徐顯睿，夏文洋，李翠鳳，張宗博，隋勇軍，李道河，陳政言，張?zhí)m威

（1.青島根源生物技術(shù)集團(tuán)有限公司 食品研究室，山東 青島266000；2.青島諾和諾康實(shí)業(yè)有限公司，山東 青島266000；3.中國(guó)海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東青島266000）

0 引 言

殺菌型發(fā)酵乳飲料是以乳粉為主要原料，經(jīng)乳酸菌發(fā)酵成酸乳，再與白砂糖、穩(wěn)定劑、乳化劑、甜味劑、酸味劑等進(jìn)行調(diào)配、殺菌制成的乳飲料。乳飲料p H值在3.8~4.3，牛乳中的酪蛋白在此條件下與其它負(fù)電荷膠粒凝聚導(dǎo)致沉淀進(jìn)而影響乳飲料的穩(wěn)定性，因此為使產(chǎn)品在貨架期保持均一穩(wěn)定，目前添加親水膠體是解決酸化乳體系失穩(wěn)的主要方法[1-3]。這是由于帶負(fù)電荷的親水膠體附著于帶正電荷酪蛋白顆粒表面，隨著親水膠體添加量增多使粒子表面負(fù)電荷逐漸增加，帶負(fù)電荷的酪蛋白顆粒間因靜電斥力而防止乳飲料的沉淀分層[4]。

此外對(duì)配方優(yōu)化，添加一定量脂肪可使酪蛋白膠束或酪蛋白亞膠束吸附到脂肪球表面，阻止酪蛋白顆粒聚集，改善乳飲料穩(wěn)定性[5]。乳化劑能與酪蛋白等顆粒以絡(luò)合方式聚集到粒子表面，使粒子間電荷增強(qiáng)阻止其互相結(jié)合，維持發(fā)酵乳飲料穩(wěn)定[6]。王銀娟[7]、孫雅婷[8]等研究發(fā)現(xiàn)乳清濃縮蛋白替代30%的脫脂乳粉可顯著降低發(fā)酵乳顆粒粒徑，減少沉淀。在工藝上目前大多數(shù)研究主要集中在均質(zhì)作用、加酸工藝[9]、殺菌條件對(duì)發(fā)酵乳飲料穩(wěn)定性的影響并進(jìn)行生產(chǎn)工藝改進(jìn)，但除配方和工藝外，對(duì)調(diào)制發(fā)酵乳飲料中酸乳基料特性對(duì)其穩(wěn)定性影響，尤其以酸乳質(zhì)構(gòu)特征、酸乳中蛋白濃度、總酸度和p H值對(duì)乳飲料穩(wěn)定性的影響，目前在國(guó)內(nèi)研究較少。因此試驗(yàn)重點(diǎn)研究不同的酸乳特性對(duì)殺菌型發(fā)酵乳飲料離心沉淀率的影響，旨在為提高殺菌型發(fā)酵乳飲料產(chǎn)品穩(wěn)定性提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

脫脂奶粉（蛋白質(zhì)濕基含量32.5%），新西蘭恒天然公司；羧甲基纖維素鈉、檸檬酸、檸檬酸鈉、蔗糖（食品級(jí)），市售；直投式發(fā)酵劑YO-MIX 883、YO-MIX863，美國(guó)杜邦公司；直投式發(fā)酵劑YC-X 11、LH-B02、L.casei 01、YOFLEX Express 1.0，丹麥科漢森公司。

1.2 儀器與設(shè)備

TAX-XT 2i質(zhì)構(gòu)分析儀，英國(guó)Stable Micro Systems公司；DV-Ⅱ黏度計(jì)，美國(guó)BROOKFIELD公司；iCinac乳品發(fā)酵監(jiān)控儀，法國(guó)AMS Alliance公司；R 50A高速乳化剪切機(jī)，上海弗魯克科技發(fā)展有限公司；AH-BASIC高壓均質(zhì)機(jī)，加拿大ATS公司；1-7離心機(jī)，德國(guó)Sigma公司。

1.3 方法

1.3.1 酸乳的制備

稱取脫脂奶粉125 g（蛋白含量4%）加純水溶解（45℃、30 min）定容至1 000 g，均質(zhì)（60℃、20 MPa），水浴殺菌（95℃、5 min），冷卻（37~43℃）接種，發(fā)酵至酸度90±5°T，立即破乳，冷卻至25℃以下備用。

