积雪草酸奶的加工工艺优化及其品质分析

何 文,卢文洁,余森艳,卢珍兰,王志存*

(广西民族师范学院 农业与生物学院,广西 崇左 532200)

摘 要:该研究以纯牛奶、积雪草为原料,保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌为发酵菌种制备积雪草酸奶,通过单因素试验和响应面法优化其加工工艺,并对其品质进行分析。 结果表明,积雪草酸奶的最佳加工工艺条件为:积雪草汁添加量10%、蔗糖添加量6%、接种量1%、发酵时间7 h、发酵温度42 ℃、后熟时间16 h。 在此优化条件下,积雪草酸奶感官评分为89.97分,具有积雪草特殊清香风味,持水性为79.5%,总酸为87.1°T,可溶性固形物含量为14.1%,pH值为4.24,乳清析出率为1.03%,悬浮稳定性为1.31%,脂肪含量为3.2 g/100 g,乳酸菌菌落总数为3.3×107 CFU/g,各项理化指标均符合相关国家标准。

关键词:积雪草;酸奶;工艺优化;响应面法;品质分析

积雪草(Centella asiatica),又名雷公根、铜钱草,是伞形科(Apiaceae)积雪草属(Centella)多年生草本植物。积雪草富含黄酮类、三萜类、挥发性油脂等化合物,具有抗氧化、抗炎、抗菌、神经保护和促进伤口愈合等功能[1-4],目前,积雪草的研究主要集中在对其中药药理学评价、活性成分的提取和功能评估等方面[5-6],积雪草提取物已被证明通过改善胶原蛋白合成和微循环功能对伤口愈合产生积极作用[7]。作为药食同源物质,积雪草在斯里兰卡、马来西亚、印度和泰国等地作为菜肴或草本饮料被广泛食用,而在我国广东、广西、贵州等地常将其用于制作凉茶和饮料[8-10]。 然而,积雪草在食品领域中的应用仍然较为初级,尤其是缺乏精深加工和高附加值的产品。

酸奶是以乳类为原料,经乳酸菌发酵制成的酸性凝乳状食品。 因其具有细腻的口感、独特的风味和改善肠道健康的功效深受消费者的青睐。 近年来,随着消费者健康意识的提高,药食同源资源在酸奶开发中的应用日益受到关注。药食同源是指既可以作为食材,又可入药的天然资源,已报道的药食同源酸奶如枸杞酸奶[11]、山楂酸奶[12]、菊花金银花复合酸奶[13]等。 药食同源原料富含多糖、皂苷、黄酮、酚酸及生物碱等活性成分,具有抗氧化、降血脂、降血糖、抗炎、免疫调节和改善肠道菌群等功效[14]。将药食同源成分应用于酸奶,既能改善酸奶的风味和营养组成,又可赋予其特定的健康功能,是功能性乳制品研发的重要方向。目前,鲜见关于积雪草酸奶方面的研究报道。

本研究以纯牛奶、积雪草为原料,保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌为发酵菌种制备积雪草酸奶,通过单因素试验和响应面法优化其加工工艺,并对其品质进行分析。以期丰富酸奶种类,为积雪草的高值化利用提供理论依据及数据支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 材料与菌种

积雪草:市售;保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌:安琪酵母股份有限公司;蔗糖:广西东亚扶南精糖有限公司;纯牛奶:伊利实业集团股份有限公司;卡拉胶:绿新食品有限公司。

1.1.2 试剂

0.1 mol/L氢氧化钠(NaOH)标准溶液:曼可迪科技有限公司;酚酞:润傲沅科技有限公司;乙醇、生理盐水:博恒医疗用品有限公司;琼脂:中山百微生物技术有限公司。所用试剂均为分析纯或生化试剂。

1.2 仪器与设备

HH-S6电热恒温水浴锅:赫西仪器装备有限公司;SPX-250-II培养箱:上海跃进医疗器械有限公司;PH220pH检测计:东莞三量量具有限公司;YP5002电子天平:上海佑科仪器仪表有限公司;RCD-1A均质机:金坛区西域苏瑞仪器厂;PAL-1糖度计:卓越仪器仪表有限公司;DGL-50B立式高压灭菌锅:力辰邦西仪器科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 积雪草酸奶加工工艺流程及操作要点

操作要点:

积雪草汁的制备:将新鲜的积雪草清洗干净,去除根蒂,与水按质量比(1∶10)于榨汁机中打汁,用滤网过滤后得到积雪草汁。

于100 mL牛奶中加入0.1%的卡拉胶和5%蔗糖后,与10%积雪草汁调配均匀。均质(3 500 r/min、5 min)后于85 ℃条件下杀菌15 min,迅速将温度冷却至40 ℃。 按2%的接种量接种保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌(1∶1),密封后于40 ℃发酵,滴定酸度达到70°T时结束发酵,于4 ℃的冰箱内后熟24 h,即得积雪草酸奶成品。

