金 星,遲 濤,于鑫欣,劉 暢,趙多佳,張英華,*

(1.東北農(nóng)業(yè)大學食品學院,黑龍江哈爾濱 150030; 2.黑龍江省綠色食品科學研究院,黑龍江哈爾濱 150030)

乳清蛋白是一種營養(yǎng)豐富的重要食品組分[1-3],它不僅容易消化,在機體內(nèi)具有很高的代謝效率。同時,乳清蛋白還含有很多生物活性物質(zhì),可發(fā)揮一定的功能特性[4-6]。因此,其被廣泛的使用以提高食品的質(zhì)地和營養(yǎng)價值。

近年來,人們常將乳清蛋白用于酸乳制品中,以用來改善酸乳的品質(zhì)、質(zhì)構(gòu)以及營養(yǎng)等。A.Y.泰米邁等[7]發(fā)現(xiàn)在發(fā)酵乳中,乳清蛋白粉可以強化非脂固形物含量,提高發(fā)酵乳的感官品質(zhì)。徐紅華等[8]研究了酪蛋白與乳清蛋白比例對酸奶凝膠性質(zhì)的影響,結(jié)果表明，降低酪蛋白與乳清蛋白的比例將有利于提高酸奶凝膠的硬度,粘度以及持水力。在酸乳中添加乳清濃縮蛋白后,可以減少胃酸對益生菌群和乳糖酶的破壞作用,進而強化了益生菌在人體腸道中的活性。盡管很多學者對乳清蛋白在發(fā)酵乳中的作用進行了很多方面的研究,但關于熱處理后的乳清蛋白對酸乳品質(zhì)影響的報道并不多見,而將熱處理條件下的變性乳清蛋白作為一種食品添加劑,對生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)酸乳來說是具有很重要的實際意義和借鑒價值的。

因此,本實驗對粗提取乳清蛋白進行不同熱處理,并以乳制品市場上原味凝固型酸乳中所含蛋白質(zhì)(3.1%)的指標為基準,調(diào)整制備凝固型酸乳所需脫脂奶粉和熱變性乳清蛋白的比例,采用直投式發(fā)酵劑發(fā)酵制備凝固型酸乳,并以產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)特性、流變特性和微觀結(jié)構(gòu)作為評價凝固型酸乳品質(zhì)的標準,以期為高品質(zhì)凝固型酸乳的生產(chǎn)提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

牛奶、脫脂奶粉 哈爾濱市香坊農(nóng)場完達山奶源基地;聚乙二醇 天津市光復精細化工研究所;直投式發(fā)酵劑YO-PROX 497、保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌混合菌種 普爾斯(中國)投資有限公司。

AL204型分析天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;PL202-S型電子天平 瑞士梅特勒-托利多有限公司;TA DHR型流變儀 美國TA儀器公司;TA-XT2i型質(zhì)構(gòu)分析儀 英國Stable Micro Systems公司;BCN-1360型生物潔凈工作臺 北京東聯(lián)哈爾濱儀器制造有限公司;DHP-9082型電熱恒溫培養(yǎng)箱 上海一恒科技有限公司;ES-2030型冷凍干燥儀 日本Hitachi公司;S-3400N型掃描電子顯微鏡 日本Hitachi公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 乳清蛋白的粗提取 牛乳乳清蛋白采用等電點沉淀法進行提取。首先將市售新鮮牛奶用高速冷凍離心機進行離心脫脂,4 ℃、4000 r/min離心30 min,離心后棄去上層脂肪,用1 mol/L的HCl將脫脂乳(25 ℃)的pH調(diào)至4.6,然后再次離心,4 ℃、12000 r/min離心15 min,去掉上層殘留脂肪和下層沉淀,中間清液即為乳清蛋白。將得到的乳清蛋白用1 mol/L的NaOH中和至pH6.7。

1.2.2 乳清蛋白的熱處理 將1.2.1中提取的乳清蛋白用三種不同加熱條件(65 ℃,30 min;72 ℃,15 min;90 ℃,1 min)進行處理,得到的熱處理乳清蛋白分別記為WP1、WP2和WP3。

