藜麦（Chenopodium quinoawilld）属黎科，具有耐寒、耐旱、耐瘠薄、耐盐碱等特性。藜麦作为一种双子叶植物，发源于南美洲的安第斯山脉[1]，距今已经有5 000～7 000年的食用和种植历史[2]。据检测，藜麦所含营养物质与人类生命活动基本营养需求完美匹配[3]，藜麦籽粒中蛋白质含量13.8%，含有包括必需氨基酸在内的16种氨基酸，不饱和脂肪酸含量约占总脂肪酸的70%，淀粉含量为58.1%～64.2%，藜麦膳食纤维含量丰富，每100 g藜麦含有3.38 mg维生素B族、5.3mg维生素E和78.1mg叶酸。食用藜麦可以起到减肥、减低胆固醇、保护心脏、减少二型糖尿病发生、改善体内酸碱平衡等作用[4-5]。目前国内企业生产加工的藜麦产品主要为藜麦米、藜麦面粉、藜麦复合粉、藜麦面条、藜麦片、藜麦糊、藜麦保健品、藜麦八宝粥、藜麦苹果汁以及藜麦发酵的白酒、藜麦黄酒等产品[6-7]。
酸奶是利用牛奶或复原乳加入适量的发酵剂在一定条件下发酵而成[8]。据国家标准，酸奶可分为4类：酸乳、发酵乳、风味酸乳、风味发酵乳[9]。随着当代生活品质和对生活追求的提高，人们对酸奶的要求越来越高。近年来，酸奶的销量日益增长[10]，酸奶不仅保留了牛奶本身的营养，经发酵后乳中的脂肪酸可比原料奶增加两倍[11]，使酸奶更易消化和吸收，各种营养素的利用率得以提高。在发酵过程中乳酸菌还产生人体营养所必需的多种维生素，如维生素B1（vitamin B1，VB1）、VB2、VB6、VB12等[12-13]，适合各个年龄阶段的人饮用。但鲜见藜麦酸奶制备工艺优化及其风味分析方面的研究及报道。
本研究通过将熟藜麦浆加入复原乳中进行发酵制成藜麦酸奶，利用正交试验与感官评定对加工工艺进行优化，通过理化指标的测定与固相微萃取-气相色谱-质谱联用法（solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC-MS）分析藜麦酸奶的挥发性风味成分，对酸奶进行综合评价。旨在综合藜麦与酸奶各自的营养物质及风味，使藜麦酸奶更营养、更健康，同时也丰富了酸奶和藜麦产品市场，为营养型酸奶的研发提供数据参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
藜麦：取自实验室（自种）；伊利全脂奶粉（蛋白质含量3.2 g/100 g）：市售；菌粉（YoFlexRMild 1.0）：科汉森（中国）有限公司；白砂糖（食品级）：市售；纯净水（食品级）：娃哈哈实业有限公司；氢氧化钠（分析纯）：成都金山化学试剂有限公司。
1.2 仪器与设备
HH-4数显恒温水浴锅：常州澳华仪器有限公司；JYLC19V搅拌机：九阳股份有限公司；SRH60-70高压均质机：上海菲恰尔分析仪器有限公司；ESJ200-4电子分析天平：沈阳龙腾电子有限公司；FE28pH计：梅特勒-托利多（上海）仪器有限公司；7890A-5975CGC/MS联用仪、DB-WAX弹性石英毛细管色谱柱（30m×0.25 mm×0.25 μm）：美国Agilent公司；萃取头（50/30 t-tm DVB/CAR/PDMS）、手动固相微萃取（SPME）进样器：美国Supelco公司。
1.3 方法
1.3.1 藜麦酸奶加工工艺及操作要点
全脂奶粉→调配→复原乳→添加白砂糖、藜麦浆均质→灭菌→接种→发酵→冷藏后熟→藜麦酸奶
操作要点：
复原乳的制备：将全脂奶粉25 g加入180 mL 70℃的纯净水中，水合10 min即得复原乳。
藜麦浆的制备：精选颗粒饱满颜色均匀的藜麦以1∶5（g∶mL）的料水比加入30℃水中浸泡1 h浸泡后反复清洗，除去其中的杂质。沸水蒸18min，按一定比例与纯净水于打浆机打浆至充分磨匀，过200目筛即得藜麦浆。
均质、灭菌：将藜麦浆、白砂糖按一定比例添加到复原乳中，预热至60～70℃，于70℃、20 MPa条件下均质5 min。采用95℃、10 min杀菌，杀灭有害微生物。
