羅麗，宋禮，崔廣智，蘇德亮，李亞萍，張?zhí)m威

（1.甘肅華羚生物技術(shù)研究中心，甘肅蘭州730000；2.國家乳品加工技術(shù)研發(fā)分中心，甘肅蘭州730000；3.哈爾濱工業(yè)大學食品科學與工程學院，黑龍江哈爾濱150090）

隨著年齡的增長，人體各個組織、器官均發(fā)生一系列退行性變化，組織器官功能降低，基礎(chǔ)代謝降低，對蛋白質(zhì)的消化率和利用率降低，體內(nèi)酶活性降低，脂質(zhì)過氧化物聚積，血管逐漸硬化，易引起高血壓、動脈粥樣硬化和冠心病，骨鈣流失較多，易發(fā)生骨質(zhì)疏松[1]。研究表明，牦牛乳比黑白花牛乳中各指標含量均高，其中干物質(zhì)、脂肪、蛋白質(zhì)、碳水化合物、非脂乳固體、礦物質(zhì)分別比荷斯坦牛乳高36.98%、106.56%、81.85%、9.41%、3.81%、20.34%[2-4]。此外乳牦牛乳中還富含免疫球蛋白、乳鐵蛋白、DHA、共軛亞油酸等多種功能性成分，其中牦牛乳中酪蛋白約占總蛋白的76%～86%，包括α-酪蛋白、β-酪蛋白、κ-酪蛋白，其次是α-乳白蛋白、β-乳球蛋白和免疫球蛋白[5-7]。IgG、IgA和IgM是存在于牦牛乳中的3類主要免疫球蛋白，其中IgG占主導(dǎo)地位[8]。本研究研制的中老年牦牛乳蛋白粉，以分散性和感官評分為目標條件，綜合分析各原輔料的營養(yǎng)特性，結(jié)合中老年人對食品營養(yǎng)的需求，通過混料設(shè)計[9-10]優(yōu)化大宗原料的混合配比，最終研制出口感良好、營養(yǎng)豐富的中老年牦牛乳蛋白粉配方。

1 材料與方法

1.1 材料

牦牛乳粉：甘肅華羚乳品股份有限公司；乳清蛋白（WPC80）：新西蘭進口；大豆分離蛋白：杜邦中國集團有限公司；酪蛋白磷酸肽：丹麥Arla；復(fù)配維生素、復(fù)配礦物質(zhì)（食品級）：帝斯曼中國有限公司；碳酸鈣：食品級。

1.2 主要儀器和設(shè)備

AL104型電子天平：梅特-托利多儀器有限公司；V型粉末混料機：達運機械有限公司；DZKW恒溫水浴鍋：上海試驗儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 單因素試驗

中老年牦牛乳蛋白粉配方設(shè)計中，以乳清蛋白、牦牛乳粉為主料，輔以大豆分離蛋白、碳酸鈣和復(fù)配維生素、復(fù)配礦物質(zhì)、酪蛋白磷酸肽，通過配比優(yōu)化，使口感與溶解分散性符合產(chǎn)品要求。產(chǎn)品配料中，酪蛋白磷酸肽0.1%，復(fù)配維生素0.2%，復(fù)配礦物質(zhì)0.2%，碳酸鈣0.5%左右，通過單因素試驗優(yōu)化牦牛乳粉（6%、8%、10%、12%、14%），乳清蛋白（82%、84%、86%、88%、90%），大豆分離蛋白（2%、4%、6%、8%）添加范圍，按表1進行感官評分，結(jié)合溶解分散性，確定混料設(shè)計配方的添加量范圍。

1.3.2 混料設(shè)計

本試驗采用Design Expert（Version 8.0.6），通過混料設(shè)計中的D-Optional方法，對中老年牦牛乳蛋白粉配料牦牛乳粉、乳清蛋白、大豆分離蛋白和碳酸鈣用量進行優(yōu)化。試驗設(shè)計如表1。

表1 試驗變量與響應(yīng)值的目標范圍Table 1 Desirable range for each variable and response

1.3.3 產(chǎn)品評價指標和方法

1.3.3.1 感官評價

選擇10名具有感官評價能力的人（無特殊口感偏好），采用打分制對中老年牦牛乳蛋白粉溶解后色澤和組織狀態(tài)、滋氣味、口感在同一標準條件下進行感官評分，具體評分標準見表2。