1.2.3 復原牛乳的制備 脫脂奶粉用去離子水復原至總固體含量為10%(稱10 g,加去離子水定容至100 g),85 ℃加熱30 min后,冷卻至室溫,將復原牛乳在7 ℃冷藏室下平衡12 h。

1.2.4 凝固型酸乳的制備 在復原牛乳中加入乳酸菌發(fā)酵劑(接種量為10 mg:100 g)進行接種,培養(yǎng)發(fā)酵5 h,塑料膜封口,在室溫下勻速混勻1 h。將樣液置于三角瓶中,42 ℃水浴加熱20 min,轉(zhuǎn)移至42 ℃恒溫培養(yǎng)箱中,培養(yǎng)4 h,而后置于4 ℃冰箱保存24 h后熟。

1.2.5 熱處理WP對凝固型酸乳凝膠質(zhì)構(gòu)特性的影響

1.2.5.1 凝固型酸乳凝膠質(zhì)構(gòu)特性的測定 用質(zhì)構(gòu)儀測定凝固型酸乳凝膠的質(zhì)構(gòu)特性,通過硬度(g),粘附性(g·sec),彈性(g),內(nèi)聚性(g),膠粘性(g)來描述。質(zhì)構(gòu)儀的測定模式主要有壓縮、穿刺、剪切、拉伸四種,其中壓縮分為一次壓縮和二次壓縮,二次壓縮(二次咀嚼測定)也被稱為質(zhì)地剖析(Texture Profile Analysis),即典型的TPA模式[9],其應用最為普遍。本實驗中采用的也是TPA模式。

1.2.5.2 WP熱處理強度對凝固型酸乳凝膠質(zhì)構(gòu)特性的影響 將WP1、WP2和WP3分別加入到復原牛奶中,固定其添加量為0.3%(w/w),按照1.2.4的方法制備凝固型酸乳。通過質(zhì)構(gòu)測定的數(shù)據(jù)結(jié)果,確定凝膠質(zhì)構(gòu)參數(shù)最適的乳清蛋白加熱條件,以添加未經(jīng)熱處理乳清蛋白的凝固型酸乳作為對照。

1.2.5.3 熱處理WP2添加量對凝固型酸乳凝膠質(zhì)構(gòu)特性的影響 根據(jù)1.2.5.2實驗結(jié)果,選擇質(zhì)構(gòu)參數(shù)穩(wěn)定且較好的熱變性程度WP2,加入到復原脫脂牛奶中,WP2的添加量分別為0.25%、0.30%和0.35%(w/w),按照1.2.4的方法制備凝固型酸乳。通過質(zhì)構(gòu)測定的數(shù)據(jù)結(jié)果,確定凝膠質(zhì)構(gòu)參數(shù)最適的熱變性WP2添加量。

1.2.5.4 糖添加量對凝固型酸乳凝膠質(zhì)構(gòu)特性的影響 根據(jù)1.2.5.2實驗結(jié)果,選擇質(zhì)構(gòu)參數(shù)穩(wěn)定的熱變性WP2,加入到復原牛乳中,固定其添加量為0.3%(w/w),分別加入5%、6%、7%和8%(w/v)白砂糖,按照1.2.4的方法制備凝固型酸乳。通過質(zhì)構(gòu)測定的數(shù)據(jù)結(jié)果,確定凝膠質(zhì)構(gòu)參數(shù)最適的糖添加量。

1.2.6 熱處理WP對凝固型酸乳流變特性的影響

1.2.6.1 凝固型酸乳流變特性的測定 流變測試參數(shù)包括表觀黏度、小變形振蕩(粘性模量和彈性模量)。

表觀黏度:采用DHR流變儀測量,夾具為平板(CP4/40 mm),間隙為1000 μm,將夾具固定于儀器上,調(diào)零。設置儀器參數(shù):剪切速率為0.01～100 s-1,取30個樣點,積分點為5 s,溫度為25 ℃,平衡時間為120 s。測試前,需將待測樣品于室溫下放置30 min,用藥匙取適量待測樣品放置在平板上,當儀器運行,夾具擠壓至零點位置時,樣品出現(xiàn)少量溢出現(xiàn)象,需用藥匙將周圍多余的樣品刮掉,并安裝好接隙間涂有硅油的保溫套,然后撥開插銷進行測試。以剪切速率為橫坐標,黏度為縱坐標,繪制剪切速率與黏度的關系曲線[10]。