接种：灭菌完成后立即冷却至42℃，将直投式菌粉按一定比例接种至灭菌物料中，充分搅拌均匀，在38～42℃下发酵6～9 h，酸度达到75～85 °T。
冷藏后熟：将接种后的物料快速冷却至20℃后立即放入4℃冰箱进行后熟，后熟时间24h，使其形成良好的风味，即得藜麦酸奶。
1.3.2 藜麦酸奶工艺条件优化
单因素试验：在菌粉添加量为0.3%，发酵温度为40℃，白砂糖添加量为7%的基础上，分别考察藜麦浆添加量（10%、20%、30%、40%、50%）、发酵温度（36℃、38℃、40℃、42℃、44℃）、白砂糖添加量（4%、6%、8%、10%、12%）、菌粉添加量（0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%）、发酵时间（5 h、6 h、7 h、8 h、9 h）对酸奶感官评分及酸度的影响。
正交试验：在单因素试验的基础上，以感官评分为评价指标，采用发酵时间（A）、发酵温度（B）、白砂糖添加量（C）、藜麦浆添加量（D）作为试验因素，优化酸奶工艺，其因素与水平见表1。
表1 藜麦酸奶发酵工艺条件优化正交试验因素与水平
Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for fermentation process conditions optimization of quinoa yogurt
水平 A发酵时间/h B发酵温度/℃C白砂糖添加量/%D藜麦添加量/%1 2 3 7 8 9 38 40 42 6 7 8 20 30 40
1.3.3藜麦酸奶分析检测
感官评定方法[14]：选取10名食品专业相关人员，对藜麦酸奶的色泽、风味、口感、组织状态四个方面进行评分，感官评分满分为100分，具体感官评价标准见表2。
表2 藜麦酸奶感官评分标准
Table 2 Sensory evaluation standard of quinoa yoghurt
项目 评分标准 感官评分/分色泽（25分）组织状态（25分）颜色异常浅灰色、浅白色浅黄色色泽不均匀、呈乳白色色泽均匀、呈乳白色组织粗糙、裂纹、气泡、乳清析出严重、有颗粒组织粗糙、裂纹、气泡、乳清析出组织粗糙、裂纹、无气泡、少量乳清析出组织均匀细腻、表面光滑、无气泡、少量乳清析出组织均匀细腻、表面光滑、无气泡、无乳清析出0～5 5～10 10～15 15～20 20～25 0～5 5～10 10～15 15～20 20～25风味（25分）口感（25分）异常的滋、气味微弱的藜麦味、异常的奶香味异常的藜麦味、纯正的奶香味微弱的藜麦味、纯正的奶香味浓郁的藜麦味、纯正的奶香味口感粗糙、有颗粒、过酸、过甜口感粗糙、有颗粒、稍酸或稍甜细腻、润滑、稍酸或稍甜较细腻、润滑、酸甜适中很细腻、润滑、酸甜适中0～5 5～10 10～15 15～20 20～25 0～5 5～10 10～15 15～20 20～25
理化指标的测定：酸度的测定按照国标GB5009.239—2016《食品酸度的测定》[15]中的方法执行；蛋白质含量测定按照国标GB5009.5—2016《食品中蛋白质的测定》[16]中的方法执行；脂肪含量测定按照国标GB 5009.6—2016《食品中脂肪的测定》[17]中的方法执行；氨基酸含量测定按照国标GB5009.124—2016《食品中氨基酸的测定》[18]中的方法执行。
微生物的测定：按照国标GB 4789—2010《食品微生物学检验乳与乳制品检验》[19]的方法执行。大肠菌群：采用直接计数法计数样品中的大肠杆菌数；乳酸菌：采用稀释平板菌落计数法测定样品中的乳酸菌总数。
风味物质测定采用SPME-GC-MS[20]。
萃取头老化：将固相微萃取的萃取头与进样器连接再将萃取头针管插入气相色谱进样口，推进手柄杆伸出萃取纤维头，270℃条件下老化处理约1 h，直到无色谱峰出现、基线稳定为止，缩回纤维头。固相微萃取：将老化好的萃取头装置插入萃取瓶样品中，推入萃取纤维头1 cm进行顶空吸附萃取，顶空体积约10 mL，温度45℃，磁力加热搅拌时间40 min。进样分析：缩回已完成吸附萃取的纤维头，迅速插GC-MS仪器进样口，推出纤维头，250℃条件下热脱附5 min，进行GC/MS分析。
