生姜（Zingiber officinale Rosc）是姜科（Zingiberaceae）姜属植物的根茎[1]，是人们熟悉和常用的佐食调味佳品[2]，生姜富含姜黄素[3]等营养物质，除供食用外，也经常被用于中医药研究和治疗，多用于风寒感冒、咳嗽、腹胀、泄泻等[4]。是集营养、调味、保健于一身，自古被医学家视为药食同源的保健品。红糖是一种非分蜜糖[5]，含有大量糖蜜[6]，因没有经过高度精练，几乎含有蔗汁中的全部成分，除了具备糖的功能外，还含有维生素、微量元素（如铁、锌、锰、铬等）[7]及大量的苏氨酸、天冬氨酸、组氨酸等多种人体必需氨基酸[8]。
生姜红糖是一种功能性红糖[9]，目前国内很少对其进行提纯开发高端产品[10]。在国内乳制品行业，生姜红糖的应用少之又少，发酵乳市场更是几近为零，而生姜红糖水作为一种驱寒暖胃的偏方，却被广为人知。本研究将生姜与红糖搭配后应用到发酵乳中，以保加利亚乳杆菌（Lactobacil-lus bulgaricus）为发酵剂，研制生姜红糖风味发酵乳，不仅可以增加发酵乳产品的营养价值，还可以开发生姜红糖的附加值，极具市场发展前景。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
全脂牛乳（蛋白质＞3.1%）、白砂糖、红糖、生姜汁：市购；保加利亚乳杆菌（Lactobacillus bulgaricus）Premium 1.0（含量1×1011）：丹麦科汉森公司。
体积分数为95%乙醇、氢氧化钠、硫酸（均为分析纯）：广州化学试剂厂；厌氧产气袋、厌氧盒：日本三菱化学株式会社；酚酞（指示剂）：天津市百世化工有限公司；异戊醇（分析纯）：天津市大茂化学试剂厂；定氮片：瑞士FOSS公司。
1.2 仪器与设备
JJ2000B电子天平：常熟市双杰测试仪器厂；WPE45恒温水浴锅、HPP1恒温恒湿培养箱：德国Memmert公司；APV1000均质机：APV（中国）有限公司；RW20数显电动搅拌机：德国IKA公司；8200凯氏定氮仪：瑞士FOSS公司；FUNCE GERBER盖博乳脂计、FUNCE GERBER离心机：德国GERBER公司；S220 酸度计：梅特勒-托利多（上海）有限公司；LC-20AD/T高效液相色谱仪：日本岛津公司。
1.3 试验方法
1.3.1 生姜红糖风味发酵乳的工艺流程及操作要点
全脂牛乳、白砂糖、红糖、生姜汁→配料→均质→杀菌→冷却→接种→发酵→破乳→冷却→灌装→冷藏→成品
操作要点：
原辅料混合配料：先将全脂牛乳预热至45～50 ℃，在搅拌（450～600 r/min）过程中加入其他配料，并搅拌15～20 min，使得物料均匀分散。
均质：在60～65 ℃、18～20 MPa进行均质，可破碎乳脂肪球，使乳脂肪均匀且充分的分散在奶中，防止脂肪上浮，也可使其口感更加细腻，提高乳香味。
菌种的活化：10 g脱脂奶粉溶于80 mL 45 ℃的温水中，加热煮沸后冷却至43 ℃，加入10 g菌种Premium 1.0，制成菌种液待用。
杀菌：90～95 ℃杀菌5 min后，冷却至（43±1）℃接种菌种液1 mL至1 L原料中，混匀。
发酵：发酵温度（43±1）℃，酸度要求＞70°T，到达终点后冷却至18～20 ℃。发酵时长约为5～7 h，酸度＞70°T时，即可停止发酵。
冷藏：灌装完毕后立即在4～6 ℃条件冷藏，即得生姜红糖风味发酵乳。
1.3.2 生姜红糖风味发酵乳的工艺条件优化
（1）单因素试验[11]：白砂糖添加量分别为4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6.0%，红糖添加量分别为3.0%、3.5%、4.0%、4.5%、5.0%，生姜汁添加量分别为1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%，发酵时间分别为4.0 h、4.5 h，5.0 h，5.5 h、6.0 h，研制生姜红糖风味发酵乳。测定发酵成品的酸度，并对其进行感官评价，分别考察白砂糖添加量、红糖添加量、生姜汁添加量及发酵时间对生姜红糖风味发酵乳品质的影响。
（2）正交试验：以感官评分为评价指标，选择影响产品品质的4个主要因素：白砂糖添加量（A）、红糖添加量（B）、生姜汁添加量（C）和发酵时间（D），根据单因素试验中的结果，设计4因素3水平L9（34）的正交试验，正交试验因素与水平见表1。
表1 生姜红糖风味发酵乳工艺优化正交试验因素与水平
Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for process optimization of ginger brown sugar flavor fermented milk
1.3.3 分析测定
（1）感官评价：根据《食品感官评定》[12]，以及中国乳制品工业行业规范RHB 103《酸牛乳感官质量评鉴细则》[13]，制定生姜红糖风味发酵乳的感官评价标准，满分100分，见表2。
表2 生姜红糖风味发酵乳感官评价标准
Table 2 Sensory evaluation standards of ginger brown sugar flavor fermented milk
（2）理化指标：产品中理化指标按照国标GB 19302—2010《食品安全国家标准发酵乳》中理化指标检测方法，测定蛋白质、脂肪和酸度，其中蛋白质的测定采用凯氏定氮法[14]，脂肪的测定采用盖博法[15]，酸度的测定采用酚酞指示剂法[16]。
