植物酸奶（plant-based yoghurt）是指以含有一定蛋白质的植物和（或）其制品为原料，经杀菌、发酵后pH值降低，发酵前或发酵后添加或不添加非动物来源配料，加工制成的植物蛋白饮料产品，包括活菌型产品和杀菌型产品[1]。市售植物酸奶主要以豆类、坚果、谷物、种子、椰子等富含蛋白质的植物为原料[2]。与动物酸奶相比，植物酸奶的蛋白含量与之相当，且不含胆固醇，饱和脂肪含量更低，并含有较多的膳食纤维[3]。尽管植物酸奶的研究尚处于起步阶段，但由于其顺应健康、环保产业的发展趋势，市场发展势头非常迅猛。但与此同时，植物酸奶由于原料差异、生产工艺不成熟等原因，可能导致其营养、质地、稳定性等方面存在不足，进而影响产品品质[4]。
鹰嘴豆富含多种维生素、矿物质、粗纤维及植物蛋白，其蛋白质含量高达15%～30%，与鸡蛋、牛奶、肉类等动物来源的优质蛋白含量相近，且其氨基酸构成比例适宜、生物利用率高，能够满足人体基本的营养需求[5-6]，这为鹰嘴豆替代牛乳提供了营养保障。宋小娟等[7]以鹰嘴豆、椰浆为主要原料，制备的鹰嘴豆酸奶酸甜适宜、风味独特，品质指标符合团体标准T/WSJD 12—2020《植物蛋白饮料 植物酸奶》的要求[1]。袁辛锐等[8-9]研究表明，仅用植物原料制作的酸奶在加工、储存过程中易出现结构不稳定、分层、脂肪上浮、蛋白质沉淀等现象，需在加工过程中添加动物原料或复合稳定剂，才能使产品结构稳定、体系均一。谷氨酰胺转氨酶（transglutaminase，TG）可催化蛋白质间（或内）酰基转移反应，从而引发蛋白质（或多肽）之间发生共价交联，进而影响蛋白质的热稳定性、乳化性、持水性及凝胶特性，改善蛋白质的功能和产品品质[10]。但目前鲜见TG应用于植物基酸奶的研究报道。
本研究以鹰嘴豆为原料，添加谷氨酰胺转氨酶（TG）酶解鹰嘴豆豆乳后，接种老酸奶发酵剂制备鹰嘴豆酸奶。以感官评分和滴定酸度为评价指标，运用单因素试验及响应面法对其发酵工艺进行优化，并对其品质指标进行分析。以期为鹰嘴豆酸奶和其他植物酸奶的生产提供参考，为发酵类鹰嘴豆产品的开发提供新思路。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
鹰嘴豆：北京金禾绿源商贸有限公司；葡萄糖：云南星冠源食品有限公司；谷氨酰胺转氨酶（400 U/g）：泰兴市东圣生物科技有限公司；川秀经典30菌型老酸奶发酵剂：北京川秀科技有限公司。
1.2 仪器与设备
BSA4202S电子分析天平：赛多利斯（上海）贸易有限公司；Y933破壁机：九阳股份有限公司；GYB60-6SX均质机：上海东华高压均质机厂；DHG-9245A恒温培养箱：上海一恒科学仪器有限公司；PHS-3C型pH计：雷磁上海仪电科学仪器有限公司；TMS-PRO质构仪：美国FTC公司。
1.3 方法
1.3.1 鹰嘴豆酸奶的加工工艺流程及操作要点
鹰嘴豆→浸泡→打浆→酶处理→调配→均质→杀菌→接种→发酵→后熟→成品
操作要点：
浸泡、打浆：将鹰嘴豆用25 ℃无菌水浸泡12 h；浸泡好的鹰嘴豆用无菌水清洗干净后，按鹰嘴豆∶水的质量比为1∶15（g∶mL）加入纯净水，用破壁机打浆，得鹰嘴豆豆乳。
酶处理：于鹰嘴豆豆乳中添加豆乳质量0.1%的TG，搅拌均匀，置于恒温箱于60 ℃酶解40 min。
调整糖度、均质：于上述物料中添加11%葡萄糖，搅拌均匀后均质1 min。
杀菌、接种：将均质后的鹰嘴豆豆乳置于90 ℃条件下灭菌5 min，待温度降至室温后接种0.15%老酸奶发酵剂混合均匀。
发酵、后熟：于42 ℃恒温培养10 h，待pH降至4.5、滴定酸度达到30°T时，结束发酵。发酵完成后置于4 ℃冰箱后熟24 h，得鹰嘴豆酸奶成品。
对照酸奶（牛乳酸奶）制作：以市售纯牛奶为原料，与鹰嘴豆酸奶在相同条件下制作牛乳酸奶作为对照，即于牛乳中添加11%葡萄糖，搅拌均匀后均质1 min，将均质后的牛乳置于90 ℃条件下灭菌5 min，待温度降至室温后接种0.15%老酸奶发酵剂混合均匀，于42 ℃恒温培养10 h，待pH降至4.5、滴定酸度达到30°T时，结束发酵。
