Study on Peony Pure Dew Nutritional Yogurt and Quality Analysis
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摘要: 以牡丹花纯露添加量、发酵剂接种量、白砂糖添加量为单因素指标，牡丹花纯露酸奶的酸度、pH、持水力、质构特性及感官评分为考核指标，利用响应面分析法对牡丹花纯露酸奶发酵配方进行优化，并对产品的理化指标、微生物指标及抗氧化活性进行分析。结果表明，牡丹花纯露酸奶的最佳发酵配方为牡丹花纯露添加量4.0%，发酵剂接种量0.2%，白砂糖添加量7%，在此优化工艺条件下牡丹酸奶的感官评分为96分，与预测值（96.242分）相近；牡丹花纯露酸奶的硬度3.892 N，弹性0.9985 mm，胶黏性3.275 N，凝聚性0.851，粘度1.43 mJ，均优于未添加牡丹花纯露的酸奶；牡丹花纯露酸奶持水力为81.5%，pH4.23，蛋白质含量3.01 g/100 g，脂肪含量2.88 g/100 g，酸度78.85°T，乳酸菌数为1.5×108 CFU/mL，大肠杆菌未检出，检测结果均符合食品安全国家标准；牡丹花纯露酸奶（浓度为25 mg/mL时）对DPPH和羟自由基的清除率分别为63.2%、59.5%，抗氧化能力显著优于原味酸奶。牡丹花纯露酸奶具有更好的品质和较强的抗氧化活性。Abstract: Taking the addition amount of peony dew, the inoculation amount of starter and the addition amount of granulated sugar as single factor indexes, and the acidity, pH, water holding capacity, texture characteristics and sensory score of peony dew yogurt as evaluation indexes. The fermentation formula of peony dew yogurt was optimized by response surface analysis, and the microbial index, physical and chemical index and antioxidant activity of the product were analyzed. The results showed that the optimum fermentation formula of Peony flower yogurt was peony flower dew 4.0%, starter inoculum 0.2%, granulated sugar 7%. Under the optimized process conditions, the sensory score of peony yogurt was 96, which was close to the predicted value (96.242 points). The hardness, elasticity, viscosity, cohesion and viscosity of peony dew yoghurt were 3.892 N, 0.9985 mm, 3.275 N, 0.851 and 1.43 mJ, respectively, and the indexes were better than those of peony dew yoghurt. The water holding capacity of peony dew yoghurt was 81.5%, pH was 4.23, protein content was 3.01 g/100 g, fat content was 2.88 g/100 g, acidity was 78.85°T, and the number of lactic acid bacteria was 1.5×108 CFU/mL, Escherichia coli was not detected, and the test results met the national food safety standards. The scavenging rates of DPPH and hydroxyl radical of peony dew yoghurt (When the mass concentration was 25 mg/mL) were 63.2% and 59.5%, respectively. The antioxidant capacity was significantly better than that of original yoghurt. Peony juice yogurt has better quality and strong antioxidant activity.
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Keywords:
- peony /
- fermentation process /
- texture properties /
- sensory score /
- antioxidant activity /
- Lactobacilli count
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牡丹（Paeonia suffruticosa Andr.）是我国特有的木本名贵花卉，以洛阳、菏泽最富盛名。丹凤牡丹花2013年被国家卫计委批准为新食品原料[1]。牡丹花含有功能性成分和营养元素，具有极高的食用、药用价值[2]。牡丹花中富含多种活性成分，具有增强免疫力、杀菌、活血、降血压等功效[3-5]。牡丹花中含有的原花色素，是目前世界上已知抗氧化活性最强的物质[6]。
