徐致遠(yuǎn)，吳 艷，郭本恒，*，周凌華，王蔭榆，艾連中

(1.光明乳業(yè)股份有限公司技術(shù)中心，上海200072;2.上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，上海200240)

一種褐色益生菌乳飲料的研制

徐致遠(yuǎn)1，吳 艷2，郭本恒1，*，周凌華1，王蔭榆1，艾連中1

(1.光明乳業(yè)股份有限公司技術(shù)中心，上海200072;2.上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，上海200240)

以脫脂牛奶與果葡糖漿為原料，經(jīng)熱處理發(fā)生美拉德反應(yīng)，再通過干酪乳桿菌長時(shí)間發(fā)酵，與白砂糖、果膠、水混合制得一種養(yǎng)樂多風(fēng)味的褐色益生菌乳飲料。通過對果膠用量、水質(zhì)硬度以及熱處理時(shí)間的優(yōu)化，開發(fā)出一種風(fēng)味濃郁、穩(wěn)定性優(yōu)的褐色益生菌乳飲料，優(yōu)化參數(shù)為:果膠添加量2.5‰、熱處理時(shí)間90min、水質(zhì)硬度0。

美拉德反應(yīng)，乳飲料，果膠，水硬度，粒徑

Abstract:A yakult flavored and brown milk drink with probiotic using skim milk and fructose syrup as materials was developed by maillard reaction，fermentation by Lactobaci//us casei，and mixing with sugar，pectin and water.The product with rich flavor and good stability was obtained by optimization of product process parameters.The optimal parameters obtained by orthogonal experiments were:pectin content 2.5‰，heat treatment time 90min and water hardness 0.

Key words:maillard reaction;milk drink;pectin;water hardness;particle diameter

養(yǎng)樂多風(fēng)味益生菌乳飲料是先將脫脂牛奶與葡萄糖或果糖長時(shí)間高溫處理發(fā)生美拉德反應(yīng)，再采用干酪乳桿菌Lactobacillus casei長時(shí)間發(fā)酵，然后與殺菌后的白砂糖、增稠劑水溶液配比后，調(diào)酸、均質(zhì)、冷卻、灌裝等工藝制成的清爽可口，風(fēng)味獨(dú)特的乳飲料［1－2］。該風(fēng)味飲料由于需要發(fā)生導(dǎo)致褐變的美拉德反應(yīng)以形成獨(dú)特的風(fēng)味，又稱褐色乳酸菌飲料［1］。目前在日本、美國、韓國以及臺灣地區(qū)，工業(yè)化產(chǎn)品較多，尤以養(yǎng)樂多為代表，在臺灣地區(qū)該類型產(chǎn)品幾乎與酸奶市場份額相當(dāng)，國內(nèi)目前該類型產(chǎn)品的產(chǎn)量逐年攀升，養(yǎng)樂多、味全、蒙牛等公司都先后推出自己的褐色乳飲料，可以預(yù)見其良好的市場前景。因該類型的乳飲料在生產(chǎn)過程中經(jīng)過長時(shí)間高溫處理，蛋白質(zhì)強(qiáng)烈變性，導(dǎo)致其終產(chǎn)品穩(wěn)定性相對較差，本文使用色度儀分析熱處理時(shí)間對美拉德反應(yīng)程度的影響，使用粒徑分析儀分析熱處理時(shí)間、果膠添加量、水質(zhì)硬度三個(gè)因素對產(chǎn)品穩(wěn)定性影響，最終得到了穩(wěn)定性高、風(fēng)味濃郁的養(yǎng)樂多風(fēng)味褐色益生菌乳飲料。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

脫脂牛奶、白砂糖 光明乳業(yè)股份有限公司;HA果膠 美國CP Kelco公司;菌種Lactobacillus casei 37

丹麥丹尼斯克有限公司。

KA T25高速組織分散機(jī) 德國IKA公司;APV 1000型高壓均質(zhì)機(jī) 丹麥APV公司;pHS－25數(shù)顯pH計(jì) 上海理達(dá)儀器廠;粒徑分析儀Hydro2000 Mu