小變形振蕩:利用平板(CP 4/40 mm)為夾具,檢測的間隙為1000(m。先進行振幅掃描,以確定應變,將頻率固定為1 Hz,應變?yōu)?.1%～10%,在粘彈性線性范圍內(nèi),選擇應變?yōu)?%,然后進行頻率掃描,頻率范圍在0.1～10 Hz,測定溫度為25 ℃,以頻率為橫坐標,分別以彈性模量和粘性模量為縱坐標,繪制曲線。

1.2.6.2 WP熱變性程度對凝固型酸乳流變特性的影響 將添加7%(w/v)白砂糖的復原牛乳進行90 ℃,10 min殺菌,待冷卻至37 ℃左右,將WP1、WP2和WP3分別加入到復原牛乳中,固定其添加量為0.3%(w/w),按照1.2.4的方法制備凝固型酸乳。通過流變測定的數(shù)據(jù)結(jié)果,確定最適的乳清蛋白加熱條件。

1.2.6.3 熱變性WP添加量對凝固型酸乳流變特性的影響 將添加7%(w/v)白砂糖的復原牛乳進行90 ℃,10 min殺菌,冷卻后向其中分別加入0.25%、0.30%和0.35%(w/w)的熱變性WP,充分混勻后,按照1.2.4的方法制備凝固型酸乳。通過流變測定的數(shù)據(jù)結(jié)果,確定最適的熱變性WP添加量。

1.2.6.4 糖添加量對凝固型酸乳流變特性的影響 將分別添加5%、6%、7%和8%(w/v)白砂糖的復原牛乳進行90 ℃,10 min殺菌,冷卻后向其中加入0.30%(w/w)的熱變性乳清蛋白,充分混勻后,按照1.2.4的方法制備凝固型酸乳。通過流變測定的數(shù)據(jù)結(jié)果,確定最適的糖添加量。

1.2.7 熱處理WP對凝固型酸乳微觀結(jié)構(gòu)的影響 將冷藏下的成熟凝固型酸乳樣品于室溫放置。挑選樣品中心的凝塊浸于2.5% 戊二醛溶液中,4 ℃固定1 h后,用pH7.2的磷酸緩沖液沖洗10 min,重復兩次;將樣品迅速轉(zhuǎn)移至低溫液氮中,進行冷凍,然后捶擊樣品,使其自然斷裂。分別用50%、70%和90%(v∶v)乙醇溶液洗脫,每個梯度洗脫時間為15 min;用100%乙醇洗脫15 min,重復三次;分別用1∶1 (v∶v)的100%乙醇、叔丁醇混合液以及叔丁醇置換15 min;得到的樣品凍干處理12 h,樣品取出后,固定在掃面電鏡的樣品臺上,并于離子濺射儀中鍍一薄層金。設置加速電壓為5 kV,樣品放大倍數(shù)為5000×,觀察待測樣品的微觀結(jié)構(gòu)[11];由1.2.6.3和1.2.6.4實驗得到最適的熱變性WP添加量和糖添加量,再將WP1、WP2和WP3分別加入到復原牛乳中,按照1.2.4的方法制備凝固型酸乳,制樣,進行電鏡掃描。

1.3 數(shù)據(jù)處理

各個樣本的質(zhì)構(gòu)參數(shù)均用平均值±標準差的形式表示,每個試驗重復三次,數(shù)據(jù)差異顯著性統(tǒng)計分析采用SPSS軟件程序進行,采用Originpro 8.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 熱變性WP對凝固型酸乳凝膠質(zhì)構(gòu)特性的研究

2.1.1 WP熱變性程度對凝固型酸乳凝膠質(zhì)構(gòu)特性的研究 通過對凝固型酸乳凝膠的質(zhì)地進行觀察,發(fā)現(xiàn)添加未加熱乳清蛋白的凝固型酸乳凝膠,其表面有少量乳清析出,凝膠破壞后,其凝膠塊較大且偏硬,內(nèi)部結(jié)構(gòu)稀疏;添加WP1制得的凝固型酸乳凝膠,表面接觸杯壁處有少量乳清析出,凝膠破壞后,其凝膠塊較大,質(zhì)地稍柔軟;添加WP2制得的凝固型酸乳凝膠,表面幾乎無乳清析出,質(zhì)地柔軟,內(nèi)部結(jié)構(gòu)較緊密;而添加WP3制得的凝固型酸乳凝膠,表面接觸杯壁處有極少量乳清析出,質(zhì)地偏硬,內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密。TPA質(zhì)構(gòu)測試的結(jié)果如下:

由表1可以看出,添加熱處理乳清蛋白,使得制備的凝固型酸乳的質(zhì)構(gòu)參數(shù)值存在明顯差異。與未加熱組相比,添加WP1制成的凝固型酸乳,各質(zhì)構(gòu)特性均存在顯著差異(p<0.05),除粘附性外,其他參數(shù)明顯增加;添加WP2制成的凝固型酸乳,其粘附性和彈性均顯著減小(p<0.05),其他參數(shù)差異不顯著(p>0.05);而添加WP3制得的凝固型酸奶,其粘附性、彈性以及內(nèi)聚性顯著降低(p<0.05)。故選擇WP2作為凝固型酸乳添加劑,即熱處理72 ℃,15 min的變性乳清蛋白。

表1 WP熱變性程度對凝固型酸乳凝膠質(zhì)構(gòu)特性的測定Table 1 Determination of the degree of heat denatured WP on the gel texture of set yogurt

2.1.2 熱變性WP2添加量對凝固型酸乳凝膠質(zhì)構(gòu)特性的研究 測定凝膠質(zhì)構(gòu)特性前,觀察凝固型酸乳凝膠的質(zhì)地特征,添加未加熱乳清蛋白的凝固型酸乳凝膠,其表面幾乎無乳清析出,破壞后凝膠塊大,質(zhì)地較粗糙,內(nèi)部孔隙大;添加0.25% 熱變性乳清蛋白的凝固型酸乳凝膠,表面有一薄層的乳清析出,凝膠塊小且質(zhì)地柔軟,內(nèi)容孔隙稍有緊密;添加0.30%熱變性乳清蛋白的凝固型酸乳凝膠,表面有少量乳清析出,凝膠塊大小分布均勻且質(zhì)地較柔軟,內(nèi)部孔隙較緊密;添加0.35%熱變性乳清蛋白的凝固型酸乳凝膠,其杯壁邊緣處有少層乳清析出,凝膠塊大且柔軟度下滑。TPA質(zhì)構(gòu)測試的結(jié)果如下:

由表2可以看出,不同熱變性乳清蛋白添加量之間存在顯著差異(p<0.05),尤其以硬度和粘附性為甚。這與徐紅華等[8]研究酪蛋白與乳清蛋白比例不同對酸奶凝膠硬度和粘附性的影響結(jié)果一致。同未添加組相比,在0.25%添加水平上,酸奶凝膠硬度最低,內(nèi)聚性和粘附性有所增加(p<0.05);在0.35%添加水平上,凝固型酸乳的硬度、膠黏性差異顯著(p<0.05),粘附性、彈性和內(nèi)聚性無顯著差異;而添加0.30%乳清蛋白制得的凝固型酸乳,除膠黏性外,各項指標差異顯著(p<0.05),質(zhì)構(gòu)特性較好。因此,變性乳清蛋白的添加量選擇0.30%。

表2 熱變性WP2添加量對凝固型酸乳凝膠質(zhì)構(gòu)特性的測定Table 2 Determination of the amount of heat denatured WP2 on the gel texture of set yogurt

2.1.3 糖添加量對凝固型酸乳凝膠質(zhì)構(gòu)特性的研究 測定凝膠質(zhì)構(gòu)特性前,通過對凝固型酸乳凝膠的質(zhì)地進行觀察,發(fā)現(xiàn)5%糖添加制得的凝固型酸乳凝膠,表面有一層乳清析出,凝膠破壞后,凝膠塊分布不均且體積較大,質(zhì)地不夠細膩,凝膠內(nèi)部結(jié)構(gòu)稀疏;而6%糖添加制得的凝固型酸乳凝膠,表面幾乎無乳清析出,凝膠塊大,質(zhì)地偏硬,內(nèi)部結(jié)構(gòu)稍有疏松;7%糖添加制得的凝固型酸乳凝膠,表面光滑,杯壁邊緣有少量乳清析出,凝膠破壞后,凝膠塊大小分布均勻且適中,質(zhì)地柔軟且有彈性,結(jié)構(gòu)較緊密;8%糖添加制得的凝固型酸乳凝膠,表面光滑且無乳清析出,凝膠塊偏大,分布均勻,質(zhì)地稍硬且粘稠,內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密。TPA質(zhì)構(gòu)測試的結(jié)果如下。