分別設(shè)計(jì)蛋白含量為5%、6%、7%3個(gè)梯度，再按上述方法進(jìn)行酸乳制備。

1.3.2 發(fā)酵乳飲料的制備

分別稱取蔗糖110 g、羧甲基纖維素鈉5 g、檸檬酸鈉1 g混勻后加水溶解（80℃、40 min），冷卻至30℃以下加入上述酸乳250 g（蛋白含量4%），混合均勻（10 min）再用30%的檸檬酸溶液調(diào)整酸度至45~50°T，預(yù)熱均質(zhì)（65℃、25 MPa），用PP瓶進(jìn)行灌裝，水浴殺菌（87~89℃、30 min），快速冷卻至常溫，得到蛋白含量為1%的發(fā)酵乳飲料。

1.3.3 離心沉淀率測(cè)定

稱取10 g乳飲料成品加入帶刻度的離心管中，在4 000 r/min條件下離心10 min，讀取離心管底部沉淀體積（V），沉淀率按式（1）計(jì)算。

1.3.4 酸乳黏度測(cè)試

按1.3.1中方法制備酸乳，采用BROOKFIELDDV-Ⅱ黏度計(jì)測(cè)定產(chǎn)品黏度。測(cè)定條件：63 s轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速5 rpm，測(cè)定時(shí)間為10 s。

1.3.5 酸乳質(zhì)構(gòu)測(cè)試

按1.3.1中方法制備酸乳，采用TAX-XT 2i質(zhì)構(gòu)分析儀測(cè)定產(chǎn)品硬度、稠度、黏聚性。測(cè)定條件：選用A/BE探頭，壓力盤直徑為35 mm。設(shè)置參數(shù)：下降速度1.0 mm/s，測(cè)試速度1.0 mm/s，提升速度10.0 mm/s，測(cè)試深度30 mm，記錄整個(gè)過(guò)程中所需應(yīng)力。探入過(guò)程中的最大峰值為硬度，探頭上行的負(fù)峰值為黏聚性，曲線正峰面積為稠度。

1.3.6 酸乳持水性測(cè)試

按1.3.1中方法制備酸乳，測(cè)定方法按參考文獻(xiàn)方法，持水率按式（2）計(jì)算。

1.3.7 酸乳p H值測(cè)定

將菌粉用10%滅菌的脫脂乳稀釋，按用量分別轉(zhuǎn)接至4%、5%、6%、7%的脫脂復(fù)原乳中，在菌粉最適發(fā)酵溫度下，采用iCinac乳品發(fā)酵監(jiān)控儀測(cè)試20 h內(nèi)的p H值。

1.3.8 酸乳總酸度測(cè)定

稱取10 g酸乳樣品置于錐形瓶中，加入20 mL冷卻至室溫的蒸餾水混勻，再加入2滴0.5%的酚酞指示劑，混勻后用氫氧化鈉標(biāo)定溶液滴定至微紅色，并在30 s內(nèi)不褪色，讀取消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積（V）,酸度按式（3）計(jì)算。

酸度（°T）=CV×10 （3）式中C為氫氧化鈉標(biāo)定溶液的摩爾濃度。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用OriginPro 8.5軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同發(fā)酵劑發(fā)酵酸乳對(duì)飲料離心沉淀率的影響

將6種不同發(fā)酵劑制備的酸乳按1.3.2中方法調(diào)制成發(fā)酵乳飲料，殺菌后進(jìn)行離心試驗(yàn)，考察不同酸乳對(duì)離心沉淀率的影響。由圖1可知，以發(fā)酵劑YO-MIX 883和YO-MIX 863制備的酸乳調(diào)配成乳飲料的穩(wěn)定性最好，顯著低于采用其他發(fā)酵酸乳產(chǎn)生的離心沉淀率。其次為YC-X 11和YOFLEX Express1.0，產(chǎn)生的離心沉淀率均在2.0%左右。發(fā)酵劑LH-B02、L.casei 01發(fā)酵酸乳產(chǎn)生的離心沉淀率最高，均在2.5%。

