答辩论文番茄汁凝固型酸奶的研制.docx
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答辩论文番茄汁凝固型酸奶的研制
番茄汁凝固型酸奶的研制
系别：
生命科学系
学科专业：
食品科学与工程
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*******
运城学院
2011年6月
番茄汁凝固型酸奶的研制
齐英杰
（运城学院生命科学系山西运城044000）
摘要：
以新鲜番茄汁和鲜牛奶为主要原料，研制出了色泽略深、组织状态良好、酸甜可口、富有营养价值和具有独特风味的番茄汁凝固型酸奶，并对发酵过程中的酸度、pH值和粘度变化进行了检测分析。
试验结果表明番茄汁凝固型酸奶的最佳配方和发酵工艺条件为：
番茄汁添加量8%、接种量5%、加糖量7%、42℃发酵4h。
发酵过程中，番茄汁凝固型酸奶的酸度和粘度变化优于普通酸奶，并且随着发酵的进行这种变化愈加明显，成品番茄汁酸奶的酸度、pH值、粘度和乳酸菌量均明显高于普通酸奶，发酵4h后，乳酸菌数可达到1.48×109cfu/mL，是普通酸奶的乳酸菌数的6.7倍。
番茄汁凝固型酸奶具有很大潜力成为一种深受广大消费者喜爱的新型营养保健型酸奶。
关键词：
番茄汁、酸奶、酸度、粘度
Thedevelopmentoftomatojuicesolidifiedyogurt
Qiyingjie
（Life-scienceDepartmentofYunchengUniversityYunchengshanxi044000）
Abstract:
Usingfreshtomatojuiceandmilkasmainrawmaterials,developedatomatojuicesolidifiedyogurtwhichhasslightlydeepcolourandlustre,goodorganizationstate,sweetandsourtasty,nutritiousvalueandtheuniqueflavor.What’smore,Itestandanalysisthechangsoftheacidityandviscositiyduringthefermentationprocess.Thetestresultsshowthatthebestformulaandfermentationconditionsoftomatojuicesolidifiedyogurtisaddingtomatojuice8%,inoculationamount5%,sugar7%,andfermentingfourhoursat42℃.Duringthefermentationprocess,theacidityandviscositychangesoftomatojuicesolidifiedyoghurtissuperiorthanordinaryyogurt,andalongwiththefermentationoftheyogurtthischangebecamemoreapparent.Theacidity,viscosityandLactobacillusquantityofthetomatojuicesolidifiedyoghurtacidity,significantlyhigherthancommonyoghurt,after4hfermentation,thelivingLactobacillusnumbercanreach1.48×109cfu/mL,andissixpointseventimesofthecommonyoghurt.Tomatojuicesolidifiedyoghurthasgreatpotentialtobecomeanewnutritionalhealthyogurtwhichwillbelovedbyagreatmanyofconsumers.
Keywords:
tomatojuice,yoghurt,acidity,viscosity
第1章前言