GC条件：采用程序升温方式，程序升温由常温升至40℃，保持2.5 min，以5℃/min升至200℃，再以10℃/min升至240℃，保持5min；进样口温度250℃；传输线230℃；载气为氦气（He），流速1.0 mL/min；不分流进样。
MS条件：电离方式为电子电离（electronionization，EI）源，电子能量70 eV；离子源温度为250℃，质量扫描范围35～400 amu；发射电流100 A，检测电压1.4 kV。
定性定量方法：利用随机携带Xcalibur工作站美国国家标准技术研究所（national institute of standard sand technology，NIST）2002标准库自动检索各组分质谱数据，对检测结果进行核对与确认定性分析，按照各组分峰面积归一化法计算各组分相对含量。
2 结果与分析
2.1 藜麦磨浆配比的确定
不同藜麦与水的比例对藜麦浆的感官品质的影响结果见表3。
表3 藜麦与水的配比对藜麦浆感官品质的影响
Table 3 Effect of quinoa to water ratio on sensory quality of quinoa pulp
藜麦与水配比（g∶mL） 感官评价1∶3 1∶5 1∶7质地过稠、颜色深，香味浓质地适中、香味浓、颜色乳白偏黄质地过稀，香味过淡，颜色过淡
由表3可知，在藜麦与水配比为1∶3、1∶5、1∶7（g∶mL）的范围内，感官评价先升高再降低，随着水比例的上升藜麦浆香味越来越淡，颜色越来越淡，质地从过稠到过稀并且在料水比1∶5（g∶mL）的时候藜麦浆质地适中、香味浓、颜色乳白偏黄。因此，藜麦浆的料水比选择1∶5（g∶mL）最合适。
2.2 发酵时间对藜麦酸奶品质的影响
考察发酵时间对藜麦酸奶品质的影响，结果见图1。由图1可知，当发酵时间为6～8 h时，随着发酵时间的增加，藜麦酸奶感官评分先增高再降低，酸度先增高后降低，并且在发酵时间为8 h时感官评分最高为89分，此时酸度为88.2°T。这是由于发酵时间过短风味物质没有完全形成，组织状态也没有达到最佳状态，造成风味口感不好酸度不够，发酵时间过长，导致发酵过度，形成了不好的风味，酸奶过酸等问题使品质下降。因此，发酵时间8 h为最佳。
图1 发酵时间对藜麦酸奶品质的影响
Fig.1 Effect of fermentation time on the quality of quinoa yoghurt
2.3 发酵温度对藜麦酸奶品质的影响
考察发酵温度对藜麦酸奶品质的影响，结果见图2。由图2可知，当发酵温度为36～42℃时，随着发酵温度的增加，藜麦酸奶感官评分先增高再降低，酸度先增高后降低，并且在发酵温度为39℃时感官评分最高为90分，此时酸度为88.2°T。这是由于发酵温度过低发酵的速度变慢，风味物质形成受到影响，酸奶质构形成缓慢，造成风味营养成分挥发性成分的丢失，发酵温度过高，导致发酵速度过快，还没来得及良好的反应形成风味物质，使酸奶品质下降。因此，发酵温度为39℃最佳。
图2 发酵温度对藜麦酸奶品质的影响
Fig.2 Effect of fermentation temperature on the quality of quinoa yoghurt
2.4 白砂糖添加量对藜麦酸奶品质的影响
考察白砂糖添加量对藜麦酸奶品质的影响，结果见图3。由图3可知，当白砂糖添加量为36%～42%时，随着白砂糖添加量的增加，藜麦酸奶感官评分先增高再降低，酸度先增高后降低，并且在白砂糖添加量为8%时感官评分最高为88分，此时酸度为89.3°T。白砂糖添加量过低，使酸奶甜度不够，香味淡，并有些涩味，白砂糖添加量过高，导致酸奶过于甜腻，适口性差。因此，白砂糖添加量为8%最佳。
图3 白砂糖添加量对藜麦酸奶品质的影响
Fig.3 Effect of sugar addition on the quality of quinoa yoghurt