牡丹花纯露是牡丹花通过蒸馏后分离出来的牡丹花水，不仅具有牡丹花清香，还有美白和抗氧化等作用。毛文岳等[7]对丹凤牡丹花纯露的抗氧化性能进行研究，结果表明牡丹花纯露对DPPH自由基具有很好的清除作用，且抗氧化效果优于玫瑰花纯露。近年来牡丹花被广泛应用于食品、化妆品行业，相继开发精油、花茶、果脯等产品[8-10]，而纯露产品的研发相对较少，以露酒[11]为主，受众较窄。
酸奶作为一种深受大众喜爱的食品，它是以新鲜牛乳、羊乳或复原乳为原料，加入各种辅料，经均质、杀菌，利用乳酸菌通过发酵、后熟而得到的一种具有特殊风味的乳制品[12]。发酵不仅可以使酸奶中的钙转化为更易于人体吸收的水溶性钙离子[13]，还可以使酸奶中产生游离氨基酸、多肽，以及大量维生素等[14]。同时，乳酸菌发酵产生的乳酸，可大大降低乳糖不耐的风险，尤其适用于乳糖不耐症和胃肠道功能紊乱者；长期食用，可以提高人体免疫力，延缓衰老[15]。随着人民追求“营养、健康与色香味”并重，原味发酵酸奶因口感单一，已不能满足消费者的需求。近年较多报道相继研发出谷物、果蔬等风味酸奶，如山药山楂酸奶、玫瑰酸奶、紫薯葛根酸奶等[16-18]。目前，基于牡丹花纯露开发的风味营养酸奶仍未见研究报道。
本研究将牡丹花和酸奶有机结合，既保留了酸奶的营养价值，又赋予了其牡丹花的特有风味。以自制牡丹花纯露作为原材料，通过单因素分析及响应面法探索牡丹花纯露酸奶的发酵工艺，对牡丹花纯露酸奶的理化、微生物指标及抗氧化活性进行分析，以期为牡丹花酸奶的进一步研究开发提供参考依据。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
丹凤牡丹花 洛阳祥和牡丹科技有限公司；牛奶 丹尼斯购物超市；白砂糖 厦门古龙食品有限公司；乳酸菌（食品级） 北京川秀科技有限公司。
EZ-test质构仪 日本岛津公司；BXS-400型可扩展试验箱 上海博讯实业有限公司医疗设备厂；DW纯露精油机 杭州正久机械制造股份有限公司；FJ-200型高速均质机 上海标本模型厂。
1.2 实验方法
1.2.1 牡丹花纯露酸奶的制备工艺流程
牡丹花纯露酸奶制备工艺流程图及关键步骤参数如图1所示。
1.2.2 操作要点
1.2.2.1 牡丹花纯露的制备
将丹凤牡丹花清洗、破壁处理后，投入蒸馏釜中，加入纯净水，通过蒸汽加热加压蒸馏，蒸汽通过冷凝器，进入油水分离器。上层油即为精油，下层水循环进入蒸馏釜继续加热蒸馏，循环往复直到精油提取完毕，牡丹花水即为纯露，用消毒过的容器盛放，冷藏备用[19]。
1.2.2.2 加热
将纯牛奶倒入锅中加热至60 ℃加入白砂糖，溶解后加入纯露，倒入消毒容器中。
1.2.2.3 均质
将加入白砂糖和纯露的酸奶，搅拌均匀预热到65 ℃，在压力20 MPa下均质10 min[20]。通过均质使原料充分混合，减小脂肪球直径，防止脂肪球上浮以提高乳酸菌的稳定性和稠度，使酸奶质地细腻。
1.2.2.4 杀菌
将均质后的混合乳用保鲜膜密封好，放入90 ℃恒温水浴锅中，灭菌15 min。杀菌作用：杀灭原料中的其他杂菌，确保乳酸菌的正常生长繁殖不受抑制[21]；高温还可以使蛋白变性，改善组织状态，增加蛋白持水力及酸奶粘稠感，防止乳清析出[22]。
1.2.2.5 冷却、接种
将灭菌后的混合乳迅速冷却至42 ℃，在无菌条件下接种，将乳酸菌添加到均质后的混合乳中，搅拌使菌种充分混匀。
1.2.2.6 发酵
将接种后的酸奶放入42 ℃培养箱进行发酵培养，发酵7 h，直至乳液凝固[23]。
1.2.2.7 冷藏后熟
将发酵好的酸奶取出置于4 ℃冰箱冷藏后熟，24 h取出即为牡丹花酸奶成品。二次发酵使乳酸进一步转化，促进香味物质产生，使酸奶的口感和风味俱佳。
1.2.3 单因素实验
以酸度、pH、持水性、感官评分及质构特性为指标，固定发酵剂接种量0.25%，白砂糖添加量8%，考察牡丹花纯露最佳添加量（2.4%，3.2%，4.0%，4.8%，5.6%）。
固定牡丹花纯露添加量3.2%，白砂糖添加量8%，考察发酵剂最佳接种量（0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%）。
固定牡丹花纯露添加量3.2%，发酵剂接种量0.2%，考察白砂糖最佳添加量（6%，7%，8%，9%，10%），以上操作均在恒温培养箱42 ℃、发酵7 h条件下进行试验。
1.2.4 响应面试验设计
在单因素实验结果基础上，利用Design-Expert 8.0.5软件，依据Box-Behnken试验设计原理，以牡丹花纯露添加量、发酵剂接种量以及白砂糖添加量为自变量，以感官评分为响应值，进行响应面分析。试验因素水平表见表1。
表 1 响应面试验因素及水平设计Table 1. Response surface test factors and horizontal design水平 因素 A 牡丹花纯露添加量（%） B 发酵剂接种量（%） C 白砂糖添加量（%） −1 3.6 0.15 7 0 4.0 0.20 8 1 4.4 0.25 9 1.2.5 牡丹花纯露酸奶品质指标测定
1.2.5.1 感官评价
邀请20名专业人员对酸奶进行感官品尝，感官评价标准参考刘婕等[23]并稍作修改，按照表2评分标准进行评分，取20人的平均值作为最终分数。
表 2 牡丹花酸奶的感官评分标准Table 2. Sensory evaluation standard of peony yogurt指标 评价标准 评价分值（分） 组织状态
（30分）表面柔滑细腻，无气泡，黏稠度适宜，无乳清析出 26~30 表面较细腻，有少量气泡，较稠，有轻微乳清析出 16~25 组织粗糙，粘性差，有气泡，分层明显，
有明显乳清析出10~15 色泽
（20分）色泽均匀 16~20 色泽较均匀 10~15 无光泽 5~9 口感
（25分）酸甜适口，细腻爽口， 20~25 酸甜较适宜，口感稍粗糙， 10~19 过酸或过甜，口感粗糙、很稀 5~9 风味
（25分）具有牡丹花独特的香味 20~25 牡丹花香味弱 10~19 几乎没有牡丹花香味 5~9 1.2.5.2 理化指标的测定
酸度的测定：参照GB 5413.34-2010《食品安全国家标准 乳和乳制品酸度的测定》中酸碱滴定法测定酸奶酸度；pH测定：采用pH计，测定酸奶样品pH；脂肪的测定：参照GB 5009.6-2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》；蛋白质的测定：参照GB 5009.5-2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》。