早在公元前3000多年以前，居住在土耳其高原上的游牧民族就已经开始制作和饮用酸奶了。
今天随着经济的迅速发展和人们健康意识的不断提高，酸奶消费已风靡全球且日益增高。
番茄汁凝固型酸奶的研究顺应了这一消费趋势，它不仅大大提升了酸奶的风味和口感，而且具有独特的营养保健作用，势必成为一种深受广大消费者喜爱的新型营养保健型酸奶。
1.1概述
1.1.1番茄的营养价值和保健功能
番茄是全世界栽培最为普遍的果蔬之一，具有极其丰富的营养成分。
番茄内含多达13种维生素及17种矿物质，其中维生素C含量极其丰富，番茄红素的含量在各种果蔬之中居于首位，是营养价值较高的果蔬之一[1]。
据测定，蛋白质0.7％～1.3％、含糖3％～5.5％、脂肪0.2％～0.3％、有机酸0.15％～0.75％、矿物质0.5％～0.8％、纤维素0.6％～1.6％、果胶质1.3％～2.5％。
平均每100g鲜果中就含有番茄红素0.88～402mg、维生素A0.27mg、维生素B110.03mg、维生素B220.02mg、维生素C18.5～25mg、核黄素0.03mg、硫胺素0.3mg、尼克酸0.6mg、铁0.3mg、磷22mg，此外还含有维生素P、苹果酸、谷胱甘肽、柠檬酸、苹果酸、柠檬酸、锰、铜、锌、碘、锌等[2]。
营养学家们普遍认可，每天只要生食100克以上新鲜蕃茄，就能基本满足人体所日需的维生素和矿物质，并对人体健康和新陈代谢产生极大的促进作用[3]。
番茄有“亲热生津，健胃清食，凉血平肝，清热解毒，养阴凉血”的功效。
适用于牙龈出血、口腔溃疡、高血压、胃热口渴、贫血、发热烦燥、中暑等症。
主要功能可归纳为以下几点：
促进消化的作用；增强机体免疫力和缓解脑疲劳作用；保护皮肤弹性，促进骨骼发育的作用；预防高血压作用；预防动脉硬化冠心病的作用；保护心血管的作用；抗衰老的作用；预防肿瘤作用[4]。
此外番茄汁还是嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的促生长剂，保加利亚乳杆菌番茄复合汁增菌培养基会促进乳酸生长和产酸，缩短凝乳时间，加快酸奶的生产周期，提高成品中乳酸菌含量[6]。
1.1.2酸奶的营养价值和保健功能
酸奶是一种半流体的发酵乳制品，它口味独特、营养丰富，曾被当做一种“长寿饮料”放在药房销售。
酸奶由纯牛奶发酵而成，不仅保留了鲜牛奶的全部营养成分，而且在发酵过程中乳酸菌产生了人体营养所必须的多种维生素，如VB1、VB2、VB6、VB12等，钙、磷在人体中的吸收率也得到了有效提高。
酸奶的保健功能可归纳为以下几点：
鲜奶的营养成分得到改善，而且更易被消化吸收；酸奶对肠道菌群起均衡作用，有助预防衰老和延年益寿；酸奶能降低血清中胆固醇含量；酸奶有抗肿瘤作用；酸奶有抑制肠道致病菌的作用；酸奶对胃病、便秘、糖尿病有一定的疗效作用；酸奶可缓解乳糖不尿症[5]等。
番茄汁凝固型酸奶不仅兼备了酸奶和番茄的营养价值及保健功能，而且可能产生1+1大于2的效果。
主要表现为以下两个方面：
a番茄汁是嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的促生长剂，将番茄和酸奶搭配在一起，酸奶的乳酸菌量会得到很大提高[6]。
b酸奶中的蛋白质成分能促进铁的吸收；而番茄富含铁元素，具有补血的功效；将二者搭配，能提高人体内铁元素的吸收效率，进而更加有效地补血。
1.2国内外研究现状及发展趋势
以果蔬酸奶为代表的新型营养保健型酸奶现今正处于市场高峰期，国内外相关机构对此的研究极多，并且取得了很多成就。
如：
枸杞酸奶（降血脂、增加血红蛋白和抗疲劳抗衰老），决明子酸奶（降血脂、降血压），螺旋藻酸奶（降血脂、增加血红蛋白和抗疲劳），益生南瓜酸奶（对患有高血压、高血糖、视力减弱、肾脏衰弱的有很好保健功能），魔芋林芝酸奶（预防、防治癌症和其它疾病，提高健康水平、增强体质）等等[7]。
21世纪工作压力大且繁忙，人们普遍存在不同程度的贫血现象，但对此针对的酸奶很少。
真正的番茄汁凝固型酸奶目前还很少在市场上出现，国内外市场上所谓的番茄酸奶只是将成品酸奶与番茄汁依个人口味随意搭配而成，既不科学也不方便。