1.3.2 发酵工艺条件优化
单因素试验：以感官评分为主要评价指标，分别考察料液比（1∶9、1∶12、1∶15、1∶18、1∶21（g∶mL））、TG添加量（0、0.05%、0.1%、0.15%、0.2%）、葡萄糖添加量（5%、8%、11%、14%、17%）、发酵时间（6 h、8 h、10 h、12 h、14 h）对鹰嘴豆酸奶感官评分及滴定酸度的影响。
响应面试验：在单因素试验结果的基础上，以感官评分（Y）为响应值，考察料液比（A）、TG添加量（B）、葡萄糖添加量（C）、发酵时间（D）4个因素对感官评分的影响，采用响应面试验优化鹰嘴豆酸奶发酵工艺条件，响应面试验因素与水平见表1。
表1 鹰嘴豆酸奶发酵工艺条件优化响应面试验因素与水平
Table 1 Factors and levels of response surface experiments for fermentation process optimization of chickpea yogurt
水平 A 料液比（g∶mL）D 发酵时间/h-1 B TG添加量/%C 葡萄糖添加量/%8 8 0 1 1∶12 1∶15 1∶18 0.05 0.10 0.15 11 14 10 12
1.3.3 感官评价
参考房丹丹等[11-12]的方法，选取10名经过感官培训的评价人员从色泽、组织状态与口感、风味与滋味方面对鹰嘴豆酸奶进行感官评价，满分为100分，鹰嘴豆酸奶感官评价标准见表2。
表2 鹰嘴豆酸奶感官评分标准
Table 2 Sensory score standards of chickpea yogurt
项目 评分标准 感官评分/分色泽（20分）11～20 6～10 0～5 21～40组织状态与口感（40分）颜色均匀一致，有光泽、无杂色，呈乳白或浅乳黄色颜色均匀度一般，稍有杂色颜色不均匀，有明显色斑点或异常颜色组织均匀、无凝块、无气泡、无水分析出，口感细腻、粘稠度适宜组织较均匀、有少量凝块或絮状物、少量水分析出，口感偏稠或偏稀、有轻微淀粉感组织不均匀、有大量凝块或絮状物、水分析出严重，口感粗糙、淀粉感严重、过稠或过稀11～20 0～10
续表
项目 评分标准 感官评分/分风味与滋味（40分）具有浓郁的酸奶发酵乳香、鹰嘴豆香味，无其他异味，酸甜适中发酵乳香、鹰嘴豆香味不明显，无异味，略酸或略甜香味不协调，有浓郁的发酵味、豆腥味、酸涩味，过酸或过甜21～40 11～20 0～10
1.3.4 分析检测
（1）理化指标检测
pH值测定：采用pH计；酸度测定：参照GB 5009.239—2016《食品安全国家标准 食品中酸度的测定》；糖（葡萄糖＋果糖＋蔗糖＋麦芽糖）含量测定：参照GB 5009.8—2023《食品安全国家标准食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定》[13]；蛋白质含量测定：参照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》凯氏定氮法[14]。
（2）微生物指标检测
乳酸菌检测：参照GB 4789.35—2023《食品安全国家标准 食品微生物学检验 乳酸菌检验》[15]；大肠菌群检测：GB 4789.3—2025《食品安全国家标准食品微生物学检验大肠菌群计数》[16]；金黄色葡萄球菌检测：GB 4789.10—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验金黄色葡萄球菌检验》[17]；沙门氏菌检测：GB 4789.4—2024《食品安全国家标准食品微生物学检验沙门氏菌检验》[18]；霉菌和酵母检测：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》[19]。
（3）质构特性