2.4 藜麦浆添加量对藜麦酸奶品质的影响
考察藜麦浆添加量对藜麦酸奶品质的影响，结果见图4。由图4可知，当藜麦浆添加量为30%～50%时，随着藜麦浆添加量的增加，藜麦酸奶感官评分先增高再降低，酸度降低，并且在白砂糖添加量为8%时感官评分最高为83分，此时酸度为81.3°T。藜麦浆添加过少，酸奶风味不浓郁，气味淡，产品特色不突出；藜麦浆添加过多造成酸奶产生不愉快气味，组织状态差，口感粗糙，乳清析出严重，气味过重导致感官评分下降。因此，藜麦浆添加量为40%最佳。
图4 藜麦浆添加量对藜麦酸奶品质的影响
Fig.4 Effect of quinoa pulp addition on the quality of quinoa yoghurt
2.5 菌粉接种量对藜麦酸奶品质的影响
考察接种量对藜麦酸奶品质的影响，结果见图5。由图5可知，当菌粉添加量为0.2%～0.3%时，随着藜麦浆添加量的增加，藜麦酸奶感官评分先增高再降低，酸度升高，并且在菌粉添加量为0.3%时感官评分最高为87分，此时酸度为89.3°T。酸奶分层，组织不清晰，菌粉添加过多造成酸奶酸度过高，导致感官评分下降。因此，菌粉添加量为0.3%最佳。
图5 乳酸菌接种量对藜麦酸奶品质的影响
Fig.5 Effect of lactic acid bacteria inoculum on the quality of quinoa yoghurt
2.6 藜麦酸奶工艺条件优化正交试验
表4 藜麦酸奶工艺条件优化正交试验结果与分析
Table 4 Results and analysis of orthogonal experiments for technology conditions optimization of quinoa yogurt
试验号 A B C D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 k1 k2 k3 R 1 1 1 2 2 2 3 3 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 2 3 1 3 1 2 1 2 3 3 1 2 2 3 1感官评分/分 酸度/°T 71.33 72.17 73.5 67.8 73.0 73.8 65.6 60.2 70.6 88.3 84.7 87.6 87.5 88.2 88.9 89.0 88.3 87.5 72.33 49.53 65.47 228 68.24 68.46 72.63 4.39 68.44 70.19 70.67 2.23 71.64 70.52 67.17 4.47
由表4可知，用感官评分作为评价指标时影响藜麦酸奶品质因素的主次顺序为A＞D＞B＞C，藜麦酸奶工艺条件优化后的最佳组合为A1B3C3D1，最佳工艺条件为发酵时间7 h，发酵温度40℃，白砂糖添加量8%，藜麦浆添加量20%，此最佳条件下进行3次验证试验，藜麦酸奶的酸度为84.7 °T，感官评分为89.5分。
2.7 藜麦酸奶品质分析
2.7.1 感官指标
藜麦酸奶色泽均匀、呈乳白色偏黄，组织均匀细腻、表面光滑、无气泡、少量乳清析出，浓郁的藜麦味、纯正的奶香味，口感细腻、润滑、酸甜适中。
2.7.2 理化指标
藜麦酸奶的理化指标及氨基酸含量分析结果分别见表5及表6。
表5 藜麦酸奶理化指标分析结果
Table 5 Analy sisresults of physical and chemical indexes of quinoa yoghurt
样品蛋白质/（g·100 g-1）脂肪/（g·100 g-1）酸度/°TpH值藜麦酸奶 3.18 1.13 84.00 4.35
由表5可知，藜麦酸奶蛋白质含量为3.18 g/100 g，pH值为4.35，酸度为84.00°T，理化指标满足相关国标要求，并且藜麦浆的加入让酸奶更健康、更营养。
表6 藜麦酸奶氨基酸种类与含量分析结果