1.2.5.3 酸奶持水性的测定
称量空离心管质量，记为m，称取一定质量的酸奶于离心管中，记为 m1，4 ℃条件下，4000 r/min离心15 min，弃去上清液，称量记为m2[24]，持水力计算公式如下：
(1) 式中：m：离心管质量，g；m1：酸奶和离心管总质量，g；m2：去上清液后，酸奶和离心管质量，g。
1.2.5.4 酸奶质构测定
质构特性是酸奶的重要指标，受多种因素影响。用EZ-Test型质构仪，直径12.7 mm圆柱数值探头测定牡丹花酸奶的硬度、胶黏性、凝聚性和弹性等指标。条件：触发点负载为5 g，形变量的目标值为20%，测试速度为2.0 mm/s，返回速度为2.0 mm/s，循环次数为2次，探头进入距离为20 mm，压缩之间停留时间为5 s。每个样品测试3次，取平均值。
1.2.5.5 微生物指标的测定
乳酸菌的测定：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》；大肠杆菌的测定：参照GB 4789.3-2010《食品安全国家标准 食品微生物学检验 大肠菌群计数》。
1.2.6 酸奶抗氧化性测定
为评价牡丹花纯露酸奶抗氧化能力，将其与原味酸奶（未添加牡丹花纯露，实验步骤一样制成的酸奶）的DPPH自由基清除率、羟自由基清除率做比较，以VC作为阳性对照。
酸奶样液的准备：精确称取酸奶样品2.5 g，添加50 mL蒸馏水，置于离心机，4000 r/min离心15 min后取出，静置，取上清液，并定容于100 mL容量瓶，摇匀，浓度为25 mg/mL，备用。
DPPH自由基清除率测定，参照Liu等[25]的方法，稍作修改。将3 mL不同质量浓度（5、10、15、20、25 mg/mL）的样品上清液或VC阳性对照溶液3 mL与1 mL DPPH（10−4 mol/L，95%乙醇溶液）溶液混匀，避光反应40 min，于波长517 nm处测定吸光度Ai，然后将3 mL空白样品（蒸馏水）与1 mL DPPH溶液混匀、反应后测定吸光度为A0。将3 mL不同质量浓度的样品上清液与1 mL 95%乙醇混匀测定吸光度为Aj，按式（2）计算DPPH自由基清除率。
(2) 羟自由基清除率测定，参考朱文学等[26]的方法，在反应体系中依次加入0.6 mL FeS04、2.0 mL不同质量浓度的样品上清液或VC阳性对照溶液和0.6 mL H2O2混匀，静置10 min，然后加入0.6 mL水杨酸（6 mmol/L，无水乙醇配制）混匀，再静置10 min，于波长510 nm处测定吸光度A1。将上述体系中的水杨酸溶液用相同体积的无水乙醇代替，其他操作相同，测定吸光度A2。再将上述体系中的样品溶液用等体积的蒸馏水代替，测定吸光度As。羟自由基清除率的计算见式（3）：
(3) 1.3 数据处理
实验结果以“平均值±标准误差”表示，用SPSS17.0软件对实验数据进行统计分析，Duncan检验进行显著性分析，P<0.05表示差异显著。采用Design-Expert 8.0.5软件对数据处理，进行响应曲面分析，得到响应面图，使用OriginPro 7.5软件进行绘图。
2. 结果与分析
2.1 单因素实验
2.1.1 牡丹花纯露添加量对酸奶品质的影响
酸度是考察酸奶发酵终点和酸奶品质的重要指标，其主要来源于乳酸菌将乳中的乳糖发酵分解成的乳酸，乳酸越多，酸度越大（pH越低）[27]。较大的酸度可以促进乳蛋白质的消化吸收，抑制肠道内有害菌的生长，延缓酸奶的变质，增进产品的风味[28]。由表3可知随着牡丹花纯露量的增加，酸度在72.2~80.2°T（符合GB19302-2010的要求）之间逐渐增加，这可能是由于牡丹花纯露中的某些化合物促进了乳酸菌的生长[29]，生成的乳酸等有机酸不断增多，导致酸奶酸度增加、pH下降[30]。
表 3 牡丹花纯露添加量对酸奶酸度、pH、持水力及感官评价的影响Table 3. Effect of peony flower pure dew on acidity, pH, water holding capacity and sensory evaluation of yogurt感官评分随着纯露量的增加呈先升后降的趋势。当添加量过高，牡丹花香味过浓、掩盖奶香，且易因乳清析出较多出现分层现象；当添加量为4%时，酸奶色泽均匀，组织细腻，口感柔滑，感官得分最高。
持水力也是衡量酸奶品质的一个重要指标，持水力一般与乳清蛋白的变性有关，达到一定程度会增加持水力，使酸奶具有较好的凝固性，持水力越高说明稳定性越好[31]。随着纯露的增加，酸奶的持水力先增大后减小，当牡丹花纯露添加量在4.0%时，持水性最高，可能是由于牡丹花纯露中极性化合物束缚酸奶中的水分子，使乳中蛋白质胶粒网络结构增强，从而提高了酸奶的持水性[32]；酸奶的持水力还与酪蛋白浓度有关，当纯露添加量超过4%，持水力开始下降，可能是过量的纯露稀释了原料乳中酪蛋白浓度[33]。
酸奶的硬度、粘度、弹性、胶黏性等质构特性是评价酸奶组织结构和品质的重要指标[34]。硬度和弹性反映了酸奶的爽滑性及细腻度，胶黏性和粘度则代表探头在离开酸乳时的附着力。由表4可知：随着牡丹花纯露添加量的增加，牡丹酸奶的硬度、胶黏性出现缓慢下降的趋势。这可能是发酵过程中，添加过量的牡丹花纯露，稀释作用和纯露中某些化合物阻碍了二硫键的形成，阻碍了蛋白质桥联形成细小的网络结构，造成酸奶的硬度降低[35]。由表4还可知，酸奶的弹性和凝聚性变化不大。
表 4 牡丹花纯露添加量对酸奶质构的影响Table 4. Influence of the amount of peony hydrosol on yogurt texture牡丹花纯露添加量（%） 硬度（N） 弹性（mm） 胶黏性（N） 凝聚性 粘度（mJ） 2.4 4.084±0.03a 0.990±0.01b 3.479±0.07a 0.829±0.02a 1.61±0.06a 3.2 3.831±0.06b 0.998±0.02a 3.407±0.03a 0.842±0.01a 1.46±0.02c 4.0 3.638±0.08c 1.005±0.01a 3.145±0.05b 0.858±0.02a 1.53±0.03b 4.8 3.218±0.17d 0.995±0.01a 3.107±0.17b 0.859±0.01a 1.29±0.04d 5.6 3.205±0.23d 0.994±0.01a 2.922±0.22bc 0.853±0.03a 1.21±0.21d 随着纯露添加量的增加，酸奶的质构特性总体呈下降趋势，不利于酸奶的感官，主要是因为稀释作用。综合酸奶的酸度、pH、持水力、感官评价及质构特性变化趋势，选取牡丹花纯露添加量4.0%继续优化试验。