法國maxell公司;SD－9011色度儀 南京艾賽特科技發(fā)展有限公司;303A－2電熱恒溫培養(yǎng)箱、恒溫水浴鍋 山東省龍口市電爐制造廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 發(fā)酵乳的制備［2－3］果葡糖漿添加量通常占總量10%(W/W)，即脫脂牛奶與果葡糖漿比為9∶1。

脫脂牛奶、果葡糖漿→預(yù)熱至65℃→高溫殺菌(95℃，30～150min)→冷卻至37℃→添加菌種Lactobacillus casei 37(0.05DCU/L)→恒溫培養(yǎng)(37℃，72h)→冷卻至4～10℃

1.2.2 褐色乳飲料的制備［1，4］褐變?nèi)轱嬃鲜芸诟幸笈c國家標(biāo)準(zhǔn)的限制，蛋白質(zhì)指標(biāo)≥1.0%，添加的發(fā)酵基料的量根據(jù)基料蛋白質(zhì)量而定，其糖度13%～14%，pH3.7～3.8。

白砂糖+果膠→70～80℃水溶解→高速攪拌(20～30min)→殺菌(95℃，5min)→冷卻至20～30℃→添加發(fā)酵基料→攪拌(10～15min)→調(diào)酸(pH3.7～3.8)→均質(zhì)(20～30℃，20MPa)→灌裝(10～20℃)→入庫冷藏(4～6℃)

1.2.3 美拉德反應(yīng)程度測定 美拉德反應(yīng)又稱非酶褐變反應(yīng)，產(chǎn)物呈黃褐色，是食品香味的主要來源之一。本文使用色度儀測量樣品的B值，即黃藍(lán)色值。樣品B值越高，黃藍(lán)色越深，美拉德反應(yīng)相對越充分，風(fēng)味越濃郁。

1.2.4 穩(wěn)定性分析 激光衍射粒度分析:顆粒在激光束的照射下，其散射光的角度與顆粒的直徑成反比關(guān)系，而散射光隨角度的增加呈對數(shù)規(guī)律衰減，通過接受和測量散射光的能量分布就可以得出顆粒的粒度分布特征［5－6］。酪蛋白顆粒直徑在 0.1μm，當(dāng)酪蛋白的穩(wěn)定性降低時(shí)，就會(huì)發(fā)生聚集沉淀使粒徑增加，粒徑越大，穩(wěn)定性越差，通常粒徑超過2μm時(shí)，產(chǎn)品容易不穩(wěn)定。本實(shí)驗(yàn)通過比較樣品的D(0.9)值，即90%粒徑的上限值比較樣品的穩(wěn)定性。

粒徑分析儀參數(shù)設(shè)置:遮光度11.1，分析模式:通用球形，分散溶劑:水。

1.3 數(shù)據(jù)分析與處理

使用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)極差分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 加熱時(shí)間對色度影響

美拉德反應(yīng)又名非酶褐變反應(yīng)，是氨基化合物和還原糖或其他羰基化合物之間發(fā)生的反應(yīng)，包括縮合、脫水、降解、裂解、聚合等一系列反應(yīng)，反應(yīng)生成的羧酸類、酮類、吡喃、吡嗪、吡咯、吡啶等化合物，是食品香味的主要來源之一［7］。褐變益生菌乳飲料獨(dú)特的風(fēng)味即是由脫脂奶中蛋白質(zhì)與果糖等其他羰基化合物之間發(fā)生美拉德反應(yīng)產(chǎn)生的，而反應(yīng)的程度與產(chǎn)品的顏色直接相關(guān)，即顏色越深美拉德反應(yīng)程度越高，風(fēng)味越濃郁。實(shí)際生產(chǎn)中長時(shí)間熱處理溫度通常在90～95℃，本實(shí)驗(yàn)在脫脂牛奶與果葡糖漿9∶1 比例，95℃ 下，分別保溫處理 30、60、90、120、150min，通過測量樣品色度黃藍(lán)值B比較其美拉德反應(yīng)相對程度，以確定加熱時(shí)間對美拉德反應(yīng)的影響，見圖1。