表2 感官評價標準Table 2 Sensory evaluation standard

1.3.3.2 分散性測定[11]

在250 mL燒杯中加入100 mL去離子水，放入50℃恒溫水浴中，加入10 g牦牛乳蛋白粉，記錄從攪拌開始到結(jié)塊組織全部分散所需的時間。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1 牦牛乳粉添加范圍確定

牦牛乳粉添加量確定見圖1。

圖1 牦牛乳粉添加量確定Fig.1 Determination of yak milk powder content

由圖1可以看出，隨牦牛乳粉添加量增加，產(chǎn)品感官評分出現(xiàn)先上升后下降的趨勢，產(chǎn)品溶解分散時間逐漸降低。當牦牛乳粉添加量10%～12%時，產(chǎn)品感官評分相對較高，由于牦牛乳粉具有濃郁的膻味，隨著添加量的增加，膻味逐漸被凸顯，影響產(chǎn)品整體感官。牦牛乳粉添加量8%～14%時，產(chǎn)品溶解分散時間下降較快。因此選擇添加量為10%～12%為混料設(shè)計所需的水平范圍。

2.1.2 乳清蛋白添加范圍確定

乳清蛋白添加量確定見圖2。

圖2 乳清蛋白添加量確定Fig.2 Determination of whey protein powder content

由圖2可以看出，隨著乳清蛋白添加量增加，產(chǎn)品感官評分出現(xiàn)先上升后下降的趨勢，產(chǎn)品溶解分散時間逐漸增加。當牦牛乳粉添加量為86%時，產(chǎn)品感官評分最高，但溶解分散時間明顯延長。研究表明，乳清蛋白可以抑制肝臟肌肉脂肪合成酶（muscle fat synthetase）的活性，從而使身體脂肪的積累減少，同時也能夠剌激肌肉組織C存糖原能量物質(zhì)以適應(yīng)長時間不間斷的耐力訓練[12]。但乳清蛋白易個風味物質(zhì)結(jié)合，使產(chǎn)品具有發(fā)酵味、酸味、苦味等不良風味，且添加量過高時，產(chǎn)品感官黏性較大，從而影響產(chǎn)品口感[13-14]。因此，乳清蛋白添加量在84%～86%。

2.1.3 大豆分離蛋白添加范圍確定

大豆分離蛋白添加量確定見圖3。

由圖3可以看出，隨大豆分離蛋白添加量增加，產(chǎn)品感官評分出現(xiàn)先迅速上升后緩慢下降的趨勢，但在4%～8%之間，感官差異不大。隨著大豆分離蛋白添加量的增大，產(chǎn)品溶解分散時間逐漸延長，因此確定大豆分離蛋白添加量為4%～6%。

圖3 大豆分離蛋白添加量確定Fig.3 Determination of soybean protein isolate powder content

2.2 混料設(shè)計

2.2.1 模型建立及評價

混料設(shè)計評價表見表3。

表3 混料設(shè)計評價表Table 3 Mixture design and evaluation

2.2.2 方差分析

由表3所列感官評定和分散性測定結(jié)果，利用軟件對響應(yīng)值感官分值結(jié)果進行二次多項式回歸擬合，建立感官分值和分散性的回歸模型，得到的回歸方程方差分析結(jié)果如表4、表5所示。

表4 感官評分回歸模型方差分析Table 4 ANOVA of the regression model analysis of sensory score

表5 分散性回歸模型方差分析Table 5 ANOVA of the regression model analysis of dispersity

感官評分回歸方程分析如表4所示，由表4可以看出，線型混合模型和二次模型都達到0.01的顯著水平，判定系數(shù)R2=0.990 4，R2Adj=0.963 4，表明模型方程具有較好的擬合度，可用于中老年牦牛乳蛋白粉感官評分的理論推測。由F值可以看出，AB、AC對回歸方程具有顯著影響。

由此得到各原料對感官評分影響的數(shù)學模型如下：R感官評分=62.49A+68.96B+85.06C+113.29D+7.7AB+9.67AC-62.57AD+2.24BC-41.14BD-48.10CD