2.1.2 发酵剂接种量对酸奶品质的影响
随着发酵剂接种量增加，酸度逐渐增大、pH下降（表5），原因是菌种在发酵过程中分解乳糖产生乳酸等有机酸，导致酸度增大、pH下降[36]。酸奶的感官评分先增加后降低，当发酵剂接种量小于0.20%时，发酵不完全，酸奶凝固性差，酸奶中产生的乳酸量不足，导致发酵时间较长，且持水力较差；当接种量为0.20%时，产品色泽均匀，酸甜适中，凝固性好，组织状态细腻润滑，感官得分最高；当接种量大于0.20%，糖类转化为乳酸量逐渐增多，酸味突出，凝乳速度过快，乳清析出明显，酸奶品质不佳。
表 5 发酵剂接种量对酸奶酸度、pH、持水力及感官评价的影响Table 5. Effect of inoculum amount of starter on acidity, pH, water holding capacity and sensory evaluation of yogurt发酵剂接种量（%） 酸度（°T） 感官评分（分） pH 持水力（%） 0.10 75.4±0.79e 86.3±0.78d 4.61±0.05a 60.3±0.67e 0.15 79.1±1.31d 88.5±1.01b 4.52±0.03a 66.9±0.55d 0.20 82.3±1.35c 91.8±1.13a 4.49±0.04b 76.1±0.49a 0.25 85.3±1.24b 87.7±0.94c 4.43±0.07b 73.8±0.56b 0.30 87.9±1.49a 83.9±1.39e 4.38±0.08b 68.5±0.65c 随着发酵剂接种量的增加，酸奶持水力先增后降，原因是发酵剂量加大，乳酸菌数增加，产酸速率和产酸量升高，促进了蛋白质的凝固，固定住更多的水分，使得持水力增加，但是过量的添加菌种，产酸过多导致蛋白变性的速度加快，凝乳时间缩短，持水力下降[37]。
由表6可知：随着发酵剂接种量的逐渐增加，牡丹酸奶的硬度、胶黏性及凝聚性总体呈现降低的趋势，随着接种量过多，乳酸菌繁殖加快，不同菌体间形成了竞争关系，对发酵环境造成破坏[38]。粘度呈先升高后降低的趋势，可能是适宜的发酵剂使得发酵充分从而使得粘度增加，接种量过多，产酸量大，质构结构稳固性下降导致粘度下降。酸奶的弹性变化不大。当接种量为0.20%时，牡丹酸奶硬度较好，弹性和粘度都达到最大值。综合以上数据考虑选择发酵剂接种量在0.20%时继续优化试验。
表 6 发酵剂接种量对酸奶质构的影响Table 6. Effect of starter inoculum amount on yogurt texture发酵剂接种量（%） 硬度（N） 弹性（mm） 胶黏性（N） 凝聚性 粘度（mJ） 0.10 3.217±0.15a 0.974±0.01a 3.269±0.12a 0.815±0.01a 1.17±0.09d 0.15 3.251±0.09a 0.978±0.03a 3.135±0.05b 0.702±0.06b 1.33±0.07b 0.20 3.131±0.23b 0.989±0.02a 3.041±0.15c 0.783±0.01c 1.37±0.01a 0.25 2.819±0.04bc 0.974±0.01ab 2.901±0.23d 0.662±0.02d 1.25±0.11c 0.30 2.793±0.27c 0.968±0.01b 2.827±0.07e 0.543±0.03e 1.31±0.15b 2.1.3 白砂糖添加量对酸奶品质的影响
白砂糖可以抑制一些杂菌的生长，提供菌种发酵过程中所需的能量，同时也可作为甜味剂调节酸奶的口感。当白砂糖添加量增加时，酸奶的酸度呈现逐渐升高的趋势（表7），可能是糖量的增加为乳酸菌的生长提供了充足的碳源，促进了乳酸菌的产酸从而导致酸度增大[39]，pH降低。当白砂糖添加量小于8%时，造成发酵不彻底甜味不足，奶味突出，酸奶整体口感不协调；当白砂糖添加量大于8%，糖类转化为乳酸量逐渐增多，抑制了发酵的进程，会造成酸奶甜味突出，削弱牡丹花特有的香味，酸甜不协调，口感差。
表 7 白砂糖添加量对酸奶酸度、pH、持水力及感官评价的影响Table 7. Effect of granulated sugar on acidity, pH, water holding capacity and sensory evaluation of yogurt白砂糖添加量（%） 酸度（°T） 感官评分（分） pH 持水力（%） 6 74.3±0.72e 88.7±0.94c 4.49±0.03a 65.7±0.71d 7 76.4±1.15d 90.2±0.85b 4.53±0.04a 71.5±0.61c 8 80.1±1.36c 94.6±1.22a 4.48±0.03b 77.3±0.5a 9 82.3±1.25b 89.7±1.17c 4.42±0.05b 74.9±0.36b 10 86.6±0.91a 85.8±1.20d 4.46±0.06b 64.1±0.79d 酸奶的持水力随着白砂糖添加量的增加呈先升高后降低的趋势，在白砂糖添加量为8%时，持水力达到最高，可能是由于此时乳酸菌生长状态最佳，产生了较多的胞外多糖，从而提高了酸奶的持水能力，随着过多糖的加入，乳酸菌繁殖过快，破坏了原有的稳固结构使得持水力下降[37]。
由表8可知，随着白砂糖的增加，牡丹酸奶的胶黏性逐渐降低，这可能是因为白砂糖添加量过大乳酸菌处于高渗透压环境中，酸奶凝固性变差[40]。酸奶的粘度呈先增加后降低趋势，可能是因为添加白砂糖增加了乳中总干物质含量，酸奶粘度增加，随着糖添加量的增加，酸度继续上升，导致蛋白质交联结构被破坏，酸奶变稀，粘度下降[38]。酸奶的硬度先增加后降低，一方面是加糖使乳中总干物质含量增加，另外一方面是糖改变了乳酸菌的水分活度值，通过改变酶反应动力学参数和诱导底物结构发生变化来影响酶的活性和菌体生长，使得酸奶随着白砂糖的增加硬度增加[38]，这一结果与Shah等[41]的研究结果相一致。酸奶的弹性呈先上升后下降的趋势，可能原因是适量的糖加快乳酸菌的生长，促进酪蛋白和粘性多糖的生成，稳固了酸奶的凝胶特性，弹性上升，随着糖的添加量继续增加，可能是由于发酵产酸量过多，pH 超过了酪蛋白的等电点，降低了酪蛋白形成的胶体稳定性，弹性下降[38]。综合以上数据考虑选择白砂糖添加量在8%时继续优化试验。