圖1 熱處理時(shí)間對色度B值的影響

圖1可知，95℃保溫處理，加熱時(shí)間從30min延長到90min過程中，樣品色度 B值呈線性增加，90min時(shí)色度B值達(dá)17.98，延長到120min時(shí)色度B值為18.38，繼續(xù)延長到150min時(shí)色度B值18.52。綜合可知，熱處理時(shí)間90min為一臨界點(diǎn)，加熱時(shí)間自30min至90min隨時(shí)間增加，美拉德反應(yīng)程度增加明顯，而加熱時(shí)間自90min到150min，美拉德反應(yīng)程度增加并不顯著，考慮到熱處理時(shí)間越長，能耗越高，從提高美拉德反應(yīng)程度以增強(qiáng)產(chǎn)品風(fēng)味角度出發(fā)，95℃熱處理90min即可。

2.2 果膠添加量對穩(wěn)定性的影響

酸性乳飲料的低pH環(huán)境下，高甲氧基果膠與酪蛋白所帶正電荷發(fā)生靜電作用，使酪蛋白膠束顆粒得以穩(wěn)定地分散，且增黏作用較小，使產(chǎn)品具有怡人的清爽口感從而極大提高酸性乳飲料的穩(wěn)定性，因此褐色乳飲料中通常使用高甲氧基果膠作為唯一的增稠劑［8］。粒徑反映了飲品中顆粒直徑的大小，產(chǎn)品的穩(wěn)定性與粒徑呈反比，即粒徑越大產(chǎn)品越不穩(wěn)定，通常來看，產(chǎn)品粒徑如在2μm以上出現(xiàn)峰值則會(huì)極易出現(xiàn)沉淀分層等現(xiàn)象。

本實(shí)驗(yàn)使用粒徑分析儀測定蛋白質(zhì)1.0%，水硬度0，pH3.75時(shí)果膠添加量分別為 1.5‰、2.0‰、2.5‰、3‰、3.5‰時(shí)產(chǎn)品的粒徑，結(jié)果見圖2。

圖2 果膠添加量對粒徑的影響

從圖2可知，0.1～0.2μm之間的峰對應(yīng)為酪蛋白分子。果膠添加量在1.5‰時(shí)，其第二峰出現(xiàn)在3.7μm，且相對其他添加量該峰所占比例最高，即穩(wěn)定性最差;果膠添加量在1.5‰～3.0‰之間時(shí)，隨果膠添加量增加，樣品平均粒徑逐漸減小，但果膠添加量繼續(xù)增加到3.5‰，平均粒徑不降反增，其粒徑分布曲線與添加量為2.0‰時(shí)基本相同。綜合上圖可知，果膠添加量在2.5‰與3.0‰時(shí)，產(chǎn)品穩(wěn)定性良好，因此，果膠適宜用量為2.0‰～3.0‰。

2.3 水硬度對穩(wěn)定性的影響

在酸化過程中，酪蛋白微粒被高甲氧基果膠分子包圍，從而使酪蛋白顆粒表面帶上均一的負(fù)電荷，通過靜電排斥作用使蛋白質(zhì)顆粒繼續(xù)保持懸浮狀態(tài)［9］。水硬度過高會(huì)影響產(chǎn)品粒徑，一方面在溶膠過程中其中的鈣鎂離子所帶正電荷與果膠所帶負(fù)電荷吸引，導(dǎo)致果膠用量增加甚至出現(xiàn)絮凝現(xiàn)象，另一方面鈣離子可能與酪蛋白結(jié)合形成沉淀。本實(shí)驗(yàn)在蛋白質(zhì)1.0%、果膠添加量2.5‰、硬度分別為0、20、40、60、80ppm時(shí)檢測樣品的粒徑，結(jié)果見圖3。