番茄汁凝固型酸奶只有少数科研机构进行了相关研究，如安徽科技学院的张钟和王红兵等人做了番茄汁酸奶的研制，得出的最佳的生产配方为:
鲜牛奶80%、发酵剂2%～3%、番茄汁8%～10%、蔗糖6%、稳定剂0.2%~0.3%。
但过多侧重于感官指标评定，未有对感官指标影响很大的酸度和乳酸菌量做具体研究[8]。
哈尔滨商业大学的段善海等对胡萝卜酸奶发酵终点的酸度做了具体研究，得到了发酵温度和时间对酸度影响的具体数据[9]。
扬州大学谢继志等进行了酸奶保质期中乳酸菌数及酸度的检测与评价，得到了各种酸奶保质期内乳酸菌数及酸度的变化[10]。
万红兵，田洪涛，马乐辉等对保加利亚乳杆菌番茄复合汁增菌培养基的优选研究得到了番茄汁具有增菌作用的结论，结论表明随着番茄汁稀释倍数的增加，保加利亚乳杆菌细胞生长量明显降低，不稀释时，活菌数为1.54×108cfu/mL；稀释4倍时，活菌数却只有3.21×106cfu/mL。
但到现在关于发酵过程中酸度和乳酸菌数的数据研究极少[11]。
随着人们对乳酸菌和铁元素的保健价值的不断重视，番茄汁的产品研究愈加重要。
近年来随着人们对保健酸奶不断增加的热情，保健酸奶的市场一方面迅速扩张，另一方面保健酸奶的推陈出新速度也不断加速。
番茄汁凝固型酸奶作为一种效果良好且价格低廉的新型保健酸奶，预计不久的将来发展前景远大。
1.3主要目的及研究内容
1.3.1主要目的
本课题预期先得到番茄汁凝固型酸奶的最佳配方和工艺条件，然后对发酵过程和成品的酸度、pH值、粘度及成品的乳酸菌数进行研究，获得番茄汁凝固型酸奶与普通酸奶的具体数据并分析，为大规模的番茄汁凝固型酸奶的生产提供理论依据。
1.3.2研究内容
（1）番茄汁凝固型酸奶的最佳配方和工艺条件。
以感官指标作为单因素试验的判分标准，以感官指标和酸度作为正交试验的判分标准，用正交试验的方法得到配方。
（2）对番茄汁凝固型酸奶发酵过程及成品进行检测。
得到发酵过程中酸度、pH值及黏度变化准确真实的数据。
得到成品酸度、pH值、粘度和乳酸菌数准确真实的数据。
第2章试验材料、仪器与方法
2.1材料与仪器
2.1.1试验材料、菌种与试剂
市售新鲜成熟番茄、鲜牛奶、优质白糖。
菌种：
食品工艺实验室保存。
MRS培养基：
蛋白胨1%、牛肉膏1%、葡萄糖3%、乙酸钠0.15%、酵母膏0.15%、柠檬酸二铵0.12%、K2HPO40.12%、MgSO40.102%、Tween800.11%、琼脂1.5%-2%（pH6.15、121℃、30min灭菌）。
试剂：
氢氧化钠、酚酞、吐温80、硫酸氢二钾、硫酸镁、次甲基蓝、硫酸铜、柠檬酸三铵、酒石酸钾钠、亚铁氰化钾、纯葡萄糖、浓盐酸、乙酸铅、草酸钠（固体）等分析纯（A.R）。
牛肉膏、蛋白胨等化学纯（B.R）。
2.1.2主要仪器与设备
洁净工作台
SHJ
上海江龙仪表电子有限公司
不锈钢手提式灭菌锅
DSX－280A
上海申安医疗器械厂
榨汁机
JYL－B
江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司
恒温恒湿箱
SPX－250C
上海博讯实业有限公司
电子天平
TD
天津市天马仪器厂
电磁炉
C21S02
苏泊尔电器
数控恒温水浴锅
HH－4
江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司
酸度计
PHS－3C
江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司
胶体磨
DJN
上海东华高压均质机厂
旋转粘度计
NDJ-1
上海方瑞仪器有限公司
平板计数器
IUL
2.2试验方法
2.2.1工艺流程
（1）番茄汁的制作
番茄的挑选→浸泡清洗→沸水去皮→切块→榨汁→均质→装罐→冷藏备用[12]。
（2）发酵剂的制备
新鲜纯奶分装→高压灭菌→接入菌种→发酵至凝固→低温16h后熟，活化3次→冷却→冷藏备用[13]。
（3）凝固型番茄汁酸奶的制作
容器高压灭菌→冷却
↓
按比例加入新鲜纯牛奶、番茄汁、白砂糖搅拌均匀→水浴加热→冷却→无菌灌装→接种→发酵→冷却→冷藏16h后熟→成品
注：
冷藏温度4℃.