参照马恺阳等[20]的方法，并加以修改，对鹰嘴豆酸奶样品和对照牛乳酸奶的质构参数进行测定。测定条件：质地剖面分析（texture profile analysis，TPA）模式，柱形探头（直径2 mm），测定前速度1 mm/s，测定速度0.5 mm/s，测定后速度1 mm/s；设置形变40%，触发力0.15 N，触发类型自动，测定硬度、粘附性、内聚性、弹性、胶黏性和咀嚼性。每个样品做3次平行试验，结果取平均值。
持水力测定：以牛乳酸奶为对照，参照尹新雅等[21]的方法测定鹰嘴豆酸奶的持水力。持水力计算公式如下：
式中：W为离心管的质量，g；W1为鹰嘴豆酸奶样品的总质量，g；W2为离心弃去乳清后的样品质量，g。
1.3.5 数据分析
应用SPSS 22.0软件对各试验数据进行方差分析，P＜0.05表示差异显著；采用Design-Expert 12.0软件进行响应面试验。
2 结果与分析
2.1 鹰嘴豆酸奶发酵工艺条件优化单因素试验结果
2.1.1 料液比的确定
料液比对鹰嘴豆酸奶感官评分及滴定酸度的影响见图1。由图1可知，随着液体比例的增加，鹰嘴豆酸奶的感官评分和滴定酸度均呈先升高后降低的趋势，当料液比为1∶15（g∶mL）时，感官评分达到最高值，为92分，此时滴定酸度为44°T。其原因可能是当液体比例过小时，鹰嘴豆豆乳浓度太大，发酵所得酸奶口感偏黏稠、粗糙，细腻度不够。但当液体比例过大时，鹰嘴豆豆乳逐渐稀释，蛋白质、干物质等含量降低，导致发酵所得酸奶凝固性差、口感偏稀、且鹰嘴豆香味不明显，严重影响酸奶品质。因此，确定最佳料液比为1∶12（g∶mL）。
图1 料液比对鹰嘴豆酸奶品质的影响
Fig.1 Effect of solid and liquid ratio on the quality of chickpea yogurt
同一指标不同字母表示差异显著（P＜0.05）。下同。
2.1.2 TG添加量对鹰嘴豆酸奶品质的影响
TG添加量对鹰嘴豆酸奶的感官评分和滴定酸度的影响见图2。
图2 谷氨酰胺转氨酶添加量对鹰嘴豆酸奶品质的影响
Fig.2 Effect of transglutaminase addition on the quality of chickpea yogurt
由图2可知，随着TG添加量在0～0.15%范围内的增加，感官评分及滴定酸度均呈升高趋势；当TG添加量为0.15%时，感官评分及滴定酸度均达到最高值，分别为92分、46°T；继续增加TG添加量，感官评分及滴定酸度均下降。其原因可能是TG可特异性水解蛋白中的酰胺基，促进蛋白质之间发生共价交联，改善鹰嘴豆豆乳中蛋白质的溶解性和乳化性，提升乳体系的稳定性，进而改善鹰嘴豆酸奶的质地和感官特性[22]。MIWA N等[23]研究表明，经TG处理制备的无脂或低脂酸奶，凝胶网络结构更致密、乳清析水更少。但过量添加TG可能造成蛋白质过度交联、聚集，反而使凝胶结构变差、对水分子的截留能力变弱[24]。因此，选择最适TG添加量为0.1%。
2.1.3 葡萄糖添加量对鹰嘴豆酸奶品质的影响
酸奶发酵最主要的菌种是乳酸菌，发酵过程中乳酸菌将乳糖分解为葡萄糖和半乳糖，并通过乳酸脱氢酶将其转化为乳酸，使乳体系的pH值降低，同时形成独特风味[25]。但鹰嘴豆豆乳中并不含有乳糖，且乳酸菌对蔗糖利用率较低，因此，将葡萄糖添加至鹰嘴豆豆乳中，用于促进乳酸菌增殖并增加酸奶甜味。
葡萄糖添加量对鹰嘴豆酸奶的感官评分和滴定酸度影响见图3。由图3可知，随着葡萄糖添加量在5%～17%范围内的增加，感官评分及滴定酸度均呈先升高后下降趋势；当葡萄糖添加量为11%时，感官评分达到最高值，为92分，此时滴定酸度为37°T。其原因可能是葡萄糖添加量不足时，乳酸菌的繁殖和代谢较缓慢，产酸能力较弱，酪蛋白的分解和凝聚也受到影响，造成鹰嘴豆酸奶的甜度、粘稠度、风味均不足[8]；但葡萄糖添加过多，会造成酸奶体系渗透压增大，一定程度上抑制了乳酸菌生长代谢，造成鹰嘴豆酸奶持水力下降，且酸奶整体偏甜，影响感官品质[26]。因此，选择最适葡萄糖添加量为11%。
图3 葡萄糖添加量对鹰嘴豆酸奶品质的影响
Fig.3 Effect of glucose addition on the quality of chickpea yogurt