圖1 不同酸乳對(duì)發(fā)酵乳飲料離心沉淀率影響

影響殺菌型發(fā)酵乳飲料穩(wěn)定性的因素通常是穩(wěn)定劑和殺菌強(qiáng)度，但本試驗(yàn)上述兩個(gè)參數(shù)均一致，因此不同的酸乳性狀使發(fā)酵乳飲料的穩(wěn)定性不同。酸乳的乳清分離或析出現(xiàn)象（黏度、質(zhì)構(gòu)特征、持水率有關(guān)）、過(guò)度發(fā)酵（p H和酸度有關(guān)）、干物質(zhì)含量（蛋白濃度有關(guān)）是影響酸乳性狀的重要因素[10]，因此進(jìn)一步測(cè)試對(duì)酸乳性狀有顯著影響的指標(biāo)并考察飲料的離心沉淀率。

2.2 不同發(fā)酵劑發(fā)酵酸乳黏度對(duì)離心沉淀率的影響

由圖2可知，6種不同發(fā)酵劑發(fā)酵酸乳的黏度不同，且差異顯著。YO-MIX 883發(fā)酵酸乳的黏度值最高，其值為4 470 mPa·s；YO-MIX 863發(fā)酵酸乳相對(duì)于其他發(fā)酵劑表現(xiàn)出較大的黏度值，其黏度為3 450 mPa·s；其次為發(fā)酵劑YC-X 11、YOFLEX Express1.0，而發(fā)酵劑LH-B02和L.casei01發(fā)酵酸乳的黏度相似且最小。由圖1、圖2可以看出，飲料離心沉淀率與發(fā)酵酸乳的黏度呈負(fù)相關(guān)，酸乳黏度越大，飲料離心沉淀率越小，可能與Yang[11]等研究發(fā)現(xiàn)酸乳黏度高可使酪蛋白膠束緊密聚集，降低凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的重組或破壞，減少乳清析出進(jìn)而提高酸乳品質(zhì)有關(guān)。

圖2 不同發(fā)酵劑發(fā)酵酸乳的黏度

2.3 不同發(fā)酵劑發(fā)酵酸乳持水率對(duì)離心沉淀率的影響

由圖3可知，6種不同發(fā)酵劑發(fā)酵的酸乳持水率差異顯著。YO-MIX 883發(fā)酵的酸乳持水率最高，持水率為47.74%；發(fā)酵劑YO-MIX 863發(fā)酵的酸乳也表現(xiàn)出較大的持水率，其值為36.7%；其次為YC-X 11和YOFLEX Express1.0，其酸乳持水率相似，分別為24.6%和23.5%；發(fā)酵劑LH-B02和L.casei01發(fā)酵酸乳的持水率最小，持水率分別為13.8%和13.1%。因此由圖1、圖3可以看出飲料離心沉淀率與發(fā)酵酸乳的持水率呈負(fù)相關(guān)，酸乳持水率越大，飲料離心沉淀率越小。

圖3 不同發(fā)酵劑發(fā)酵酸乳的持水性

2.4 不同發(fā)酵劑發(fā)酵酸乳的質(zhì)構(gòu)特征對(duì)離心沉淀率的影響

發(fā)酵終點(diǎn)p H可顯著影響酸乳的質(zhì)構(gòu)特征。胡凱麗等[12]發(fā)現(xiàn)隨著p H降低，酸乳的硬度、稠度和黏聚性均呈上升趨勢(shì)。調(diào)制發(fā)酵乳飲料以滴定總酸度為酸乳的發(fā)酵終點(diǎn)，因此當(dāng)酸乳總酸度在90±5°T，測(cè)定其p H值考察破乳時(shí)酸乳的質(zhì)構(gòu)特征，進(jìn)而評(píng)價(jià)調(diào)制乳飲料過(guò)程中不同酸乳的質(zhì)構(gòu)對(duì)離心沉淀率的影響。

圖4 表示發(fā)酵過(guò)程中不同酸乳的p H變化趨勢(shì)，不同發(fā)酵菌產(chǎn)酸能力的差異使酸乳達(dá)到符合破乳要求相對(duì)應(yīng)的p H值不同。由圖4可知，YO-MIX 883和YO-MIX 863前期產(chǎn)酸速度快，分別在6、10 h發(fā)酵速度趨于穩(wěn)定，總酸度在90±5°T對(duì)應(yīng)的p H分別在4.20~4.45和4.25~4.35；YC-X 11發(fā)酵趨勢(shì)與上述兩個(gè)發(fā)酵劑類似且p H在10~20 h基本無(wú)變化，符合破乳的p H在4.5~4.59；YOFLEX Express1.0在p H 4.23~4.29符合破乳指標(biāo)；LH-B02和L.casei01產(chǎn)酸速度最慢，在20 h內(nèi)達(dá)到破乳酸度的p H分別在4.55左右和4.38~4.48。