1.3.2 积雪草酸奶加工工艺优化

(1)单因素试验

在上述工艺流程基础上,固定基础条件为积雪草汁添加量10%,蔗糖添加量5%,发酵菌接种量0.8%,发酵时间8 h,发酵温度42 ℃,后熟时间12 h。分别考查积雪草汁添加量(6%、8%、10%、12%、14%)、蔗糖添加量(4%、5%、6%、7%、8%)、接种量(0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%)、发酵时间(5 h、6 h、7 h、8 h、9 h)、发酵温度(38 ℃、40 ℃、42 ℃、44 ℃、46 ℃)以及后熟时间(8 h、12 h、16 h、20 h、24 h)对积雪草酸奶感官评分和持水性的影响。

(2)响应面试验

在单因素试验的基础上,以积雪草汁添加量(A)、蔗糖添加量(B)、发酵时间(C)、后熟时间(D)为自变量,以感官评分为响应值,采用Design-Expert 13.0软件进行4因素3水平的Box-Behnken中心组合试验设计,加工工艺优化响应面试验因素和水平设计见表1。

表1 加工工艺优化响应面试验因素和水平
Table 1 Factors and levels of response surface tests for processing technology optimization

水平 A 积雪草汁添加量/%D 后熟时间/h-1 B 蔗糖添加量/%C 发酵时间/h 8 0 1 10 12 5 6 7 6 7 8 12 16 20

1.3.3 感官评分

选择10名经过感官培训的评价人员,根据GB 19302—2010《发酵乳》的感官评分标准,从口感、组织状态、色泽及气味4个方面进行感官评价,总分为100分,积雪草酸奶感官评分标准见表2。

表2 积雪草酸奶感官评分标准
Table 2 Sensory evaluation standards of Centella asiatica yogurt

项目评分标准分值/分口感(30)组织状态(30)色泽(20)气味(20)口感好,酸甜适中,无苦涩味口感较好,酸甜适中,苦涩味较轻口感较粗糙,酸甜度失调,苦涩味较重组织均匀,不分层,无或少量乳清析出组织较均匀,有少量分层现象,有少量乳清析出组织较粗糙,有明显分层,有大量乳清析出呈色均匀一致,呈浅绿色,有光泽颜色过深或过浅,光泽不明显颜色灰暗,不均匀,无光泽积雪草酸奶风味较好,无异味积雪草酸奶风味较淡,无异味积雪草酸奶风味不佳,有异味26~30 18~25 0~17 26~30 18~25 0~17 16~20 10~15 0~9 16~20 10~15 0~9

1.3.4 理化指标及微生物指标的测定

pH值的测定:采用pH计;可滴定酸度的测定:参照GB 5009.239—2016《酚酞指示法测定》;可溶性固形物含量的测定:采用手持式折光仪;脂肪含量的测定:参照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》;乳酸菌菌落总数的测定:参照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》。

1.3.5 持水性的测定

持水性反映酸奶的质地状态,对于酸奶的组织稳定性尤为重要。参照郭芸等[15]的方法稍作修改,称空离心管的质量,记为m1,称10 mL积雪草酸奶与离心管的质量,记为m2,离心(8 000 r/min、15 min)后弃去上清液,称沉淀物和离心管的质量,记为m3。持水性计算公式如下:

1.3.6 乳清析出率测定

参照汤鑫鑫等[16]的方法进行测定,取后熟结束的酸奶样品,称其质量记为H1,离心(3 000 r/min、10 min)后弃上清液,去除乳清析出液体后,称其质量记为H2,乳清析出率计算公式如下:

1.3.7 悬浮稳定性测定

参照吴悦等[17]的方法稍作修改,称取2 g积雪草酸奶样品,加水稀释50倍后测定波长540 nm处的吸光度值(A1),量取15 mL酸奶在4 500 r/min的条件下离心15 min,测定吸光度值(A2)。悬浮稳定性的计算公式如下:

1.3.8 数据处理

采用SPSS 26.0、Design-Expert 13.0软件处理数据,Origin 2021软件绘图,通过单因素方差分析(one-way ANOVA)和Dunnett's t检验分析组间差异,不同字母代表差异显著(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 加工工艺优化单因素试验结果