2.2.2单因素试验
以感官评定作为判断依据，同时记录并观察各因素对酸度的影响，判断酸度是否可以作为一个快速测量的参考指标，与嗜好性较强的感官评定一起作为正交试验的判断标准。
注：
试验次数三次，每个水平做三个平行。
（1）发酵时间对番茄汁酸奶品质的影响
根据酸奶生产的配方暂定基础配方进行试验，配方如下：
鲜牛奶80%、发酵剂3%，鲜番茄汁10%、加糖7%，严格按照上述工艺流程进行单因素试验操作，置于42℃恒温发酵箱中分别发酵3h、3.5h、4h、4.5h、5h，冷藏16h充分后熟，对成品进行感官评定，测量酸度，确定最佳发酵时间。
（2）接种量对番茄汁酸奶品质的影响
根据酸奶生产的配方暂定基础配方进行试验，配方如下：
鲜牛奶80%、鲜番茄汁10%、加糖7%，严格按照上述工艺流程进行单因素试验操作，接种量分别为2%、3%、4%、5%、6%，置于42℃恒温发酵箱中发酵3h，冷藏16h充分后熟，对成品进行感官评定，测量酸度，确定最佳发酵时间。
（3）加糖量对番茄汁酸奶品质的影响
根据酸奶生产的配方暂定基础配方进行试验，配方如下：
鲜牛奶80%、发酵剂3%，鲜番茄汁10%、严格按照上述工艺流程进行单因素试验操作，加糖量分别为3%、5%、7%、9%、11%，置于42℃恒温发酵箱中发酵3h，冷藏16h充分后熟，对成品进行感官评定，测量酸度，确定最佳发酵时间。
（4）番茄汁添加量对番茄汁酸奶品质的影响
根据酸奶生产的配方暂定基础配方进行试验，配方如下：
鲜牛奶80%、发酵剂3%，加糖7%，严格按照上述工艺流程进行单因素试验操作，番茄汁添加量量分别为6%、8%、10%、12%、14%，置于42℃恒温发酵箱中发酵3h，冷藏16h充分后熟，对成品进行感官评定，测量酸度，确定最佳发酵时间。
2.2.3正交试验
由单因素试验的结果确定番茄汁酸奶的发酵时间、接种量、加糖量和番茄汁添加量为主要影响因素，为了进一步了解这四个因素相互之间的影响，每个因素选三个适宜的水平，进行四因素三水平正交试验。
注：
试验次数五次，每个水平做三个平行。
表2.1番茄汁酸奶正交试验因素水平表
水平
因素
A发酵时间（h）
B接种量（%）
C加糖量（%）
D番茄汁添加量（%）
1
2
3
3.5
4
4.5
4
5
6
7
9
11
6
8
10
2.2.4番茄汁酸奶成分的测定
（1）酸度的测定
准确称取10mL搅拌均匀的番茄汁酸奶/普通酸奶，置于锥形瓶中，用蒸馏水冲洗量筒后倒入锥形瓶中，添加蒸馏水至60mL，混合均匀，加入4-5滴酚酞指示剂，用0.1mol/LNaOH标准溶液滴定至微红。
记录消耗的0.1mol/LNaOH毫升数，计算100mL番茄汁酸奶/普通酸奶的酸度ºT[14]。
（2）pH值的确定
使用校准后的PHS－3C型酸度计直接测量。
（3）粘度的测定
使用校准后的NDJ-1型旋转粘度计直接测定。
（4）乳酸菌数的测定
使用平板计数法，与恒温箱中37℃培养72h，用平板计数器计数。
2.2.5评定指标
（1）感官评分标准
由十位感官评定员对番茄汁酸奶进行感官评定[15]，感官判分标准见表2.2。
表2.2感官评分标准表
项目
好（80-100分）
较好（70-80分）
一般（60-70分）
差（60分以下）
香气与滋味（20%）
酸甜可口，略有番茄汁味，无异味（16-20分）
酸甜可口，番茄汁味不足或重（14-16分）
酸味不足或甜味太重（12-14分）
无酸奶特有风味（12分以下）
口感（20%）