Table 6 Analysis results of types and contents of amino acid in quinoa yoghurt g/100 g
注：“*”为必需氨基酸。
氨基酸 Asp天冬Thr*苏Ser丝Glu谷Gly甘Ala丙Val*缬Ile*异亮Leu*亮含量氨基酸含量0.26 Tyr酪0.09 0.15 Phe*苯丙0.15 0.17 Lys*赖0.24 0.70 His*组0.09 0.06 Arg精0.11 0.11 Pro脯0.32 0.19 Met蛋0.07 0.16总计3.17 0.31
由表6可知，藜麦酸奶中共检出16种氨基酸，其含量为3.17 g/100 g，比普通酸奶高出0.58 g/100 g，谷氨酸在所有氨基酸种含量最高为0.70 g/100 g。由于藜麦的氨基酸种类及含量均高于牛奶，加入牛奶中共同发酵导致藜麦酸奶氨基酸含量较对照组相比明显增加。亮氨酸增量最高，有助于帮助吸收其他营养物质。结果表明，藜麦酸奶的氨基酸含量丰富且均衡，比普通酸奶的氨基酸含量高，食用价值较高。
2.7.3 微生物指标
乳酸菌数为3.27×106CFU/g。未检出大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌等致病菌，藜麦酸奶微生物指标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》的要求。
2.7.4 藜麦酸奶中挥发性风味成分分析结果
在相同工艺条件下，以不添加藜麦的酸奶为对照，分别对两种酸奶挥发性风味成分进行检测，结果见表7。
表7 藜麦酸奶与不含藜麦的酸奶中主要风味物质的种类及含量
Table 7 Types and contents of main flavor substances in quinoa yoghurt and quinoa-free yoghurt
编号 化合物 保留时间/min对照 藜麦酸奶相对含量/%对照 藜麦酸奶1 2 3 4 5 6 2-庚酮/甲基戊基甲酮正己酸2-壬酮/甲基庚基甲酮戊二酸二甲酯4H-Pyran-4-one,2,3-dihydro-3,5-dihydroxy-6-methyl-安息香酸0.451 5.815 10.445 12.262/14.309 0.611 5.849 10.486 12.293 12.375 13.616 6.47 14.00 4.53 2.22/26.26 0.70 2.46 0.42 0.08 0.34 1.19
续表
编号 化合物 保留时间/min对照 藜麦酸奶7 8 9 1 0 11 12 13 14 14.404 15.368 15.918 16.215 17.139 17.403 19.681/13.88 15.403 15.931 16.072 17.15 17.413 19.529 19.925 15 16 17 18 22.877 24.487/25.245 22.877 24.451 24.684 25.169 19 20 21 31.609 28.624 30.664 27.665 28.565 30.663 2230.84 23 24 25 26 27 28 29/ / /32.213/ / /35.665 31.25 31.838 32.225 33.265 35.386 35.493 35.676 3037.413 31 32 33 34/ /38.784 37.849 38.843 40.767 42.059 35/ / /44.443 36 37 38 39 40 41 42 9.574 10.178 10.938 16.816 23.227 27.421 29.691 43辛酸/羊脂酸5-羟甲基糠醛己二酸二甲酯1,6-己内酰胺丁位辛内酯甲基壬基甲酮/2-十一酮癸酸酞酸二甲酯/邻苯二甲酸二甲酯丁位癸内酯/5-羟基癸酸-delta-内酯月桂酸/十二酸Phthalic acid,allyl ethyl