表 8 白砂糖添加量对酸奶质构的影响Table 8. Influence of granulated sugar content on yogurt texture白砂糖添加量（%） 硬度（N） 弹性（mm） 胶黏性（N） 凝聚性 粘度（mJ） 6 3.541±0.04c 0.985±0.06b 3.281±0.13a 0.844±0.04a 1.27±0.03c 7 3.607±0.11b 0.991±0.01a 3.262±0.09a 0.819±0.02ab 1.32±0.22b 8 3.655±0.23a 0.998±0.03a 2.986±0.06b 0.801±0.05b 1.41±0.06a 9 3.124±0.07d 0.982±0.05b 2.923±0.24bc 0.772±0.01c 1.25±0.15c 10 2.912±0.19e 0.979±0.04c 2.745±0.18c 0.693±0.08d 1.09±0.11d 2.2 响应面试验优化结果及分析
2.2.1 响应面试验设计及结果
在单因素实验结果的基础上，利用响应面法优化牡丹花酸奶的制备工艺，随机进行17组试验，试验方案及结果见表9。
表 9 响应面试验方案与结果Table 9. Response surface test scheme and results实验号 A
牡丹纯露添
加量B
发酵剂接
种量C
白砂糖添
加量感官评分
（分）1 0 0 0 94.8 2 0 0 0 94.7 3 −1 0 1 84.4 4 1 1 0 91.9 5 1 0 −1 84.5 6 1 −1 0 85.1 7 0 0 0 94.9 8 0 1 −1 87.2 9 −1 1 0 81.5 10 1 0 1 93.7 11 0 −1 1 85.9 12 −1 −1 0 78.3 13 0 0 0 95.2 14 −1 0 −1 83.2 15 0 1 1 83.9 16 0 0 0 93.3 17 0 −1 −1 74.2 2.2.2 模型建立及方差分析
利用Design-Expert 8.0.5软件对表9的数据进行方差分析，得到二次多项回归方程，对表数据进行回归分析，得到牡丹花纯露添加量、发酵剂接种量以及白砂糖添加量对感官评分回归方程：
Y=94.58+3.47A+2.63B+3.35C+0.9000AB+2.00AC−3.75BC−3.37A2−7.01B2−4.77C2
对回归模型方程进行方差分析，结果见表10。该回归模型极显著（P<0.01），表明该模型达到了极显著的水平，失拟项不显著（P>0.05），说明该模型与实际实验有较好的拟合性，该模型可靠。从回归方程方差分析中得出，一次项A、B、C和二次项中A2、B2、C2，交互项AC和BC的P值小于0.01，达到极显著水平。交互项AB对结果的影响不显著（P=0.1414>0.05）。根据所得的F值可知，A、B、C各因素对牡丹酸奶感官评分的影响顺序依次为牡丹花纯露添加量>发酵剂接种量>白砂糖添加量。
表 10 回归方程方差分析Table 10. Regression equation analysis of variance方差来源 平方和 自由度 均方 F值 P值 显著性 模型 658.32 9 73.15 62.00 <0.0001 ** A 96.6 1 96.6 81.89 <0.0001 ** B 55.13 1 55.13 46.73 0.0002 ** C 44.18 1 44.18 37.45 0.0005 ** AB 3.24 1 3.24 2.75 0.1414 不显著 AC 16 1 16 13.56 0.0078 ** BC 56.25 1 56.25 47.68 0.0002 ** A2 47.68 1 47.68 40.41 0.0004 ** B2 207.2 1 207.2 175.64 <0.0001 ** C2 95.6 1 95.60 81.04 <0.0001 ** 残差 8.26 7 1.18 失拟项 6.07 3 2.02 3.70 0.1194 不显著 纯误差 2.19 4 0.5470 总和 666.58 16 注：**P<0.01，为差异极显著；*P<0.05，为差异显著。 2.2.3 多因素交互作用的响应面分析
响应面可以直观的反映出各个因素及其交互作用，通过Design-Expert 8.0.5对回归方程进行分析，得到牡丹花纯露酸奶工艺两个交互项之间的响应面图及等高线图。
由图2~图4可知，固定牡丹花纯露添加量，随着发酵剂接种量增加，酸奶感官评分呈先上升后下降趋势，但总体的变化值并不明显。固定发酵剂接种量，酸奶感官分值随纯露添加量增加呈先迅速增加再缓慢降低的趋势。由此可知，纯露添加量对酸奶的感官评分具有较深影响。从等高线图中可以看出，牡丹花纯露添加量和发酵剂接种量交互作用的等高线接近圆形，表明两者之间相互作用对牡丹酸奶的感官评分影响不显著；牡丹花纯露和白砂糖添加量的交互作用表明，酸奶的感官评分随着牡丹花纯露和白砂糖添加量变化趋势较明显，等高线接近椭圆形，表明两者之间的相互作用对牡丹酸奶的感官评分影响显著；发酵剂接种量和白砂糖添加量交互作用表明，酸奶的感官评分随着发酵剂接种量的变化趋势较白砂糖添加量的变化幅度明显，说明发酵剂接种量对酸奶感官评分的影响更大。两者之间的相互作用对牡丹酸奶的感官评分影响显著。3组因素的交互作用结果与方差分析结果一致。
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图 2 牡丹花纯露添加量和发酵剂接种量的相互作用对酸奶感官评价影响的响应面图和等高线图Figure 2. Response surface diagram and contour diagram of the interaction between the amount of peony hydrosol and the amount of starter inoculum on the sensory evaluation of yogurt![]()