圖4 不同發(fā)酵劑發(fā)酵酸乳的pH曲線

表1 為發(fā)酵終止時(shí)各酸乳實(shí)際的滴定總酸度和對(duì)應(yīng)的p H。由表1可知，酸乳在90±5°T的p H在4.25~4.59，其中YO-MIX 863在硬度、稠度方面表現(xiàn)最好，略高于YO-MIX 883，但YO-MIX 883黏聚性指標(biāo)最高，說(shuō)明其黏度大，拉絲長(zhǎng)。從圖1、圖2可知，酸乳的黏度越高，其飲料的離心沉淀率越小，與表3中試驗(yàn)結(jié)果一致。徐顯睿[13]研究發(fā)現(xiàn)酸乳的硬度、稠度和黏度表現(xiàn)為較好的線性關(guān)系，發(fā)酵乳硬度大，發(fā)酵乳越稠厚，其黏度就越大。但本試驗(yàn)中YO-MIX 883在硬度、稠度指標(biāo)低于YO-MIX 863可能與其終點(diǎn)p H偏高有關(guān)。其它酸乳在硬度、稠度和黏聚性方面顯著低于上述兩個(gè)酸乳。因此，由圖1、圖2、表1可以看出，酸乳質(zhì)構(gòu)特征與離心沉淀率呈負(fù)相關(guān)性，酸乳的質(zhì)構(gòu)特征越大可顯著降低發(fā)酵乳飲料的離心沉淀率。

表1 不同發(fā)酵劑發(fā)酵酸乳質(zhì)構(gòu)

2.5 不同蛋白濃度發(fā)酵酸乳的特性測(cè)定結(jié)果

由上述試驗(yàn)結(jié)果表明，酸乳黏度大、持水率高、質(zhì)構(gòu)特征越大，其制備的發(fā)酵乳飲料離心沉淀率越小，選擇發(fā)酵劑YO-MIX 883進(jìn)一步優(yōu)化酸乳性狀。Catarino[14]等研究表明提高脫脂奶粉比例，可顯著改善酸乳質(zhì)構(gòu)特性。Sandra[15]等發(fā)現(xiàn)超濾增加酪蛋白濃度對(duì)酸乳的稠厚度有顯著影響。因此按1.3.1中方法配制不同蛋白濃度的酸乳并測(cè)試其特性。

由圖5可知，YO-MIX 883發(fā)酵不同蛋白濃度的酸乳在20 h的p H變化趨勢(shì)不同。發(fā)酵4%和5%蛋白濃度的產(chǎn)酸速度最快，6 h使酸乳p H降至4.5以下；發(fā)酵6%蛋白濃度的產(chǎn)酸能力顯著減弱，10 h酸乳的p H在4.5左右；發(fā)酵7%蛋白濃度的產(chǎn)能速度最慢，在16 h使酸乳p H降至4.5左右。楊愛(ài)君等研究發(fā)現(xiàn)酸奶在發(fā)酵過(guò)程中的黏度、質(zhì)構(gòu)、酸度及p H變化均與蛋白濃度有關(guān)[16]。因此由于不同蛋白濃度導(dǎo)致酸化水平不同，酸乳在90±5°T進(jìn)行破乳調(diào)配時(shí)其p H值存在較大差異，進(jìn)而使酸乳質(zhì)構(gòu)特征不同，具體見(jiàn)表2。由表2可知，發(fā)酵不同蛋白濃度酸乳的黏度、持水性、硬度、稠度和黏聚性指標(biāo)基本呈正相關(guān)性，4%、5%和7%蛋白濃度的質(zhì)構(gòu)特征較大，其中5%蛋白濃度的黏度、持水性和質(zhì)構(gòu)特征最大，與蛋白濃度較高且酸化p H較低均有關(guān)。Ronnegard等研究表明發(fā)酵終點(diǎn)pH由4.7降到4.1過(guò)程使發(fā)酵乳硬度和黏度明顯增加；Sandoval等[17]發(fā)現(xiàn)將蛋白濃度由4%提高至5%可使酸乳硬度增加33%，與本試驗(yàn)結(jié)果類似。4%和7%蛋白濃度質(zhì)構(gòu)特征相似，其中4%蛋白濃度酸乳性狀主要與產(chǎn)酸速度快、p H較低有關(guān)，而7%蛋白濃度的酸乳雖然p H較高但由于其干物質(zhì)含量高導(dǎo)致其質(zhì)構(gòu)特征、黏度和持水性均較高。但6%蛋白濃度酸乳的黏度、持水性和質(zhì)構(gòu)特征相對(duì)較小則與其終止高p H值有關(guān)。

