徐杭蓉，于鵬，劉振民

乳業(yè)生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海乳業(yè)生物工程技術(shù)研究中心，光明乳業(yè)股份有限公司乳業(yè)研究院（上海 200436）

調(diào)制拉花咖啡中所添加的打泡牛奶對(duì)于咖啡的風(fēng)味、外觀都起到一定影響作用，奶泡穩(wěn)定且潔白細(xì)膩的打泡牛奶為調(diào)制拉花咖啡增色許多。牛奶的起泡性受到諸多因素影響，包括奶牛的品種、奶牛飼料的選擇、乳成分中蛋白及脂肪的含量、牛奶的加工工藝等因素。因此，闡述打泡牛奶的起泡機(jī)理及簡(jiǎn)述牛奶起泡性的影響因素，為調(diào)制拉花咖啡中的牛奶打泡環(huán)節(jié)工藝提供一定的理論依據(jù)。

1 牛奶起泡原理

1.1 泡沫起泡性質(zhì)

圖1 泡沫示意圖

泡沫是一種氣液混合的兩相體系，由一個(gè)分散的氣相和一個(gè)連續(xù)的水相所組成。有學(xué)者提出：泡沫是大量氣體在少量液體中的分散體[1]。由于液體是分散介質(zhì)，氣體是分散相，兩者的密度相差較大，因此液體中所存在的氣泡會(huì)上升至液面，形成氣泡聚合物體。純液體是無(wú)法形成泡沫的，形成穩(wěn)定泡沫的液體，其至少需有兩種以上的組分。牛奶中含有乳清蛋白、酪蛋白、脂類(lèi)等成分，符合形成泡沫的體系[2]。牛奶中的泡沫一般是其經(jīng)吹氣泡，攪打或振搖而形成。

1.2 泡沫穩(wěn)定性

泡沫的穩(wěn)定性主要取決的因素有：液膜的強(qiáng)度大小，對(duì)抗外界影響強(qiáng)弱；氣體透過(guò)液膜的擴(kuò)散速度[3]。泡沫生成的時(shí)候，泡沫的液體的表面積增加，其體系的能量增強(qiáng)；當(dāng)其遭到破壞時(shí)，體系能量減弱。根據(jù)做功的角度來(lái)分析，泡沫低表面張力有助于降低生成固定的總表面積所做的功[4]。但液體表面形成表面模式具有一定強(qiáng)度時(shí)，較低的表面張力才可以對(duì)泡沫的穩(wěn)定起到一定的增強(qiáng)作用。與此同時(shí)，泡沫的穩(wěn)定性和泡沫的表面黏度存在一定關(guān)聯(lián)，表面黏度增大時(shí)，泡沫表面的排水速率降低，穩(wěn)定性增強(qiáng)，從而其壽命延長(zhǎng)；當(dāng)表面黏度減小時(shí)，泡沫表面的排水速率增大，穩(wěn)定性減弱，從而其壽命減小。泡沫穩(wěn)定性還與其表面電荷、表面膨脹彈性膜數(shù)、表面張力修復(fù)作用（Martangoni效應(yīng)）、表面活性劑等因素有關(guān)。

2 牛奶起泡影響因素

牛奶為一復(fù)雜體系，其起泡性受多種因素的影響。研究表明牛奶的起泡性受多種因素影響，如乳成分含量、奶牛的品種、奶牛的泌乳時(shí)期、奶牛的飼料質(zhì)量等。

2.1 乳成分含量的影響

乳成分主要包括乳中的脂肪、蛋白質(zhì)、乳糖、非脂乳固體、無(wú)機(jī)物和微量維生素。其中的蛋白質(zhì)主要有酪蛋白與乳清蛋白。乳清蛋白的起泡性質(zhì)是指乳清蛋白可以在牛奶的氣-液界面形成穩(wěn)定的薄膜，使氣泡進(jìn)入和維持的一種能力。乳清蛋白作為牛奶中一個(gè)有效的起泡劑，它可以快速地吸附在氣-液界面，而且可以迅速在這個(gè)氣-液界面上展開(kāi)和重新排布，而且可以形成黏合性膜。而影響乳清蛋白起泡性質(zhì)的分子性質(zhì)主要有分子柔性、溶解度、疏水性、其中的極性基團(tuán)和帶電基團(tuán)的配置。而影響蛋白質(zhì)起泡的環(huán)境因素主要有牛奶的pH、蛋白質(zhì)濃度、溫度、糖類(lèi)含量、脂肪種類(lèi)和含量。酪蛋白占其蛋白質(zhì)總量的80%，具有人體所需的必需氨基酸。酪蛋白是一種具有良好起泡能力但其泡沫穩(wěn)定性差強(qiáng)人意的蛋白[5]。經(jīng)過(guò)PEF處理，酪蛋白的溶解性增加，但可能由于其膠束暴露基團(tuán)的水合作用，酪蛋白分子本身并無(wú)發(fā)生較大變化[6]。