图 3 牡丹花纯露添加量和白砂糖添加量的相互作用对酸奶感官评价影响的响应面图和等高线图Figure 3. Response surface diagram and contour diagram of the interaction between the amount of peony hydrosol and granulated sugar on the sensory evaluation of yogurt![]()
图 4 发酵剂接种量和白砂糖添加量的相互作用对酸奶感官评价影响的响应面图和等高线图Figure 4. Response surface diagram and contour diagram of the interaction between the amount of starter inoculum and the amount of granulated sugar on the sensory evaluation of yoghurt2.2.4 最佳工艺条件的确定以及验证
经Design-Expert对所得回归方程进行分析后可得，牡丹酸奶工艺的最佳条件为：将所得参数转化成百分数含量，牡丹花纯露添加量4.186%，发酵剂接种量0.2112%，白砂糖添加量7.324%，在此工艺条件下产品的感官评分预测值为96.242分。考虑到操作的可行性，进行修整：牡丹花纯露添加量4.0%，发酵剂接种量0.2%，白砂糖添加量7%。在此优化条件下进行3次验证试验，取平均值，得牡丹酸奶感官评分96分，牡丹酸奶的硬度3.892 N，弹性0.9985 mm，胶黏性3.275 N，凝聚性0.851，粘度1.43 mJ。真实值与预测值极为相近，能够说明模拟契合度较高。证明运用响应面法优化牡丹酸奶的工艺参数方法可行。
2.3 产品品质评价
2.3.1 感官指标及质构特性
在最优条件下制备原味酸奶作为对照品，对其进行感官评价及质构特性分析。最优工艺参数下制备的牡丹花纯露酸奶感官评分为96分，远远高于未添加牡丹花纯露的原味酸奶91.7分。添加了纯露的酸奶色泽均匀，酸甜适中，酸奶凝固性好，组织状态细腻润滑，无分层现象，无乳清析出，兼具酸奶的乳香味及牡丹花独特的香气。
原味酸奶的硬度2.693 N，弹性0.575 mm，胶黏性2.531 N，凝聚性0.774，粘度1.09 mJ，对比得出添加牡丹花纯露的酸奶具有更好的硬度、弹性、凝聚性，由此得出，添加了牡丹花纯露的酸奶具有更好的感官品质和质构特性。
2.3.2 理化指标
经检测，牡丹花纯露酸奶和在最佳条件下制备的作为对照品原味酸奶的蛋白质含量、脂肪含量及酸度均符合国标，且牡丹花纯露酸奶具有更好的持水性。
表 11 两组酸奶理化指标Table 11. Physical and chemical indexes of two groups of yoghurtpH 蛋白质含量（g/100 g） 脂肪含量（g/100 g） 酸度（°T） 持水力（%） 原味酸奶 4.02 2.52 2.61 72.36 72.2 牡丹花纯露酸奶 4.23 3.01 2.88 78.85 81.5 注：GB 19302-2010《食品安全国家标准 发酵乳》中脂肪（g/100 g）≥2.5；蛋白质（g/100 g）≥2.5；酸度（°T）≥70.0。 2.3.3 微生物指标的测定
2.3.3.1 乳酸菌总数计数
牡丹花纯露酸奶乳酸菌总数为1.5×108 CFU/mL，原味酸奶乳酸菌总数为6.2×107 CFU/mL，均符合GB 19302-2010《食品安全国家标准 发酵乳》≥1.0×106 CFU/mL的要求。
2.3.3.2 大肠杆菌计数
牡丹花纯露酸奶和原味酸奶中均未检出大肠杆菌，符合GB 19302-2010《食品安全国家标准 发酵乳》要求。
2.4 牡丹花纯露酸奶的抗氧化能力
通过测定DPPH自由基和羟基自由基清除能力来比较牡丹花纯露酸奶、原味酸奶（未添加牡丹花纯露）的抗氧化能力，选择VC作为阳性对照，结果由图5可以看出，随着质量浓度的增加牡丹花纯露酸奶对DPPH自由基、羟基自由基的清除率增大，其清除能力比VC略低，比原味酸奶明显要高，说明其抗氧化能力高于原味酸奶。在其浓度为25 mg/mL，牡丹花纯露酸奶对DPPH自由基和羟基自由基清除率分别可以达到63.2%、59.5%，主要原因是牡丹花中含有原花色素、黄酮、多酚等具有较高抗氧化能力的活性成分[42]。说明在酸奶中添加牡丹花纯露可以提高酸奶的抗氧化性能。
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图 5 不同样品对DPPH自由基清除率、羟自由基清除率的影响Figure 5. Effects of different samples on DPPH free radical and hydroxyl free radical scavenging rates3. 结论
本研究经过单因素实验和响应面试验优化得到牡丹花纯露酸奶的最佳工艺参数为：牡丹花纯露添加量4.0%，发酵剂接种量0.2%，白砂糖添加量7%，感官评分96分，酸奶硬度3.892 N，弹性0.9985 mm，胶黏性3.275 N，凝聚性0.851，粘度1.43 mJ。牡丹花酸纯露酸奶的pH4.23，蛋白质含量3.01 g/100 g，脂肪含量2.88 g/100 g，酸度78.85°T，持水力81.5%，微生物指标均达到国家标准。按此工艺制备的酸奶色泽均匀，酸甜适中，凝固性好，组织状态细腻且无分层、无乳清析出。在质量浓度为25 mg/mL时，牡丹花纯露酸奶对DPPH自由基和羟基自由基清除率分别可以达到63.2%、59.5%，其抗氧化性比原味酸奶高，表明添加牡丹花纯露可有效提高酸奶抗氧化能力。本研究结果表明添加牡丹花纯露可有效提高酸奶持水力、抗氧化能力、质构特性以及感官品质，为以后牡丹花产品的开发提供了更多的技术参考，在以后的研究中将会对牡丹花纯露酸奶货架期进行深入的研究，以开发出相关系列产品。
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图 2 牡丹花纯露添加量和发酵剂接种量的相互作用对酸奶感官评价影响的响应面图和等高线图