圖3 不同水硬度對粒徑的影響

從圖3可知，水硬度為0時(shí)，粒徑分布圖上第二峰位置小于2μm，水硬度在20～80之間時(shí)，隨硬度增加粒徑逐漸增大，且第二峰都出現(xiàn)在3μm以上?？芍捕葘悠妨降挠绊憳O大，為減小樣品粒徑以保持良好的穩(wěn)定性，使用螯合劑降低水的硬度十分重要。

2.4 正交實(shí)驗(yàn)分析三因素對產(chǎn)品穩(wěn)定性影響

發(fā)酵乳飲料中，正常狀態(tài)下酪蛋白分子均一分布在體系中，高強(qiáng)度的熱處理使蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，進(jìn)而影響體系穩(wěn)定性;之前實(shí)驗(yàn)證明，果膠添加量與水硬度影響對樣品的穩(wěn)定性有顯著影響。褐變?nèi)轱嬃系姆€(wěn)定性至關(guān)重要，以樣品的粒徑D(0.9)，即90%的粒徑上限為研究對象，考察果膠添加量、熱處理時(shí)間與水硬度對褐變?nèi)轱嬃戏€(wěn)定性的影響。通過正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)因素水平見表1，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表1 L9(34)正交實(shí)驗(yàn)因素水平表

由表2可知，果膠的添加量、熱處理時(shí)間、水硬度均對樣品的粒徑有影響，由極差分析可知，果膠的添加量在三個(gè)因素中影響最大，水的硬度影響其次，其影響程度與果膠添加量較為接近，熱處理時(shí)間對樣品的粒徑影響最小。由表2最佳工藝條件為A2B1C1，但通過表2比較得A2與A3對應(yīng)的K值K2與K3非常接近，即果膠添加量為2.5‰與3.0‰對粒徑影響微小，考慮到成本因素，選用A2。通過表2知，熱處理時(shí)間的B1與B2的K值K1與K2十分接近，即熱處理時(shí)間60min與90min對產(chǎn)品粒徑影響接近，考慮到2.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果，熱處理90min時(shí)美拉德反應(yīng)較為充分，選取B2為最佳值。在表2基礎(chǔ)上優(yōu)化后的最佳組合為A2B2C1，即果膠添加量2.5‰，熱處理時(shí)間90min，使用水硬度為0。

表2 L9(34)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

3.1 使用95℃保溫?zé)崽幚恚?0min即可使脫脂牛奶與果葡糖漿組成的體系發(fā)生較充分的美拉德反應(yīng)。

3.2 使褐色益生菌乳飲料保持良好穩(wěn)定性的果膠適宜用量為2.0‰～3.0‰。

3.3 水的硬度對以果膠為穩(wěn)定劑的褐色益生菌乳飲料穩(wěn)定性影響較大，使用螯合劑降低水硬度十分重要。

3.4 綜合正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，果膠添加量2.5‰，基料熱處理時(shí)間90min，水硬度為0這一組合條件最佳，該條件下褐色益生菌乳飲料體系穩(wěn)定，風(fēng)味濃郁。

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Research and preparation of a brown milk drink with probiotic

XU Zhi－yuan1，WU Yan2，GUO Ben－h(huán)eng1，*，ZHOU Ling－h(huán)ua1，WANG Yin－yu1，AI Lian－zhong1
(1.Technical Center，Bright Dairy ＆ Food Co.，Ltd.，Shanghai 200072，China;2.School of Agriculture and Biology，Shanghai Jiaotong University，Shanghai 200240，China)

TS252.54

B

1002－0306(2010)08－0242－03

2009－10－09 *通訊聯(lián)系人

徐致遠(yuǎn)(1980－)，男，碩士，研究方向:乳品科學(xué)與技術(shù)。

上海科技人才計(jì)劃(08QB14003);上海博士后基金(08R214207)。