由表3可以看出,糖的添加量不同,制得的凝固型酸乳凝膠其質(zhì)構(gòu)差異很小,在粘附性、彈性和內(nèi)聚性、膠黏性差異顯著(p<0.05)。經(jīng)顯著性分析得出,7%糖添加量制得的凝固型酸乳凝膠,其內(nèi)聚性均高于5%和6%糖添加制得的凝固型酸乳凝膠(p<0.05),其他質(zhì)構(gòu)特性變化相對不明顯;而8%糖添加制得的凝固型酸乳凝膠,與其余樣品相比,在粘附性、彈性和內(nèi)聚性之間有明顯差異(p<0.05)。因此,綜合考慮,凝固型酸乳凝膠的糖添加量應設定為7%,這一結(jié)論與謝繼志等[12]研究中指出，7.4%糖添加量的凝固型酸乳其凝膠狀態(tài)最好口感最佳的結(jié)果類似。

表3 糖添加量對酸凝膠質(zhì)構(gòu)特性的測定Table 3 Determination of sugar amount on the gel texture of set yogurt

2.2 熱變性WP對凝固型酸乳流變特性的研究

2.2.1 WP熱變性程度對凝固型酸乳流變特性的研究

2.2.1.1 表觀黏度 表觀黏度是評價酸乳品質(zhì)及質(zhì)地特征的重要參數(shù)之一。通常,流體的粘稠度可以用流變儀測試出的表觀黏度來表示,并進一步說明流體分子結(jié)構(gòu)的變化情況。WP熱變性程度對凝固型酸乳表觀黏度的影響結(jié)果見圖1。

圖1 乳清蛋白熱變性程度對凝固型酸乳表觀黏度的測定Fig.1 Determination of the degrees of WP thermal denaturation on the apparent viscosity of set yogurt

四個樣品的黏度隨剪切速率的增加,呈現(xiàn)非線性的下降趨勢,說明流體發(fā)生了剪切稀化現(xiàn)象,證明該樣品為非牛頓流體。添加WP2制得凝固型酸乳的起始表觀黏度最大,下降最慢;添加WP1與WP3制得凝固型酸乳的起始表觀黏度相當,均較小,下降速率也相當;未添加乳清蛋白制得凝固型酸乳的起始表觀黏度高于添加WP1和WP3制得的凝固型酸乳,且明顯低于添加WP2制得的凝固型酸乳,這說明乳清蛋白經(jīng)過熱處理72 ℃,15 min后,蛋白分子變性成為大分子物質(zhì),促進了酪蛋白之間的相互作用,提高了酪蛋白的成膠性,因而使得測試的表觀黏度增加。

2.2.1.2 彈性模量 由于樣品發(fā)生形變而產(chǎn)生的應力,即為該物質(zhì)中固有彈性能力之一,其作為衡量該物質(zhì)彈性的標度,用彈性模量(儲存模量)G′表示;而該物質(zhì)中還存在一部分損失的能力,以衡量粘性特征,用粘性模量(損耗模量)G″表示。乳清蛋白熱變性程度對凝固型酸乳彈性模量的(G′)的影響結(jié)果見圖2。

圖2 乳清蛋白熱變性程度對凝固型酸乳彈性模量的測定Fig.2 Determination of the degrees of WP thermal denaturation on the elastic modulus of set yogurt