（3）微生物指标：产品中微生物指标按照国标GB19302—2010《食品安全国家标准发酵乳》中微生物限量的要求，检测大肠菌群、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、霉菌和酵母，其中大肠菌群的检测方法参考国标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》中平板计数法[17]，金黄色葡萄球菌的检测方法参考国标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》中定性检验[18]，沙门氏菌的检测方法参考国标GB 4789.4—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验沙门氏菌检验》[19]，霉菌和酵母的检测参考国标GB4789.15—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验霉菌和酵母计数》[20]。产品中乳酸菌数指标检测方法参考国标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》[21]。
2 结果与分析
2.1 工艺条件优化单因素试验结果
2.1.1 白砂糖添加量对产品品质的影响
图1 白砂糖添加量对发酵乳品质的影响
Fig.1 Effect of sugar addition on the quality of fermented milk
由图1可知，随着白砂糖添加量在4.0%～5.5%范围内的上升，感官评分随之增高；感官评分在白砂糖添加量为5.5%的时候最高，为89分，此时产品风味最佳；白砂糖添加量＞5.5%之后，感官评分随之下降。而白砂糖的添加量对产品酸度的影响不明显。因此，最佳白砂糖添加量为5.5%。
2.1.2 红糖添加量对产品品质的影响
随着红糖添加量在3.0%～3.5%的变化，感官评分随之增高；感官评分在红糖添加量为3.5%的时候最高，为88分；红糖添加量＞3.5%之后，感官评分随之下降。而红糖的添加量对酸度的影响相对较小。因此，最佳红糖添加量为3.5%。
图2 红糖添加量对发酵乳品质的影响
Fig.2 Effect of brown sugar addition on the quality of fermented milk
2.1.3 生姜汁的添加量对产品品质的影响
随着生姜汁添加量在1.5%～2.5%的变化，感官评分随之增高；生姜汁添加量为2.5%时感官评分最高，为89分，产品风味最佳；生姜汁添加量＞2.5%之后，感官评分随之下降。而红糖的添加量对酸度的影响相对较小。因此，生姜汁的最佳添加量为2.5%。
图3 生姜汁添加量对发酵乳品质的影响
Fig.3 Effect of ginger juice addition on the quality of fermented milk
2.1.4 发酵时间对产品品质的影响
由图4可知，发酵时间在4.0～4.5 h范围内增加时，感官评分随之增高；发酵时间在4.5 h时感官评分最高，为87分，产品风味最佳，酸甜可口；发酵时间＞4.5 h之后，感官评分随之下降。当发酵时间在4.0～5.5 h范围内增加时，酸度随之增高，而当发酵时间＞5.5 h以后，酸度几乎无变化。因此，最佳发酵时间为4.5 h。
图4 发酵时间对发酵乳品质的影响
Fig.4 Effect of fermentation time on the quality of fermented milk
2.2 工艺条件优化正交试验结果与分析
在单因素试验基础上，以感官评分为考察指标，白砂糖添加量（A）、红糖添加量（B）、生姜汁添加量（C）和发酵时间（D）为影响因素，设计4因素3水平L9（34）的正交试验，正交试验结果与分析见表3，方差分析见表4。
由表3可知，4个因素对生姜红糖风味发酵乳感官评分的影响顺序为红糖添加量（B）＞生姜汁添加量（C）＞白砂糖添加量（A）＞发酵时间（D），最佳工艺条件组合为A1B2C2D3，即白砂糖添加量为5.0%，红糖添加量3.5%，生姜汁的添加量2.5%，发酵时间5.0 h。在此最佳工艺条件下进行3次平行验证试验，感官评分为93分，酸度为74.8°T。
以感官评分为评价指标的正交试验结果进行方差分析，分析结果见表4。由表4可知，红糖添加量和生姜汁添加量对感官评分影响结果显著（P＜0.05），而白砂糖添加量和发酵时间对结果影响均不显著（P＞0.05）。
表3 生姜红糖风味发酵乳工艺条件正交试验结果与分析
Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for ginger brown sugar flavor fermented milk process optimization
表4 正交试验结果方差分析
Table 4 Variance analysis of orthogonal experiments results
注：“*”表示对结果影响显著（P＜0.05）。
2.3 产品品质指标的分析
生姜红糖风味发酵乳，色泽呈红褐色。口感细腻嫩滑、酸甜适中、红糖风味浓郁不发腻，生姜风味明显且辣感舒适；组织状态良好，无乳清水析出，质地细腻均匀。成品感官评分为93分。
生姜红糖风味发酵乳，其蛋白质含量为（2.89±0.014）%，脂肪含量为（3.17±0.011）%，酸度为74.8°T。
在最佳组合下制得的生姜红糖风味发酵乳，其乳酸菌总数为5.1×108 CFU/g，大肠菌群、霉菌、酵母菌、金黄色葡萄球菌和沙门氏菌均未检出。
生姜红糖风味发酵乳质量指标满足国标GB 19302—2010《食品安全国家标准发酵乳》中要求。
3 结论
通过单因素试验和正交试验确定生姜红糖风味发酵乳的最佳工艺条件为白砂糖添加量5.0%，红糖添加量3.5%，生姜汁的添加量2.5%，发酵时间为5.0 h。在此优化工艺条件下，产品色泽呈红褐色，组织细腻均匀，酸甜适中，口感顺滑，红糖风味浓郁不发腻，生姜风味明显且辣感舒适，且具有红糖相应的色泽，感官评分为93分，酸度为74.8°T，理化指标和微生物指标均符合国标GB 19302—2010《食品安全国家标准发酵乳》要求。
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