉为20%、白砂糖为20%、麦芽糊精为20%、玉米淀粉为8%、果胶为1.2%、坚果为10%和益生菌粉为0.1%。在基础配方条件下，分别考察脱脂乳粉添加量（20%、25%、30%、35%和40%）、乳清粉添加量（20%、25%、30%、35%和40%）、麦芽糊精添加量（20%、25%、30%、35%和40%）、玉米淀粉添加量（4%、6%、8%、10%和12%）和坚果添加量（20%、25%、30%、35%和40%）对益生菌坚果冻干营养块品质的影响，由此确定各因素的最优添加量。

1.3.2 正交试验

在单因素试验结果的基础上，分别选择坚果添加量（A）、麦芽糊精添加量（B）、玉米淀粉添加量（C）3个不同条件的因素，采取3因素3水平L9（33）的正交试验，优化益生菌坚果冻干营养块的配方。正交实验因素与水平设计见表2。

1.4 质构测定

采用TMS-TOUCH型食品物性质构仪，测定益生菌坚果冻干营养块的硬度、弹性、咀嚼性和内聚性4项参数[6]。每个益生菌坚果冻干营养块测定3次取平均值。

1.5 数据统计

采用Origin Pro 9.0进行绘图和线性拟合。

2 结果与分析

2.1 单因素实验

2.1.1 脱脂乳粉添加量对益生菌坚果冻干营养块品质的影响

由表3可知，脱脂乳粉添加量对益生菌坚果冻干营养块的感官评分影响较大。当脱脂乳粉添加量较少时，益生菌坚果冻干营养块的颜色呈奶黄色，奶味不足，组织密实度不足，益生菌坚果冻干营养块的感官评分较低。随着脱脂乳粉添加量的增加，益生菌坚果冻干营养块的感官评分也明显增大。当脱脂乳粉添加量为35%时，益生菌坚果冻干营养块的感官评分最高，为78.0分。

由图2可知，当脱脂乳粉添加量过少时，益生菌坚果冻干营养块的硬度较大，随着脱脂乳粉添加量的增加，硬度逐渐变小，当脱脂乳粉添加量为30%时达到最低。继续增大脱脂乳粉添加量为40%时，硬度达到157.20 N。随着脱脂乳粉添加量的增加，弹性先减小后增大，且咀嚼性变化幅度较大。当脱脂乳粉添加量为30%时，咀嚼性达到最低。当脱脂乳粉添加量为30%～35%时，硬度、弹性、咀嚼性和内聚性的数值比较稳定。综合感官评分，选择添加量为35%。

2.1.2 乳清粉添加量对益生菌坚果冻干营养块品质的影响

由表4可知，随着乳清粉添加量的增加，益生菌坚果冻干营养块的感官评分呈先增大后减小再增加的变化趋势。当乳清粉添加量为25%时，益生菌坚果冻干营养块的感官评分最高，为90.6分。

由图3可知，乳清粉添加量对益生菌坚果冻干营养块的硬度影响较大。随着乳清粉添加量的增加，益生菌坚果冻干营养块的硬度、弹性和咀嚼性均呈现先减小后增大的变化趋势。当乳清粉添加量为30%时，益生菌坚果冻干营养块的硬度、咀嚼性和弹性最小，分别为19.8 N、1.20 mJ、0.18 mm，此时的冻干营养块硬度小、弹性最差。因此，综合感官评分，选择乳清粉添加量为25%。

2.1.3 麦芽糊精添加量对益生菌坚果冻干营养块品质的影响

由表5可知，麦芽糊精添加量对益生菌坚果冻干营养块的口感影响较大。随着麦芽糊精添加量的增加，益生菌坚果冻干营养块的感官评分呈先增加后降低的趋势。当麦芽糊精添加量为30%时，益生菌坚果冻干营养块的感官评分最高，为86.8分。

由图4可知，随着麦芽糊精添加量的增加，益生菌坚果冻干营养块的弹性逐渐变小，当添加量为30%时达到最低，为0.32 mm。继续增大脱脂乳粉添加量，弹性又呈现上升趋势。当麦芽糊精添加量为20%～30%时，营养块硬度的数值比较稳定，且咀嚼性、弹性的数值变化趋势有较好的规律性。综合感官评分，选择添加量为30%进行正交试验。

2.1.4 玉米淀粉添加量对益生菌坚果冻干营养块品质的影响

由表6可知，随着玉米淀粉添加量的增加，益生菌坚果冻干营养块的感官评分呈先增大后减小趋势。当玉米淀粉添加量为8%时，感官评分达到最高，为81.4分。此时，益生菌坚果冻干营养块质地均匀组织密实，口感较好。

由图5可知，益生菌坚果冻干营养块的硬度和咀嚼性随玉米淀粉添加量的增加呈上升趋势，且咀嚼性的上升趋势较为稳定。在玉米淀粉添加量为8%时，弹性值较好，为0.42 mm。而内聚性数值较为稳定。综合感官评分，选择添加量为8%进行正交试验。

2.1.5 坚果添加量对益生菌坚果冻干营养块品质的影响

由表7可知，坚果添加量对益生菌坚果冻干营养块的色泽、气味、滋味的影响较大。当坚果添加量为30%时，益生菌坚果冻干营养块的感官评分最高，为78.0分。继续增加坚果添加量，益生菌坚果冻干营养块的色泽由乳白色变为乳黄色，坚果颗粒密度较大，坚果味渐浓，但色泽项目得分有所降低，总分呈降低趋势。

由图6可知，坚果添加量对益生菌坚果冻干营养块的硬度影响较大。随着坚果添加量的增加，益生菌坚果冻干营养块的咀嚼性增大，硬度先增大后减小，弹性先减小后增大。当坚果添加量为30%时，营养块硬度适中，有较好的咀嚼性和弹性，且当坚果添加量为30%～35%时，弹性、咀嚼性和内聚性的数值比较稳定。综合感官评分，选择添加量为30%进行正交试验。

2.2 正交实验

2.2.1 感官分析

由表8可知，RC＞RA＞RB，即对益生菌坚果冻干营养块感官品质的影响力主次顺序为玉米淀粉添加量＞坚果添加量＞麦芽糊精添加量。由k值得最优组合为A2B3C2。由正交实验表得出的最优组合为A2B1C2，最优水平不一致需进行实验验证。

2.2.2 验证试验及最佳配方的确定

根据k值所得最优组合A2B3C2设计验证实验，结果表明在发酵乳100 g，脱脂乳粉35 g，坚果33 g，麦芽糊精30 g，白砂糖20 g，乳清粉25 g，玉米淀粉8 g，果胶1.2 g和益生菌粉0.1 g的条件下，制得的益生菌坚果冻干营养块的平均感官评分为85.8分，低于组合A2B1C2（86.8分）。因此A2B1C2组合为最优，即发酵乳100 g，脱脂乳粉35 g，坚果33 g，麦芽糊精20 g，白砂糖20 g，乳清粉25 g，玉米淀粉8 g，果胶1.2 g和益生菌粉0.1 g的条件下制备的益生菌坚果冻干营养块感官品质最高。