ester酞酸二乙酯/邻苯二甲酸二乙酯丁位十二内酯/5-羟基十二酸-delta-内酯肉豆蔻酸/十四酸Phthalic acid,isobutyl 4-methylpent-2-yl ester Undecanoic acid isopropyl ester,10-hydroxy-11-morpholin-4-yl-十六烷基二甲基叔胺棕榈油酸/9-十六碳烯酸棕榈酸/十六酸2,4-二氨基-6-苯基-1,3,5-三嗪/苯代三聚氰胺油酸/顺式十八碳-9-烯酸对甲氧基肉桂酸辛酯/对甲氧基肉桂酸2-乙基己酯双酚A/二酚基丙烷Pyrimidine-2,4-dione,hexahydro-3,6-dimethyl-1-(4-morpholinobutyl)-二十碳五烯酸甲酯己二酸二乙基己基酯/己二酸二辛酯邻苯二甲酸二异辛酯二十烷反式角鲨烯/全反-2,6,10,15,19,23-六甲基-2,6,10,14,18,22-廿四碳六烯3,5-Octadien-2-one庚酸壬醛壬酸2,4-二叔丁基苯酚2-十五烷酮/2-十五酮1,2-环氧十八烷/十六烷基环氧乙烷邻苯二甲酸二丁酯/酞酸二丁酯32.284/ / / / / / / /相对含量/%对照 藜麦酸奶5.26 2.00 2.02 2.49 0.43 1.60 6.72/1.45 2.81 0.10 0.23 0.06 0.08 0.30 0.11 2.84 2.19/4.60 0.25 0.19 2.46 4.59 0.38 0.67 0.19 0.13 0.93 0.24/ / /0.40 0.96/ / /0.41/ /9.20/ / /0.59 0.19 2.96 0.23 0.31 0.15 0.96 0.19 0.72 71.71 0.26 0.35 1.87 0.34 0.77 0.32 0.40 0.41 0.34 0.26 0.39/ / / / / / / /
由表7可知，相同工艺下，未添加藜麦的酸奶共检出30种挥发性组分，添加藜麦的酸奶中共检出35种挥发性组分，两种酸奶共有20种相同挥发性物质，藜麦酸奶挥发性组分共有35种，主要包括11种脂类、8种酸类、3种酮类、1种醛类和其他杂环类化合物，对藜麦酸奶贡献度最大的是酯类化合物，己二酸二乙基己基酯/己二酸二辛酯含量高71.71%。含量突出的组分还有：酞酸二甲酯/邻苯二甲酸二甲酯4.59%、棕榈酸/十六酸2.96%、5-羟甲基糠醛2.81%；未添加藜麦的酸奶共有30种挥发性组分，主要包括9种脂类、8种酸类、4种酮类、2种醛类和其他杂环类化合物，对酸奶风味贡献度最大的是安息香酸26.26%，其次是正己酸14%，然后是己二酸二乙基己基酯/己二酸二辛酯9.2%。另外，在藜麦酸奶中还检出酞酸二甲酯/邻苯二甲酸二甲酯、十六烷基二甲基叔胺、油酸/顺式十八碳-9-烯酸、二十碳五烯酸甲酯、反式角鲨烯/全反-2,6,10,15,19,23-六甲基-2,6,10,14,18,22-廿四碳六烯等挥发性组分对照组中未检出，所以此类挥发性组分赋予了藜麦酸奶独特风味。
3 结论
以藜麦粉与全脂奶粉为原料制得的藜麦酸奶，通过单因素试验与正交试验优化了藜麦酸奶加工条件得出最佳工艺参数为：接种量3%、白砂糖添加量7%、藜麦浆添加量20%、发酵时间7 h、发酵温度40℃。在该工艺条件下发酵的藜麦酸奶酸度为84.7°T，脂肪含量为1.13 g/100 g，蛋白质含量为3.18g/100g，氨基酸种类为16种，含量为3.17g/100g。采用固相微萃取-气相色谱-质谱联用法（SPME-GC-MS）分析酸奶中主要挥发性风味化合物组成为11种脂类、8种酸类、3种酮类、1种醛类和其他杂环类化合物，共35种，乳酸菌数为3.27×106CFU/g，未检出致病菌；酸奶样品呈乳白偏微黄色，特有藜麦清香味，组织细腻丝滑，感官评分为89.5分，是一款营养丰富、风味独特的杂粮类酸奶，是具有极大开发价值的一款发酵乳制品。
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