2.1.4 发酵时间对鹰嘴豆酸奶品质的影响
发酵时间对鹰嘴豆酸奶的感官评分和滴定酸度影响见图4。由图4可知，随着发酵时间在6～10 h范围内的增加，感官评分及滴定酸度均呈升高趋势；当发酵时间为10 h时，感官评分最高，为90分，此时，滴定酸度为41°T；继续延长发酵时间，鹰嘴豆酸奶的感官评分开始下降。原因是发酵时间太短，酸奶发酵不充分，凝固不足、质地偏稀偏软、风味呈现不完全；但发酵时间过长，会导致酸奶酸度增加、乳清析出，影响酸奶品质[27]。因此，选择最适发酵时间为10 h。
图4 发酵时间对鹰嘴豆酸奶品质的影响
Fig.4 Effect of fermentation time on the quality of chickpea yogurt
2.2 鹰嘴豆酸奶发酵工艺优化响应面试验
2.2.1 响应面试验结果与分析
在单因素试验结果的基础上，利用Design-Expert 12.0软件设计Box-Behken试验，选取料液比（A）、TG添加量（B）、葡萄糖添加量（C）、发酵时间（D）为自变量，以感官评分（Y）为响应值，优化鹰嘴豆酸奶发酵工艺条件。Box-Behnken试验设计与结果见表3，方差分析结果见表4。
表3 鹰嘴豆酸奶发酵工艺优化Box-Behnken试验设计与结果
Table 3 Design and results of Box-Behnken experiments for fermentation process optimization of chickpea yogurt
试验号A 料液比（g∶mL）B TG添加量/%C 葡萄糖添加量/%D 发酵时间/h Y 感官评分/分1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 10 10 10 10 8 8 1 2 12 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 1∶12 1∶18 1∶12 1∶18 1∶15 1∶15 1∶15 1∶15 1∶12 1∶18 1∶12 1∶18 1∶15 1∶15 1∶15 1∶15 1∶12 1∶18 1∶12 1∶18 1∶15 1∶15 0.05 0.05 0.15 0.15 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.05 0.15 0.05 0.15 0.10 0.10 0.10 0.10 0.05 0.15 11 11 11 11 8 14 8 14 11 11 11 11 8 8 1 2 8 8 1 4 14 8 8 1 4 14 11 11 12 10 10 10 10 10 10 10 10 8 8 54.00 58.25 58.00 89.75 70.75 59.75 58.50 58.50 61.25 84.25 57.50 77.00 54.00 67.25 49.00 67.50 58.00 77.25 47.00 65.50 58.25 78.75
续表
序号 A 料液比（g∶mL）B TG添加量/%C 葡萄糖添加量/%D 发酵时间/h感官评分/分23 24 25 26 27 28 29 1∶15 1∶15 1∶15 1∶15 1∶15 1∶15 1∶15 0.05 0.15 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 11 11 11 11 11 11 11 12 12 10 10 10 10 10 55.50 76.25 71.25 73.75 70.50 71.75 71.75
表4 回归模型方差分析
Table 4 Variance analysis of regression model
注：“*”表示对结果影响显著（P＜0.05）；“**”表示对结果影响极显著（P＜0.01）。