润滑爽口、无沙、涩等口感（16-20分）
无沙、涩等口感（14-16分）
略有沙、涩等不良口感（12-14分）
沙、涩等不良口感较重（12分以下）
气味（20%）
酸奶芳香味和略有番茄汁味，无不良气味（16-20分）
酸奶芳香味稍有不足、无异味（14-16分）
酸奶芳香味稍有不足、有异味（12-14分）
酸奶芳香味缺乏、有异味（12分以下）
组织结构（40%）
组织均匀细腻、凝乳结实、无杂质、粘度适宜（32-40分）
组织较均匀细腻、粘度适宜、无杂质、放置有极少量乳清析出（28-32分）
组织略粗、粘度适宜、无杂质、放置有少量乳清析出（24-28分）
放置一段时间后，大量上清液析出，分成且组织粗糙（24分以下）
（2）番茄汁酸奶发酵终点判断
表2.3番茄汁酸奶理化指标参考表
项目
国家标准[16]
酸度，ºT
乳酸菌含量，cfu/mL
凝乳
≥70ºT
≥1×106cfu/mL
90%以上凝乳，允许少量乳清析出。
第3章试验结果与分析
3.1单因素试验结果与分析
3.3.1发酵时间对番茄汁酸奶品质的影响
不同发酵时间对番茄汁酸奶品质影响的结果见图3.1。
由图3.1可清楚看出发酵时间对番茄汁酸奶品质的影响，发酵时间在3h-4h范围之间，感官评定的分数呈上升趋势，发酵时间在4h达到最大值，发酵时间超过4h，感官评定的分数呈下降趋势。
发酵时间在3h-5h范围之间酸度与发酵时间成正相关且增长明显。
综合以上结果可得出：
a发酵时间过短致使发酵不完全，影响番茄汁酸奶品质；同样，发酵时间过长致使发酵过度，番茄汁酸奶品质受到影响。
番茄汁酸奶的最佳发酵时间为4h。
b发酵时间对酸度影响程度较大。
3.3.2接种量对番茄汁酸奶品质的影响
不同接种量对番茄汁酸奶品质影响的结果见图3.2。
由图3.2可清楚看出接种量对番茄汁酸奶品质的影响，接种量在2%-5%范围之间，感官评定的分数呈上升趋势，接种量在5%达到最大值，接种量超过5%，感官评定的分数呈下降趋势。
接种量在2%-6%范围之间酸度与接种量成正相关且增长明显。
综合以上结果可得出：
a发酵剂过少致使发酵不完全，影响番茄汁酸奶品质；同样，发酵剂过多致使发酵过度，番茄汁酸奶品质受到影响。
番茄汁酸奶的最佳接种量为5%。
b接种量对酸度影响程度较大。
3.3.3加糖量对番茄汁酸奶品质的影响
不同加糖量对番茄汁酸奶品质影响的结果见图3.3。
由图3.3可清楚看出加糖对番茄汁酸奶品质的影响，加糖量在5%-9%范围之间，感官评定的分数呈上升趋势，加糖量在9%达到最大值，加糖量超过9%，感官评定的分数呈下降趋势。
加糖量在5%-7%，11%-13%范围之间酸度基本一致,7%-11%范围之间酸度与加糖量成正相关且增长较明显。
综合以上结果可得出：
a加糖量过少，甜度不足；加糖量过多，甜味太重。
番茄汁酸奶的最佳加糖量为9%。
b加糖量对酸度存在一定程度的影响。
3.3.4番茄汁添加量对番茄汁酸奶品质的影响
不同番茄汁添加量对番茄汁酸奶品质影响的结果见图3.4。
由图3.4可清楚看出番茄汁添加量对番茄汁酸奶品质的影响，番茄汁添加量在6%-8%范围之间，感官评定的分数呈上升趋势，番茄汁添加量在8%达到最大值，番茄汁添加量超过8%，感官评定的分数呈下降趋势。
番茄汁添加量在6%-14%范围之间酸奶酸度变化趋势呈现M型，出现两次升降，两次重复试验结果基本保持一致。
这与万红兵，田洪涛，马乐辉等对保加利亚乳杆菌番茄复合汁增菌培养基的优选研究的试验结果有所偏差，出现原因有待进一步研究。