Figure 2. Response surface diagram and contour diagram of the interaction between the amount of peony hydrosol and the amount of starter inoculum on the sensory evaluation of yogurt
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图 3 牡丹花纯露添加量和白砂糖添加量的相互作用对酸奶感官评价影响的响应面图和等高线图
Figure 3. Response surface diagram and contour diagram of the interaction between the amount of peony hydrosol and granulated sugar on the sensory evaluation of yogurt
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图 4 发酵剂接种量和白砂糖添加量的相互作用对酸奶感官评价影响的响应面图和等高线图
Figure 4. Response surface diagram and contour diagram of the interaction between the amount of starter inoculum and the amount of granulated sugar on the sensory evaluation of yoghurt
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图 5 不同样品对DPPH自由基清除率、羟自由基清除率的影响
Figure 5. Effects of different samples on DPPH free radical and hydroxyl free radical scavenging rates
表 1 响应面试验因素及水平设计
Table 1 Response surface test factors and horizontal design
水平 因素 A 牡丹花纯露添加量（%） B 发酵剂接种量（%） C 白砂糖添加量（%） −1 3.6 0.15 7 0 4.0 0.20 8 1 4.4 0.25 9 
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表 2 牡丹花酸奶的感官评分标准
Table 2 Sensory evaluation standard of peony yogurt
指标 评价标准 评价分值（分） 组织状态
（30分）表面柔滑细腻，无气泡，黏稠度适宜，无乳清析出 26~30 表面较细腻，有少量气泡，较稠，有轻微乳清析出 16~25 组织粗糙，粘性差，有气泡，分层明显，
有明显乳清析出10~15 色泽
（20分）色泽均匀 16~20 色泽较均匀 10~15 无光泽 5~9 口感
（25分）酸甜适口，细腻爽口， 20~25 酸甜较适宜，口感稍粗糙， 10~19 过酸或过甜，口感粗糙、很稀 5~9 风味
（25分）具有牡丹花独特的香味 20~25 牡丹花香味弱 10~19 几乎没有牡丹花香味 5~9
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表 3 牡丹花纯露添加量对酸奶酸度、pH、持水力及感官评价的影响
Table 3 Effect of peony flower pure dew on acidity, pH, water holding capacity and sensory evaluation of yogurt
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表 4 牡丹花纯露添加量对酸奶质构的影响
Table 4 Influence of the amount of peony hydrosol on yogurt texture
牡丹花纯露添加量（%） 硬度（N） 弹性（mm） 胶黏性（N） 凝聚性 粘度（mJ） 2.4 4.084±0.03a 0.990±0.01b 3.479±0.07a 0.829±0.02a 1.61±0.06a 3.2 3.831±0.06b 0.998±0.02a 3.407±0.03a 0.842±0.01a 1.46±0.02c 4.0 3.638±0.08c 1.005±0.01a 3.145±0.05b 0.858±0.02a 1.53±0.03b 4.8 3.218±0.17d 0.995±0.01a 3.107±0.17b 0.859±0.01a 1.29±0.04d 5.6 3.205±0.23d 0.994±0.01a 2.922±0.22bc 0.853±0.03a 1.21±0.21d
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表 5 发酵剂接种量对酸奶酸度、pH、持水力及感官评价的影响
Table 5 Effect of inoculum amount of starter on acidity, pH, water holding capacity and sensory evaluation of yogurt
发酵剂接种量（%） 酸度（°T） 感官评分（分） pH 持水力（%） 0.10 75.4±0.79e 86.3±0.78d 4.61±0.05a 60.3±0.67e 0.15 79.1±1.31d 88.5±1.01b 4.52±0.03a 66.9±0.55d 0.20 82.3±1.35c 91.8±1.13a 4.49±0.04b 76.1±0.49a 0.25 85.3±1.24b 87.7±0.94c 4.43±0.07b 73.8±0.56b 0.30 87.9±1.49a 83.9±1.39e 4.38±0.08b 68.5±0.65c
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表 6 发酵剂接种量对酸奶质构的影响