從整體上看,四種凝固型酸乳樣品的彈性模量(G′)均伴隨頻率的增加而增大。當頻率達到10 Hz時,添加WP2制得凝固型酸乳樣品的G′最大,并顯著高于未加熱組G′(p<0.05)。添加WP1制得凝固型酸乳樣品的G′最小;與未加熱組相比,添加WP1和WP3制得凝固型酸乳樣品的G′均小于未加熱組G′,表明此兩個熱變性溫度對制得凝固型酸乳的彈性模量無顯著影響。而添加WP2制得凝固型酸乳樣品的彈性模量明顯增加,這說明此溫度熱處理的乳清蛋白作為橋鏈將其他與酪蛋白結(jié)合的變性的乳清蛋白連結(jié)起來,增加了凝膠中蛋白之間的交聯(lián),導致凝固型酸乳凝膠的彈性模量(G′)增大[13]。

2.2.1.3 粘性模量 WP熱變性程度對凝固型酸乳粘性模量的(G″)的影響結(jié)果見圖3。

圖3 乳清蛋白熱變性程度對凝固型酸乳粘性模量的測定Fig.3 Determination of the degrees of WP thermal denaturation on the viscosity modulus of set yogurt

總體上看,四種添加不同熱變性乳清蛋白制得的凝固型酸乳樣品,其粘性模量(G″)均隨頻率的增大而升高。在頻率為10 Hz下,添加WP2制得凝固型酸乳樣品的G″最大,較未加熱組的G″高。添加WP1制得凝固型酸乳樣品的G″最小,與未加熱組相比,添加WP1和WP3制得凝固型酸乳樣品的G″均小于未加熱組G″,表明此兩個熱變性溫度對制得酸乳的粘性模量無明顯影響。而添加WP2制得凝固型酸乳樣品的粘性模量明顯增加,是因為熱處理的乳清蛋白作為橋鏈將其他與酪蛋白結(jié)合的變性的乳清蛋白連結(jié)起來,增加了凝膠中蛋白之間的交聯(lián)[13]。

2.2.2 熱變性WP添加量對凝固型酸乳流變特性的研究

2.2.2.1 表觀黏度 熱變性WP2添加量對四種發(fā)酵凝固型酸乳表觀黏度的影響結(jié)果見圖4。

圖4 熱變性乳清蛋白添加量對凝固型酸乳表觀黏度的測定Fig.4 Determination of the amount of heat denatured WP on the apparent viscosity of set yogurt

四個樣品的表觀黏度隨著剪切速率的增加而降低,即產(chǎn)生了剪切稀化現(xiàn)象,說明樣品為非牛頓流體。添加0.30% WP2制得凝固型酸乳樣品的起始表觀黏度最大;添加0.35% WP2制得的凝固型酸乳樣品,其起始表觀黏度最小。未添加熱變性乳清蛋白制得的凝固型酸乳樣品,其起始表觀黏度高于添加0.35%熱變性乳清蛋白制得的凝固型酸乳樣品,且低于添加0.25%熱變性乳清蛋白制得的凝固型酸乳樣品。因此,選擇添加0.30% WP2制備凝固型酸乳樣品。樣品的表觀黏度越高,說明產(chǎn)品的貯存穩(wěn)定性越好,這一結(jié)果與趙謀明等[14]研究的乳清蛋白對脫脂凝固型酸乳黏度影響的結(jié)果是一致的。

2.2.2.2 彈性模量 熱變性WP2添加量對四種發(fā)酵凝固型酸乳彈性模量(G′)的影響結(jié)果見圖5。

圖5 熱變性乳清蛋白添加量對凝固型酸乳彈性模量的測定Fig.5 Determination of the amount of heat denatured WP on the elastic modulus of set yogurt

從整體上看,隨頻率的增大,四種凝固型酸乳樣品的彈性模量(G′)亦增加。當頻率達到10 Hz時,添加0.30%熱變性乳清蛋白制得凝固型酸乳樣品的G′最大,添加0.35%熱變性乳清蛋白制得的凝固型酸乳樣品,其G′最小。未添加乳清蛋白制得凝固型酸乳樣品,其G′高于添加0.25%和0.35%熱變性乳清蛋白制得凝固型酸乳樣品的G′,同時,添加0.35%熱變性乳清蛋白制得凝固型酸乳樣品的彈性模量隨頻率增大而增大的程度,較其它三者小。而添加0.30%熱變性乳清蛋白制得凝固型酸乳樣品彈性模量明顯增大。這說明添加0.30%熱變性乳清蛋白增加了凝固型酸乳中蛋白之間的作用和連接鍵,使網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中許多空隙被蛋白占據(jù)限制了水封的自由流動[15],從而增大了彈性模量(G′)。因此,選擇添加0.30%熱變性乳清蛋白。