方差来源 平方和 自由度 均方 F 值 P 值 显著性模型ABCDA B************14 AC AD BC BD CD A2 B2 C2 D2 37.68 193.62 168.66 21.24 12.68 32.50 0.024 2 0.526 5 1.18 0.002 7 5.20 3.11 20.88 80.85 0.412 7＜0.000 1＜0.000 1＜0.000 1 0.000 4 0.003 1＜0.000 1 0.878 7 0.480 0 0.294 8 0.959 4 0.038 8 0.099 5 0.000 4＜0.000 1 0.531 0*****残差失拟项纯误差总离差3 068.2 1 126.17 981.02 123.52 73.76 189.06 0.140 6 3.06 6.89 0.015 6 30.25 18.11 121.45 470.26 2.40 81.43 75.63 5.80 3 149.63 11111 1111 111111 4 10 4 28 219.16 1 126.17 981.02 123.52 73.76 189.06 0.140 6 3.06 6.89 0.015 6 30.25 18.11 121.45 470.26 2.40 5.82 7.56 1.45 5.22 0.062 8不显著
通过Design-Expert 12.0软件对表3数据进行多元线性回归分析，得到二次多项式回归模型方程为：Y=71.8+9.69A+9.04B-3.21C-2.48D+6.88AB-0.187 5AC-0.875AD+1.31BC+0.062BD+2.75CD-1.67A2-4.33B2-8.51C2-0.608D2
由表4可知，该回归模型的P值＜0.01，达到极显著，失拟项的P值为0.062 8＞0.05，不显著，说明模型的拟合度较好，表明该回归模型能与实测值进行较好拟合，决定系数R2=0.974 1，校正决定系数R2adj=0.948 3，可以用此模型来分析和预测鹰嘴豆酸奶的感官评分。由P值可知，一次项A、B、C、D、交互项AB及二次项B2和C2对结果影响极显著（P＜0.01），交互项CD对结果影响显著（P＜0.05），其他项对鹰嘴豆酸奶感官评分的影响不显著（P＞0.05）。由F值可知，4个因素对鹰嘴豆酸奶感官评分的影响顺序为料液比（A）＞TG添加量（B）＞葡萄糖添加量（C）＞发酵时间（D）。
2.2.2 各因素间交互作用的影响
响应曲面越陡峭，等高线越趋于椭圆形，说明两因素间交互作用显著，响应曲面越平缓，等高线越趋于圆形，说明两因素间交互作用不明显。各因素间交互作用对鹰嘴豆酸奶感官评分影响的等高线及响应面图见图5。由图5可知，交互项AB的曲面陡峭程度较大，且等高线呈较密集，说明其交互作用对结果影响显著。而交互项CD响应曲面较陡峭，等高线趋于椭圆形，说明其交互作用明显。这与方差分析结果一致。
图5 各因素间交互作用对鹰嘴豆酸奶感官评分影响的响应曲面及等高线
Fig.5 Response surface plots and contour lines of effect of interaction between various factors on the sensory score of chickpea yogurt
2.2.3 验证试验
通过Design-Expert 12.0软件回归模型预测，得到鹰嘴豆酸奶的最优发酵工艺条件为：料液比1∶18（g∶mL）、TG添加量0.15%、葡萄糖添加量10.134%、发酵时间8 h，感官评分预测值为94.775。为方便实际操作，将发酵工艺条件修正为：料液比1∶18（g∶mL）、TG添加量0.15%、葡萄糖添加量10%、发酵时间8 h。在此优化条件下，鹰嘴豆酸奶的感官评分实际值为95分，与模型的预测值较为接近，说明本试验优化的最佳工艺条件具有可行性。
2.3 酸奶质构特性及持水力对比