2.1.1 积雪草汁添加量的确定

积雪草汁添加量对积雪草酸奶感官评分和持水性的影响见图1。 由图1可知,当积雪草汁的添加量为6%~14%时,积雪草酸奶的感官评分和持水性出现先上升后下降的趋势。当积雪草汁添加量为10%时,积雪草酸奶的感官评分和持水性均达最高值,分别为89.3分和79.1%,此时口感酸甜适中,组织细腻柔滑,具有积雪草的特殊风味,苦涩味不明显。积雪草汁添加量过多,酸奶出现较为明显的苦涩味,酸奶中的水分增多导致酸奶凝胶结构不稳定,持水性下降[18]。确定最佳积雪草汁添加量为10%。

图1 积雪草汁添加量对积雪草酸奶感官评分和持水性的影响
Fig. 1 Effect of Centella asiatica juice addition on sensory score and water holding capacity of Centella asiatica yogurt

2.1.2 蔗糖添加量的确定

蔗糖添加量对积雪草酸奶感官评分和持水性的影响见图2。由图2可知,当蔗糖添加量为4%~8%时,积雪草酸奶的感官评分和持水性呈现先上升后下降的趋势。当蔗糖添加量为6%时,积雪草酸奶的感官评分和持水性均达最高值,分别为90.6分和79.0%,此时酸甜度比例适中,口感协调。当蔗糖添加量继续增加,积雪草酸奶甜腻感过重,且过量蔗糖产生较高渗透压,不利于菌种的生长繁殖[19-20]。确定最佳蔗糖添加量为6%。

图2 蔗糖添加量对积雪草酸奶感官评分和持水性的影响
Fig. 2 Effect of sucrose addition on sensory score and water holding capacity of Centella asiatica yogurt

2.1.3 接种量的确定

接种量对积雪草酸奶感官评分和持水性的影响见图3。由图3可知,当接种量为0.6%~1.4%时,积雪草酸奶的感官评分和持水性出现先上升后下降的趋势。 当接种量为1.0%时,积雪草酸奶感官评分和持水性均达到最高值,分别为91.0分和77.2%,此时的酸奶发酵状态良好,乳清析出量少。 较低的接种量使菌种产酸不足,导致酸奶组织质地变稀,乳清析出增加,持水性下降[21]。较高的接种量使菌种产酸过多,导致过酸[22]。因此,确定最佳接种量为1.0%。

图3 接种量对积雪草酸奶感官评分和持水性的影响
Fig. 3 Effect of inoculum on sensory score and water holding capacity of Centella asiatica yogurt

2.1.4 发酵时间的确定

发酵时间对积雪草酸奶感官评分和持水性的影响见图4。由图4可知,当发酵时间为5~9 h时,积雪草酸奶的感官评分和持水性出现先上升后下降的趋势。当发酵6 h、7 h时,积雪草酸奶的持水性、感官评分分别达到最高值,分别为73.3%、91.3分。随着发酵时间的延长,积雪草酸奶的持水性显著下降,可能是由于过多的乳酸破坏酸奶的凝胶结构,导致乳清析出[23],而发酵时间不足则难以形成稳定的凝胶结构[24]。因此,确定最佳发酵时间为7 h。

图4 发酵时间对积雪草酸奶感官评分和持水性的影响
Fig. 4 Effect of fermentation time on sensory score and water holding capacity of Centella asiatica yogurt

2.1.5 发酵温度的确定

发酵温度对积雪草酸奶感官评分和持水性的影响见图5。由图5可知,当发酵温度为38~46 ℃时,积雪草酸奶的感官评分和持水性出现先上升后下降的趋势。当发酵温度为42 ℃时,积雪草酸奶的感官评分和持水性均达到最高值,分别为90.6分和71.3%。当发酵温度过高时,乳酸菌活性降低,导致酸奶发酵不良,乳清大量析出,持水性下降;而温度过低不利于乳酸菌的发酵和活化[25]。因此,确定最佳发酵温度为42 ℃。

图5 发酵温度对积雪草酸奶感官评分和持水性的影响
Fig. 5 Effect of fermentation temperature on sensory score and water holding capacity of Centella asiatica yogurt

2.1.6 后熟时间的确定

后熟时间对积雪草酸奶感官评分和持水性的影响见图6。 由图6可知,当后熟时间为8~24 h时,积雪草酸奶的感官评分和持水性呈现先上升后下降的趋势。当后熟时间为16 h时,积雪草酸奶的感官评分和持水性达到最高值,分别为89.1分和73.4%,此时的酸奶口感最佳,富含积雪草风味,乳清析出较少,组织状态良好。 后熟时间过长,导致酸奶酸味突出,乳清析出过多、组织状态不均匀;而后熟时间过短导致酸奶的风味不足,蛋白凝胶结构不稳定。因此,确定最佳后熟时间为16 h。