分散性回歸方程分析如表5所示，由表5可以看出，線型混合模型和二次模型都達到0.01的顯著水平，判定系數(shù)R2=0.994 8，R2Adj=0.986 7，表明模型方程具有很好的擬合度，可用于中老年牦牛乳蛋白粉分散性的理論推測。由F值可以看出，AD、BD、CD對回歸方程具有顯著影響。

由此得到各原料對產(chǎn)品分散性影響的數(shù)學模型如下：R分散性=14.27A+14.98B+17.64C-10.73D+2.22AB+0.093AC+31.17AD+0.49BC+32.48BD+29.14CD

2.2.3 配方中各成分變化對產(chǎn)品感官評分和分散性的影響

3種配料不同配比對中老年牦牛乳蛋白粉感官評分的影響見圖4、圖5。

圖4 感官評分模型3D圖Fig.4 The 3D surface graph of sensory scoring

圖5 感官評分等高線圖Fig.5 The contour of sensory scoring

響應(yīng)值為曲面，說明乳清蛋白粉、大豆分離蛋白和牦牛乳粉三者之間具有一定交互作用。由回歸方程系數(shù)結(jié)合圖4、圖5可以看出，各原料對感官的影響碳酸鈣＞大豆分離蛋白＞乳清蛋白＞牦牛乳粉。在固定碳酸鈣用量時，牦牛乳粉、乳清蛋白和大豆分離蛋白交互作用對產(chǎn)品感官評價具有一定影響，隨大豆分離蛋白含量的增加，產(chǎn)品感官分值有較大幅度增加，隨著牦牛乳粉含量的增加，產(chǎn)品感官分值略有降低，隨著乳清蛋白含量的增加，產(chǎn)品感官分值逐漸降低。

3種配料不同配比對中老年牦牛乳蛋白粉分散性的影響見圖6、圖7。

圖6 分散性模型3D圖Fig.6 The 3D surface graph of dispersity

圖7 分散性等高線圖Fig.7 The contour of dispersity

響應(yīng)值為曲面，說明乳清蛋白粉、大豆分離蛋白和牦牛乳粉三者之間具有一定交互作用。由回歸方程系數(shù)結(jié)合圖6、圖7可以看出，各原料對分散性的影響大豆分離蛋白＞乳清蛋白＞牦牛乳粉＞碳酸鈣。在固定碳酸鈣用量時，牦牛乳粉、乳清蛋白和大豆分離蛋白交互作用對產(chǎn)品分散性具有一定影響，隨著大豆分離蛋白含量的增加，產(chǎn)品分散性有較大幅度增加，隨著牦牛乳粉含量的增加，產(chǎn)品分散性先保持平穩(wěn)后略有降低，隨著乳清蛋白含量的增加，產(chǎn)品分散性有所降低。

2.3 驗證試驗

用Design Expert（Version 8.0.6）軟件優(yōu)化出的中老年牦牛乳蛋白粉最佳配方為：牦牛乳粉10.362%、乳清蛋白粉84.0%、大豆分離蛋白4.538%、碳酸鈣0.6%。按照優(yōu)化后的配方制成中老年牦牛乳蛋白粉，感官評分為76.3，分散性為15.84 s。為便于試驗操作，以牦牛乳粉10.4%、乳清蛋白粉84.0%、大豆分離蛋白4.5%、碳酸鈣0.6%，進行驗證性試驗，得到感官評分平均值為71.3，分散性測定結(jié)果為16 s，與預(yù)測值較為接近。

3 結(jié)論

通過混料設(shè)計對中老年牦牛乳蛋白粉配方進行優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)原料碳酸鈣、大豆分離蛋白和乳清蛋白對產(chǎn)品的口感影響較大，大豆分離蛋白、乳清蛋白和牦牛乳粉對產(chǎn)品溶解性影響較大。通過配方優(yōu)化，得到的產(chǎn)品最優(yōu)配方為：牦牛乳粉10.4%、乳清蛋白84.0%、大豆分離蛋白4.5%、碳酸鈣0.6%、復(fù)配維生素0.2%、復(fù)配礦物質(zhì)0.2%、酪蛋白磷酸肽0.1%。在此配方下得到的產(chǎn)品蛋白含量為74.8%。