综合以上结果可得出：
a番茄汁添加量过少，番茄味不足；番茄汁添加量过多，番茄味太重。
番茄汁酸奶最佳番茄汁添加量为8%。
b可以肯定番茄汁对酸度存在影响且影响程度较大。
3.2正交试验结果结果与分析
单因素试验结果表明发酵时间、接种量、加糖量和番茄汁添加量均对酸度有不同程度的影响，所以酸度可以作为一个快速测量的参考指标与嗜好性较强的感官评定一起作为正交试验的评分标准。
番茄汁酸奶正交试验结果见表3.1。
从表3.1可以看出以酸度评定为标准，影响番茄汁酸奶品质的主要因素顺次为：
发酵时间A＞接种量B＞番茄汁添加量D＞加糖量C；以酸度评定为标准的番茄汁酸奶的最佳配方为A2B2C1D3。
即发酵时间为4h，接种量为5%，加糖量为7%，番茄汁添加量10%，发酵温度42℃。
以感官评定为标准，影响番茄汁酸奶品质的主要因素顺次为：
番茄汁添加量D＞发酵时间A＞接种量B＞加糖量C；以感官评定为标准的番茄汁酸奶的最佳配方为A2B2C3D2。
即发酵时间为4h，接种量为5%，加糖量为11%，番茄汁添加量8%，发酵温度42℃。
酸奶生产中终点判断酸度只需达到国家标准70ºT即可，并不是越高越好。
酸度评定与感官评定得出最佳番茄汁配方发酵时间与接种量相同（发酵时间4h，接种量5%），加糖量与番茄汁添加量不同。
这是由于发酵时间和接种量是酸度的主要影响因素，酸度指标不受嗜好性影响，数据较稳定；番茄汁添加量和接种量是感官指标的主要影响因素，感官指标受嗜好性影响较大，每个感官测评员的标准都会有不同程度的差异，准确度较模糊。
表3.1番茄汁酸奶正交试验表
试验号
因素
酸度
（ºT）
感官评定分数
（100分）
A发酵时间（h）
B接种量（%）
C加糖量（%）
D番茄汁添加量（%）
1
3.5
4
7
6
67
65
2
3.5
5
9
8
67
81
3
3.5
6
11
10
64
80
4
4
4
9
10
81
79
5
4
5
11
6
78
83
6
4
6
7
8
73
86
7
4.5
4
11
8
71
77
8
4.5
5
7
10
76
78
9
4.5
6
9
6
62
71
酸度
（ºT）
K1
198
219
216
207
A＞B＞D＞C
A2B2C1D3
K2
232
221
210
211
K3
209
199
213
221
k1
66.00
73.00
72.00
69.00
k2
77.33
73.67
70.00
70.33
k3
69.67
66.33
71.00
73.67
R
11.33
7.34
2.00
4.67
感官评定分数
（100分）
K1
226
221
229
219
D＞A＞B＞C
A2B2C3D2
K2
248
242
231
244
K3
226
237
240
237
k1
75.33
73.67
76.33
73.00
k2
82.67
80.67
77.00
81.33
k3
75.33
79.00
80.00
79.00
R
7.34
7.00
3.67
8.33
注：
Ki为各因素第i水平之和；ki为各因素同一水平的平均值；R=maxki-minki。
3.3对比试验一结果与分析
通过酸度评定得出的影响番茄汁品质的主要因素为A和B，最佳番茄汁酸奶工艺参数为A2B2C1D3；通过感官评定得出的影响番茄汁品质的主要因素
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