图6 后熟时间对积雪草酸奶感官评分和持水性的影响
Fig. 6 Effect of post-ripening time on sensory score and water holding capacity of Centella asiatica yogurt

2.2 加工工艺优化响应面试验结果

2.2.1 响应面试验设计及结果

在单因素试验结果的基础上,固定积雪草汁添加量为10%,接种量为1.0%,以积雪草汁添加量(A)、蔗糖添加量(B)、发酵时间(C)、后熟时间(D)为自变量,以积雪草酸奶感官评分(Y)为响应值,采用Box-Behnken中心组合试验设计优化积雪草酸奶的加工工艺,响应面试验设计与结果见表3。方差分析结果见表4。

表3 加工工艺优化响应面试验设计及结果
Table 3 Design and results of response surface tests for processing technology optimization

试验号A 积雪草汁添加量/%B 蔗糖添加量/%C 发酵时间/h D 后熟时间/h Y 感官评分/分1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 8 11 12 13 12 8 12 10 10 10 10 8 12 8 12 10 5 5 7 7 6 6 6 6 6 6 6 6 5 7 7 7 7 6 8 6 8 7 7 7 7 6 16 16 16 16 12 12 20 20 12 12 20 20 16 75.9 76.2 77.4 83.5 83.0 82.9 83.1 83.9 75.8 78.3 77.7 81.6 80.8

续表

试验号A 积雪草汁添加量/%B 蔗糖添加量/%C 发酵时间/h D 后熟时间/h Y 感官评分/分14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 10 10 10 8 12 8 12 10 10 10 10 10 10 10 10 10 7 5 7 6 6 6 6 5 7 5 7 6 6 6 6 6 6 8 8 6 6 8 8 7 7 7 7 7 7 7 7 7 16 16 16 16 16 16 16 12 12 20 20 16 16 16 16 16 82.0 82.1 85.3 75.9 83.6 80.4 83.0 78.8 80.5 80.2 83.6 90.1 89.5 89.7 90.4 90.9

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14 A B C D A B AC AD BC BD CD A2 B2 C2 D2残差失拟项纯误差总误差562.68 44.47 27.91 7.05 9.72 8.41 6.50 0.490 1.000 0.722 5 0.202 5 321.79 156.91 39.12 133.16 11.61 10.36 1.25 574.29 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4 48.48 53.64 33.67 8.51 11.73 10.15 7.84 0.591 1 1.21 0.871 6 0.244 3 388.18 189.28 47.19 160.63<0.000 1<0.000 1<0.000 1 0.011 3 0.004 1 0.006 6 0.014 2 0.454 8 0.290 6 0.366 3 0.628 8<0.000 1<0.000 1<0.000 1<0.000 1********************10 4 28 40.15 44.47 27.91 7.05 9.72 8.41 6.50 0.490 0 1.000 0 0.722 5 0.202 5 321.79 156.91 39.12 133.16 0.829 0 1.04 0.312 0 3.32 0.129 4不显著

利用Design-Expert 13.0软件对表3响应面试验结果进行多元二次回归拟合,得到感官评分(Y)的多元二次回归方程:

由表4可知,响应面模型极显著(P<0.01),失拟项不显著(P>0.05),决定系数R2=0.979 8,调整系数系数为R2Adj=0.959 6,说明方程拟合度较好,模型建立有效,可用于积雪草酸奶的加工工艺优化。由P值可知,一次项ABD,二次项A2B2C2D2,交互项AB对感官评分影响极显著(P<0.01),一次项C,交互项AC对感官评分结果影响显著(P<0.05),其他项对感官评分影响不显著。由F值可知,各因素对积雪草酸奶感官评分的影响顺序为积雪草汁添加量(A)>蔗糖添加量(B)>后熟时间(D)>发酵时间(C)。

2.2.2 交互作用分析

当响应曲面坡度陡峭并且等高线的形状越趋于椭圆时,因素之间交互作用对感官评分的影响越大,交互作用也越显著[26-27]。 各因素间交互作用对感官评分影响的响应曲面和等高线见图7。由图7可知,积雪草汁添加量(A)和蔗糖添加量(B)交互作用的响应曲面坡度陡峭,且等高线为椭圆形,表明其交互作用显著。积雪草汁添加量(A)和发酵时间(C)交互作用的响应曲面坡度较大,等高线趋于椭圆形,表明其交互作用明显。这与方差分析结果一致。

图7 各因素间交互作用对感官评分影响的响应曲面和等高线
Fig. 7 Response surface plots and contour lines of effect of interaction between various factors on sensory score