2.2.2.3 粘性模量 熱變性WP添加量對四種發(fā)酵凝固型酸乳粘性模量(G″)的影響結(jié)果見圖6。

圖6 熱變性乳清蛋白添加量對凝固型酸乳粘性模量的測定Fig.6 Determination of the amount of heat denatured WP on the viscosity modulus of set yogurt

從整體角度分析,頻率增大,四種凝固型酸乳樣品的粘性模量(G″)亦增加。當頻率達到10 Hz時,添加0.30%熱變性乳清蛋白制得凝固型酸乳樣品的G″最大;添加0.35%熱變性乳清蛋白制成的凝固型酸乳樣品的G″最小,其粘性模量增大的程度也小于其他三者。未添加乳清蛋白制得凝固型酸乳樣品的G″高于添加0.25%和0.35%熱變性乳清蛋白制得凝固型酸乳樣品的G″。原因是熱變性乳清蛋白增加了凝固型酸乳中蛋白之間的作用和連接鍵,使網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中許多空隙被蛋白占據(jù)限制了水封的自由流動[15],從而增大了彈性模量(G′)。因此,綜合考慮選擇添加0.30%熱變性乳清蛋白。

2.2.3 糖添加量對凝固型酸乳流變特性的研究

2.2.3.1 表觀黏度 糖的添加量對四種發(fā)酵凝固型酸乳的表觀黏度的影響結(jié)果見圖7。

由于四個樣品的表觀黏度隨剪切速率的增加,呈現(xiàn)非線性的下降趨勢,說明流體發(fā)生了剪切稀化現(xiàn)象,證明該樣品為非牛頓流體。四種樣品的表觀黏度減小速率為糖添加量5%>6%>7%>8%,其中7%和8%糖添加量對凝固型酸乳表觀黏度影響變化率并不明顯,綜合質(zhì)構(gòu)特性分析,選擇7%糖添加量較好。

2.2.3.2 彈性模量 糖的添加量對四種發(fā)酵凝固型凝固型酸乳的彈性模量(G′)的影響結(jié)果見圖8。

圖8 糖添加量對凝固型酸乳彈性模量的測定Fig.8 Determination of sugar amount on the elastic modulus of set yogurt

從整體上看,隨頻率的增加,四種凝固型酸乳樣品的彈性模量(G′)隨之增大。當頻率達到10 Hz時,8%糖添加量制成的凝固型酸乳樣品,其G′最大;5%糖添加量制成的凝固型酸乳樣品,其G′最小。6%和7%糖添加量制成凝固型酸乳樣品的G′相似,且二者均小于8%糖添加量制成凝固型酸乳樣品的G′。綜合質(zhì)構(gòu)特性分析,選擇7%糖添加量較好。

2.2.3.3 粘性模量 糖的添加量對四種發(fā)酵凝固型酸乳粘性模量(G″)的影響結(jié)果見圖9。

圖9 糖添加量對凝固型酸乳粘性模量的測定Fig.9 Determination of sugar amount on the viscosity modulus of set yogurt

總體上看,隨頻率的增大,四種凝固型酸乳樣品的粘性模量(G″)亦增加。當頻率達到10 Hz時,5%糖添加量制成凝固型酸乳樣品的G″最小,8%糖添加量制成凝固型酸乳樣品的G″最大,而6%和7%糖添加量制成凝固型酸乳樣品的G″相似且略低于8%,綜合質(zhì)構(gòu)特性分析,選擇7%糖添加量較好。

2.3 熱變性WP對凝固型酸乳微觀結(jié)構(gòu)的影響

近年來,針對食品微觀結(jié)構(gòu)的研究方法,已然從最普遍的電子顯微鏡,過渡到透射、掃描電子顯微鏡,又進一步發(fā)展成如今的原子力、激光共聚焦顯微鏡。掃描電鏡(SEM)作為最為常用、分析凝膠結(jié)構(gòu)的方法,本文將以此觀察凝固型酸乳凝膠的微觀結(jié)構(gòu),進一步研究熱變性乳清蛋白對其品質(zhì)的影響。