Table 6 Effect of starter inoculum amount on yogurt texture
发酵剂接种量（%） 硬度（N） 弹性（mm） 胶黏性（N） 凝聚性 粘度（mJ） 0.10 3.217±0.15a 0.974±0.01a 3.269±0.12a 0.815±0.01a 1.17±0.09d 0.15 3.251±0.09a 0.978±0.03a 3.135±0.05b 0.702±0.06b 1.33±0.07b 0.20 3.131±0.23b 0.989±0.02a 3.041±0.15c 0.783±0.01c 1.37±0.01a 0.25 2.819±0.04bc 0.974±0.01ab 2.901±0.23d 0.662±0.02d 1.25±0.11c 0.30 2.793±0.27c 0.968±0.01b 2.827±0.07e 0.543±0.03e 1.31±0.15b
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表 7 白砂糖添加量对酸奶酸度、pH、持水力及感官评价的影响
Table 7 Effect of granulated sugar on acidity, pH, water holding capacity and sensory evaluation of yogurt
白砂糖添加量（%） 酸度（°T） 感官评分（分） pH 持水力（%） 6 74.3±0.72e 88.7±0.94c 4.49±0.03a 65.7±0.71d 7 76.4±1.15d 90.2±0.85b 4.53±0.04a 71.5±0.61c 8 80.1±1.36c 94.6±1.22a 4.48±0.03b 77.3±0.5a 9 82.3±1.25b 89.7±1.17c 4.42±0.05b 74.9±0.36b 10 86.6±0.91a 85.8±1.20d 4.46±0.06b 64.1±0.79d
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表 8 白砂糖添加量对酸奶质构的影响
Table 8 Influence of granulated sugar content on yogurt texture
白砂糖添加量（%） 硬度（N） 弹性（mm） 胶黏性（N） 凝聚性 粘度（mJ） 6 3.541±0.04c 0.985±0.06b 3.281±0.13a 0.844±0.04a 1.27±0.03c 7 3.607±0.11b 0.991±0.01a 3.262±0.09a 0.819±0.02ab 1.32±0.22b 8 3.655±0.23a 0.998±0.03a 2.986±0.06b 0.801±0.05b 1.41±0.06a 9 3.124±0.07d 0.982±0.05b 2.923±0.24bc 0.772±0.01c 1.25±0.15c 10 2.912±0.19e 0.979±0.04c 2.745±0.18c 0.693±0.08d 1.09±0.11d
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表 9 响应面试验方案与结果
Table 9 Response surface test scheme and results
实验号 A
牡丹纯露添
加量B
发酵剂接
种量C
白砂糖添
加量感官评分
（分）1 0 0 0 94.8 2 0 0 0 94.7 3 −1 0 1 84.4 4 1 1 0 91.9 5 1 0 −1 84.5 6 1 −1 0 85.1 7 0 0 0 94.9 8 0 1 −1 87.2 9 −1 1 0 81.5 10 1 0 1 93.7 11 0 −1 1 85.9 12 −1 −1 0 78.3 13 0 0 0 95.2 14 −1 0 −1 83.2 15 0 1 1 83.9 16 0 0 0 93.3 17 0 −1 −1 74.2
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表 10 回归方程方差分析
Table 10 Regression equation analysis of variance
方差来源 平方和 自由度 均方 F值 P值 显著性 模型 658.32 9 73.15 62.00 <0.0001 ** A 96.6 1 96.6 81.89 <0.0001 ** B 55.13 1 55.13 46.73 0.0002 ** C 44.18 1 44.18 37.45 0.0005 ** AB 3.24 1 3.24 2.75 0.1414 不显著 AC 16 1 16 13.56 0.0078 ** BC 56.25 1 56.25 47.68 0.0002 ** A2 47.68 1 47.68 40.41 0.0004 ** B2 207.2 1 207.2 175.64 <0.0001 ** C2 95.6 1 95.60 81.04 <0.0001 ** 残差 8.26 7 1.18 失拟项 6.07 3 2.02 3.70 0.1194 不显著 纯误差 2.19 4 0.5470 总和 666.58 16 注：**P<0.01，为差异极显著；*P<0.05，为差异显著。
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表 11 两组酸奶理化指标
Table 11 Physical and chemical indexes of two groups of yoghurt
pH 蛋白质含量（g/100 g） 脂肪含量（g/100 g） 酸度（°T） 持水力（%） 原味酸奶 4.02 2.52 2.61 72.36 72.2 牡丹花纯露酸奶 4.23 3.01 2.88 78.85 81.5 注：GB 19302-2010《食品安全国家标准 发酵乳》中脂肪（g/100 g）≥2.5；蛋白质（g/100 g）≥2.5；酸度（°T）≥70.0。
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