圖5 發(fā)酵不同蛋白濃度酸乳的pH曲線

表2 不同蛋白濃度發(fā)酵酸乳的特性

2.6 不同蛋白濃度酸乳對(duì)飲料離心沉淀率的影響

由圖6可知，由上述不同蛋白濃度的酸乳制備發(fā)酵乳飲料的離心沉淀率不同，但差異性不大，主要為不同蛋白濃度的酸乳黏度、持水性和質(zhì)構(gòu)特征呈正相關(guān)且差異不顯著。5%蛋白濃度酸乳，其調(diào)制的發(fā)酵乳飲料離心沉淀率最小，6%蛋白濃度的酸乳制備乳飲料的離心沉淀率相對(duì)于4%、7%的蛋白濃度較大，約為1.2%、4%和7%蛋白濃度的酸乳制備發(fā)酵乳飲料的離心沉淀率相似，約為1.0%。

圖6 不同發(fā)酵蛋白濃度對(duì)發(fā)酵乳飲料離心沉淀率影響

2.7 不同發(fā)酵乳的酸度對(duì)飲料離心沉淀率的影響

由上述試驗(yàn)結(jié)果表明，以優(yōu)選發(fā)酵劑發(fā)酵5%蛋白濃度的酸乳，調(diào)制成發(fā)酵乳飲料的離心沉淀率最小，因此以5%蛋白濃度酸乳為基料，發(fā)酵至不同終止酸度制備蛋白含量為1%的發(fā)酵乳飲料，考察不同的酸乳酸度對(duì)飲料離心沉淀率的影響。

由圖7可知，酸乳酸度為80、100、120°T，其制備的發(fā)酵乳飲料離心沉淀率最小，約在1.0%；酸乳在140、160°T的發(fā)酵乳飲料離心沉淀率略高，分別約為1.2%和1.3%。這是由于發(fā)酵過(guò)度，產(chǎn)酸過(guò)多達(dá)到深度發(fā)酵程度使蛋白變性程度加強(qiáng)，顆粒粗大，使乳飲料產(chǎn)品穩(wěn)定性變差。此外酸度80~120°T時(shí)測(cè)得酸乳p H值在4.2~4.4（±0.05），但由于在蛋白濃度不高的條件下p H值可顯著影響酸乳質(zhì)構(gòu)特征導(dǎo)致黏度和持水性的差異，因此發(fā)酵終點(diǎn)必須兼顧酸度和p H指標(biāo)，若酸度或p H不到，需適當(dāng)延長(zhǎng)發(fā)酵時(shí)間。反之，則應(yīng)縮短發(fā)酵時(shí)間以保證乳飲料產(chǎn)品穩(wěn)定性。

圖7 不同發(fā)酵乳酸度對(duì)發(fā)酵乳飲料離心沉淀率影響

3 結(jié) 論

酸乳特性對(duì)殺菌型發(fā)酵乳飲料的穩(wěn)定性有顯著影響，酸乳黏度、持水率、質(zhì)構(gòu)特征基本呈正相關(guān)性，與發(fā)酵乳飲料離心沉淀率呈負(fù)相關(guān)性。試驗(yàn)結(jié)果表明酸乳的黏度越大，其持水率越高，酸乳硬度、稠度和黏聚性也越大，用其制備發(fā)酵乳飲料的離心沉淀率越低。對(duì)優(yōu)良酸乳性狀發(fā)酵工藝進(jìn)行優(yōu)化表明蛋白濃度為5%、酸度80~120°T且終點(diǎn)p H在4.15~4.45的酸乳制備發(fā)酵乳飲料，此時(shí)得到的離心沉淀率最低，沉淀率為1.0%。