2.2.3 验证试验

通过Design-Expert 13.0软件得出积雪草酸奶的最佳加工工艺为:积雪草汁添加量10.29%、蔗糖添加量6.19%、发酵时间7.14 h、后熟时间16.47 h。 在此优化条件下,积雪草酸奶感官评分预测值为90.5分。 考虑实际操作可行性,将加工工艺修正为:积雪草汁添加量10%、蔗糖添加量6%、发酵时间7 h、后熟时间16 h,在此条件下得到的积雪草酸奶感官评分实际值为89.97分,持水性为79.5%,与预测值相近,表明此模型可用于积雪草酸奶加工工艺优化。

2.3 理化品质分析

对积雪草酸奶的理化指标及乳酸菌菌落总数进行测定,结果见表5。 由表5可知,积雪草酸奶的总酸为87.1°T,可溶性固形物含量为14.1%,pH值为4.24,乳清析出率为1.03%,悬浮稳定性为1.31%,脂肪含量为3.2 g/100 g,乳酸菌的菌落总数为3.3×107 CFU/g。综上,积雪草酸奶各项理化指标及乳酸菌菌落总数均符合国家标准GB 19302—2010《食品安全国家标准发酵乳》的要求。

表5 积雪草酸奶理化指标及乳酸菌菌落总数测定结果
Table 5 Determination results of physicochemical indexes and total lactic acid bacteria count of Centella asiatica yogurt

项目国家标准检测结果总酸/°T脂肪含量/(g·100 g-1)乳清析出率/%悬浮稳定性/%可溶性固形物含量/%pH值乳酸菌菌落总数/(CFU·g-1)≥70≥2.5----≥1×106 87.1±0.1 3.2±0.05 1.03±0.08 1.31±0.015 14.1±0.1 4.24±0.01(3.3±0.1)×107

3 结论

本研究通过单因素试验和响应面优化试验得到积雪草酸奶的最佳加工参数为:积雪草汁添加量10%、蔗糖添加量6%、发酵时间7 h、后熟时间16 h、接种量1.0%、发酵温度42 ℃。在此优化条件下,积雪草酸奶感官评分为89.97,持水性为79.5%,总酸为87.1°T,可溶性固形物含量为14.1%,pH值为4.24,乳清析出率为1.03%,悬浮稳定性为1.31%,脂肪含量为3.2 g/100 g,乳酸菌的菌落总数为3.3×107 CFU/g。后续可对酸奶的货架期和风味物质进行深入研究,本研究可为积雪草在酸奶中的应用提供理论依据及数据支撑。

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Optimization of processing technology and quality analysis of Centella asiatica yogurt

HE Wen,LU Wenjie,YU Senyan,LU Zhenlan,WANG Zhicun*
(College of Agriculture and Biology,Guangxi Normal University for Nationalities,Chongzuo 532200,China)

Abstract:In this study,the Centella asiatica yogurt was prepared using fresh milk and C.asiatica as raw materials,with Lactobacillus bulgaricus and Streptococcus thermophilus as fermentation starter.The processing technology was optimized through single-factor experiments and response surface methodology,and the quality was analyzed.The results showed that the optimal processing technology conditions of C.asiatica yogurt were as follows:C.asiatica juice addition 10%,sucrose addition 6%,inoculum 1%,fermentation time 7 h,temperature 42 ℃,and post-ripening time 16 h.Under the optimal condition,the sensory score of the yogurt was 89.97,with distinctive fresh aroma characteristic of C.asiatica,the water holding capacity was 79.5%,the titratable acidity was 87.1°T,the soluble solids content was 14.1%,the pH was 4.24,the whey separation rate was 1.03%,the suspension stability was 1.31%,the fat content was 3.2 g/100 g,and the total lactic acid bacteria count was 3.3×107 CFU/g.All physicochemical parameters met the related national standards.

Key words:Centella asiatica;yogurt;process optimization;response surface methodology;quality analysis

中图分类号:TS252.4

文章编号:0254-5071(2026)02-0266-06

doi:10.11882/j.issn.0254-5071.2026.02.037

引文格式:何文,卢文洁,余森艳,等. 积雪草酸奶的加工工艺优化及其品质分析[J] . 中国酿造,2026,45(2):266-271.

收稿日期:2025-06-11

修回日期:2025-09-27

基金项目:广西高等教育本科教学改革工程项目(2024JGA363);广西民族师范学院课程思政示范课程、教学名师和团队项目(KCSZSFKC202304)

作者简介:何 文(1995-),女,讲师,硕士,研究方向为农产品加工与利用。

*通讯作者:王志存(1981-),男,讲师,硕士,研究方向为食品加工。