2.3.1 WP熱變性程度對凝固型酸乳微觀結(jié)構(gòu)的影響 利用掃描電子顯微鏡對四種發(fā)酵凝固型酸乳樣品的微觀結(jié)構(gòu)進行觀察,結(jié)果如圖10所示。

圖10 不同乳清蛋白熱變性程度下 凝固型酸乳樣品的掃描電鏡圖Fig.10 Scanning electron microscope images of set yogurt samples with different degrees of WP thermal denaturation注:a～d分別為添加未加熱乳清蛋白、WP1、WP2和WP3。

從圖10中可以觀察到,添加WP1制得的凝固型酸乳凝膠微觀結(jié)構(gòu)中的空隙,較未加熱組的空隙稍大且分布不均勻;添加WP3制得的凝固型酸乳凝膠微觀結(jié)構(gòu)中的空隙,較未加熱組的空隙偏大且分布不均勻;而添加WP2制得的凝固型酸乳凝膠微觀結(jié)構(gòu),較其他凝固型酸乳凝膠微觀結(jié)構(gòu)相比,空隙明顯更小且分布更均勻,其形成的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)更為規(guī)則、緊密和均一。四種發(fā)酵凝固型酸乳樣品微觀結(jié)構(gòu)之間的區(qū)別與流變學特性結(jié)論是一致的。因此,72 ℃,15 min熱處理條件下,制得的酸奶樣品在感官和質(zhì)地方面品質(zhì)較好。

2.3.2 熱變性WP添加量對凝固型酸乳微觀結(jié)構(gòu)的影響 利用掃描電子顯微鏡對四種發(fā)酵凝固型酸乳樣品的微觀結(jié)構(gòu)進行觀察,結(jié)果如圖11所示。

圖11 不同熱變性乳清蛋白添加量下 凝固型酸乳樣品的掃描電鏡圖Fig.11 Scanning electron microscope images of set yogurt samples with different amount of heat denatured WP注:a～c分別為熱變性WP2添加量0.25%、0.30%、0.35%。

從圖11中可以觀察到,添加了0.25%熱變性乳清蛋白制得的凝固型酸乳凝膠微觀結(jié)構(gòu)中存在較大的空隙,同添加了0.35% WP2制得的凝固型酸乳凝膠微觀結(jié)構(gòu)相比,后者呈現(xiàn)出相對較小且分布較均勻的空隙特征,而添加了0.30% WP2制得的凝固型酸乳凝膠微觀結(jié)構(gòu),較添加了0.25%、0.35% WP2制得的凝固型酸乳凝膠微觀結(jié)構(gòu)相比,形成的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中空隙更均勻致密,原因是添加乳清蛋白使凝膠網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中的鍵強度和數(shù)量有所增加[15]。可見添加0.30% WP2對酸奶微觀結(jié)構(gòu)的影響最大,利于酸奶凝膠形成更規(guī)則致密的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)論

添加不同熱處理乳清蛋白制得的凝固型酸乳,其質(zhì)構(gòu)和流變特性變化存在差異,以添加0.30%的熱處理72 ℃,15 min變性乳清蛋白,糖添加7%制得的凝固型酸乳各項質(zhì)構(gòu)參數(shù)較好,硬度和粘附性最佳。添加72 ℃,15 min變性乳清蛋白,糖添加7%制得的凝固型酸乳其G′和G″均高于未添加組、添加熱

處理65 ℃,30 min和90 ℃,1 min熱乳清蛋白。通過觀察不同條件下凝固型酸乳凝膠的微觀結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)添加0.30%的熱處理72 ℃,15 min變性乳清蛋白,糖添加7%制得的凝固型酸乳凝膠微觀結(jié)構(gòu),與其他凝固型酸乳凝膠微觀結(jié)構(gòu)相比,空隙明顯更小且分布更均勻,其形成的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)更為規(guī)則、緊密和均一。因此,可將72 ℃,15 min熱處理條件下的乳清蛋白作為一種食品添加劑,可提高凝固型酸乳的質(zhì)地品質(zhì),對生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)營養(yǎng)強化凝固型酸乳具有重要的實際意義和借鑒價值。