2.2 泌乳奶牛的影響

奶牛的品種、所處哺乳期時(shí)間段、喂養(yǎng)飼料品種等差異，可造成泌乳奶牛的牛乳起泡性具有一定差異。奶牛品種多樣，其中荷斯坦牛因其產(chǎn)量較大的特點(diǎn)占據(jù)我國(guó)奶牛的半壁江山。近年來(lái)，隨著人們消費(fèi)水平的提高，所產(chǎn)牛奶口感更香醇的娟姍牛逐漸進(jìn)入大眾視野，其中光明的致優(yōu)娟姍牛奶便是娟姍牛來(lái)源，娟姍牛的乳蛋白率明顯高于其他奶牛品種[7]。國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的牛種除了荷斯坦牛及娟姍牛外，西門(mén)塔爾也是國(guó)內(nèi)牛奶的常見(jiàn)泌乳牛種。此外，西門(mén)塔爾與荷斯坦牛因其各自的優(yōu)點(diǎn)，部分牧場(chǎng)將兩者進(jìn)行雜交。乳蛋白含量作為一個(gè)有效起泡劑，與牛奶起泡性息息相關(guān)。泌乳奶牛一般初產(chǎn)年齡為2歲，此時(shí)產(chǎn)量低，而奶牛超過(guò)8歲時(shí)奶牛機(jī)能減退，奶牛產(chǎn)犢后20～60 d為泌乳高峰，持續(xù)至第10個(gè)月停止泌乳[8]。而奶牛胎次也會(huì)對(duì)泌乳產(chǎn)生一定影響，研究表明奶牛的不同泌乳階段、泌乳全期、不同泌乳月的日均泌乳量在試驗(yàn)中第4胎最高[9]。奶牛喂養(yǎng)的飼料一般有精料與粗料相結(jié)合，一般我國(guó)典型日糧采用粗料為青貯玉米和進(jìn)口苜蓿草，而精料則為玉米豆粕型[10-11]。飼料影響牛奶中乳蛋白率、奶脂率、體細(xì)胞數(shù)、共軛亞油酸等，研究表明當(dāng)奶牛的日糧中添加脂肪時(shí)奶牛的產(chǎn)奶量上升，但會(huì)導(dǎo)致乳蛋白率下降[12]。

2.3 貯藏時(shí)間的影響

牛奶的品質(zhì)受到貯藏時(shí)間和貯藏條件的影響，牛奶新鮮程度隨著貯藏時(shí)間的增加而降低，相應(yīng)地也受到不良的貯藏條件的影響。在極端情況下，甚至牛乳的成分也會(huì)發(fā)生改變。貯藏時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，牛奶中的蛋白質(zhì)將會(huì)被微生物降解，從而失去原有的表面活性劑性能，這將影響牛奶的牛乳起泡性，而牛奶中的脂肪也會(huì)隨過(guò)長(zhǎng)的貯藏時(shí)間而被牛奶中的微生物脂解，從而牛奶中的游離脂肪酸含量增加，這將會(huì)導(dǎo)致泡沫的穩(wěn)定性降低[13]。谷雪蓮等[14]探究貯藏時(shí)間對(duì)于牛乳品質(zhì)的影響，結(jié)果表明牛奶中的菌落總數(shù)隨貯藏時(shí)間延長(zhǎng)而增多，其中第3天增長(zhǎng)最快，蛋白質(zhì)也隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)，即使處于低溫貯藏環(huán)境，牛奶中的蛋白質(zhì)也總體呈下降趨勢(shì)。

2.4 起泡條件的影響

牛奶起泡性能也會(huì)受到牛奶溫度的影響，在0～50℃范圍內(nèi)，牛奶的起泡性能隨著溫度升高而增強(qiáng)[6]。這主要是因?yàn)闇囟葧?huì)影響牛奶中蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)，當(dāng)溫度升高時(shí)蛋白質(zhì)輕微變性，從而暴露出更多的疏水基團(tuán)，在疏水基團(tuán)作用下，蛋白質(zhì)分子的水化作用下降，溶液中分子與分子間作用力加強(qiáng)，形成新的二硫鍵，從而使牛奶的起泡性能增強(qiáng)。研究表明，65 ℃下的牛奶起泡性能較22 ℃下的牛奶起泡性能顯著性提高[13]。同時(shí)牛奶起泡時(shí)的工藝流程也起到一定條件，牛奶形成奶泡通常通過(guò)濃縮咖啡機(jī)的蒸汽噴嘴將蒸汽注射至牛奶中，在這個(gè)過(guò)程中蒸汽將氣泡帶進(jìn)牛奶，牛奶中乳清蛋白質(zhì)展開(kāi)，凝聚為穩(wěn)定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)出肉眼可見(jiàn)的奶泡[15]。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)消費(fèi)者消費(fèi)水平提高，調(diào)制拉花咖啡中的牛奶奶泡的美觀進(jìn)入人們視野。奶泡穩(wěn)定且潔白細(xì)膩的打泡牛奶受到許多因素的影響，從源頭奶牛飼養(yǎng)到終端發(fā)泡工藝的每一步都息息相關(guān)。更好地認(rèn)識(shí)牛奶起泡性的影響因素，不僅有助于獲得一杯美觀的調(diào)制咖啡，更可為調(diào)制咖啡的多樣性提供一定的理論基礎(chǔ)。