2种酸奶样品的质构特性及持水力检测结果见表5。由表5可知，鹰嘴豆酸奶的内聚性（0.80）、弹性（6.66 mm）、胶黏性（0.2 N）和咀嚼性（1.3 mJ）均显著高于牛乳酸奶（分别为0.4、5.57 mm、0.11 N、0.62 mJ）（P＜0.05），但两者硬度无显著差异（分别为0.24 N和0.26 N）（P＞0.05），粘附性（0.76 N·mm）显著低于牛乳酸奶（0.98 N·mm）（P＜0.05）。这可能和不同蛋白质的功能特性有关，牛乳中的酪蛋白有较好的溶解性和胶凝性，发酵出的酸奶质地更加细腻，粘稠度、粘附性均更好[28]。而内聚性、弹性、胶黏性和咀嚼性可以反映酸奶的凝胶性，鹰嘴豆酸奶的这些指标较高可能是因为TG催化鹰嘴豆豆乳体系中蛋白质分子交联形成共价键，使其形成联结紧密的蛋白网络结构，从而提升或改善酸奶的凝胶性和稳定性[29]。
表5 2种酸奶样品的质构指标及持水力检测结果
Table 5 Texture indexes and water holding capacity test results of two yogurt samples
注：同一列不同小写字母表示差异显著（P＜0.05）。
样品 硬度/N 粘附性/（N·mm）内聚性 弹性/mm 胶黏性/N 咀嚼性/mJ 持水力/%鹰嘴豆酸奶牛乳酸奶0.24±0.08a 0.26±0.15a 0.76±0.06b 0.98±0.09a 0.80±0.08a 0.40±0.03b 6.66±1.04a 5.57±1.44b 0.20±0.04a 0.11±0.03b 1.30±0.10a 0.62±0.12b 80.47±0.56a 78.84±0.35a
持水力是凝固型酸奶品质评价的重要标准。酸奶的持水力越好，说明其稳定性越高、网络结构越紧密、对水分子的截留能力越强[30]。由表5可知，鹰嘴豆酸奶的持水力（80.47%）较牛乳酸奶（78.84%）稍高，可能是因为TG处理可促进鹰嘴豆酸奶凝胶网络结构的形成，提高其对水分子的束缚能力，此结果与质构分析结果一致。
2.4 鹰嘴豆酸奶理化及微生物指标分析
由表6可知，鹰嘴豆酸奶的蛋白质含量为3.51 g/100 g，糖含量为10 g/100 g，酸度为48.18°T，pH为4.27，乳酸菌数为3.82×107CFU/g，大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等致病菌均未检出，相关理化及微生物指标符合团体标准T/WSJD 12—2020《植物蛋白饮料植物酸奶》要求。
表6 鹰嘴豆酸奶理化及微生物指标检测结果
Table 6 Test results of physicochemical and microbiological indexes of chickpea yogurt
注：“-”表示未检出。
项目 测定值 标准要求蛋白质/（g·100 g-1）糖（葡萄糖＋果糖＋蔗糖＋麦芽糖）/（g·100 g-1）酸度/°T pH乳酸菌数/（CFU·mL-1）大肠杆菌/（CFU·mL-1）金黄色葡萄球菌/（MPN·mL-1）沙门氏菌/25 g霉菌/（CFU·mL-1）酵母/（CFU·mL-1）3.51±0.45 10 48.18±0.66 4.27±0.03（3.82±0.16）×107-- - - -≥2.0≤10.0≥30≤4.5≥1×106 m=1 M=5 m=0/25 M=不得检出m=0/25 M=不得检出≤20≤20
3 结论
本研究通过单因素试验及响应面试验优化鹰嘴豆酸奶发酵工艺条件为料液比1∶18（g∶mL）、TG添加量0.15%、葡萄糖添加量10%、发酵时间8 h。在此最佳发酵工艺条件下，鹰嘴豆酸奶组织均匀、口感细腻、酸甜适宜、有鹰嘴豆特有风味，其感官评分高达95分，乳酸菌数（3.82×107 CFU/g）和蛋白质含量（3.51 g/100 g）均较高，相关理化及微生物指标均符合相关标准要求，凝胶性和稳定性较优。本研究对鹰嘴豆植物基酸奶的实际生产具有一定的参考价值，也为发酵类鹰嘴豆产品的开发提供了新的思路。
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